<Desc/Clms Page number 1>
VERBETERINGSOKTROOI
BELL TELEPHONE MANUFACTURING COMPANY
Naamloze Vennootschap
Francis Wellesplein 1 B-2018 Antwerpen
België
Aanvraag voor een tweede verbeteringsoktrooi aan het
Belgische oktrooi Nr 898049 ingediend op 21 oktober 1983 voor :
TELECOMMUNICATIELIJNKETEN EN BIJBEHORENDE
SPANNINGSOMZETTER De aanvraagster van deze oktrooiaanvraag beroept zich op het recht van voorrang van een oktrooi ingediend in Europa op 17 mei 1985 onder nummer 85200774.9 in naam van BELL TELEPHONE MANUFACTURING COMPANY, Naamloze Vennootschap.
Uitvinders : J. PIETERS-P. GUEBELS
<Desc/Clms Page number 2>
De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een telecommunicatielijnketen welke omvat : een Herterbrug gekoppeld met een tweerichtings 2-draadslijn, een tweede paar klemmen gekoppeld met een centrale en een derde paar klemmen waar longitudinale stromen uit afgetaste signalen verwijderd worden, alsook een belsignaalgenerator die tussen het tweede paar klemmen gekoppeld kan worden.
Een dergelijke lijnketen is reeds uit het VSA oktrooi 4292473 bekend en maakt gebruik van de eigenschap van een Herterbrug om de ongewenste effekten van longitudinale stromen te vermijden. Zoals uiteengezet in bijvoorbeeld de VSA oktrooien 3525816 en 5748395, omvat een Herterbrug (getoond in Fig. 2 van de huidige aanvraag) wezenlijk twee hoge-weerstandspotentiometers (R2 + R3, R5 + R4) die kruiselings gekoppeld zijn tussen tegenoverliggende klemmen van twee weerstanden (RO, Rl) van lage waarde, welke respektievelijk de eerste/tweede klem van het eerste paar met de overeenkomstige eerste/tweede klem van het tweede paar verbinden, waarbij de aftakpunten van de potentiometers het derde paar klemmen vormen.
Aldus is de brug in wezen een zespolig netwerk met zes weerstanden verbonden in een gesloten ring (RO, R4, R5, Rl, R3 en R2) en benevens het feit dat hij in staat is om de effekten van longitudinale stromen te vermijden is hij ook een brug die in evenwicht gebracht kan worden voor een bepaalde waarde van de weerstand tussen het eerste paar klemmen (STB, SRA), namelijk de lijnlus. Dit betekent dat een ingangssignaal
<Desc/Clms Page number 3>
welke aan het tweede paar klemmen (STA, SRB), d. w. z. aan de zijde van de centrale, toegevoerd wordt geen enkel uitgangssignaal tussen het derde paar klemmen (A, B), d. w. z. over de detector, zal voortbrengen als een dergelijke bepaalde of kritische weerstand tussen het eerste paar klemmen aangebracht wordt.
Dit werd met voordeel gebruikt om een open of gesloten lijnlus te detekteren, gezien door de elementen van de Herterbrug zodanig te ontwerpen dat deze brug in evenwicht is voor een kritische lusweerstand, die merkelijk kleiner is dan deze van een open lus,. d. w. z. een zeer hoge weerstand, en merkelijk groter is dan deze van een gesloten lus, d. w. z. een zeer lage weerstand, dergelijke toestandsveranderingen in de lus onmiddellijk gedetecteerd worden door een wijziging van de polariteit van het uitgangssignaal op het derde paar klemmen.
Als v het uitgangssignaal (tussen B en A) genoemd wordt kan het uitgedrukt worden als de algebraïsche som van de spanningsvallen zowel over de weerstandenR4, RO en R2 in serie als over R5, Rl en R3 in serie. Hierdoor kan v uitgedrukt worden als een lineaire funktie van vier stromen (zoals getoond in Fig. 2) : io die door RO naar de lus stroomt, i + i'vanaf RO in de lus, i-i'in Rl vanuit de lus en il door Rl weg van de lus.
Het is klaarblijkelijk dat i'de ongewenste longitudinale stroom voorstelt en gezien gevonden wordt dat de component i' van v gelijk is aan de helft van de spanningsval over een weerstand met waarde R4-R5 + R2 - R3, zullen dergelijke longitudinale stromen uit v, het gedetecteerde signaal, verwijderd worden op voorwaarde dat
EMI3.1
indien de potentiometers identiek zijn d. w. z. als R2 = R5 en R3 = R4 om te vermijden dat i deel zou uitmaken van een andere betrekking die ook i0, i'0 en i' omvat.
<Desc/Clms Page number 4>
De spanning v is dan onafhankelijk van i', d. w. z. :
EMI4.1
Anderzijds, als r = 0 is, d. w. z. R2 en R3 = R4 = R5, is v enkel een lineaire funkte van i O en il.
Als aan (1) voldaan is, kan de kritische waarde R van de lusweerstand voor dewelke de Herterbrug, immuum voor longitudinale stromen, in evenwicht is gevonden
EMI4.2
worden door de spaningsval over R (i'= 0) gelijk te stellen aan de algebraïsche som van de spanningsvallen over R4, R5 en Rl in serie alsook over RO, R2 en R3 in serie en voor v gelijk aan nul.
Hierdoor kan R uitgedrukt worden als
EMI4.3
R'OR'l (RO+Rl) +RORl (R'0+R'l)-r R = (3) (r-RO) + Rl) + (r-Rl) + R'1) waarin
EMI4.4
In de praktijk heeft de Herterbrug gewoonlijk niet enkel een symmetrische topologie, maar ook symmetrische waarden gezien RO/R1, zowel als R2/R5 en R3/R4 in paren gelijk zullen zijn om een nagenoeg longitudinaal evenwicht te verzekeren.
Dit bijzondere symmetrisch geval, dat ook tot R'O=R'1 aanleiding geeft, leidt tot een meer eenvoudige uitdrukking van de kritische waarde R, namelijk :
EMI4.5
Hieruit volgt dat indien enkel positieve weerstandswaarden voor de verscheidene elementen worden beschouwd, de brug enkel in een evenwichtstoestand kan zijn als R2=R5 groter is dan de helft van de totale weerstand van elke potentiometer, waarbij laatstgenoemde weerstand gewoonlijk betrekkelijk hoog en zelfs zeer hoog gekozen wordt in zekere toepassingen, bv. 240 kilo-Ohms, teneinde in het detectie-proces geen vermogen te
<Desc/Clms Page number 5>
verspillen, terwijl RO=R1 d. w. z. de seriële voedingsweerstanden gewoonlijk zeer laag gekozen worden, bv. 50 Ohms, om geen vermogen te verspillen bij de voeding van een onderstation vanuit de centrale via de lijnlus.
Voor symmetrische waarden en als r=0, d. w. z. als R2=R3=R4=R5, toont (3') aan dat een evenwicht voor positieve waarden van zowel R als R'O niet verzekerd kan worden hoewel in de praktijk, met RO=R1 veel kleiner dan R2=R3=R4=R5, men bijna een eenvoudige in evenwicht zijnde Wheatstone brug heeft die deze laatstgenoemde vier weerstanden omvat als R oneindig is, d. w. z. voor een open lus. Aan het andere einde van het bereik, als R nul is, d. w. z. voor een gesloten lus, zullen de potentialen aan de twee uitgangsklemmen respektievelijk van de orde van grootte zijn van 3/4 en 1/4 van de ingangsspanning over het tweede paar klemmen.
De hierboven gemaakte beschouwingen gaven reeds aan dat verscheidene ontwerpen van de 6-weerstanden Herterbrug alle de longitudinale stroomcomponent in de uitgang kunnen opheffen, maar dat bijkomende varianten met een gewijzigde topologie nog mogelijk zijn mits behoud van de geschetste algemene eigenschappen, zoals het brugeffekt. Bijvoorbeeld, in het VSA oktrooi 3622709 werd een zevende weerstand toegevoegd die één van de klemmen van het derde paar (B) met deze klem van het tweede paar (SRA) verbindt waarmee hij niet door een weerstand (zoals R4 met STB) in de 6-weerstandenbrug verbonden is.
Deze versies met 6 en 7 weerstanden zijn bijvoorbeeld respektievelijk getoond in het Frans oktrooi gepubliceerd onder het nr. 2324181 en in het VSA oktrooi 4103112, en daarin wordt de Herterbrug gebruikt om gedurende het bellen een afhaaktoestand te detecteren in een lijnketen, welke aan de lijnzijde een transformator
<Desc/Clms Page number 6>
en een gespleten wikkeling omvat, waarbij het supervisiesignaal aan de uitgang van de Herterbrug niet door longitudinale stromen wordt beïnvloed.
Andere lijnketens waarin gebruik gemaakt wordt van een Herterbrug in verband met belsignalen kunnen ook gevonden worden in andere oktrooien zoals in het Belgisch oktrooi 846034, het Brits oktrooi 1511767 en in de Europese oktrooiaanvraag geplubiceerd onder nr. 0096473.
In meer recente typen van telefooncentrales gaat men over tot het gebruik van wissel-en gelijkstroomleesimpedantie-synthese om op effektive wijze wisselstroomimpedanties en gelijkstroomweerstanden met passende karakteristieken en waarden te verwezenlijken uitgaande van de twee seriële voedingsweerstan (RO, Rl) met lage waarde. Er kan bijvoorbeeld verwezen worden naar de VSA oktrooien 4315106,4317963 en 4387273 alsook naar de Europese oktrooiaanvragen gepubliceerd onder nr. 0122731. In de laatstgenoemde aanvrage wordt een Herterbrug gebruikt voor kiesimpulsdetectie. terwijl in de uitvoeringen van Fig. 8 van het VSA oktrooi 4317963 en van Fig. 7 van het VSA oktrooi 4307273 er een Herterbrug aanwezig is met twee in serie verbonden geaarde operationele versterkers in de terugkoppellus.
De uitvinding is gesteund op het inzicht dat het mogelijk is dezelfde Herterbrug te gebruiken om de ontvangst-en zendarmen van een 4-draadsverbinding in de centrale met de tweerichtings-telecommunicatie abonneelijn te koppelen, waarbij de detectoruitgang van de brug niet alleen de zendarm en de gelijk-en wisselstroomimpedantiesyntheselussen voedt, maar ook de lussupervisiemiddelen voedt of er nu belsignalen aanwezig zijn of niet.
In een dergelijke keten zal de noodzakelijke hoeveelheid verlies dat nodig is voor de ontkoppeling van de zend-en ontvangstarmen van de
<Desc/Clms Page number 7>
4-draadsketen in de centrale, verkregen worden door het gebruik van bijkomende echo-onderdrukkingsmiddelen die met beide armen verbonden zijn, bv. door het gebruik van balans-of hybriede ketens welke de ontvangst-en zendarmen van de 4-draadsketen met de 2-draads tweerichtingslijn koppelen.
Volgens een eerste kenmerk van de uitvinding is het tweede paar klemmen gekoppeld met een ontvangstarm van een 4-draadsketen in de centrale en, via schakelmiddelen, met de belsignaalgenerator terwijl het derde paar klemmen met een zendarm van de 4-draadsketen in de centrale gekoppeld is.
Aldus kan de belsignaalgenerator in parallel met de ontvangstarm verbonden worden over het tweede paar klemmen welke met de centrale verbonden is en via de Herterbrug een belsignaal op de lus voortbrengen, terwijl dit belsignaal met een wisselstroomcomponent alsook gelijkstroomsignalen op het derde paar klemmen gesuperviseerd kunnen worden.
Volgens een verder kenmerk van de uitvinding is het derde paar klemmen van de Herterbrug ook gekoppeld met het kenmerk, dat het derde paar klemmen van de Herterbrug ook gekoppeld is met wissel-en gelijkstroomterugkoppelketens die in staat zijn gewenste karakteristieken en waarden van wisselstroomimpedanties en gelijkstroomweerstanden door synthese te verkrijgen uit seriële voedingsweerstanden, die zowel van de Herterbrug als van de wissel-en gelijkstroomterugkoppelketen deel uitmaken.
Volgens nog een ander kenmerk van de uitvinding is de Herterbrug zodanig ontworpen dat het uitgangssignaal op het derde paar klemmen enkel componenten omvat, die met spanningen over de seriële voedingsweerstanden evenredig zijn.
Wanneer aldus naar de hierboven gegeven
<Desc/Clms Page number 8>
vergelijking (2) verwezen wordt, zal de bijzondere betekenis van het speciaal geval waarin r=0 voor de onderhavige aanvraag nu gewaardeerd worden, gezien de uitgangsspanning v dan enkel een funktie is van de spanningsvallen over de seriële voedingsweerstanden (RO, Rl) die voor impedantie-en weerstandsynthese gebruikt worden. Bij symmetrie, d. w. z. als alle vier de weerstanden (R2, R3, R4, R5) van de twee potentiometers dezelfde waarde hebben, geeft de vergelijking (3') aan dat de brug niet in evenwicht kan zijn. Inderdaad, een lage waarde van r ten opzichte van R'O=R'l, d. w. z. de totale weerstand van elke potentiometer zoals bepaald door de vergelijkingen (4) en (4'), sluit in dat de lijnweerstand R voor dewelke de brug in evenwicht is, zeer hoog is.
Dit betekent integendeel dat voor belsignalen die bijvoorbeeld over het tweede paar klemmen (STA, SRB) van de brug gelegd worden, waarbij de abonneelijn een betrekkelijk lage impedantie over het eerste paar klemmen vormt, ofwel via de belcondensator van de abonneepost of als deze post in aanhaaktoestand is, de brug ver uit evenwicht zal zijn gezien R dicht bij nul is en daarbij en uitgangsspanning zal verschaffen welke van de orde van de grootte van de helft van de ingangsspanning is.
De onderhavige uitvinding heeft eveneens betrekking op een telecommunicatielijnketen welke een paar operationele lijnversterkers omvat die in staat zijn zowel gelijkstroomvoedingssignalen als wisselstroomsignalen, bijvoorbeeld spraak, ontvangen op een ontvangstarm toe te voeren aan een telecommunicatiestation via respektieve lijngeleiders van een telecommunicatielijn, waarbij dit station in staat is om wisselstroonsignalen, bijvoorbeeld spraak, op te wekken en om een gelijkstroomlus tussen deze lijngeleiders te openen of te sluiten,
een aftastketen
<Desc/Clms Page number 9>
welke deze voedingsweerstanden omvat en in staat is om signalen op deze voedingsweerstanden af te tasten en om een afgetast uitgangssignaal voor te brengen op zijn uitgang welke capacitief gekoppeld is met deze lijnversterkers en ook gekoppeld is met een zendarm en met een gelijkspanningsniveau-detectieketen, waarbij deze operationele versterkers en deze aftastketen een impedantiesyntheseketen vormen.
Een dergelijke telecommunicatielijn is reeds bekend uit het Belgisch oktrooi 898049, maar is niet geschikt om tijdens een belfaze een lijnlussluiting te detecteren, d. w. z. als een wisselstroom/gelijkstroombelsignaal aan de lijn toegevoerd wordt. Om dit te doen is een afzonderlijke aftastketen en een afzonderlijke gelijkspanningsdetectieketen voor een dergelijk belsignaal vereist.
Een andere doelstelling van de onderhavige uitvinding bestaat erin een telecommunicatielijn van het hierboven beschreven type te verschaffen, maar waarbij afzonderlijke belsignaaldetectiemiddelen vermeden worden.
Volgens de uitvinding wordt deze doelstelling bereikt doordat hij ook een belsignaalgenerator omvat die in staat is belsignalen toe te voeren aan deze lijn en aan deze aftastketen welke ook deze belsignalen kan aftasten.
Op deze wijze voert de aftastketen ook gedurende een belfaze een wisselstroom/gelijkstroom uitgangssignaal toe aan de gelijkspanningsniveau-detectieketen, zodat deze keten een lijnlussluiting kan detecteren. Aldus wordt een optimaal gebruik gemaakt, zowel van de aftastketen als van de detectieketen en worden er nagenoeg geen bijkomende ketens vereist.
In de hierboven vermelde bekende lijnketen kan gebruik gemaakt worden van een aftastketen, zoals
<Desc/Clms Page number 10>
beschreven in het Belgisch oktrooi 898050. Er wordt echter een betrekkelijk ingewikkelde struktuur voorgesteld opdat zijn uitgangssignal onafhankelijk zou zijn van longitudinale signalen.
Volgens een andere kenmerkende eigenschap van de onderhavige lijnketen omvat deze aftastketen een Herterbrug.
Door het gebruik van deze brug is de aftastketen merkelijk eenvoudiger.
De hierboven vermelde en andere doeleinden en kenmerken van de uitvinding zullen duidelijker worden en de uitvinding zelf zal het best begrepen worden aan de hand van de hiernavolgende beschrijving van een uitvoeringsvoorbeeld en van de bijbehorende tekeningen waarin :
Fig. 1 een telecommunicatieklem toont welke een abonneelijntussenketen (SLIC) volgens de uitvinding omvat ;
Fig. 2 deze keten in meer detail voorstelt.
In de hiernavolgend beschrijving zal verwezen worden naar de Belgische oktrooien :
898049 welke verscheidene details van een SLIC en meer in het bijzonder van een daarvan deel uitmakende syntheseketen beschrijft ;
898050 welke een aftastketen beschrijft ;
898051 die een polariteitsomkeerketen voor een telecommuinicatielijn beschrijft,
898052 die een impedantie-syntheseketen openbaart ;
897771 welke een tariefsignaalgenerator beschrijft ;
897772 die een elektronische schakelketen openbaart ;
897773 welke een transcodeerketen beschrijft ;
898959 en 898960 die details van een besturingsketen voor een telecommunicatieketen openbaren.
Er wordt ook verwezen naar de Belgische oktrooiaanvraag 2/60362 ingediend op 28 februari 1985 als
<Desc/Clms Page number 11>
een verbetering op het Belgisch oktrooi 898051.
De in Fig. l getoonde telecommunicatieketen omvat een lijnketen LC die serie met een schakelketen HVC verbonden is tussen een telecommunicatielijn, met geleiders LIO en LI1, verbonden met een telefoontoestel TSS, en een schakelnetwerk SNW. De lijnketen LC omvat de serieverbinding van een SLIC, een numeriek-signaalprocessor DSP, een transcodeer-en filterketen TCF en een terminaalbestuurder met twee processors DPTC.
Het telefoontoestel TSS omvat een normaal geopende haakschakelaar HS, die tussen de lijngeleiders LID en LI1 verbonden is.
De schakelketen HVC is bijvoorbeeld van het type beschreven in het Belgisch oktrooi 897772. Hij omvat 4 paren twee richtingsschakelaars swOO, swOl tot sw30, sw31, zoals getoond, en heeft lijnklemmen LO en LI die met respektieve lijngeleiders LIO en LI1 verbonden zijn, testklemmen TO en TI verbonden met een testketen TC, belklemmen RGO en RG1 verbonden met een belketen RC, "tip"en"ring"klemmen TP en RG die respektievelijk met gelijknamige uitgangen van lijnversterkers LOAO en LOA1 in de SLIC verbonden zijn, en klemmen STA, STB, SRA, SRB verbonden met gelijknamige klemmen van een aftastketen SENC in de SLIC. In HVC zijn de lijnklemmen LO/L1 verbonden met TP/RG via respektievelijk de serieverbinding van swOO/01, 50 Ohms lijnvoedingsweerstanden RO/R1 en swlO/11.
De respektieve verbindingspunten STB en SRA van swOO en RO en van swOl en Rl zijn met TC verbonden, respektievelijk via sw20 en sw21, terwijl de respektieve verbindingspunten STA en SRB van RO en swlO en van Rl en swll respektievelijk met RC via sw30 en sw31 verbonden zijn. Zoals getoond voor een doorgeschakelde verbinding zijn de serieschakelaars swOO, swOl, swl0 en swll gesloten, terwijl de andere
<Desc/Clms Page number 12>
shuntschakelaars open zijn. Deze schakelaars worden door de SLIC bestuurd, zodat HVC in staat is om een willekeurige van de volgende verbindingen te verwezenlijken tussen TSS en SLIC (LOAO, LOA1 en SENC) ; TC en TSS ; SLIC (LOAO, LOA1) en TC ; RC en TSS ; RC en SLIC (SENC).
De funktie van TC bestaat erin de verbinding naar TSS en naar de SLIC te testen en deze van RC betaat erin een belsignaal te leggen op deze lijn en op SENC in de SLIC. Bijvoorbeeld, RC is in staat om grond te verbinden via sw30 en om de negatieve batterij BA van-48 of-60 Volts in serie met een belsignaalbron RS, van 90 Volts effektief, te verbinden via sw31.
De abonneelijntussenketen SLIC is een tweerichtings-tweedraadsketen aan de zijde van TSS en een vierdraadsketen naar SNW toe. Hij heeft een spraakontvangstingangsklem Rx (met grondterugkeer) en een spraakzenduitgang Tx (opnieuw met grondterugkeer), waarbij Rx en Tx met DSP verbonden zijn. De SLIC heeft
EMI12.1
verder een 12 kHz of 16 kHz tariefsignaalingangsklem MTCF verbonden met TCF, data ingangs-en en DPS2 verbonden met DSP, en de bovengenoemde klemmen STA, STB, SRA, SRB, TP en RG verbonden met HVC.
De numeriek-signaalprocessor DSP vormt een numeriek spraaksignaal, ontvangen van TCF, om in een analoog spraaksignaal welke dan aan de spraakontvangstklem Rx van de SLIC gelegd wordt.
Omgekeerd vormt hij een analoog spraaksignaal, ontvangen via de spraakzendklem Tx van de SLIC, om in een numerieke versie die aan TCF gelegd wordt. DSP omvat ook een echo-onderdrukkingsketen. Een aantal drijfbits worden door DSP naar de dataklem DSP1 van de SLIC overgedragen, zoals beschreven in het hoger vermelde Belgisch oktrooi 898049. Eén van deze drijfbits is een belsignaalbit RNG, die aanduidt dat er al (1) of met (0) gebeld moet worden.
De DSP ontvangt ook op zijn dataklem DSP2 een aantal
<Desc/Clms Page number 13>
besturingsdatabits overgedragen door de SLIC. Twee van deze bits zijn :
SHD : een haakschakelaardetectiebit welke aangeeft dat de lijnlus tussen SLIC en TSS geopend (0) of gesloten (l) is ;
RT : een belsignaalafschakelbit welke aangeeft dat het belsignaal dat door de keten RC aan de lijn gelegd wordt afgeschakeld (0) dient te worden.
De TCF voert een transcodeerbewerking uit op de numerieke signalen ontvangen uit de DSP en de DPTC en is ook ingericht om een tariefsignaal MTCF aan de SLIC toe te voeren. Deze bewerkingen zijn beschreven in de Belgische oktrooien 897771 en 897773.
Tenslotte, de DTPC voert de algemene besturing uit van de SLIC. Details van deze keten zijn beschreven in de Belgische oktrooien 898959 en 898960.
Er dient opgemerkt dat terwijl HVC, SLIC en DSP individueel aan de telefoonlijn toegevoegd zijn, de ketens TCF en DSP gemeenschappelijk aanwezig zijn voor een aantal van dergelijke lijnen, bv. 8 lijnen, zoals door de multipelpijlen is aangeduid.
Er wordt nu verwezen naar Fig. 2 die de SLIC van Fig. 1 in meer detail voorstelt.
Deze keten werkt met de volgende spanningen :
V+ die op 0 Volts of grondpotentiaal is ;
V-die gelijk is aan-48 of-60 Volts, bv.-48 Volts ;
VAUX die een hulpspanning is welke 15 Volts boven V- ligt, bv.-33 Volts ;
VAG die een spanning is halfweg tussen V-en VAUX, d. w. z. die nagenoeg gelijk is aan 7,5 Volts boven
V-, bv. 40,5 Volts ;
VEET die een geregelde spanning is.
De"tip"en"ring"uitgangen TP en RG van de lijnversterkers LOAO en LOA1 zijn met de respektieve voedingsweerstanden RO en Rl verbonden. Deze weerstanden
<Desc/Clms Page number 14>
vormen samen met de potentiometers, die bestaan uit de weerstanden R2, R3 en R4, R5, de hierboven besproken Herterbrug, die uitgangsklemmen A en B heeft welke verbonden zijn met de inverterende en niet-inverterende ingangen van een aftastmiddel gevormd door de operationele versterker OA2. De laatstgenoemde ingangen zijn ook met VAUX via de respektieve voorspanningsweerstanden R6 en R7 verbonden. De inverterende ingang van OA2 is verder met zijn uitgang verbonden via de terugkoppelweerstand R8, terwijl zijn niet-inverterende ingang verder met VAG via de voorspanningsweerstand R9 verbonden is.
De uitgang COI van de operationele versterker OA2 is verbonden met de ingangen VEET zowel van LOAO als van LOYAL, die respektieve terugkoppelweerstanden R10 en Ril hebben, via een gelijkstroomterugkoppelketen DCFC welke samen met de versterkers LOAO en LOA1, de voedingsweerstanden RO en Rl en de aftastketen SENC een weerstandsyntheseketen vormt gelijkaardig aan die beschreven in het Belgisch oktrooi nr. 898049, d. w. z. een keten om de waarde van elk van de voedingsweerstanden RO en Rl in een gewenste weerstandswaarde om te vormen.
De uitgang COI van de aftastketen SENC is ook via een gelijkstroomblokkeringscondensator Cl in serie met een versterkertrap OA3, die een operationele versterker omvat, verbonden, enerzijds met de inverterende ingang TAC van LOAO via weerstand R12 en, anderzijds, met de niet-inverterende ingang RDC van LOA1 via weerstand R13.
De versterkers LOAO en LOA1, de weerstanden RO en Rl, de aftastketen SENC, de versterkertrap OA3 en de weerstanden R12 en R13 vormen een wisselstroomimpedantiesyntheseketen die in staat is de weerstandswaarde van RO en Rl in een gewenste wisselstroomimpedantie om te vormen.
Er dient opgemerkt dat deze wisselstroomimpedantie-syntheseketen zekere gelijkenissen
<Desc/Clms Page number 15>
vertoont met de keten die in de hierboven vermelde Belgische oktrooien 898052 en 898049 geopenbaard is, maar hij onderscheidt zich wezenlijk daarvan doordat hij een Herterbrug omvat en doordat de terugkoppelingsbesturing van LOAO en LOA1 een spanningsbesturing en geen stroombesturing is.
De ingangen TDC van LOAO en RDC van LOA1 zijn ook via weerstanden R14 en R15 verbonden met de respektieve uitgangen VTI (BR2) en VRI (BR1) van een polariteitsomkeerketen PRC van het type beschreven in de hierboven vermelde Belgische oktrooi aanvraag 2/60362, die een verbetering is op het Belgisch oktrooi 898051. Zoals in deze aanvraag is uiteengezet, is de keten PRC in staat om een voedingsgelijkspanning V+ minus x aan VTI (BR2) en een gelijkspanning VEET plus x aan VRI (BR1) of viceversa te leggen, waarbij x een spanning is die bestaat uit een vast gedeelte en een veranderlijk gedeelte dat funktie is van de amplitude van het tariefsignaal dat aan de ingangsklem MTCF van de SLIC wordt gelegd.
De ingangen TDC van LOAO en RAC van LOA1 zijn met de uitgang SMI van een operationele versterker OA4 via respektieve weerstanden R10 en R17 verbonden. Deze versterker heeft een negatieve terugkoppelweerstand R18 en een geaarde niet-inverterende ingang. De hierboven vermelde uitgangen MTCF van TCF en Rx van DSP zijn met de inverterende ingang van OA4 verbonden op een wijze gelijkaardig aan deze beschreven in het hierboven vermelde Belgisch oktrooi 898049. MTCF is met OA4 verbonden via een ontkoppelings-en verzwakkingsketen DACE, een poortketen GC en een weerstand R19 in serie, en Rx is met OA4 verbonden via een ontkoppelings-en verzwakkingsketen DAC2, gelijkaardig aan DAC1, een isolerende eenheidsversterker OA5 en weerstand R20 in serie.
Zoals in het laatstgenoemde oktrooi is beschreven wordt de poortketen GC bestuurd door een bit SPMI, die
<Desc/Clms Page number 16>
aangeeft dat een tariefsignaal welke op MTCF verschijnt in de SLIC al of niet moet worden ingevoerd.
De uitgang van de versterkertrap OA3 is ook verbonden met de zenduitgang Tx, VAG via een ontkoppelings-en verzwakkingsketen DAC3 gelijkaardig aan DAC1 en DAC2. Omdat deze ketens gelijkaardig zijn wordt enkel DAC3 in detail getoond. Hij bestaat, gezien van de ingang naar de uitgang, uit een seriecapacitantie C2 gevolgd door een spanningsdeler bestaande uit de serieweerstand R21 en de shuntweerstand R22 waarvan één uiteinde met VAG verbonden is, terwijl dit verbindingspunt van de weerstanden met de actieve zendklem Tx verbonden is.
Tenslotte, de uitgang C01 van OA2 is ook verbonden met een vergelijkingsketen CO, enerzijds via de serieverbinding van een filterketen FC om tariefsignalen uit het daaraan gelegd ingangssignaal te verwijderen, een isolerende eenheidsversterker OA6 en een doorlaatpoort PG1 die door RNG d. w. z. de inverse van de belsignaalbit RNG, gedeblokkeerd wordt, en anderzijds via de serieverbinding van een filterketen voor de filtering van een belsignaal en om te beletten dat de vergelijkingsketen CO op parasietsignalen reageert, en een doorlaatpoort PG2 die door de belsignaalbit RNG gedeblokkeerd wordt. Het laatstgenoemd filter bestaat uit een serieweerstand R23 en een shuntcapacitantie C3.
R23 en C3 zijn onderling verbonden via een doorlaatpoort PG3 gedeblokkeerd door RNG, terwijl C3 in parallel verbonden is met een doorlaatpoort PG4 gedeblokkeerd door RNG. De tak FC, OA6 en PG1 dient in samenwerking met CO, om de sluiting van de schakelaar HS in TSS te detecteren als er geen belsignaal aanwezig is en om dan een haakschakelaarsignaal SHD op de gelijknamige uitgang SHD van CO te verschaffen. De andere tak R23, PG3, C3, PG4 dient in samenwerking met CO om de sluiting van HS in TSS
<Desc/Clms Page number 17>
tijdens een belwerking te detecteren en om dan een belafschakelsignaal RT op de gelijknamige uitgang RT van CO voort te brengen.
Waarden van sommige van de hierboven vermelde weerstanden en capacitanties kunnen als volgt zijn :
EMI17.1
<tb>
<tb> RO, <SEP> Rl <SEP> 50 <SEP> Ohms <SEP> ; <SEP>
<tb> R2 <SEP> tot <SEP> R5 <SEP> 60 <SEP> kilo-Ohms <SEP> ;
<tb> R6, <SEP> R7 <SEP> : <SEP> 10 <SEP> kilo-Ohms <SEP> ;
<tb> R8, <SEP> R9, <SEP> R12, <SEP> R13, <SEP> R16, <SEP> R17, <SEP> R19 <SEP> 30 <SEP> kilo-Ohms <SEP> ; <SEP>
<tb> R10, <SEP> Ril, <SEP> R14, <SEP> R15 <SEP> : <SEP> 150 <SEP> kilo-Ohms <SEP> ;
<tb> R18, <SEP> R20 <SEP> 50 <SEP> kilo-Ohms <SEP> ;
<tb> R23 <SEP> 170 <SEP> kilo-Ohms <SEP> ;
<tb> Cl, <SEP> C3 <SEP> 470 <SEP> nano-Farads.
<tb>
De capacitantie C2 en de weerstanden R21 en R22 hebben waarden, die afhankelijk zijn van het gebruik van de telecommunicatieketen, bv. van nationale vereisten.
Vooraleer de algemene werking van de telecommunicatieketen te beschrijven zal de aftastketen SENC, bestaande uit de Herterbrug RO-R5 en de bijbehorende detectie-inrichting gevormd door de operationele versterker OA2 en de weerstanden R6-R9 beschouwd worden.
Deze versterker heeft een ingangstrap die werkt tussen V-en V+ en een uitgangstrap die werkt rond VAG en tussen V-en VAUX. Met de hierboven gegeven waarden betekent dit dat de ingangstrap van OA2 tussen-48 Volts en 0 Volts werkt, terwijl zijn uitgangstrap werkt tussen - 7, 5 Volts en-7, 5 Volts ten opzichte van VAG (-40,5 Volts).
Als de spanningen : - VI, V2, V3 en V4 de gelijk-en wisselspanningen zijn, die respektievelijk op de klemmen STA, STB, SRA, SRB van de voedings weerstanden RO en Rl opgewekt worden door een gelijk-en wissel stroom I die daarin vloeit ; - V de gelijke gemeenschappelijke-modusspanningen zijn,
<Desc/Clms Page number 18>
die op de inverterende en niet-inverterende ingangen A en B van de operationele versterker OA2 verschijnen ; - V5 de spanning is op de uitgang C01 van OA2, kunnen de volgende vergelijkingen geschreven worden :
EMI18.1
Uit de aftrekking van deze vergelijkingen volgt dat V5-VAG, de uitgangsspanning op OA2 beschouwd t. o. v.
VAG, onafhankelijk kan zijn zowel van V, de gemeenschappelijke modusingangsspanning van OA2, en VAUX, mits : - de waarden van de weerstanden R6 en R7 gelijk gekozen worden ; - de waarden van de weerstanden R8 en R9 gelijk gekozen worden ; - de waarden van de weerstanden R2 tot R5 gelijk gekozen worden.
Met de aldus gekozen weerstanden worden de uitgangsspanning V5-VAG en de spanning V door de volgende vergelijkingen gegeven :
EMI18.2
Zoals gewenst voor de impedantie-synthese die gebruik maakt van de terugkoppel lussen, is de uitgangsspanning van OA2, gegeven door (5') dus rechtstreeks evenredig met de som van de spanningsvallen over RO en Rl.
Zoals hierboven vermeld is de in Fig. 1 getoonde belketen RC in staat om een grond aan de schakelaer sw30 te leggen en om een bespanning van 90 Volts, effektief, gesuperponeerd op een-48 Volts gelijkspanning, aan de
<Desc/Clms Page number 19>
schakelaar sw31 te leggen. Als resultaat :
EMI19.1
Het gelijkstroomgedeelte van deze stroom vloeit uitsluitend door de brugweerstanden R2 tot R5, terwijl het wisselstroomgedeelte vooral door TSS vloeit omdat deze een wisselstroomimpedantie heeft die veel kleiner is dan deze van de weerstanden R2 tot R5, die de hoger gegeven hoge waarden hebben.
In de praktijk kan er over RO en Rl een spanning V2-V1 = V4-V3 = 12 Volts piek tot
EMI19.2
piek voortgebracht worden, zodat
EMI19.3
R8 V5 piek tot piek R2
EMI19.4
Omdat de uitgangstrap van de operationele versterker OA2 tussen +7,5 Volts en-7, 5 Volts t. o. v. VAG werkt, werd de verhouding R8/R2 gelijk gekozen aan 1/2, zodat V5-VAG varieert tussen +6 Volts en-6 Volts als een maximum en dat er geen gevaar bestaat deze uitgangstrap te verzadigen.
Anderzijds, met een versterkingsfaktor gelijk aan
EMI19.5
R8 - de grootte van het spraaksignaal op lage R2 2
EMI19.6
spanning, dat door SENC wordt afgetlast en aan de uitgang van deze keten wordt voortgebracht nog onvoldoende om in 1weerstands-en impedantie-syntheseketens gebruikt te worden.
Voor de hierboven gegeven weerstandswaarden worden de vergelijkingen (5') en (6') :
EMI19.7
Met de hierboven gegeven weerstandskeuze is de aftastketen nog steeds niet in staat om het hoger
<Desc/Clms Page number 20>
vernoemde belsignaal van hoge spanning op de juiste wijze te verwerken. Inderdaad, uit de vergelijkingen (6') en (10) volgt dat zonder de verbindingen van de ingangen van de versterker OA2 met VAUX, de gemeenschappelijke modusspanning V op deze ingangen een waarde V'heeft gegeven door
EMI20.1
Voor zekere waarden van de belsignaalspanning kan de spanning V'buiten het werkingsgebied 0, -48 Volts van de ingangstrap van de operationele versterker OA2 liggen.
Het doel van de verbindingen van de ingangen van OA2 met VAUX via de respektieve weerstanden R6 en R7 bestaat erin de gemeenschappelijke modusspanning V gegeven door de hoger genoemde vergelijkingen (6') en (10) binnen dit werkingsbereik te brengen. Dit wordt bereikt doordat van zo'dra de hogere vernoemde spanning V'verschillend is van VAUX er een stroom begint te vloeien van of naar VAUX via de weerstanden R6 en R7, zodanig dat er gemeenschappelijke modusspanning V wordt verwezenlijkt, die een waarde heeft begrepen tussen V'en VAUX. Dit volgt ook uit de vergelijking van de hierboven gegeven
EMI20.2
betrekkingen (6') en (11) of (10) en (12) omdat V kleiner of groter is dan V', afhankelijk van het feit dat V' kleiner of groter is dan VAUX.
De weerstanden R2 tot R9 werden zodanig berekend dat zelfs voor de meest strenge belcondities de waarde van V binnen dit genoemde werkingsbereik blijft.
Inderdaad, uit de vergelijking (12) volgt dat de limieten
EMI20.3
van-48 en 0 van het genoemde werkingsbereik bereikt worden als V2+V4 respektievelijk gelijk is aan-200 Volts en +279 Volts. Deze waarden doen zich in de praktijk niet voor. In het hierboven vermelde slechtste
<Desc/Clms Page number 21>
belsignaalgeval, voor hetwelk VI = 0 Volts (en voor hetwelk V2 dus nagenoeg 0 Volts is) en V4 =-174 Volts, is de waarde V'berekend door middel van de vergelijking (10) gelijk aan-63, 75 Volts gezien VAG =-40, 5 Volts, zoals hierboven vermeld. Deze waarde V'wordt gelijk aan V =-45, 3 Volts, zoals volgt uit de vergelijking (12), door de aanwezigheid van de verbindingen met VAUX.
Er dient opgemerkt dat de waarde van de weerstand R6 kleiner gekozen wordt dan deze van de weerstand R8 opdat vanaf een voorafbepaalde waarde van V meer stroom naar VAUX dan naar VAG zou afgeleid worden. Deze waarde is gelijk aan
EMI21.1
Dit wordt gedaan opdat VAG, die een referentiespanning is voor al de ketens SLIC, DSP, TCF en DPTC, zo weinig mogelijk beïnvloed zouden worden.
Uit hetgeen voorafgaat volgt dat in de aftastketen SENC gebruikt gemaakt werd van een Herterbrug zodanig dat een uitgangsspanning V5-VAG voortgebracht wordt die onafhankelijk is van gemeenschappelijke modus of longitudinale signalen. Maar bovendien werd de versterk ingsfaktor R3/R2 van de aftastketen SENC zodanig gekozen dat verzadiging van de uitgangstrap van OA2 vermeden wordt, en de verbindingen van de ingangen van OA2 met VAUX zijn aanwezig om de gemeenschappelijke modusspanning V, die aan deze ingangen wordt gelegd, te verminderen en daarbij de verzadiging van de ingangstrap van OA2 te verhinderen.
De algemene werking van de telecommunicatieketen zal nu hierna beschreven worden.
In de rusttoestand van deze keten is de inverse van de belsignaalbit RNG op 1, d. w. z. RNG=1, zodat de capacitantie C3 kortgesloten is door de doorlaatpoort PG4 en dat de doorlaatpoort PG1 gesloten is, terwijl de
<Desc/Clms Page number 22>
doorlaatpoorten PG2 en PG3 open zijn.
Als het toestel TSS opgeroepen dient te worden, deelt de DSP de belsignaalbit RNG mee aan de SLIC via de verbinding DSP1 en de HVC wordt op een zodanige wijze (niet getoond) bestuurd dat hij de schakelaars swlO en swll opent en de schakelaars sw30 en sw31 sluit. Als gevolg daarvan legt RC het hierboven genoemde wissel/gelijkstroombelsignaal aan de klemmen STA en SRB van de aftastketen SENC. Er kan naar het toestel TSS geen gelijkstroom vloeien omdat de haakschakelaar HS nog open is, maar het wisselstroombelsignaal stelt de bel in dit toestel in werking en licht aldus de abonnee in dat hij wordt opgeroepen.
Het wissel/gelijkstroombelsignaal, met een klein gelijkstroomgedeelte, verschijnt als een signaal V5 op de uitgang C01 van de aftastketen SENC en wordt gelegd, ten eerste aan LOAO en LOA1 via OA3 maar dit heeft geen effekt omdat swl0 en swll open zijn, ten tweede aan de tak die leidt naar de vergelijkingsketen CO en die PG1 omvat maar dit heeft ook geen effekt gezien PG1 open is omdat RNG=1, en ten derde aan dezelfde vergelijkingsketen CO via de filterketen R23, PG3, C3, PG4 en PG2 omdat de doorlaatpoorten PG2 en PG2 gesloten zijn, terwijl de doorlaatpoort PG4 open is. Deze filterketen is speciaal aanwezig om te verhinderen dat parasietsignalen de vergelijkingsketen CO zouden doen werken en om de amplitude van het daaraan gelegde belsignaal te verminderen.
Als het haakschakelaarcontact HS in het toestel TSS gesloten wordt, kan vanuit de belketen RC een gelijkstroom en niet enkel een wisselstroom vloeien via een weg met lage weerstand in de TSS en deze gelijkstroom verwezenlijkt aldus een bijkomende merkelijke gelijkspanningsval over de voedingsweerstanden RO en RI, als gevolg waarvan het gelijkspanningsniveau van het uitgangssignaal V5 van de aftastketen SENC plotseling
<Desc/Clms Page number 23>
stijgt. Deze gelijkspanningsstijging wordt gedetecteerd door de vergelijkingsketen CO, die als gevolg daarvan zijn uitgang RT activeert. De conditie 1 van de belafschakelbit RT wordt dan via de verbinding DSP2 medegedeeld aan de DSP, als gevolg waarvan de HVC op zodanige wijze bestuurd wordt dat hij de schakelaars swlO en swll sluit en de schakelaars sw30 en sw31 opent.
Ten gevolge hiervan wordt het belsignaal in RC van de lijn genomen.
Van zodra het haakschakelaarcontact HS en de schakelaars swlO en swll gesloten zijn worden de gelijkspanningen VT minus x en VEET plus x, opgewekt door de polariteitsomkeerketen PRC, aan de respektieve lijngeleiders LIG en LI1 gelegd via de lijnversterkers
EMI23.1
LOAO en LOA1 waarin deze signalen respektievelijk met de
EMI23.2
R10 faktor-en-worden versterkt. Met de R14 R15 R10 hierboven gegeven waarden is--=--= R14 R15
EMI23.3
Ook kunnen dan spraak of andere signalen uitgewisseld worden tussen de getoonde opgeroepen TSS en een oproepende TSS die met de ontvangst-en zendklemmen Rx en Tx gekoppeld is via SNW, DPTC, TCF en DSP. Een spraaksignaal vanuit de getoonde TSS vloeit doorheen de weerstanden RO en Rl, de aftastketen RC, de capacitantie Cl, de versterkertrap OA3 en het netwerk DAC3 naar de zendklem Tx.
Spraak of andere signalen van de verwijderde TSS worden op de ontvangstklem R2 ontvangen en worden op de uitgangsklem SMI van OA4 gelegd via DAC2,
EMI23.4
OA5 en R20 in serie. In OA4 wordt het signaal versterkt
EMI23.5
RIB met een faktor gelijk aan-- of 1 met de hierboven R20 gegeven waarden. Vanaf OA4 wordt dit in onbalans zijnde signaal in push-pull en met tegengestelde faze aan de lijnversterkers LOAO en LOA1 gelegd, gezien het
<Desc/Clms Page number 24>
EMI24.1
gelijktijdig met de niet-inverterende en inverterende ingangen TDC en RAC van deze versterkers gekoppeld wordt.
EMI24.2
R10 Dit signaal wordt versterkt met de faktor-in R16 Ril LOAO en met--in vooraleer in balans tussen de R17
EMI24.3
lijngeleiders LIO en LI1 aangelegd te worden. Met de
EMI24.4
R10 Ril hierboven vermelde waarden is 2, 5.
R16
EMI24.5
Een tariefsignaal, dat eventueel aan de ingangsklem MTCF van de SLIC toegevoerd wordt, wordt aan de uitgang SMI van OA4 gelegd via de poortketen GC4, die voorheen werd gedeblokkeerd, en OA4 en van daaruit op de lijn via de versterkers LOAO en LOA1 op dezelfde wijze als beschreven voor het spraaksignaal. In OA4 wordt het
EMI24.6
tariefsignaal echter versterkt met een factor gelijk aan
EMI24.7
R18 5 - de hierboven gegeven waarden van R18 en R19.
R19 3 t of-metUit hetgeen voorafgaat volgt dat een spraaksignaal, of een gecombineerd spraak/tariefsignaal, gesuperponeerd op een gelijkstroomlusstroom in de lijn en daarom in de voedingsweerstanden RO en Rl kan vloeien.
Deze gecombineerde wissel/gelijkstroom wordt gedetecteerd door de aftastketen SENC, die aan zijn uitgang de spanning V5 verschaft welke door de vergelijking (5) of (9) gegeven wordt. Deze uitgangspanning V5 wordt aan de gelijkstroomterugkoppelketen DCFC gelegd waarin zij wordt omgezet in een regelgelijkspanning VEET, die aan de gelijknamige voedingsspanningsingangen VEET wordt gelegd van de lijnversterkers LOAO en LOA1, die samen met de weerstanden RO, Rl en DCFC een weerstandsyntheseketen vormen. De regeling van VEET komt overeen met een omvorming van elk van de weerstanden RO en Rl in een gewenste weerstand, zoals reeds in het hierboven vermelde Belgisch oktrooi 898 049 is uiteengezet.
<Desc/Clms Page number 25>
De uitgangsklem V5 van de aftastketen SENC wordt eveneens in een wisselstroomimpedantiesyntheseketen gebruikt. Inderdaad, nadat de gelijkspanning uit deze uitgangspanning werd verwijderd door de capacitantie Cl wordt het resulterend wisselstroomsignaal van de versterkertrap OA3 aan de lijnversterkers LOAO en LOA1 gelegd. De versterkertrap OA3 kan gevormd worden door een operationele versterker, die deel uitmaakt van een geïntegreerde SLIC keten maar met uitwendige componenten om de gewenste complexe impedantie te verkrijgen, bijvoorbeeld een seriële ingangsweerstand een een terugkoppel impedantie bestaande uit een weerstand in serie met een andere weerstand die in parallel verbonden is met een capacitantie.
Het aanleggen van het OA3 uitgangssignaal aan LOAO and LOA1 gebeurt met tegengestelde faze gezien de uitgang van OA3, waarin V5 met een gewenste functie wordt vermenigvuldigd, met de inverterende ingang TAC van LOAO via weerstand R12 en met de niet-inverterende ingang RDC van LOA1 via weerstand R13 verbonden is. Dit wisselspanning terugkoppelsignaal wordt dus afgetrokken van het spraak/tarief spanningssignaal, dat ook met tegengestelde faze aan de andere ingangen an deze versterkers van OA4 wordt aangelegd. Het resulterende foutspanningssignaal verschijnt na
EMI25.1
R10 versterking met een faktor als een in R12
EMI25.2
balans zijnde push-pull signaal tussen de lijngeleiders
RilLIO en LI1.
Als-kl = R8/R2 en-k2 de respectieve versterkingsfactoren van SENC en OA3 zijn, is de terugkoppelspanning aan de uitgang van OA3 gelijk aan klk2V'5, waarin V'5 het wisselspanningsgedeelte is van de hierboven vermelde spraak/tariefspanning. Als dit terugkoppelsignaal met tegengestelde faze aan LOAO and
<Desc/Clms Page number 26>
EMI26.1
LOA1 wordt gelegd, welke een versterkingsfactor gelijk aan
EMI26.2
R10 k3 =-+ de weerstand RO omgevormd R12
EMI26.3
in een impedantie
EMI26.4
EMI26.5
waarbij de factor 2 voortkomt uit het push-pull effekt. Aldus wordt de totale voedingsweerstand RO + Rl omgevormd in de impedantie
EMI26.6
als RO = Rl.
Uit hetgeen voorafgaat volgt dat de Herterbrug RO-R5 opgesteld is op de verbinding van de unidirectionele zend-end ontvangstwegen T2 en Rx en de tweerichtingslijn LIO, LI1 en dat hij gebruikt wordt voor de overdracht, zowel van spraaksignalen als van belsignalen, hoewel laatstgenoemde een veel groter amplitude hebben dan eerstgenoemde. Hij wordt, in combinatie met de vergelijkingsketen CO gebruikt, voor de detectie van de sluiting van een haakschakelaarcontact tijdens het bellen of andere ogenblikken. Tenslotte wordt hij ook gebruikt in een weerstand-en in een impedantie-syntheseketen.
Hoewel de principes van de uitvinding hierboven zijn beschreven aan de hand van een bepaalde uitvoeringsvorm, is het duidelijk dat de beschrijving slechts bij wijze van voorbeeld is gegeven en de uitvinding niet daartoe is beperkt.