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Schaltungsanordnung zum Empfangen von Gleichstromsignalen in Fernmelde-,
insbesondere Fernsprechvermittlungsanlagen In der modernen Nachrichtentechnik wird
häufig ein in einem Stromkreis liegender, gesteuerter Schaltkontakt durch einen
Schalttransistor ersetzt, der mit seinem Eingangskreis unter dem Einfluß derselben
Steuerspannung steht, wie die Erregungswicklung des den Schaltkontakt betätigenden
Relais, während seine Ausgangselektroden in Abhängigkeit von der jeweiligen Steuerspannung
entweder leitend miteinander verbunden sind oder nicht. Im ersten Fall entspricht
der Betriebszustand des Schalttransistors der geschlossenen Stellung des Schaltkontakts,
im zweiten Fall dagegen der geöffneten Stellung.
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In gleicher Weise wie mit einem gesteuerten Schaltkontakt kann auch
mit Hilfe eines in einer derartigen Schaltung vorgesehenen Schalttransistors ein
angeschlossener Gleichstromkreis durch Tastung beeinflußt werden, beispielsweise
zur Weitergabe eines Stromimpulses zum Zwecke der Signalisierung und insbesondere
zur übertragung von Ruf- und Wahlzeichen in elektrischen übertragungssystemen. So
ist es z. B. an sich bereits bekannt, in Geräten zur Weitergabe von Ruf- und Wahlzeichen
in der Trägerfrequenztechnik Relaiskontakte durch in geeigneter Weise eingeschaltete
Schalttransistoren zu ersetzen.
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Es ist ferner bekannt, einen Schalttransistor durch ankommende Wechselstromimpulse,
die von einer Gleichrichterschaltung gleichgerichtet werden, so auszusteuern, daß
seine Schaltstrecke einen angeschlossenen Gleichstromkreis entsprechend auf- oder
zutastet. Durch eine mit ihren Gleichspannungsanschlüssen an die Schaltelektroden
des Transistors und mit ihren Wechselspannungsanschlüssen an den zu tastenden Gleichstromkreis
angeschaltete Gleichrichterbrücke wird hierbei der Einfluß der Polarität des Gleichstromkreises
auf die Wirkungsweise dieses elektronischen Schalters beseitigt. Die Gleichrichterbrücke
ist hierbei so angeschlossen, daß die an den Schaltelektroden (Emitter-Kollektor)
des Transistors auftretende, vom Gleichstromkreis abgeleitete Betriebsspannung richtig
gepolt ist. Die Einschaltung einer Gleichrichterbrücke zwischen einer Spannungsquelle
beliebiger Polarität bzw. einer Wechselspannungsquelle und einem Gleichstromkreis
bestimmter Polarität, wobei die erstere an die Wechselspannungsanschlüsse, der letztere
an die Gleichspannungsanschlüsse der Brücke angeschlossen ist, ist bereits aus verschiedenen
Anwendungsbereichen bekannt, so z. B. aus Netz-Gleichrichterschaltungen der Rundfunktechnik
sowie aus Teilnehmerschaltungen von Fernsprechvermittlungsanlagen.
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Elektronische Schalter der beschriebenen Art haben jedoch insbesondere
in der Anwendung auf Signalempfänger der elektrischen Nachrichtentechnik, bei denen
eine beliebig gepolte Gleichspannung in Abhängigkeit von empfangenen Gleichstromsignalen
getastet wird, verschiedene nachteilige Eigenschaften. So ist es einerseits in vielen
Fällen erforderlich, die Funktionssicherheit des elektronischen Schalters durch
eine Sperrvorspannung zu erhöhen, welche den Schalter im Ruhezustand im Iochahmigen
Schaltzustand durchgesteuert hält. Andererseits sind in jenen Fällen, wo gleichgerichtete
Wechselstromsignale ausgewertet werden, für eine sichere Betriebsweise im Steuerkreis
des Schalttransistors eigene Glättungsschaltungen erforderlich, die das Ein- bzw.
Ausschwingverhalten der gesamten Schaltung nachteilig beeinflussen und damit die
Zeichenverzerrungen vergrößern.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung
zum Empfangen von Gleichstromsignalen mittels eines von einer beliebig gepolten
Gleichspannungsquelle, gespeisten Relais in Ferumelde-, insbesondere Fernsprechvermittlungsanlagen
zu schaffen, bei der die Nachteile der bekannten elektronischen Schalter vermieden
sind. Dies wird gemäß der Erfindung erreicht durch die Kombination eines von den
ankommenden Gleichstromsignalen steuerbaren Transistor-Oszillators, dessen induktiv
abgenommene und gleichgerichteteAusgangsimpulse an die Steuerelektrode eines Schalttransistors
geführt sind, und einer Gleichrichterbrücke, die in an sich bekannter Weise mit
ihren Wechselspannungsansählüssen an die Serienschaltung
des Relais
und der speisenden Gleichspannungsquelle und mit ihren Gleichspannungsanschlüssen
an die zu speisenden Elektroden des Schalttransistors angeschlossen ist.
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Neben den an sich bekannten Vorteilen von elektronischen Schaltern,
wie z. B. kurze Schaltzeiten, Wegfall von Prällerscheinungen und Vermeidung der
üblichen Verschleißerscheinungen mechanischer Relais, worden mit der zu einer Baueinheit
zusammen
gefaßten Schaltungsanordnung nach der Erfindung wesentliche Vorteile
insbesondere für die Anwendung bei Sigaalempfängern erzielt. So wird durch die beschriebene
Ausbildung das Transistor-Oszillators eine Versteilerung der Impulsflanken
der empfangenen Gleichstromsignale und damit eine wesentliche Verkleinerung der
Zeichenverzerrungen erzielt Zum Betrieb des Transistor-Oszillators ist ferner bei
negativen Gleichströmsignalen überhaupt keine, bei positiven Gleichstromsignalen
lediglich eine kleine Oszillatorbatterie notwendig, wobei in jedem Falle eine vollständige
Entkoppelung der Oszillatorspeisung von der zu tastenden Gleichspannung beliebiger
Polarität besteht. Außerdem ist nach einmaliger Abstimmung des Schalttransistortyps
gegenÜber der Polarität der Gleichspannungsanschlüsse der Gleichrichterbrücke eine
weitere Kontrolle bezüglich der richtigen Anpolung des an die Wechselspannungsanschlüsse
angeschlossenen Gleichstromkreises nicht erforderlich.
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Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß der Schalttransistor
als Ersatz eines über ein Relais betätigten Schaltkontaktes ganz allgemein verwendet
werden kann, ohne daß auf die Polarität der zu schaltenden Gleichspannung bzw. auf
ihre Zuordnung zu den Ausgangselektroden des Schalttransistors geachtet werden muß.
Für den Fall, daß die Ausgangselektroden des Schalttransistors gleichzeitig den
Ausgang eines Gerätes darstellen, während die mit ihnen zu verbindenden Anschlüsse
des zu schaltenden Gleichstromkreises den Eingang eines anderen Gerätes bilden,
können bei einer Schaltungsanordnung nach der Erfindung die Verbindungsleitungen
zwischen beiden Geräten automatisch zusammengesteckt werden, ohne daß es durch eine
etwaige falsche Polung zu Betriebsstörungen kommen kann.
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Daher ergibt sich u. a. als ein wichtiges, neues Anwendungsgebiet
für den Schalttransistor die Einsetzung an Stelle des Signalempfangsrelais in Tonwahl-
und Systemwahlempfängern der elektrischen übertragungstechnik, wobei die Ausgangselektroden
den Eingangskreis der sich anschließenden Relaisübertragung eines Wähleramtes oder
z. B. den Eingang eines weiteren Trägerfrequenzsystems schalten. Während hierbei
die Relaisübertragung in den meisten Fällen mit einer Betrieb&spannung von
- 60 V arbeitet, weist die Eintastschaltung eines angeschlossenen Trägerfrequenzsystems
eine Schaltspannung von + 20 V auf. Diese, Unterschiede in der Polarität
und Größe der Schaltspannung sind gerade für die Wirkungsweige der Schaltungsanordnung
nach der Erfindung belanglos, so d&ß die Anschaltung des Tonwahlempfangeis
in beiden Fällen ohne weitere Umschaltmaßnahmen automatisch erfolgen kann.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind aus dem in der Zeichnung
dargwellten, Ausführungsbeispiäl ersichtlich.
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Den Eingangs.#-leimen 1, 2 worden die ankommenden negativen
oder Positiven Gleichstromsignale zugeflihrt. Eint,# d*u Trmsi§WY -18, in
Emitter-Basisschaltung enthaltende Oszillatorschaltung ist derart an die Eingangsklemmen
geschaltet, daß ihr Arbeitspunkt über die Widerstände 19 und 20 und eine
zwischen diesen angeschlossene Basiszuleitung eingestellt wird, In der Kollektorzuleitung
befindet sich der aus der Induktivität 21 und der Kapazität 22 bestehende frequenzbestimmende
Schwingungskreis, während die zur Erzeugung der Schwingungen notwendige Rückführung
eines Teiles der Ausgangsspannung an den Transistoreingang über eine in den Eingangskreis
des Transistors 18 eingeschleifte Rückkopplungswicklung 23 erfolgt.
Werden nun an den Klemmen 1, 2 negative Gleichstromimpulse empfangen, so
wird die Basiselektrode des Transistors 18 gegenüber dem Emitter derart negativ,
daß die Osziffatorschaltung in den schwingfähigen Zustand versetzt wird. Vorzugsweise
kann dabei eine Schne41wIrkung dadurch hervorgerufen werden, daß dem Emitter eine
negative Vorspannung, die beispielsweise von einer Betriebsspannung des Transistors
18 abgeleitet ist, zugeführt wird, so daß die an der Basiselektrode auftretenden
negativen Steuerimpulse erst von einer bestimmten Impulshöhe an wirksam werden.
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Die an den Klemmen 1, 2 empfangenen negativen Gleichstromünpulse
werden somit in Wechselstromimpulse umgewandelt, die über eine galvanisch
ge-
trennte Auskopplungswicklung 24 der Doppelweggleichrichterschaltung 4,
5 im Eingangskreis des Schalttransistors 6 zugeführt werden. Dabei
wird die am Ausgang der Gleichrichterschaltung auftretende Spannung durch einen
parallel zum Eingang des Schalttransistors 6 liegenden Kondensator
7 zweckmäßigerweise geglättet. Je nach der Polung der Gleichrichter
4 und 5 werden die Wechselstromimpulse in negative oder positive Gleichstrominipulse
umgeformt. In der dargestellten Schaltung werden aus den Wechselstromünpulsen negative
Gleichstromimpulse erzeugt.
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Dir, an die Basis des Transistors 6 geführten negativen Impulse
bewirken eine Umsteuerung des Schalttransistors 6 in den stromführenden Zustand,
so daß ein an die Ausgangsklemmen 8, 9 gelegter Schaltstromkreis geschlossen
wird. Da die Tastung des an die Klemmen 8, 9 angeschlossenen Schaltstromkreises
im Takte der über die Klemmen 1, 2 empfangenen Gleichstromsignale erfolg
so kann ein in den Schaltstromkreis eingeschaltetes, aus einer Batterie
10 gespeistes Relais A mittels eines Kontaktes a die empfangenen Impulse
über einee Signalader weitergeben.
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An die Ausgangselektroden des Schalttransistors 6
ist ein Gleichrichter
in Brückenschaltung, der aus den Gleichrichte,relementen 11, 12,
13 und 14 besteht, in der Weise angeschaltet, daß der negative Gleichspannungsausgang
15 mit dem Kollektor und der positive Gleichspannungsausgang 16 mit
dem Emitter des Schalttransistors 6 verbunden ist. In Abhängigkeit von der
Polung der Batterie 10 sind entweder die Gleichrichterelemente 11 und 12
oder die Gleichrichterelemente 13 und 14 stromdurchlässig, so daß in jedem
Falle die Kollektor-Emitter-Spannung in richtiger Polung an die Elektroden des Schalttransistors
6 geführt ist.
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Zweckmäßigerweise wird zum Schutz des Schalttransistors
6 vor überlastung durch eine zu große Kollektor-Emitter-Spannung parallel
zur Ausgangsstrecke eine Zener-Diode 17 angeordnet, die beim überschreiten
eines bestimmten Schwellwertes die Ausgangsstrecke kurzschließt. Durch die galvanische
Trennung
des Eingangs 1, 2 und des Ausgangs 8, 9
der Transistorschaltung werden
die Potentialverhältnisse am Schalttransistor 6 allein von der an den Klemmen
8,9 bestehenden Spannung bestimmt, so daß die Eingangsspannung keine Störung
der Potentialverhältnisse bewirken kann.
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Nach einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wird für den Fall,
daß an den Klemmen 1, 2 positive Gleichstromimpulse empfangen werden, der
Basiselektrode des Transistors 18 eine negative Vorspannung von einer derartigen
Größe zugeführt, daß die Oszillatorschaltung in den schwingfähigen Zustand versetzt
ist und nur durch die empfangenen positiven Gleichstromimpulse von einer bestimmten
Höhe an für die Dauer ihrer Einwirkung in den Sperrzustand versetzt wird. Eine derartige
Betriebsweise kann man mit dem Ruhestrombetrieb eines Relais vergleichen. Da in
diesem Fall vom Oszillator 18 so lange Schwingungen abgegeben werden, als
keine Impulse am Schaltungseingang hegen, ist es notwendig, das vom Kollektor des
Transistors 18 abgewandte Ende des frequenzbestimmenden Schwingungskreises
von der Klemme 1 zu trennen und an den negativen Pol einer Spannungsquelle
zu legen, deren positiver Pol zweckmäßig mit der Emitterelektrode direkt verbunden
ist. Dabei wird dann die zur Aufrechterhaltung der Schwingungen notwendige Energie
dieser Batterie entnommen.
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Für den Empfang von negativen Gleichstromimpulsen ist jedoch eine
solche Kollektorbatterie im allgemeinen nicht erforderlich, da ja die ankommenden
negativen Impulsspannungen über die Widerstände 19 und 20 sowie über die
Zuleitungen zum Kollektor und zum Emitter die zum Schwingen des Oszillators
18 erforderlichen Betriebsspannungen selbst liefern. Durch die Umformung
der empfangenen Gleichstromimpulse mittels der Oszillatorschaltung 18 in
Wechselstromimpulse kann bei entsprechender Wahl der Zeitkonstanten der Oszillatorschaltung
erreicht werden, daß die empfangenen Gleichstromimpulse versteilert werden, so daß
die im Zeitpunkt der Umschaltung des Schalttransistors 6
auftretende leistungsmäßige
überlastung nicht kritisch ist.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Schaltungsanordnung nach der
Erfindung kann die Gleichrichtung der dem Eingangskreis des Schalttransistors
6 zugeführten Wechselstromimpulse unter Weglassung einer eigenen Gleichrichterschaltung
auch an der Basis-Emitter-Strecke des Schalttransistors 6
vorgenommen werden.