DE102007015192A1

DE102007015192A1 - Regelungsschaltung und Verfahren zur Regelung einer Versorgungsgleichspannung für ein Endgerät

Info

Publication number: DE102007015192A1
Application number: DE200710015192
Authority: DE
Inventors: Christian Jenkner; Gerhard NÖSSING
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Intel Corp
Priority date: 2007-03-29
Filing date: 2007-03-29
Publication date: 2008-10-09
Anticipated expiration: 2027-03-30
Also published as: DE102007015192B4

Abstract

Regelungsschaltung und Verfahren zur Regelung einer Versorgungsgleichspannung für ein Endgerät (1) mit einer Erfassungseinrichtung (7b) zur Erfassung eines durch das Endgerät fließenden Leitungsstromes (ILINE), einem Subtrahierer (7e), der von einer generierten Spannung (Vgen) eine von dem erfassten Leitungsstrom (ILINE) abhängige Spannung (VSENSE) zur E) subtrahiert, einem Filter (8) zum Filtern der erzeugten Differenzspannung (VDIFF), die verstärkt als die Versorgungsgleichspannung an das Endgerät (1) abgegeben wird, wobei das Filter (8) eine Übertragungsfunktion (H) aufweist, die in Abhängigkeit von dem erfassten Leitungsstrom (ILINE) zwischen einer ersten Übertragungsfunktion und einer zweiten Übertragungsfunktion umschaltbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Regelungsschaltung und ein Verfahren zur Regelung einer Versorgungsgleichspannung für ein Endgerät, insbesondere für ein Telefon, eines öffentlichen Fernsprechnetzes.
Ein Telefonanschluss stellt einen Netzzugang zu einem Fernsprechnetz dar. Der Telefonanschluss umfasst neben dem Endgerät, der Inhaus-Verkabelung, der Teilnehmeranschlussleitung und der Teilnehmerschaltung in der Telefonvermittlungsstelle auch die mit dem Netzbetreiber vertraglich vereinbarte Nutzungsmöglichkeit.
Endgeräte bzw. Teilnehmerendgeräte können sowohl Telefone als auch Faxgeräte, PCs mit Modem oder andere für die Nutzung im Netz geeignete technische Einrichtungen sein. Ein Telefonanschluss kann sowohl analog als auch digital ausgebildet sein.
Telefone sind in der Regel mit verdrillten Telefonadernpaaren angeschlossen, wobei die Schnittstelle zum Anschluss analoger Endgeräte als a/b-Schnittstelle bezeichnet wird. In dem angelsächsischen Sprachraum werden die Doppeladern auch als Tip-Ring bezeichnet. Die a/b-Schnittstelle kann durch verschiedene Schnittstellenparameter definiert werden, beispielsweise dem Schleifenstrom, die Schleifenunterbrechung, dem Ruhe- und Belegt-Zustand sowie Anrufwahl und Gesprächszustand. Ferner sind eine Reihe von Bedingungen zu erfüllen, beispielsweise Dämpfungsverzerrung oder Geräuschpegel. Diese Parameter-Bedingungen sind länderspezifisch vorgegeben.
1 zeigt eine Anordnung nach dem Stand der Technik. Ein Telefon ist über eine Zweidraht-Telefonanschlussleitung an eine sogenannte SLIC-Schaltung (SLIC: Subscriber Line Interface Circuit) angeschlossen. Die SLIC-Schaltung übernimmt die sogenannten BORSCHT-Funktionen. BORSCHT ist dabei ein eng lischsprachiges Kunstwort, das für die folgenden Funktionen steht:
Battery (Speisung),
Overvoltage (Überspannungsschutz),
Ringing (Schaltung des Rufers zum Teilnehmer),
Signalling (Signalisierung),
Coding (Kodierung, Funktion des Codec der dem SLIC nachgeschaltet ist)
Hybrid (Zweidraht-/Vierdrahtwandlung) sowie
Test (Fehlererkennung).
Unter Signalling versteht man auch die Supervision, d. h. die Überwachung des Gabelzustandes OFF-Hook/ON-Hook des Telefons. Die Übertragung des analogen Sprachsignals erfolgt in einem Sprachfrequenzband im Bereich von etwa 0,3 bis 3,4 KHz.
Über den Telefonanschluss ist für den Teilnehmer unter Mitwirkung eines Diensteanbieters auch der Zugang zum Internet mittels temporärer Wahlverbindung möglich. Sprachbandmodems verwendet man zur Datenübertragung in analogen Telefonnetzen. Diese verhalten sich im Telefonnetz wie ein Telefon, d. h. für die Datenübertragung werden die digitalen Signale in analoge Signale im Frequenzbereich zwischen 0,3 bis 3,4 KHz umgesetzt.
Die SLIC-Schaltung, wie sie in 1 dargestellt ist, enthält unter Anderem einen Stromsensor zur Erfassung des Schleifenstromes auf der Telefonanschlussleitung. Der Schleifenstrom zur Telefonanschlussleitung umfasst einen Gleichstromanteil zur Versorgung des Telefons sowie einen Wechselstromanteil zur Übertragung von Informationen, insbesondere von Sprachinformationen. Der in der SLIC-Schaltung enthaltene Stromsensor gibt den erfassten Strom skaliert über eine Leitung an eine nachgeschaltete sogenannte CODEC-Schaltung ab. Die CODEC-Schaltung übernimmt die Analog-Digital-Umsetzung sowie gegebenenfalls eine PCM-Codierung des Signals.
Wie man aus 1 erkennen kann, führt der durch die SLIC-Schaltung erfasste Leitungsstrom zu einem Spannungsabfall an einem Widerstand R_SENSE. Die CODEC-Schaltung enthält eine analoge Verbindungsschleife mit einem Subtrahierer. Ein Spannungsgenerator erzeugt eine Gleichspannung von beispielsweise 1,2 V deren Polarität zu Signalisierungszwecken invertierbar ist. Die zu dem erfassten Leitungsstrom proportionale Spannung, die an dem Messwiderstand R_SENSE abfällt, wird von der generierten Gleichspannung mittels des Subtrahierers zur Erzeugung einer Differenzspannung subtrahiert. Die SLIC-Schaltung führt neben der Skalierung des erfassten Stromes auch eine Strombegrenzung durch, sodass Stromspitzen beispielsweise auf 60 mA begrenzt werden. Die in der CODEC-Schaltung erzeugte Differenzspannung wird, wie man in 1 erkennen kann, an ein Tiefpassfilter abgegeben, welches einen Widerstand und einen externen Kondensator C_F umfasst. Die gefilterte Differenzspannung wird an einen Eingang der SLIC-Schaltung angelegt, welche die gefilterte Differenzspannung durch einen integrierten Verstärker verstärkt über Stabilisierungs- und Schutzwiderstände an die Telefonanschlussleitung des Telefons abgibt. Die Schutz und Stabilisierungswiderstände weisen beispielsweise einen Widerstandswert von 50 Ω auf und dienen beispielsweise zum Schutz vor Überspannungen, die durch einen Blitzschlag hervorgerufen werden können, sowie zur Stabilisierung gegen Schwingungen.
2 zeigt eine Stromspannungskennlinie der in 1 dargestellten Spannungsregelung nach dem Stand der Technik. Der auf der Telefonanschlussleitung fließende Leitungsstrom hängt von der angelegten Telefonanschlussspannung ab. Es gibt eine vorgegebene Open Loop-Spannung V₀, die beispielsweise 48 V beträgt. Die an die SLIC-Schaltung angelegte Last umfasst neben dem Widerstand des Telefons den Widerstand der Telefonanschlussleitung sowie den Widerstand der Stabilisierungswiderstände: RLAST = RTEL + RLINE + RSTAB.
Dabei ist der Widerstand des Telefons davon abhängig, ob das analoge Telefon aufgelegt ist (ON-Hook) oder abgehoben ist (OFF-Hook). Im aufgelegten Zustand ist der Widerstandswert des Telefons sehr hoch und beträgt einige MΩ. Im abgehobenen Zustand ist der Widerstand des analogen Telefons wesentlich geringer und liegt beispielsweise zwischen 10 und 500 Ω. Aufgrund des hohen Telefonwiderstandes befindet man sich bei aufgelegtem Telefon im ON-Hook-Betrieb rechts unten auf der in 2 dargestellten Kennlinie. Wird das Telefon abgehoben, stellt sich ein Arbeitspunkt AP auf der Kennlinie ein, der von dem Lastwiderstand R_LAST abhängt. Je geringer der Lastwiderstand ist desto weiter entfernt ist der Arbeitspunkt im OFF-Hook-Betrieb von dem Arbeitspunkt im ON-Hook-Zustand. In 2 sind zwei Arbeitspunkte AP1, AP2 beispielhaft eingezeichnet, wobei im Arbeitspunkt AP1 der Lastwiderstand 430 Ω und im Arbeitspunkt AP2 100 Ω beträgt. Je niedriger der Lastwiderstand R_LAST ist desto höher ist der Leitungsversorgungsstrom für das Telefon.
Die in 1 dargestellte Gleichspannungsversorgungsregelung nach dem Stand der Technik weist den Nachteil auf, dass sie nicht für lange Telefonleitungen geeignet ist. Je länger die Telefonleitung ist desto höher wird der Lastwiderstand R_LAST. Der Leitungsstrom zur Versorgung der Telefonleitung darf einen gewissen minimalen Schwellenwert I_LINE-MIN nicht unterschreiten, der beispielsweise bei 18 mA liegt. Je länger die Telefonleitung ist desto höher wird der Lastwiderstand R_LAST und desto mehr bewegt sich der Arbeitspunkt AP im abgehobenen Zustand des Telefons hin zu dem ON-Hook-Arbeitspunkt und gleichzeitig sinkt der Versorgungsleitungsstrom I_LINE ab. Unterschreitet der Versorgungsleitungsstrom den vorgegebenen Schwellenwert, wird das Telefon nicht mehr ausreichend mit Energie versorgt beziehungsweise es wird fälschlich ein ON-HOOK Zustand erkannt.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Regelungsschaltung und ein Verfahren zur Regelung einer Versorgungsgleichspannung für ein Endgerät zu schaffen, die auch den Anschluss des Endgeräts über lange Anschlussleitungen erlaubt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Regelungsschaltung mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
Die Erfindung schafft eine Regelungsschaltung zur Regelung einer Versorgungsgleichspannung für ein Endgerät, insbesondere für ein Telefon, mit:

– einer Erfassungseinrichtung zur Erfassung eines durch das Endgerät fließenden Leitungsstromes (I_LINE),
– einem Subtrahierer, der von einer generierten Spannung (V_gen) eine von dem erfassten Leitungsstrom (I_LINE) abhängige Spannung (V_SENSE) zur Erzeugung einer Differenzspannung (V_DIFF) subtrahiert,
– einem Filter zum Filtern der erzeugten Differenzspannung (V_DIFF), die verstärkt als die Versorgungsgleichspannung an das Endgerät abgegeben wird, wobei das Filter eine Übertragungsfunktion (H) aufweist, die in Abhängigkeit von dem erfassten Leitungsstrom (I_LINE) zwischen einer ersten Übertragungsfunktion und einer zweiten Übertragungsfunktion umschaltbar ist.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die ersten Übertragungsfunktion eine Übertragungsfunktion für ein aufgelegtes Endgerät und die zweite Übertragungsfunktion ist eine Übertragungsfunktion für ein abgehobenes Endgerät.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Regelungsschaltung ist das Filter ein Tiefpassfilter.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Regelungsschaltung ist das Tiefpassfilter ein Tiefpassfilter erster Ordnung.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Regelungsschaltung ist das Tiefpassfilter ein passives Tiefpassfilter.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Regelungsschaltung weist das Tiefpassfilter erster Ordnung die folgende Übertragungsfunktion (H_LPF) auf:
wobei R_F der Widerstandswert eines Filterwiderstands,
C_F die Kapazität eines Filterkondensators, S die komplexe Kreisfrequenz und
g_DC ein in Abhängigkeit von dem erfassten Leitungsstrom umschaltbarer Gewichtungsfaktor ist.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Regelungsschaltung ist die Grenzfrequenz f_gLPF des Tiefpassfilters:
wobei R_F der Widerstandswert eines Filterwiderstandes
C_F die Kapazität eines Filterkondensators und
g_DC ein in Abhängigkeit von dem erfassten Strom umschaltbarer Gewichtungsfaktor ist.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Regelungsschaltung wird die generierte Spannung durch einen Spannungsgenerator erzeugt und ist zwischen einer positiven und negativen Polarität umschaltbar.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist die Erfassungseinrichtung einen in einer SLIC-Schaltung enthaltenen Stromsensor auf.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist die Erfassungseinrichtung ferner einen in einer CODEC-Schaltung enthaltenen Widerstand auf.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Regelungsschaltung wird der durch den Stromsensor erfasste Leitungsstrom skaliert an den in der CODEC-Schaltung enthaltenen Widerstand abgegeben, an dem eine Spannung abfällt, die durch einen in der CODEC-Schaltung enthaltenen Subtrahierer von der generierten Spannung zur Erzeugung einer Differenzspannung subtrahiert wird.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Regelungsschaltung wird die von dem Filter abgegebene gefilterte Differenzspannung durch einen in einer SLIC-Schaltung enthaltenen Verstärker verstärkt und als Versorgungsgleichspannung an das Endgerät abgegeben.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Regelungsschaltung weist die zweite Übertragungsfunktion des Filters eine größere Signalverstärkung und eine niedrigere Grenzfrequenz als die erste Übertragungsfunktion des Filters auf.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Regelungsschaltung ist ein Komparator vorgesehen, der die an den Widerstand abfallende Spannung mit einem Schwellenwert vergleicht.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Regelungsschaltung steuert der Komparator einen Umschalter zum Umschalten zwischen der ersten und der zweiten Übertragungsfunktion an.
Die Erfindung schafft ferner ein Verfahren zur Regelung einer Versorgungsgleichspannung für ein Endgerät mit den folgenden Schritten:

– Erfassen eines durch das Endgerät fließenden Leitungsstromes (I_LINE),
– Subtrahieren einer von dem erfassten Leitungsstrom (I_LINE) abhängigen Spannung von einer generierten Spannung zur Erzeugung einer Differenzspannung (V_DIFF),
– Filtern der erzeugten Differenzspannung (V_DIFF), die verstärkt als Versorgungsgleichspannung an das Endgerät abgegeben wird, wobei eine Filter-Übertragungsfunktion (H_TPF) in Abhängigkeit von dem erfassten Leitungsstrom (I_LINE) zwischen einer ersten Übertragungsfunktion und einer zweiten Übertragungsfunktion umgeschaltet wird.

Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Regelungsschaltung und des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Regelung einer Versorgungsgleichspannung für ein Endgerät unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren zur Erläuterung erfindungswesentlicher Merkmale beschrieben.
Es zeigen:
1: eine Gleichspannungsregelung nach dem Stand der Technik;
2: eine Stromspannungskennlinie für die Gleichspannungsregelung nach dem Stand der Technik, wie sie in 1 dargestellt ist;
3: eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Regelungsschaltung zur Regelung einer Versorgungsgleichspannung für ein Endgerät;
4: eine Stromspannungskennlinie der erfindungsgemäßen Regelungsschaltung zur Regelung einer Versorgungsgleichspannung für ein Endgerät;
5: ein Ablaufdiagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Wie man auf 3 erkennen kann, ist ein Endgerät 1, insbesondere ein Telefon 1, über Telefonanschlussleitungen 2a, 2b an einen ersten Telefonanschlussknoten 3a und einen zweiten Telefonanschlussknoten 3b angeschlossen. Über Schutzwiderstände 4a, 4b sind die Telefonanschlussknoten 3a, 3b mit Ausgangssignalanschlüssen 5a, 5b einer integrierten SLIC-Schaltung (SLIC: Subscriber Line Interface Circuit) 5 gebunden. Die SLIC-Schaltung 5 enthält einen Stromsensor 5c, welcher den auf der Telefonanschlussleitung 2 fließenden Leitungsstrom an einem Anschluss 5d erfasst und skaliert über einen Anschluss 5e als erfassten Sensorstrom abgibt
wobei SF ein einstellbarer Skalierungsfaktor der SLIC-Schaltung 5 ist. Der abgegebene erfasste Strom wird über eine Leitung 6 an einen Eingangsanschluss 7a einer CODEC-Schaltung 7 abgegeben. 3 zeigt lediglich die für die Regelungsschaltung notwendigen Bauelemente der CODEC-Schaltung 7. Der von der SLIC-Schaltung 5 abgegebene erfasste Strom I_SENSE führt zu einem Spannungsabfall an einem in der CODEC-Schaltung 7 integrierten Messwiderstand 7b.
Der Stromsensor 5c, der vorzugsweise in der SLIC-Schaltung 5 enthalten ist, und der Messwiderstand 7b bilden eine Erfas sungseinrichtung zur Erfassung des durch das Endgerät 1 fließenden Leitungsstromes.
Die an den Messwiderstand 7b abgefallene Messspannung V_SENSE wird durch einen Komparator 7c der CODEC-Schaltung 7 mit einem Schwellenwert verglichen, wobei der Komparator 7c über eine Steuerleitung einen Umschalter 7d innerhalb der CODEC-Schaltung 7 ansteuert. Die erfasste Messspannung V_SENSE wird ferner über eine Leitung einem Subtrahierer 7e zugeführt, der von einer durch einen Spannungsgenerator 7f generierten Konstantspannung die erfasst Spannung V_SENSE zur Erzeugung einer Differenzspannung subtrahiert:
Die erfasste Spannung V_SENSE ist von dem auf der Telefonleitung 2 fließenden Leitungsstrom I_LINE abhängig, wobei die erfasste Spannung V_SENSE vorzugsweise linear von dem Leitungsstrom I_LINE abhängt.
Die von dem Generator 7f erzeugte Konstantspannung weist vorzugsweise zu Signalisierungszwecken eine umschaltbare Polarität auf. Bei einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Regelungsschaltung erzeugt der Generator 7f eine Konstantspannung von +/–1,2 V. Die CODEC-Schaltung 7 ist vorzugsweise eine Niedrigspannung-CMOS-Schaltung mit einer maximalen Ausgangsspannung von beispielsweise 1,2 V. Die von dem Subtrahierer 7e gebildete Differenzspannung wird an ein Tiefpassfilter 8 angelegt, welches einerseits Bauelemente, die in der CODEC-Schaltung 7 integriert sind, und andererseits einen externen Kondensator 9 umfasst. Die Übertragungsfunktion des Tiefpassfilters 8 wird mittels des Schalters 7d zwischen einer ersten Übertragungsfunktion und einer zweiten Übertragungsfunktion umgeschaltet. Das Tiefpassfilter 8 enthält einen ersten Filterwiderstand 7g und einen dazu parallel geschalteten zweiten Filterwiderstand 7h.
Der Widerstandswert des Widerstandes 7h ist um einen Gewichtungsfaktor g_DC höher als der Widerstandswert des Widerstandes 7g. Darüber hinaus enthält das Tiefpassfilter 8 einen Signalverstärker 7i, der das Differenzsignal mit einem einstellbaren Signalverstärkungsfaktor verstärkt. Erfasst der Komparator 7c durch Messung der an dem Messwiderstand 7b abfallenden Spannung V_SENSE, dass sich das Endgerät 1 im OFF-Hook-Betrieb befindet bzw. das Endgerät 1 abgehoben ist, schaltet das analoge Tiefpassfilter 8 von einer ersten Übertragungsfunktion bzw. ON-Hook-Übertragungsfunktion zu einer zweiten Übertragungsfunktion bzw. OFF-Hook-Übertragungsfunktion durch Ansteuerung des Schalters 7d um. Die OFF-Hook-Übertragungsfunktion des Filters 8 weist eine größere Signalverstärkung und eine niedrigere Grenzfrequenz als die ON-Hook-Übertragungsfunktion des Filters auf. 3 zeigt den Schalter 7d in der ON-Hook-Schaltstellung.
Die Übertragungsfunktion des Tiefpassfilters 8 lautet:
wobei R_F der Widerstandswert des Widerstandes 7g und g_DC·R_F der Widerstandswert des Widerstandes 7h ist.
Der Gewichtungsfaktor g_DC ist bei einer bevorzugten Ausführungsform programmierbar, sodass die Übertragungsfunktion für den OFF-Hook- und für den ON-Hook-Betrieb ebenfalls programmierbar ist.
Die Programmierung erfolgt beispielsweise durch Einschreiben eines Wertes für den Gewichtungsfaktor g_DC in ein Register, der dann mittels eines Multiplizierers, gegebenenfalls nach Digital/Analog-Wandlung mit dem anliegenden Signal zu dessen Gewichtung multipliziert wird.
Die Grenzfrequenz f_g des Tiefpassfilters 8 lautet:
und ist zwischen einer OFF-Hook-Grenzfrequenz und einer ON-Hook-Grenzfrequenz umschaltbar.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Regelungsschaltung ist der Gewichtungsfaktor g_DC für den ON-Hook-Betrieb g_DC = 1 und für den OFF-Hook-Betrieb g_DC = 4.
Die durch das Tiefpassfilter 8 gefilterte Differenzspannung V_DIFF wird an einen Eingangsanschluss 5f der SLIC-Schaltung 5 angelegt.
Für die Eingangsspannung am Anschluss 5f gilt:
Die SLIC-Schaltung 5 enthält einen integrierten Signalverstärker 5g, der die von dem Tiefpassfilter 8 abgegebene Spannung mit einem einstellbaren Signalverstärkungsfaktor SLIC_gain verstärkt an den Anschlüssen 5a, 5b abgibt: VSLICout = SLICgain·VSLICin.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform beträgt die Signalverstärkung durch den Signalverstärker 5g etwa 40. Für den Filterwiderstandswert R_F wird beispielsweise ein Wert von 100 kΩ gewählt. Für die Kapazität des externen Kondensators 9 wird beispielsweise ein Wert von 200 nF gewählt.
Für die Open Line-Spannung V₀ an den Telefonanschlussknoten 3a, 3b gilt: V0 = SLICgain·Vgen·HTPF, sodass eine Signalverstärkung innerhalb der SLIC-Schaltung 5 von 40 und eine generierte Konstantspannung V_gen von 1,2 V eine Open Loop-Spannung V₀ von 48 V ergibt.
Der Ausgangswiderstand R₀ beträgt:
wobei sich für einen Messwiderstand R_SENSE mit einem Wert von 2.000 Ω und einem Skalierungsfaktor SF von 50, einem Signalverstärkungs-SLIC_gain von 40 und einem Stabilisierungswiderstand R_stab von 50 Ω ein Widerstand R₀ von 1.700 Ω im ON-Hook-Betrieb (g_DC = 1) und von 6.500 Ω im OFF-Hook-Betrieb (g_DC = 4) ergibt.
4 zeigt eine Stromspannungskennlinie für eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Regelungsschaltung zur Regelung einer Versorgungsgleichspannung für das Endgerät 1.
Im aufgelegten Zustand des Endgeräts 1 befindet sich man im ON-Hook-Arbeitspunkt AP_ON-Hook. Wird das Endgerät 1 abgehoben, sinkt der Widerstand des Endgeräts 1 stark ab und der auf der Stromleitung 2 fließende Leitungsstrom nimmt zu. Sobald der Leitungsstrom einen Schwellenwert I_LINE-MIN überschreitet, schaltet der Komparator 7c von einer Kennlinie I auf eine Kennlinie II um.
Die maximale durch die Regelungsschaltung versorgende Last R_LOAD-MAX beträgt:
sodass sich beispielsweise ein Wert R_LOADmax von 2.133 Ω ergibt.
Der bei der maximalen R_LOADmax zugeführte Versorgungsgleichstrom beträgt:
und es ergibt sich somit zu 22,2 mA.
Bei einem Kurzschluss zwischen dem ersten Anschlussknoten 3a und dem zweiten Anschlussknoten 3b ist der Leitungsstrom begrenzt auf:
und ergibt sich zu beispielsweise 28,2 mA.
Wie man durch Vergleich der 2, 4 deutlich erkennen kann, ist die erfindungsgemäße Regelungsschaltung in der Lage, eine ausreichende Stromversorgung des Endgeräts 1 auch bei wesentlich höheren Lastwiderständen R_LOAD sicherzustellen. Hierdurch ist es möglich, das Endgerät 1 über wesentlich längere Telefonanschlussleitungen an die Telefonanschlussknoten 3a, 3b anzuschließen. Der hierfür benötigte schaltungstechnische Zusatzaufwand ist relativ gering und besteht lediglich aus einem Komparator 7c und einem umschaltbaren analogen Tiefpassfilter 8.
Die erfindungsgemäße Regelungsschaltung kann sich sowohl auf der Seite der Vermittlungsstelle als auch auf Seite des Endgerätes 1 befinden.
3 zeigt eine Implementierung der erfindungsgemäßen Regelungsschaltung unter Verwendung einer SLIC-Schaltung 5. Bei alternativen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Regelungsschaltung ist der Stromsensor 5c nicht in einer SLIC- Schaltung 5 enthalten, sondern bildet ein eigenständiges Bauelement.
Bei der in 3 dargestellten Ausführungsform sind der Messwiderstand 7b, der Komparator 7c, der Spannungsgenerator 7f sowie die Widerstände 7g, 7h und der Verstärker 7i in einer CODEC-Schaltung 7 integriert. Bei alternativen Ausführungsformen können diese Bauelemente auch als nicht-integrierte Bauelemente ausgebildet sein.
Der Widerstandswert und die Signalverstärkungsfaktoren sind vorzugsweise programmierbar, sodass die erfindungsgemäße Regelungsschaltung für verschiedene länderspezifische Anforderungen in einfacher Weise einstellbar bzw. justierbar ist.
Die erfindungsgemäße Regelung kann bei einer alternativen Ausführungsform auch mittels einer Software erfolgen, die beispielsweise auf einem Mikroprozessor abläuft.
5 zeigt ein Ablaufdiagramm für eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Nach einem Startschritt S0 wird zunächst der über die Telefonleitung fließende Leitungsstrom I_LINE erfasst. Das kann beispielsweise durch Erfassung eines durch die SLIC-Schaltung 5 erfassten Sensorstromes I_SENSE erfolgen, die an einem Messwiderstand eine Spannung V_SENSE erzeugt. Nach Analog-Digital-Wandlung der erzeugten Messspannung V_SENSE wird der Spannungswert von einem Konstantspannungswert zur Erzeugung eines Differenzspannungswertes im Schritt S2 subtrahiert.
In einem Schritt S3 wird der im Schritt S1 ermittelte Leitungsstrom I_LINE mit einem einstellbaren Schwellenwert SW verglichen. Ist der erfasste Leitungsstrom größer als der Schwellenwert, wird ein OFF-Hook-Betrieb für das Endgerät 1 erkannt, und liegt der Leitungsstrom unterhalb des Schwellenwertes, wird ein ON-Hook-Betrieb für das Endgerät 1 erkannt.
In einem Schritt S4 wird bei abgehobenem Endgerät 1 die im Schritt S2 berechnete Differenzspannung mit einer programmierbaren zweiten bzw. OFF-Hook-Übertragungsfunktion H_{OFF HOOk} gefiltert.
Wird im Schritt S3 erkannt, dass das Endgerät 1 aufgelegt ist, wird die im Schritt S2 erzeugte Differenzspannung mit einer programmierbaren ersten bzw. ON-Hook-Übertragungsfunktion im Schritt S5 gefiltert.
Die in den Schritten S4, S5 gefilterte Differenzspannung wird anschließend Digital-Analog-gewandelt und beispielsweise an eine SLIC-Schaltung abgegeben.
5 zeigt eine Filterung der Differenzspannung bei Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens in einem Mikroprozessor.
Bei einer alternativen Ausführungsform kann das erfindungsgemäße Verfahren rein analog durchgeführt werden. Hierzu wird ein durch das Endgerät 1 fließender Leitungsstrom erfasst und daraus eine dazu proportionale Spannung gebildet, die von einer generierten Spannung zur Erzeugung einer Differenzspannung subtrahiert wird. Mittels eines analogen Filters wird die erzeugte Differenzspannung dann gefiltert und verstärkt als Versorgungsgleichspannung an das Endgerät 1 abgegeben, wobei die Übertragungsfunktion des analogen Filters in Abhängigkeit von dem erfassten Leitungsstroms zwischen der ON-Hook-Übertragungsfunktion für das aufgelegte Endgerät 1 und einer OFF-Hook-Übertragungsfunktion für das abgehobene Endgerät 1 umgeschaltet wird.

Claims

Regelungsschaltung zur Regelung einer Versorgungsgleichspannung für ein Endgerät (1) mit: (a) einer Erfassungseinrichtung (5c, 7b) zur Erfassung eines durch das Endgerät (1) fließenden Leitungsstromes (I_LINE); (b) einem Subtrahierer (7e), der von einer generierten Spannung (V_gen) eine von dem erfassten Leitungsstrom (I_LINE) abhängige Spannung (V_SENSE) zur Erzeugung einer Differenzspannung (V_DIFF) subtrahiert; (c) einem Filter (8) zum Filtern der erzeugten Differenzspannung (V_DIFF), die verstärkt als die Versorgungsgleichspannung an das Endgerät (1) abgegeben wird; (d) wobei das Filter (8) eine Übertragungsfunktion (H) aufweist, die in Abhängigkeit von dem erfassten Leitungsstrom (I_LINE) zwischen einer ersten Übertragungsfunktion und einer zweiten Übertragungsfunktion umschaltbar ist.
Regelungsschaltung nach Anspruch 1, wobei die erste Übertragungsfunktion eine Übertragungsfunktion für ein aufgelegtes Endgerät (1) und die zweite Übertragungsfunktion für ein abgehobenes Endgerät (1) ist.
Regelungsschaltung nach Anspruch 1, wobei das Filter (8) ein Tiefpassfilter ist.
Regelungsschaltung nach Anspruch 3, wobei das Tiefpassfilter (8) ein Tiefpassfilter erster Ordnung ist.
Regelungsschaltung nach Anspruch 3 oder 4, wobei das Tiefpassfilter (8) ein passives Tiefpassfilter ist.
Regelungsschaltung nach Anspruch 4, wobei die Übertragungsfunktion (H_LPF) des Tiefpassfilters (8) erster Ordnung:
wobei R_f der Widerstandswert eines Filter-Widerstandes; C_F die Kapazität eines Filter-Kondensators und g_DC ein in Abhängigkeit von dem erfassten Leistungsstrom umschaltbarer Gewichtungsfaktor ist.
Regelungsschaltung nach Anspruch 4, wobei die Grenzfrequenz
des Tiefpassfilters (8) erster Ordnung
wobei R_f der Widerstandswert eines Filterwiderstandes C_f die Kapazität eines Filter-Kondensators und g_DC ein in Abhängigkeit von dem erfassten Leitungsstrom umschaltbarer Gewichtungsfaktor ist.
Regelungsschaltung nach Anspruch 1, wobei die generierte Spannung durch einen Spannungsgenerator (7f) erzeugt wird und zwischen einer positiven und einer negativen Polarität umschaltbar ist.
Regelungsschaltung nach Anspruch 1, wobei die Erfassungseinrichtung (5c, 7b) einen in einer SLIC-Schaltung (5) enthaltenen Stromsensor (5c) aufweist.
Regelungsschaltung nach Anspruch 9, wobei die Erfassungseinrichtung einen in einer CODEC-Schaltung (7) enthaltenen Widerstand (7b) aufweist.
Regelungsschaltung nach Anspruch 10, wobei der durch den Stromsensor (5c) erfasste Leitungsstrom (I_LINE) skaliert an den in der CODEC-Schaltung (7) enthaltenen Widerstand (7b) abgegeben wird, an dem eine Spannung (V_SENSE) abfällt, die durch einen in der CODEC-Schaltung (7) enthaltenen Subtrahierer (7e) von der generierten Spannung (V_gen) zur Erzeugung einer Differenzspannung (V_DIFF) subtrahiert wird.
Regelegungsschaltung nach Anspruch 1, wobei die von dem Filter (8) abgegebene gefilterte Differenzspannung (V_DIFF) durch einen in einer SLIC-Schaltung (5) enthaltenen Verstärker (5g) verstärkt wird und als Versorgungsgleichspannung an das Endgerät (1) abgegeben wird.
Regelungsschaltung nach Anspruch 1, wobei die zweite Übertragungsfunktion des Filters (8) eine größere Signalverstärkung und eine niedrigere Grenzfrequenz (fg) als die erste Übertragungsfunktion des Filters (8) aufweist.
Regelungsschaltung nach Anspruch 11, wobei ein Komparator (7c) vorgesehen ist, der die an dem Widerstand (7b) abfallende Spannung (V_SENSE) mit einem Schwellenwert vergleicht.
Regelungsschaltung nach Anspruch 14, wobei der Komparator (7c) einen Umschalter (7d) zum Umschalten zwischen der ersten und zweiten Übertragungsfunktion des Filters (8) ansteuert.
Verfahren zur Regelung einer Versorgungsgleichspannung für ein Endgerät (1) mit den folgenden Schritten: (a) Erfassen eines durch das Endgerät (1) fließenden Leitungsstromes (I_LINE); (b) Subtrahieren einer von dem erfassten Leitungsstrom (I_LINE) abhängigen Spannung von einer generierten Spannung zur Erzeugung einer Differenzspannung (V_DIFF); (c) Filtern der erzeugten Differenzspannung (V_DIFF), die verstärkt als Versorgungsgleichspannung an das Endgerät (1) abgegeben wird; (d) wobei in Abhängigkeit von dem erfassten Leitungsstrom (I_LINE) zwischen einer ersten Übertragungsfunktion eines Filters und einer zweiten Übertragungsfunktion eines Filters umgeschaltet wird.