DE1134420B - Schaltungsanordnung zur Stromversorgung von Verstaerkern in Teilnehmerstellen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Stromversorgung von Verstärkern in Teilnehmerstellen elektrischer Nachrichtenübertragungsanlagen aus einer zentralen Gleichspannungsquelle über die zur Nachrichtenübertragung vorgesehene Fernmeldeleitung, bei der an der Teilnehmerstelle eine Pufferbatterie so angeordnet ist, daß sie bei an die Fernmeldeleitung angeschalteter Teilnehmerstelle aus den zentralen Gleichspannungsquellen geladen wird und während der Leistungsspitzen des Verstärkers, wenn dessen Stromversorgung aus der zentralen Gleichspannungsquelle nicht mehr ausreicht, diesen zusätzlich speist.

Es sind bereits Schaltungsanordnungen dieser Art bekannt. Bei diesen ist eine gegen Überladung unempfindliche Pufferbatterie vorgesehen. Parallel zu der Pufferbatterie ist eine Stabilisierungseinrichtung angeordnet, durch die die Betriebsspannung des Verstärkers weitgehend konstant gehalten wird. Der Toleranzbereich einer derartigen Regelung ist verhältnismäßig groß.

Bei dem vorliegenden Erfindungsgegenstand soll auch die Verwendung von gegen Überladung empfindlichen Pufferbatterien möglich sein, die sich gegenüber unempfindlichen Pufferbatterien durch wesentliche Vorzüge auszeichnen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Ladespannung der Pufferbatterie innerhalb eines kleinen Toleranzbereichs konstant zu halten.

Diese Aufgabe ist bei einer Schaltungsanordnung der einleitend genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur Stabilisierung der Ladespannung der Pufferbatterie der Arbeitspunkt des Verstärkers durch Spannungsschwankungen der Ladespannung, die den Steuerelektroden der Verstärkerelemente zugeführt werden, derart verlagert wird, daß der Verstärker bei zunehmender Ladespannung eine zunehmende Belastung und bei abnehmender Ladespannung eine abnehmende Belastung darstellt.

Bei dieser Lösung wird in vorteilhafter Weise der an sich für die Übertragung von Wechselspannungen vorgesehene Verstärker für die Spannungsstabilisierung der Ladespannung mit ausgenützt, um eine Überladung und damit eine Zerstörung der Pufferbatterie zu vermeiden.

Während bei den bekannten Schaltungsanordnungen die Stabilisierungseinrichtung aus einem passiven Schaltungselement besteht und unmittelbar parallel zu der Pufferbatterie geschaltet ist, werden beim Erfindungsgegenstand die Spannungsschwankungen der Ladespannung den Steuerelektroden des an der Teilnehmerstelle angeordneten und auch als Schaltungsanordnung zur Stromversorgung von Verstärkern in Teilnehmerstellen

Anmelder:

Siemens & Halske Aktiengesellschaft,

Berlin und München,
München 2, Witteisbacherplatz 2

Günter Fordan, München,
ist als Erfinder genannt worden

Regelorgan wirkenden Verstärkers zugeführt. Es wird also für den Regelvorgang die verstärkende Wirkung der Verstärkerelemente mit ausgenutzt. Dies hat zur Folge, daß die Regelwirkung wesentlich besser ist als bei den bekannten Anordnungen. Es kann damit eine so gute Regelung erzielt werden, daß auch gegen Überladung empfindliche Pufferbatterien als Energiespeicher verwendet werden können, die sich gegenüber den handelsüblichen, robusteren Energiespeichern durch besonders kleine Abmessungen auszeichnen.

Der Erfindungsgegenstand zeichnet sich gegenüber den bekannten Anordnungen noch durch einen weiteren Vorteil aus. Während bei den bekannten Schaltungsanordnungen für die Stabilisierung ein zusätzliches Schaltungselement benötigt wird, das bei kurzen Fernmeldeleitungen einen wesentlichen Teil der der Teilnehmerstelle zugeführten Energie vernichten muß, steht beim Erfindungsgegenstand dem Verstärker immer die ganze Energie zur Verfügung. Das bedeutet, daß beim Erfindungsgegenstand der Verstärker in all den Fällen, in denen die Fernmeldeleitung nicht allzu lang ist, mit ausreichender Energie aus der Zentralbatterie beliefert wird, während bei der bekannten Anordnung immer nur die Energie zur Verfügung stehen kann, die der Verstärker auch bei sehr langen Leitungen erhält. Bei der bekannten Anordnung wird deshalb der Verstärker zum großen Teil aus der Pufferbatterie gespeist. Es muß deshalb für diese eine ausreichende Größe zugrunde gelegt werden. Außerdem muß die Pufferbatterie dauernd, also auch im Ruhezustand der Teilnehmerstelle, aus der Zentralbatterie geladen werden. Es wird der

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Zentralbatterie also auch während des Ruhezustandes der Teilnehmerstelle Energie entzogen.

Die Erfindung wird durch ein Ausführungsbeispiel an Hand einer Figur näher erläutert. In dieser Figur sind die für das Verständnis des Erfindungsgedankens wichtigen Schaltungseinrichtungen einer Teilnehmerstelle TS dargestellt sowie die für die Stromversorgung wesentlichen Schaltungseinrichtungen eines Fernmeldeamtes A, mit dem die Teilnehmerstelle durch eine Fernmeldeleitung FL verbunden ist. Der Gleichstromwiderstand der Fernmeldeleitung ist durch die Widerstände Ra und Rb angedeutet. Die für den Aufbau einer Verbindung erforderlichen Wähleinrichtungen oder die für den Anruf benötigten Ruforgane sind nicht dargestellt. Im Fernmeldedienst sind zwischen den beiden Adern a/b der Fernmeldeleitung FL, die der Nachrichtenübertragung und zur Stromversorgung der Teilnehmerstelle dient, eine Zentralbatterie ZB und ein aus zwei Wicklungen SR1 und SR 2 bestehendes Speiserelais SR angeordnet. Die Teilnehmerstelle TS besteht aus einem Sendekanal SK mit einem Mikrofon M und einem Mikrofonverstärker MV, aus einem Empfangskanal EK, der über einen EmpfangsverstärkerEV mit dem Lautsprecher L verbunden ist, und aus einem Speisekanal SpK, der den beiden Verstärkern die Speisespannung zuführt. Der Sendekanal SK und der Empfangskanal EK sind in üblicher Weise über einen Gabelübertrager GÜ mit der Nachbildung N und der Fernmeldeleitung FL verbunden. Der Speisekanal SpK ist mittels einer GleichrichteranordnungG/1 von der α-Ader der Fernmeldeleitung abgezweigt. Diese Gleichrichteranordnung besteht aus vier Dioden D1 bis D 4, ist als Doppelweggleichrichter ausgebildet und hat die Aufgabe, unabhängig von der Polarität der zwischen den beiden Adern der Fernmeldeleitung liegenden Speisespannung an den Ausgangsklemmen c/d der Gleichrichteranordnung immer die gleiche Polarität der Ladespannung zu gewährleisten. Für die Sprachwechselströme ist die in die α-Ader eingefügte Gleichrichteranordnung niederohmig. Die Nachrichtenübertragung wird durch sie also nicht gestört. Zwischen den beiden Adern des Speisekanals ist eine Pufferbatterie B eingefügt, die im Betriebszustand der Teilnehmerstelle über die Gleichrichteranordnung GZl aus der Zentralbatterie des Fernmeldeamtes geladen wird. Sie dient dazu, während der Leistungsspitzen des Empfangsverstärkers EV dessen Stromverbrauch zu decken. Der Empf angsverstärker EF ist bei diesem Beispiel als einstufiger Gegenkontaktverstärker mit den beiden Transistoren Γ1 und Γ 2 ausgebildet. Die Stromzuführung erfolgt durch die beiden Adern des Speisekanals, und zwar ist die d-Ader in bekannter Weise mit den beiden Kollektoren der Transistoren verbunden und die c-Ader des Speisekanals jeweils mit dem Emitter dieser Transistoren. Das Basispotential der Transistoren wird an einem Spannungsteiler, bestehend aus den Widerständen RW und Gl 2, abgegriffen, der zwischen den beiden Leitungsadern des Speisekanals angeordnet ist. Neben den beschriebenen Schaltungseinrichtungen sind noch zwei Kontakte STl und ST 2 einer Sprechtaste dargestellt.

Bei der Inbetriebnahme der Teilnehmerstelle wird die Sprechtaste betätigt und durch ihre Schaltkontakte STl und ST 2 die Teilnehmerstelle TS an die Fernmeldeleitung FL und die Pufferbatterie B an den Speisekanal SpK geschaltet. Ist die zwischen den beiden Adern der Fernmeldeleitung liegende Speisespannung so gepolt, daß die α-Ader ein höheres Potential besitzt als die ft-Ader, dann wird der Stromkreis für die Zentralbatterie des Fernmeldeamtes auf folgendem Weg geschlossen:

ZB⁺ - SRI - Ra - STl - Dl - Eingangswiderstand des Speisekanals SpK - D 3 - Eingangswiderstand des Sendekanals SK - Wicklung I des Gabelübertragers GÜ-Rb-SR2-ZB-.

Der Eingangswiderstand des Speisekanals ist bei aufgeladener Pufferbatterie im wesentlichen durch den Gleichstromwiderstand der Gegentaktstufe bestimmt, der etwa 100 bis 200 Ω beträgt. Der Eingangswiderstand des Sendekanals entspricht im wesentlichen dem Gleichstromwiderstand von dessen Ausgangsübertrager Ü2 und ist sehr klein gehalten. Es fällt also die zwischen den beiden Adern der Fernmeldeleitung an der Teilnehmerstelle liegende Speisespannung im wesentlichen am Eingangswiderstand des Speisekanals SpK ab. Dieser Eingangswiderstand wird nach einem Merkmal der Erfindung durch eine automatische Arbeitspunkteinstellung der Gegentaktstufe so geregelt, daß die Spannungsteilung mit den Gleichstromwiderständen des Speiserelais und der Fernmeldeleitung eine konstante Ladespannung für die Pufferbatterie B ergibt. Eine solche wenn auch geringfügige Regelwirkung der Gegentaktstufe ist bereits zu erzielen, wenn das Basispotential der beiden Transistoren an einem festen Spannungsteiler abgenommen wird. Bei der dargestellten Teilnehmerschaltung ist zur Vergrößerung der Regelwirkung ein Spannungsteiler aus einem temperaturabhängigen Widerstand RW und einem Widerstand mit nichtlinearer Kennlinie Gl 2 gewählt. Durch den temperaturabhängigen Widerstand wird in bekannter Weise eine Temperaturstabilisierung des Transistorverstärkers erreicht. Sie hat auf eine Vergrößerung der Regelwirkung keinen Einfluß. Dagegen vergrößert der mit G12 bezeichnete nichtlineare Widerstand, dessen Widerstand bei Zunahme der an ihm liegenden Spannung abnimmt, wie im folgenden gezeigt werden soll, die Regelwirkung beträchtlich. Ist die Teilnehmerschaltung an einer Stelle eingesetzt, bei der als Verbindung zum Fernmeldeamt eine lange Fernmeldeleitung mit einem Gleichstromwiderstand von beispielsweise 1 Ω erforderlich ist, dann muß bei einem Eingangswiderstand der Teilnehmerschaltung von etwa 150 Ω und einer Zentralbatteriespannung von 60 V bei einem Gleichstromwiderstand des Speiserelais von etwa 1 kΩ mit einem Spannungsfall von 56 V gerechnet werden. An den Eingangsklemmen der Teilnehmerschaltung stehen somit 4 V zur Verfügung. Bei dieser Spannung ist die Pufferbatterie B in einem mittleren Ladezustand. Als Arbeitspunkt für den Gegentaktverstärker ist für diesen Betriebszustand der .B-Betrieb gewählt. Das Basispotential der beiden Transistoren entspricht dann etwa dem Emitterpotential, so daß der Ruhestrom der beiden Transistoren sehr gering ist. Die Ladespannung der Pufferbatterie ist zugleich Speisespannung des Gegentaktverstärker und liegt jeweils zwischen dem Emitter und Kollektor der beiden Transistoren. Würde sich die Eingangsspannung der Teilnehmerschaltung zum Beispiel dadurch erhöhen, daß die Teilnehmerschaltung an einer Stelle eingesetzt wird, bei der der Widerstand der Fernmeldeleitung vernachlässigbar klein wird, dann nimmt auch die Emitter-Kollektor-

Spannung der beiden Transistoren zu. Das Emitterpotential wird gegenüber dem Kollektorpotential hochgehoben. Das Basispotential verändert sich aber, bedingt durch den nichtlinearen Widerstand GH, nur unwesentlich, so daß die Spannung zwischen dem Emitter und der Basis mehr als proportional zunimmt. Der Arbeitspunkt des Gegentaktverstärkers wird vom B-Betrieb in den A -Betrieb verschoben. Das wirkt sich im Speisekanal SpK als eine Zunahme der Belastung oder eine Abnahme des Eingangswiderstandes aus.

Bei einer kürzeren Fernmeldeleitung und damit einem kleineren Vorwiderstand für die Teilnehmerstelle wird also auch der Eingangswiderstand der Teilnehmerschaltung durch eine Arbeitspunktverlagerung des Gegentaktverstärkers erniedrigt, so daß das Spannungsteilerverhältnis unabhängig vom Leitungswiderstand nahezu konstant bleibt. Da die Regelwirkung der Gegentaktstufe von der Spannung des Speisekanals abhängig gemacht ist, würde sie auch einsetzen, wenn sich die Spannung der Zentralbatterie im Amt ändern würde. Es wird durch die Regelschaltung also unabhängig von der Ursache die Spannung im Speisekanal und damit die Ladespannung der Batterie stabilisiert.

Claims (4)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Schaltungsanordnung zur Stromversorgung von Verstärkern in Teilnehmerstellen elektrischer Nachrichtenübertragungsanlagen aus einer zentralen Gleichspannungsquelle über die zur Nachrichtenübertragung vorgesehene Fernmeldeleitung, bei der an der Teilnehmerstelle eine Pufferbatterie so angeordnet ist, daß sie bei an die Fernmeldeleitung angeschalteter Teilnehmerstelle aus der zentralen Gleichspannungsquelle geladen wird und während der Leistungsspitzen des Verstärkers, wenn dessen Stromversorgung aus der zentralen Gleichspannungsquelle nicht mehr ausreicht, diesen zusätzlich speist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Stabilisierung der Ladespannung der Pufferbatterie (B) der Arbeitspunkt des Verstärkers (EV) durch Spannungsschwankungen der Ladespannung, die den Steuerelektroden der Verstärkerelemente (Tl, Tl) zugeführt werden, derart verlagert wird, daß der Verstärker bei zunehmender Ladespannung eine zunehmende Belastung und bei abnehmender Ladespannung eine abnehmende Belastung darstellt.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärker als Gegentaktverstärker ausgebildet ist, dessen Arbeitspunkt bei zunehmender Ladespannung vom .B-Betrieb in den A -Betrieb verlagert wird.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitspunktverlagerung durch eine Steuerspannung bewirkt wird, welche an einem Spannungsteiler abgegriffen wird.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungsteiler aus einem temperaturabhängigen Regelwiderstand (RW) und aus einem nichtlinearen Widerstand (G), insbesondere aus einem auf Durchlaß beanspruchten Gleichrichter besteht, und daß dieser Spannungsteiler parallel zur Pufferbatterie (B) an die Leitung (L) angeschlossen ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Französische Patentschrift Nr. 1199 271.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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