DE1146925B

DE1146925B - Circuit for applying a signal voltage to several consumer devices

Info

Publication number: DE1146925B
Application number: DEN17352A
Authority: DE
Inventors: Einar Andreas Aagaard
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1958-10-10
Filing date: 1959-10-07
Publication date: 1963-04-11
Also published as: JPS3623516B1; NL104005C; GB912755A; FR1237437A; NL232178A; CH375046A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung in einem selbsttätigen Signalsystem, z. B. Fernsprechsystem, zum Anlegen einer Signalspannung an mehrere Verbrauchergeräte, die unabhängig voneinander parallel zu einem Signalkreis geschaltet werden können.The invention relates to a circuit in an automatic signal system, e.g. B. Telephone system, for applying a signal voltage to several consumer devices that are independent of each other can be switched in parallel to a signal circuit.

Von einer solchen Einrichtung wird z. B. Gebrauch gemacht, um den an ein elektronisches Fernsprechamt angeschlossenen Teilnehmern je nach Bedarf einen Rufstrom oder einen Wählstrom zuzuleiten. Da sich die Belastung dabei stetig ändert, muß der innere Widerstand des Signalgebers niedrig sein, um ein gegenseitiges Beeinflussen der Verbrauchergeräte zu vermeiden und zu bewirken, daß der Signalstrom für jeden Teilnehmer konstant ist, auch wenn die Belastung groß ist. Andererseits können verhältnismäßig iänge Zeitperioden auftreten, in denen überhaupt keine Belastung oder nur eine geringe Belastung vorhanden ist. Es ist erwünscht, daß die Wärmeableitung des Signalgebers niedrig ist und die Ruheverlustleistung vorzugsweise ganz Null ist, während in anderen Momenten die Wärmeableitung nicht größer ist als notwendig, damit unnötige Wärmeverluste vermieden werden.From such a facility z. B. made use of the to an electronic telephone exchange to supply connected subscribers a ringing current or a dialing current as required. There If the load changes continuously, the internal resistance of the signal transmitter must be low in order to ensure mutual resistance Avoid influencing the consumer devices and causing the signal current for every participant is constant, even when the load is great. On the other hand, can be proportionate There are long periods of time in which there is no exposure at all or only a slight exposure is. It is desirable that the transducer have low heat dissipation and low quiescent power dissipation is preferably completely zero, while in other moments the heat dissipation is not greater is as necessary to avoid unnecessary heat loss.

An sich ist es bekannt, an mehrere Verbrauchergeräte eine Signalspannung anzulegen. Die dort vorgesehenen Signalspannungsquellen müssen bei der maximalen Anzahl der angeschlossenen Verbraucher die erforderliche Energie liefern können, was eine gewisse Gleichstromverlustleistung des internen Kraftverstärkers zur Folge hat, der deshalb so eingestellt werden muß, daß er die benötigte maximale Signalenergie zu liefern vermag. Hierbei bleibt, selbst wenn die Anzahl der Verbraucher geringer wird, die Gleichstromeinstellung des Verstärkers und damit auch die Gleichstromverlustleistung die gleiche; damit ist sie größer, als es im jeweiligen Augenblick erforderlich wäre. Diese Unvollkommenheit wäre nur dann zu beheben, wenn es gelingt, die Schaltungsanordnung so auszubilden, daß die Gleichstromeinstellung sich selbsttätig der Anzahl der Verbraucher anpaßt, denn erst dann ergibt sich eine merkliche Leistungseinsparung. Eine derartige Anpassung der Gleichstromeinstellung der Verstärker in den Signalgebern ist bei der bekannten Schaltungsanordnung nicht möglich, weil Transformatorkopplungen angewendet werden und die Teilnehmerleitungen also für Gleichstrom von Signalgebern getrennt sind.It is known per se to apply a signal voltage to several consumer devices. The ones provided there Signal voltage sources must match the maximum number of consumers connected can supply the required energy, which results in a certain DC power dissipation of the internal power amplifier has the consequence, which must therefore be set so that it has the required maximum signal energy able to deliver. Here, even if the number of consumers becomes smaller, the DC setting of the amplifier and thus also the DC power dissipation the same; in order to it is greater than it would be necessary at the moment. Only then would this imperfection be to fix if it is possible to train the circuit arrangement so that the DC current setting automatically adapts to the number of consumers, because only then does a noticeable reduction in power result. Such an adjustment of the DC current setting the amplifier in the signal generators is not possible with the known circuit arrangement, because transformer couplings are used and the subscriber lines are used for direct current are separated from signaling devices.

Die dargelegte Unvollkommenheit läßt sich beheben und eine Anpassung der Gleichstromeinstellung selbsttätig an die Anzahl der Verbraucher erreichen, und gleichzeitig lassen sich die Wärmever-Schaltung zum AnlegenThe stated imperfection can be remedied and the DC setting can be adjusted automatically reach the number of consumers, and at the same time the heat can be switched on to put on

einer Signalspannung an mehrereone signal voltage to several

VerbrauchergeräteConsumer devices

Anmelder:Applicant:

N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken,
Eindhoven (Niederlande)NV Philips' Gloeilampenfabrieken,
Eindhoven (Netherlands)

Vertreter: Dipl.-Ing. H. Zoepke, Patentanwalt,
München 5, Erhardtstr. 11Representative: Dipl.-Ing. H. Zoepke, patent attorney,
Munich 5, Erhardtstr. 11

Beanspruchte Priorität:
Niederlande vom 10. Oktober 1958 (Nr. 232 178)Claimed priority:
Netherlands of October 10, 1958 (No. 232 178)

Einar Andreas Aagaard, Hilversum (Niederlande), ist als Erfinder genannt wordenEinar Andreas Aagaard, Hilversum (Netherlands), has been named as the inventor

luste der Signalspannungsquelle so klein wie möglich halten, wenn gemäß der Erfindung das Signal einer Steuerelektrode, ζ. B. dem Gitter oder der Basiselektrode eines Verstärkerelementes, beispielsweise einer Vakuumröhre oder eines Transistors, zugeführt wird, und der Signalkreis liegt im Kreis derjenigen Elektrode des Verstärkerelementes, welche der Spannung der Steuerelektrode folgt, also im Kathoden- oder Emitterkreis. Dabei liegt in Reihe mit den Verbrauchsgeräten ein von einem Kondensator überbrückter einzelner Widerstand, dessen Wert derart ist, daß beim Anschalten eines Verbrauchsgerätes in den Signalkreis eine Gleichstromänderung im Signalkreis auftritt, die gleich oder etwas größer ist als die dabei auftretende Änderung der Signalstromamplitude in diesem Kreis.Loss of the signal voltage source as small as possible hold if, according to the invention, the signal of a control electrode, ζ. B. the grid or the base electrode an amplifier element, for example a vacuum tube or a transistor, is supplied, and the signal circle lies in the circle of that electrode of the amplifier element which the voltage follows the control electrode, i.e. in the cathode or emitter circuit. This is in series with the consumer devices a single resistor bridged by a capacitor, the value of which is such that when a consumer device is switched on in the signal circuit, a DC change occurs in the signal circuit that is equal to or slightly greater than that the resulting change in the signal current amplitude in this circle.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert, in der in
Fig. 1 und 4 zwei Ausführungsformen der Schaltung nach der Erfindung dargestellt sind undThe invention is explained in more detail with reference to the drawing, in which in
FIGS. 1 and 4 show two embodiments of the circuit according to the invention and

Fig. 2 und 3 Diagramme zeigen, mit deren Hilfe die Wirkungsweise näher erläutert wird.FIGS. 2 and 3 show diagrams with the aid of which the mode of operation is explained in more detail.

Die Schaltung nach Fig. 1 besitzt einen Signalkreis L₁, Lo, zu dem durch Kontakte K₁, K₂ usw.The circuit according to FIG. 1 has a signal circuit L ₁ , Lo, to which contacts K ₁ , K ₂ etc.

mehrere Verbrauchsgeräte AB₁, AB₂ usw. parallel geschaltet werden können. Der Leiter L₁ ist mit der Emitterelektrode e eines Transistors T verbunden.several consumer devices AB ₁ , AB ₂ etc. can be connected in parallel. The conductor L ₁ is connected to the emitter electrode e of a transistor T.

309 549/61309 549/61

Der Leiter L₂ ist über die Speisequellen V₁ und F₂ mit der Kollektorelektrode c des Transistors verbunden, während die Basiselektrode über eine Wicklung des Transformators TR mit dem Verbindungspunkt der Speisequellen gekoppelt ist. Eine zweite Wicklung des Transformators TR ist mit der Signalquelle SB gekoppelt. ■"'■ The conductor L ₂ is connected to the collector electrode c of the transistor via the supply sources V ₁ and F ₂ , while the base electrode is coupled to the connection point of the supply sources via a winding of the transformer TR. A second winding of the transformer TR is coupled to the signal source SB. ■ "'■

Fig. 2 zeigt durch die Kurve La₁ die Beziehung zwischen dem Emitterstrom / und der Spannung zwischen der Basiselektrode und der Emitterelektrode des Transistors. Wenn die Spannung gleich V₁ ist, so ist der Arbeitspunkt A', zu dem der Emitterstrom/,, gehört.Fig. 2 shows by the curve La ₁ the relationship between the emitter current / and the voltage between the base electrode and the emitter electrode of the transistor. If the voltage is equal to V ₁ , then the operating point is A ' to which the emitter current / i belongs.

Unter der Steuerung der Signalspannung SB wird dieser Strom beiderseits des Punktes A gemäß der Kennlinie La₁ ausgesteuert.Under the control of the signal voltage SB , this current is controlled on both sides of the point A according to the characteristic curve La ₁ .

Wenn in den Emitterkreis eine Impedanz Z aufgenommen wird, wie in Fig. 1 gestrichelt dargestellt ist, so kann der neue Arbeitspunkt in bekannter Weise dadurch gefunden werden, daß die Linie L₀ ₁ um den Fußpunkt gedreht wird. Dabei muß bemerkt werden, daß die im Basis-Emitter-Kreis wirksame, gesamte elektromotorische Kraft gleich der Spannung zwischen der Basiselektrode und der Emitterelektrode zuzüglich des Spannungsabfalls an der ImpedanzZ, d.h. gleich dem Produkt der Gleichstromkomponente Re der Impedanz Z und des Stromes / ist. Die neue Gleichspannungsbelastungskurve Lo₁ kann also von der Kurve La₁ dadurch abgeleitet werden, daß bei jedem Wert des Stromes / nach rechts das Produkt I-Re abgetragen wird. Aus dem Punkt A entsteht somit der Punkt A', aus dem Punkt B der PunktB' usw. Zu der im erwähnten Emitter-Basis-Kreis wirksamen Gleichspannung V₁ gehört der neue Arbeitspunkt B'. Im allgemeinen ist der Wechselstromwiderstand einer Impedanz nicht gleich ihrem Gleichstromwiderstand. Unter der Steuerung des Signals SB wird der Emitterstrom / dann gemäß der Kurve Lb₂ ausge-If an impedance Z is recorded in the emitter circuit, as shown in dashed lines in FIG. 1, the new operating point can be found in a known manner in that the line L ₀ ₁ is rotated about the base point. It must be noted that the total electromotive force effective in the base-emitter circuit is equal to the voltage between the base electrode and the emitter electrode plus the voltage drop at the impedance Z, i.e. equal to the product of the direct current component Re of the impedance Z and the current /. The new DC voltage load _{curve Lo 1} can thus be derived from the curve La ₁ in that the product I-Re is plotted for each value of the current / to the right. Thus, the point A ', from the point B to point B', etc. is formed from the point A to the effective in-mentioned emitter-base circuit DC voltage V ₁ belongs to the new operating point B '. In general, the AC resistance of an impedance is not equal to its DC resistance. Under the control of the signal SB , the emitter current / is then output according to the curve Lb _2.

steuert, deren Steigung gleich ₁--_{$ z} ist, wobei S die Steilheit der KuJTVeLa₁ und Z den Wechselstromwiderstand der Impedanz im Emitterkreis darstellt. Wenn SZ groß gegenüber 1 gesetzt werden darf, was in der Praxis im allgemeinen der Fall ist, so ist diecontrols, the slope of which is equal to ₁ - - _{$ z} , where S is the slope of the KuJTVeLa ₁ and Z is the alternating current resistance of the impedance in the emitter circuit. If SZ can be set larger than 1, which is generally the case in practice, then this is

SteigungderKennlmieL^praküschgleich^.Wenn der Emitterkreis unterbrochen und somit keine Belastung vorhanden ist, so ist der Strom / naturgemäß gleich Null, und der Arbeitspunkt ist C. Schaltet man nun ein Verbrauchsgerät ein, dessen Gleichstromwiderstand hoch gegenüber dem Wechselstromwiderstand ist, in der Weise, daß der Arbeitspunkt z. B. in D zu liegen kommt und die Arbeitskennlinie mit Ld₂ übereinstimmt, so ist es einleuchtend, daß eine beträchtliche Verzerrung der Signalspannung auftreten muß, da diese Kennlinie die F-Achse im Punkt E schneidet und der Emitterstrom/nicht negativ werden kann.If the emitter circuit is interrupted and thus no load is present, the current / is naturally equal to zero and the operating point is C. If you now switch on a consumer device whose direct current resistance is high compared to the alternating current resistance, in the manner that the working point z. B. comes to lie in D and the working characteristic coincides with Ld ₂ , it is evident that a considerable distortion of the signal voltage must occur, since this characteristic line intersects the F-axis at point E and the emitter current / cannot become negative.

In der Schaltung nach Fig. 1 enthalten die Verbrauchsgeräte AB₁, AB₂ usw. je einen Transformator TR₁, TR₂ usw. Die Transformatoren befinden sich z. B. in einem Verbindungskreis eines elektronischen Fernsprechamts und dienen zum Koppeln des Signalgebers mit einer Teilnehmerleitung, die in der Figur durch einen mit einer zweiten Wicklung der Transformatoren verbundenen Belastungswiderstand B₁, S₂ usw. symbolisch dargestellt ist. Die Wicklungen der Transformatoren haben einen sehr niedrigen Gleichstromwiderstand. Schaltet man einen Transformator über den zugehörigen Kontakt K₁ oder K_t unmittelbar zwischen die Leiter L₁ und L₂, so springt der Emitterstrom / vom Arbeitspunkt C zum ArbeitspunktA auf der Kurve La₁ und wird gemäß der Kurve La₂ ausgesteuert. In diesem Falle ist der Gleichstrom viel größer als die Wechselstromamplitude, und es tritt eine unnötig hohe Gleichstromverlustleistung im Transistor auf.In the circuit of FIG. 1, the consumer devices AB ₁ , AB ₂ , etc. each contain a transformer TR ₁ , TR ₂ , etc. The transformers are z. B. in a connecting circuit of an electronic telephone exchange and are used to couple the signal generator to a subscriber line, which is symbolically shown in the figure by a load resistor B ₁ , S _{2, etc. connected to a second winding of the transformers.} The transformer windings have a very low DC resistance. If a transformer is connected via the associated contact K ₁ or K _t directly between the conductors L ₁ and L ₂ , the emitter current / jumps from operating point C to operating point A on curve La ₁ and is controlled according to curve La ₂ . In this case, the direct current is much larger than the alternating current amplitude, and an unnecessarily high direct current power dissipation occurs in the transistor.

Nach der Erfindung sind daher in Reihe mit den Transformatoren TR₁, TR₂ usw. Widerstände S₁, S₂ usw geschaltet, die von KondensatorenC₁, C₂ überbrückt sind, welche einen niedrigen Widerstand für den Signalstrom aufweisen. Der Wert der Widerstände S₁, S₂ usw. ist derart gewählt, daß beim Anschalten eines Verbrauchsgeräts an den Signalkreis L₁, L₂ eine Gleichstromänderung auftritt, die praktisch gleich oder etwas größer ist als die dabei anftretende Änderung der Wechselstromamplitude.According to the invention, therefore, resistors S ₁ , S _2, etc. are connected in series with the transformers TR ₁ , TR ₂ , etc., which are bridged by capacitors C ₁ , C ₂ , which have a low resistance for the signal current. The value of the resistors S ₁ , S ₂ etc. is chosen so that when a consumer _{device is connected to the signal circuit L 1} , L _2, a direct current change occurs which is practically equal to or slightly greater than the change in the alternating current amplitude.

ao Im Diagramm nach Fig. 3 ist dargestellt, wie sich unter diesen Verhältnissen der Strom / in den Arbekspunkten P₁, P₂ und P₃ einstellt und gemäß den Kurven L₁₂, L₂₂ und L₃₂ ausgesteuert wird, wenn der Signalgeber von einem, zwei und drei Verbrauchs-ao In the diagram of FIG. 3 it is shown how under these conditions the current / in the working points P ₁ , P ₂ and P _{3 is} adjusted and controlled according to the curves L ₁₂ , L ₂₂ and L ₃₂ when the signal generator is operated by a , two and three consumption

as geräten belastet wird, die KurvenL₁₂, L₂₂ und L₃₂ schneiden sich dabei im Punkt G auf der V-Achse. Der Spannungsunterschied zwischen den Punkten G und C ist dabei praktisch gleich oder etwas größer als die Amplitude der Signalspannung SB. Wie aus der Figur ersichtlich, ist die Änderung des Gleichstromes beim Einschalten eines Verbrauchsgeräts dabei gleich der Amplitudenänderung des Signalwechselstromes, und die Wärmeableitung im Transistor hat unter den verschiedenen Verhältnissen ihren Mindestwert, bei dem gerade noch keine Verzerrung des Signalstromes auftritt.The device is loaded, the curves _{L 12} , L ₂₂ and L ₃₂ intersect at point G on the V axis. The voltage difference between points G and C is practically the same as or slightly greater than the amplitude of the signal voltage SB. As can be seen from the figure, the change in the direct current when a consumer device is switched on is equal to the amplitude change in the signal alternating current, and the heat dissipation in the transistor has its minimum value under the various conditions at which just no distortion of the signal current occurs.

Fig. 4 zeigt eine Abart der Schaltung nach Rg. 1, bei der aber zum Verbinden des Transformators TRB πώ de^m Signalkreis L₁ L₈ ein elektronischer Kon_takt _WTVfea%_t ^ J^_n *_{eine zwdte wicklung} J₆₈ Fig. 4 shows a variant of the circuit according to Rg. 1, but in which for connecting the transformer TRB πώ de ^m signal circuit L ₁ L _8, an electronic _clock-Kon _WTVfea% _t ^ J ^ _n * _{a zwdte winding} J ₆₈

Transformators ist wieder ein Belastungswiderstand B, z., B. eine Teilnehmerleitung, angeschlossen. Der elektronische Kontakt besteht dabei aus den Gleichrichtern G₁ und G₂, die in Reihe mit denA load resistor B, for example a subscriber line, is again connected to the transformer. The electronic contact consists of the rectifiers G ₁ and G ₂ , which are in series with the

Widerständen A₁ und R, zwischen den Leiter L₁ und ^_{n Transforma}i_{or ri?}i _geschaltet ^. _{Die wider}. Resistors A ₁ and R, between conductors L ₁ and ^ _{n Transforma} i _{or ri?} i _switched ^. _{The reflected} .

stände R₁ und R₂ sind für Signalströme vom Kondensator C überbrückt. Der Verbindungspunkt der Widerstände R₁ und R₂ ist über einen Widerstand R_s R ₁ and R ₂ are bridged for signal currents from capacitor C. The connection point of the resistors R ₁ and R ₂ is via a resistor R _s

mit einem Ausgang der bistabilen Triggerschaltuag FF verbunden. Im Ruhezustand der Triggerschaltung hat der erwähnte Ausgang eine verhältnismäßig niedrige Spanung, so daß die Gleichrichter G₁ und G₂ gesperrt sind. Im Arbeitszustand aber hat der Aus-connected to an output of the bistable Triggerschaltuag FF . When the trigger circuit is idle, the aforementioned output has a relatively low voltage, so that the rectifiers G ₁ and G _{2 are} blocked. In the working state, however, the

gang eine verhältnismäßig hohe Spannung, so daß die Gleichrichter G₁ und G₂ stromführend sind und über den Kondensator C Signalströme auf den Transformator TRB übertragen können. Die Widerstände sind in diesem Falle gleichfalls derart gewählt, daß beim Entsperren der Gleichrichter der Gleichstrom im LeItCrL₁ eine Änderung erfährt, die gleich oder etwas größer ist als die dabei auftretende Änderung des Wechselstromes im Leiter L₁. Grundsätzlich wäre zum Erzielen dieses Effektes nur einer der Widerstände A₁ und R₂ erforderlich. Die Verwendung zweier Widerstände hat den Vorteil, daß die Ströme durch die Gleichrichter G₁ und G₂ auf je einen geeigneten Wert einstellbar sind.output has a relatively high voltage, so that the rectifiers G ₁ and G ₂ are live and can transmit signal currents to the transformer TRB via the capacitor C. In this case, the resistors are also chosen so that when the rectifier is unlocked, the direct current in the LeItCrL ₁ undergoes a change that is equal to or slightly greater than the change in the alternating current in the conductor L ₁ . In principle, only one of the resistors A ₁ and R ₂ would be required to achieve this effect. The use of two resistors has the advantage that the currents through the rectifiers G ₁ and G _{2 can} each be set to a suitable value.

In der Schaltung nach Fig. 4 ist weiterhin in Reihe mit dem Transformator TR in den Basiskreis des Transformators R ein Gleichrichter G₃ geschaltet, der eine verhältnismäßig hohe Schwellenspannung aufweist. Infolge des Spannungsabfalls, der durch den im Basiskreis fließenden Gleichstrom am Gleichrichter G., erzeugt wird, erhält die Kollektorelektrode des Transistors T eine negative Vorspannung gegenüber der Basiselektrode, so daß die Speisequelle F₂ der Schaltung nach Fig. 1 hier entbehrlich ist.In the circuit according to FIG. 4, a rectifier G ₃ , which has a relatively high threshold voltage, is also connected in series with the transformer TR in the base circuit of the transformer R. As a result of the voltage drop generated by the direct current flowing in the base circuit at the rectifier G., the collector electrode of the transistor T receives a negative bias voltage with respect to the base electrode, so that the supply source F _{2 of} the circuit according to FIG. 1 can be dispensed with here.

Claims

PATENT CLAIM:

Circuit in an automatic signal system, e.g. B. telephone system, for applying a signal voltage to several consumer devices that can be connected independently in parallel to a signal circuit, characterized in that the signal is fed to a control electrode (grid, base electrode) of an amplifier element (tube, transistor) and the signal circuit in the Circuit of that electrode of the amplifier element (cathode, emitter electrode) is connected, which follows the voltage of the control electrode, and that a capacitor bridged individual resistor is connected in series with the consumer devices, the value of which is such that when a consumer device is connected to the signal circuit a direct current change occurs in the signal circuit which is equal to or slightly greater than the change in the signal current amplitude occurring in this circuit.

Considered publications:
German publication No. 1021 899.

1 sheet of drawings