Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
In Fernsprechvermittlungsanlagen wird eine Teilnehmerstelle üblicherweise durch Einspeisung eines Wechselstromsignals (z.B. 25 Hz/70 V) in die betreffende Teilnehmerleitung gerufen. Beim Melden des Teilnehmers fliesst in der Teilnehmerleitung zusätzlich ein Gleichstrom, dessen Auftreten u.a. als Kriterium zum Abschalten des Rufsignals dient. Um zu verhindern, dass das Rufsignal auf den Hörstromkreis in der Teilnehmerstelle gelangen kann, muss eine unverzügliche Abschaltung nach dem Melden des Teilnehmers erfolgen. Aus den EP-A2-0 089 687 und EP-A2-0 255 374 sind Schaltungsanordnungen bekannt, die ein Abschalten des Rufsignals nach dem Auftrennen eines Gleichstroms in der Teilnehmerleitung bewirken. Diese Schaltungen erfordern jedoch einen relativ grossen Aufwand.
Davon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art anzugeben, die einen geringen Aufwand benötigt und deren Einsatz vor allem in bereits bestehenden Anlagen praktisch keine Eingriffe erfordert. Die Lösung dieser Aufgabe gelingt erfindungsgemäss mit den im Kennzeichen des Patentanspruches 1 angegebenen Massnahmen. Weiterbildungen sind in weiteren Ansprüchen angegeben.
Die vorgeschlagene Schaltungsanordnung gewährleistet ein schnelles Abschalten des Rufsignals nach dem Melden des gerufenen Teilnehmers in der Rufphase. Sie erfordert wenige billige, handelsübliche Bauteile und ist daher kostengünstig zu realisieren.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Zeichnungen beispielsweise näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 Einzelheiten der Schaltungsanordnung;
Fig. 2 und 3 den Signalverlauf an verschiedenen Stellen der Schaltungsanordnung.
In Fig. 1 ist eine Teilnehmerstelle TN über ihre Teilnehmerleitung abhängig von der Stellung von durch eine Rufanschaltung RA gesteuerten Kontakten k1 und k2 in bekannter Weise entweder mit einer Rufsignalquelle RC (z.B. 25 Hz/70 V) oder mit Vermittlungseinrichtungen VE einer Vermittlungsstelle VS verbunden. In Serie zur Rufsignalquelle RC ist eine Gleichstromquelle DC (z.B. - 48 V) geschaltet. Im Ruhezustand nehmen die Kontakte k1, k2 die gezeichnete Lage ein. Im Anrufzustand verbinden die Kontakte k1, k2 die Teilnehmerstelle TN in einem bestimmten Rufrhythmus (abwechselnd Ruf/Pause) mit der Rufsignalquelle RC. Der Gabelumschaltekontakt GU der Teilnehmerstelle TN schliesst in der gezeichneten Lage im Anrufzustand den Rufstromkreis über den mit einem Kondensator C1 in Serie geschalteten Wecker W.
Beim Melden des gerufenen Teilnehmers durch Abheben des Handapparates in der Teilnehmerstelle TN nimmt der Gabelumschaltekontakt GU die andere Lage ein. Nebst den Leitungswiderständen R7, R8 und der Erzeugung eines bestimmten Schleifenwiderstandes dienenden Widerständen R9, R10 ist im Rufstromkreis ein Messwiderstand RM eingefügt, dessen Anschlüsse zudem je mit einem Eingang eines Operationsverstärkers V1 verbunden sind, der über die Parallelschaltung eines Widerstandes R2 mit einem Kondensator C2 gegengekoppelt ist. In einem praktischen Ausführungsbeispiel mit einem Leitungswiderstand von max. 2 x 550 OMEGA wurde ein Messwiderstand von 27 OMEGA gewählt. Zwischen dem Widerstand RM und dem invertierenden Eingang des Verstärkers V1 ist noch ein Koppelwiderstand R1 eingefügt.
Die Werte der Widerstände R1 und R2 sowie des Kondensators C2 sind so gewählt, dass sich eine positive Gleichspannungsverstärkung und eine negative Wechselspannungsverstärkung ergibt. Eine Gleichspannung am Eingang des Verstärkers V1 erscheint somit am Ausgang verstärkt, wogegen eine Wechselspannung abgeschwächt wird. Der Ausgang des Verstärkers V1 ist über einen Koppelwiderstand R3 mit dem invertierenden Eingang eines weiteren Operationsverstärkers V2 verbunden, dessen Ausgang an die die Kontakte k1, k2 steuernde Rufanschaltung RA angeschlossen ist, wobei dazwischen wie später erläutert noch ein Verzögerungsglied VZ vorgesehen werden kann.
Der Operationsverstärker V2 ist als Schwellwertschalter eingesetzt. Sobald die Spannung an seinem invertierenden Eingang einen an seinem nichtinvertierenden Eingang durch die Widerstände R4 bis R6 festgelegten Schwellenwert erreicht, ändert die Spannung an seinem Ausgang so, dass die Kontakte k1, k2 die Teilnehmerstelle TN von der Ruf-signalquelle RC trennen und mit der Vermittlungseinrichtung VE (z.B. ein Verbindungssatz) verbinden. Die Schwelle ist so festgelegt, dass sie nur beim Melden der Teilnehmerstelle TN in der Rufphase (Schleife niederohmig) erreicht wird. Im Falle der hochohmigen Schleife während der Rufphase, in der nur das Rufsignal, aber kein Gleichstrom auftritt, wird die Schwelle auch bei kleinstem Leitungswiderstand nicht erreicht.
Der Widerstand R4 ist mit dem Ausgang des Verstärkers V2, der Widerstand R5 mit einem Potential + U und der Widerstand R6 mit Masse verbunden. Beide Operationsverstärker werden an einer Betriebsspannung + U/ - U (z.B. + 5 V/ - 5 V) betrieben.
Die Funktionsweise dieser Anordnung wird nun anhand einer qualitativen Darstellung der Signalverläufe in Fig. 2 erläutert. Dabei zeigt Fig. 2a den zeitlichen Verlauf der Spannung uv1 am Ausgang des Verstärkers V1, Fig. 2b den Zustand us des Rufstromkreises (logisch '1' = Schleife hochohmig, logisch '0' = Schleife niederohmig), Fig. 2c das Signal uv2 am Ausgang des Schwellwertschalters V2 und Fig. 2d das Signal uv am Ausgang eines dem Schwellwertschalter V2 nachgeschalteten Verzögerungsgliedes VZ. Im Rufzustand befinden sich die Kontakte k1, k2 entsprechend dem Rufrhythmus (z.B. 1s Ruf/ 4s Pause) abwechselnd in der gezeichneten und in der nichtgezeichneten Lage. Im dadurch gebildeten Rufstromkreis fliesst in der Rufphase kein Gleichstrom. Am Messwiderstand RM tritt in der Rufphase ein nur durch das Rufsignal hervorgerufener Spannungsabfall auf.
Diese Wechselspannung gelangt zum Verstärker V1 und derart abgeschwächt zu dessen Ausgang, dass der nachgeschaltete Schwellwertschalter V2 in keinem Fall anspricht. Sobald beim Melden des gerufenen Teilnehmers in der Rufphase der Gabelumschaltekontakt GU umschaltet, beginnt in dem nun über die Teilnehmerstelle TN führenden Stromkreis zusätzlich ein Gleichstrom zu fliessen (Zeitpunkt to). Am Messwiderstand RM stellt sich demzufolge ein Gleichspannungsanteil ein, dem der Anteil der rhythmischen Rufwechselspannung überlagert ist. Der Gleichspannungsanteil wird im Verstärker V1 verstärkt und bewirkt ein exponentielles Ansteigen der Gleichspannung ug (Fig. 2) an dessen Ausgang.
Der vom Rufsignal herrührende Wechselspannungsanteil wird hingegen im Verstärker V1 abgeschwächt und erscheint an dessen Ausgang als der Gleichspannung ug überlagerte Spannung, woraus eine Ausgangsspannung uv1 resultiert. Durch entsprechende Dimensionierung der Anordnung, d.h. der Widerstände R1, R2 und des Kondensators C2, wird erreicht, dass wie erwähnt das alleinige Auftreten des Rufwechselspannungsanteils am Eingang des Verstärkers V1 keinesfalls Wirkung auf den nachgeschalteten Schwellwertschalter V2 hat. Sobald die Ausgangsspannung uv1 des Verstärkers V1 im Zeitpunkt t1 den Schwellwert uo erreicht, wechselt das Potential am Ausgang des Schwellwertschalters V2 von + U nach - U.
Der Zustandswechsel am Ausgang des Schwellwertschalters V2 stellt somit eine Information für den Übergang der Schleife vom hochohmigen in den niederohmigen Zustand während der Rufphase dar, demzufolge dann das Rufsignal über die Kontakte k1, k2 abgeschaltet werden muss.
Um Auswirkungen von Zustandsänderungen im Rufstromkreis vortäuschenden Störungen auszuschliessen, kann diese Zustandsänderung einer bestimmten Anerkennungszeit unterworfen werden, d.h. die Abschaltung des Rufsignals wird nach dem Auftreten einer Zustandsänderung am Ausgang des Schwellwertschalters V2 um die Anerkennungszeit ta verzögert. Zu diesem Zweck ist zwischen dem Schwellwertschalter V2 und der Rufan schaltung RA ein Verzögerungsglied VZ (z.B. ta = 20 ms) eingefügt. Falls während der Anerkennungszeit ta die Ausgangsspannung des Verstärkers V1 im Zeitpunkt t2 den Schwellenwert uo wieder unterschreitet, würde ohne besondere Vorkehrungen der Schwellwertschalter V2 in unerwünschter Weise an seinem Ausgang wieder umschalten, um dann nachher im Zeitpunkt t3 wieder das die Abschaltung des Rufsignals bewirkende Ausgangspotential zu liefern.
Dieses "Prellen" hätte eine verzögerte Abschaltung zur Folge.
Das bei Einhaltung einer Anerkennungszeit ta nach dem Melden der Teilnehmerstelle TN unerwünschte An- und Abschalten des Rufsignals wird nun durch die über die Widerstände R4 bis R6 am nicht invertierenden Eingang des Schwellwertschalters V2 bestimte Schwelle wie folgt verhindert: Wenn im Zeitpunkt t1 der Schwellenwert uo zum ersten Mal erreicht ist, wird beim Zustandswechsel am Ausgang des Schwellwertschalters V2 durch die entsprechend dimensionierten Widerstände R4 bis R6 die Schwelle am positiven Eingang des Schwellwertschalters V2 auf einen solchen unteren Wert uu herabgesetzt, dass bei Vorhandensein einer den niederohmigen Zustand der Rufstromschleife signalisierenden Eingangsgleichspannung in keinem Fall die Ausgangsspannung uv1 des Verstärkers V1 diese untere Schwelle uu unterschreiten kann.
Das störende, durch das überlagerte Rufsignal hervorgerufene Hin- und Herschalten des Schwellwertschalters V2 nach dem erstmaligen Erkennen des Schleifengleichstroms ist somit verhindert. Die eigentliche Abschaltung des Rufsignals erfolgt nach Ablauf der Anerkennungszeit ta im Zeitpunkt t4 durch Auftrennen des Rufstromkreises über die Kontakte k1, k2, worauf die verbleibende Ausgangsgleichspannung ug des Verstärkers V1 exponentiell zu sinken beginnt und bei Erreichen der unteren Schwelle uu im Zeitpunkt t5 diese wieder ihren oberen Wert uo annimmt. Die Abschaltung des Rufsignals während der Rufpausenphase erfolgt in bekannter Weise in der Vermittlungseinrichtung VE.
Im Falle einer während der Rufphase auftretenden Störung, die die Rufstromschleife in den nieder-ohmigen und vor Erreichen der oberen Schwellenspannung uo am Eingang des Schwellwertschalters V2 wieder in den hochohmigen Zustand versetzt, bleibt die Abschaltung des Rufsignals inaktiv. Sobald nämlich in diesem Fall die Schleife wieder hochohmig wird, sinkt die Gleichspannung ug am Ausgang des Verstärkers V1 exponentiell ab, bevor die für das Abschalten des Rufsignals massgebende obere Schwelle uo erreicht wird. Die Schaltung nimmt daher wieder ihren Ausgangszustand ein, aus dem sie bei Auftreten einer normalen Schleifenänderung wie oben beschrieben, die Abschaltung des Rufsignals herbeiführt.
In Fig. 3 ist ebenfalls qualitativ der Fall gezeigt, wo eine in der Rufstromschleife auftretende Störung nach dem Erreichen der oberen Schwelle, aber vor Ablauf der Anerkennungszeit ta wieder verschwindet. Nach Erreichen der oberen Schwelle uo im Zeitpunkt t1 wird die Schwelle wie beschrieben herabgesetzt. Wenn nun im Zeitpunkt t2 die Störung verschwindet, d.h. die Schleife wieder hochohmig wird, sinkt die Spannung uv1 am Ausgang des Verstärkers V1 ab. Sobald sie im Zeitpunkt t3 die untere Schwelle uu erreicht, schaltet der Schwellwertschalter V2 wieder um. Da die Umschaltung vor Ablauf der Anerkennungszeit ta stattfindet, erfolgt keine Abschaltung des Rufsignals.
Die Verzögerung für das Abschalten des Rufsignals ist im wesentlichen abhängig von der Zeitspanne zwischen dem Schliessen der Rufstromschleife in der Rufphase, d.h. dem Auftreten der Gleichspannung am Eingang des Verstärkers V1 und dem Erreichen des oberen Schwellenwertes uo durch die Spannung uv1 an dessen Ausgang, gegebenenfalls zuzüglich die Anerkennungszeit ta. Durch geeignete Dimensionierung der Gegenkopplung des Verstärkers V1 kann die Steilheit des exponentiellen Verlaufs seiner Ausgangsspannung und damit die Verzögerung für die Rufsignalabschaltung günstig beeinflusst werden. Erreichte typische Rufsignalabschaltzeiten nach dem Melden des Teilnehmers liegen im Bereich von 40...60 ms (inkl. einer Anerkennungszeit von 20 ms), je nach Leitungswiderstand.
The present invention relates to a circuit arrangement according to the preamble of patent claim 1.
In a telephone exchange, a subscriber station is usually called by feeding an AC signal (e.g. 25 Hz / 70 V) into the relevant subscriber line. When the subscriber reports, a direct current also flows in the subscriber line. serves as a criterion for switching off the call signal. In order to prevent the call signal from reaching the hearing circuit in the subscriber station, it must be switched off immediately after the subscriber has reported. Circuit arrangements are known from EP-A2-0 089 687 and EP-A2-0 255 374 which cause the ringing signal to be switched off after a direct current has been disconnected in the subscriber line. However, these circuits require a relatively large amount of effort.
Proceeding from this, the object of the present invention is to specify a circuit arrangement of the type mentioned at the outset which requires little effort and whose use requires practically no intervention, particularly in already existing systems. This object is achieved according to the invention with the measures specified in the characterizing part of patent claim 1. Further developments are specified in further claims.
The proposed circuit arrangement ensures that the call signal is switched off quickly after the called subscriber has reported in the call phase. It requires few cheap, commercially available components and is therefore inexpensive to implement.
The invention is explained in more detail below with reference to drawings, for example. It shows:
Fig. 1 details of the circuit arrangement;
2 and 3 the signal curve at different points in the circuit arrangement.
In Fig. 1, a subscriber station TN is connected via its subscriber line depending on the position of contacts k1 and k2 controlled by a call interface RA in a known manner either to a call signal source RC (e.g. 25 Hz / 70 V) or to switching devices VE of a switching center VS. A DC source (e.g. - 48 V) is connected in series with the call signal source RC. In the idle state, the contacts k1, k2 assume the position shown. In the call state, the contacts k1, k2 connect the subscriber station TN to the call signal source RC in a certain ringing rhythm (alternating call / pause). The fork switch contact GU of the subscriber station TN closes the call circuit in the drawn position in the call state via the alarm clock W connected in series with a capacitor C1.
When the called subscriber reports by lifting the handset in the subscriber station TN, the fork switch contact GU takes the other position. In addition to the line resistors R7, R8 and the resistors R9, R10 used to generate a certain loop resistance, a measuring resistor RM is inserted in the ringing circuit, the connections of which are also connected to an input of an operational amplifier V1, which is coupled to a capacitor C2 via the parallel connection of a resistor R2 is. In a practical embodiment with a line resistance of max. A measuring resistance of 27 OMEGA was chosen for 2 x 550 OMEGA. A coupling resistor R1 is also inserted between the resistor RM and the inverting input of the amplifier V1.
The values of the resistors R1 and R2 and of the capacitor C2 are selected so that there is a positive DC voltage gain and a negative AC voltage gain. A DC voltage at the input of amplifier V1 thus appears amplified at the output, whereas an AC voltage is weakened. The output of the amplifier V1 is connected via a coupling resistor R3 to the inverting input of a further operational amplifier V2, the output of which is connected to the call interface RA controlling the contacts k1, k2, a delay element VZ being able to be provided in between, as explained later.
The operational amplifier V2 is used as a threshold switch. As soon as the voltage at its inverting input reaches a threshold value defined at its non-inverting input by the resistors R4 to R6, the voltage at its output changes such that the contacts k1, k2 separate the subscriber station TN from the call signal source RC and with the switching device Connect VE (eg a connection set). The threshold is set so that it is only reached when the subscriber station TN reports in the call phase (loop with low resistance). In the case of the high-resistance loop during the call phase, in which only the call signal but no direct current occurs, the threshold is not reached even with the smallest line resistance.
The resistor R4 is connected to the output of the amplifier V2, the resistor R5 to a potential + U and the resistor R6 to ground. Both operational amplifiers are operated at an operating voltage + U / - U (e.g. + 5 V / - 5 V).
The functioning of this arrangement is now explained on the basis of a qualitative representation of the signal profiles in FIG. Fig. 2a shows the time course of the voltage uv1 at the output of the amplifier V1, Fig. 2b shows the state us of the call circuit (logic '1' = loop high resistance, logic '0' = loop low resistance), Fig. 2c the signal uv2 am Output of the threshold switch V2 and FIG. 2d the signal uv at the output of a delay element VZ connected downstream of the threshold switch V2. In the call state, the contacts k1, k2 are alternately in the drawn and in the undrawn position according to the call rhythm (e.g. 1s call / 4s pause). No direct current flows in the call circuit thus formed in the call phase. A voltage drop caused only by the call signal occurs at the measuring resistor RM in the call phase.
This alternating voltage arrives at the amplifier V1 and is weakened to its output in such a way that the downstream threshold switch V2 does not respond in any case. As soon as the fork switch contact GU switches when the called subscriber reports in the call phase, a direct current also begins to flow in the circuit now leading through the subscriber station TN (time to). Accordingly, a DC voltage component is established at the measuring resistor RM, to which the rhythmic AC voltage component is superimposed. The DC voltage component is amplified in the amplifier V1 and causes an exponential rise in the DC voltage µg (FIG. 2) at its output.
The AC voltage component originating from the call signal, on the other hand, is attenuated in the amplifier V1 and appears at its output as the voltage superimposed on the DC voltage µg, which results in an output voltage uv1. By appropriate dimensioning of the arrangement, i.e. of the resistors R1, R2 and the capacitor C2, it is achieved that, as mentioned, the sole occurrence of the call alternating voltage component at the input of the amplifier V1 in no way has an effect on the downstream threshold switch V2. As soon as the output voltage uv1 of the amplifier V1 reaches the threshold value uo at the instant t1, the potential at the output of the threshold value switch V2 changes from + U to - U.
The change of state at the output of the threshold switch V2 thus represents information for the transition of the loop from the high-resistance to the low-resistance state during the call phase, so that the call signal must then be switched off via the contacts k1, k2.
In order to exclude the effects of changes in state in the call circuit simulating disturbances, this change in state can be subjected to a certain recognition time, i.e. the switch-off of the call signal is delayed by the recognition time ta after a change in state occurs at the output of the threshold switch V2. For this purpose, a delay element VZ (e.g. ta = 20 ms) is inserted between the threshold switch V2 and the call circuit RA. If, during the recognition time ta, the output voltage of the amplifier V1 falls below the threshold value uo again at the time t2, the threshold value switch V2 would undesirably switch again at its output without special precautions, and then afterwards again at the time t3 the output potential causing the call signal to be switched off deliver.
This "bouncing" would result in a delayed shutdown.
The undesired switching on and off of the call signal when the subscriber station TN has been reported after observing a recognition time ta is now prevented as follows by the threshold determined via the resistors R4 to R6 at the non-inverting input of the threshold switch V2: If at the point in time t1 the threshold uo at is reached for the first time, the state at the output of the threshold switch V2 is reduced by the appropriately dimensioned resistors R4 to R6, the threshold at the positive input of the threshold switch V2 to such a lower value that, in the presence of an input DC voltage signaling the low-impedance state of the ringing current loop, in none If the output voltage uv1 of the amplifier V1 may fall below this lower threshold.
The disruptive switching of the threshold switch V2 caused by the superimposed call signal after the first detection of the loop direct current is thus prevented. The actual deactivation of the call signal takes place after the end of the recognition time ta at time t4 by opening the call circuit via the contacts k1, k2, whereupon the remaining output DC voltage ug of the amplifier V1 begins to decrease exponentially and when the lower threshold is reached, this may return at time t5 takes the upper value uo. The call signal is switched off during the call pause phase in a known manner in the switching center VE.
In the event of a fault occurring during the call phase, which puts the call current loop in the low-ohmic state and, before reaching the upper threshold voltage uo, in the high-value state at the input of the threshold switch V2 again, the deactivation of the call signal remains inactive. As soon as the loop becomes high-resistance again in this case, the DC voltage µg at the output of amplifier V1 drops exponentially before the upper threshold uo which is decisive for switching off the call signal is reached. The circuit therefore returns to its initial state, from which, when a normal loop change occurs, as described above, the call signal is switched off.
3 also shows qualitatively the case where a disturbance occurring in the ringing current loop disappears after the upper threshold has been reached, but before the recognition time ta has expired. After reaching the upper threshold uo at time t1, the threshold is reduced as described. If the fault disappears at time t2, i.e. the loop becomes high-resistance again, the voltage uv1 at the output of the amplifier V1 drops. As soon as it reaches the lower threshold uu at time t3, the threshold switch V2 switches over again. Since the switchover takes place before the recognition time ta has elapsed, the call signal is not switched off.
The delay for switching off the ringing signal is essentially dependent on the time period between the closing of the ringing current loop in the ringing phase, i.e. the occurrence of the DC voltage at the input of the amplifier V1 and the reaching of the upper threshold value uo by the voltage uv1 at its output, plus the recognition time ta if necessary. The slope of the exponential course of its output voltage and thus the delay for the ringing can be influenced in a favorable manner by suitable dimensioning of the negative feedback of the amplifier V1. Typical call signal switch-off times achieved after the subscriber has reported are in the range of 40 ... 60 ms (including a recognition time of 20 ms), depending on the line resistance.