DE1257862C2 - Schaltung zur Gleichstrom-Fernspeisung von Zwischenverstaerkern einer Nachrichtenuebertragungsstrecke - Google Patents

Description

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.-— insbesondere auch solche mit Zenerdioden —: zum (Kurve N) in Abhängigkeit von der Betriebsspannung

Ausgleich von Netzspannungsschwankungen im Netz- U₁ bzw. U_b der Zwischenverstärker dargestellt. Die

teil von Transistorgeräten einzusetzen (»Funkschau«, Speisespannung der Gleichstromquelle A am Anfang

1962, Heft 1, S. 11 und 12, sowie »Funkschau«, der Speiseleitung ist mit U₀ bezeichnet. Der sich

1963, Heft 21, S. 589 bis 591). Beispielsweise zeigt 5 durch die erfindungsgemäße Stromregelung ergebende Bild4 in »Funkschau«, 1962, a.a.O. eine Konstant- Vorteil besteht vor allem darin, daß durch die wespannungsquelle mit Regeltransistor, bei der der Tran- sentlich größere übertragbare Speiseleistung bei vorsistor im Hauptstromkreis in Reihe zum Verbraucher gegebener Fernspeisespannung mehr Verstärker ferngeschaltet und die Basis dieses Transistors an eine gespeist werden können als ohne das erfindungsge-Zenerdiode als Bezugsnormal angeschlossen ist. Bei io mäße Regelnetzwerk.

diesen bekannten Regelschaltungen handelt es;sich .; In F i g. 4 ist ein erfindungsgemäßes Regelnetzwerk um die Versorgung von Geräten, deren Betriebsspan- dargestellt. Für die eingezeichnete Polarität der Fernnungen ansonsten Spannungsschwankungen unter- speisespannung U₁ an den Klemmen 1 und 2 enthält worfen wären. Das Problem der maximal übertrag- die Schaltung den pnp-Steuertransistor Ts₂, den npnbaren Speiseleistung über eine lange Speiseleitung, 15 Leistungstransistor Ts₁, die Zenerdiode D₁ mit einer an die eine größere Anzahl von samt Regelschaltung Zenerspannung U_z und die Widerstände R₁, R₂ und gleich ausgebildeten Zwischenverstärkern als Ver- R₃. Der Zwischenverstärker (als Verbraucherwiderbraucher parallel angeschlossen ist, tritt hierbei nicht stand) ist mit R₁₁ bezeichnet. Bei umgekehrter Poauf. lung von U₁ ist für Ts₁ ein pnp-Transistor und für Ts₂

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Er- 20 ein npn-Transistor erforderlich. Außerdem ist dann findung ist in der Emitterleitung des Steuertransistors die Zenerdiode D₁ umzupolen. Der Verbraucherwiein Stabilisierungswiderstand angeordnet. Dieser Wi- derstand R₁₁ liegt in Reihe mit der Kollektor-Emitterderstand bewirkt eine Linearisierung des Stromes Strecke des Leistungstransistors Ts₁ und dem Festdurch den Steuertransistor. widerstand R₁ an der Speisespannung U₁. Die Be-

Die Einzelheiten der Erfindung werden an Hand 25 triebsspannung U_b des Zwischenverstärkers wird von

der F i g. 1 bis 5 näher erläutert. der Spannungsdifferenz, gebildet aus der Zenerspan-

Fig. 1 zeigt das Ersatzschaltbild einer bekannten nung U_z und der Betriebsspannung U_b, im Steuerkreis

Ausführung eines Fernspeisekreises mit z. B. drei des Transistors Ts₁ gesteuert. Die Betriebsspannung

Zwischenverstärkern; U_b wird bestimmt aus der Referenzspannung U₁ der

F i g. 2 stellt schematisch einen erfindungsgemäßen 30 Zenerdiode D₁, vermindert um die Emitter-Basis-Fernspeisekreis dar; Spannung des Transistors Ts₁. Der Strom durch den

F i g. 3 zeigt den Vergleich der zur Verfügung ste- Verbraucherwiderstand A₁₁ ist praktisch ebensogroß

henden Speiseleistung bei dem bekannten Fernspeise- wie der Strom durch den Widerstand R₁. Über den

kreis nach F i g. 1 und bei einem Fernspeisekreis mit Spannungsabfall am Widerstand .R₁ steuert dieser

der erfindungsgemäßen Stromregelschaltung; 35 Strom den Strom im Transistor Ts₂ und damit den

Fig. 4 zeigt ein erfindungsgemäß ausgebildetes Vorstrom in der ZenerdiodeD₁, so daß die Span-Regelnetzwerk; nung U_b und der Strom J₁ konstant bleiben. Der Sta-

F i g. 5 stellt die Abhängigkeit der Ausgangsspan- bilisierungswiderstand R₂ dient zur Linearisierung

nung und des Eingangsstromes des Regelnetzwerkes des Stromes durch den Transistor Ts₂. Über den

der F i g. 4 von der Eingangsspannung dar. 40 hochohmigen Widerstand^ erhält die Zenerdiode

In Fig. 1 ist ein Fernspeisekreis mit drei unterein- einen kleinen Vorstrom, damit die Regelschaltung bei ander gleichen ferngespeisten Zwischenverstärkern jeder Speisespannung U₁ sicher arbeitet. Auch bei als Verbraucherwiderstände R₁₁, R₁₂ und R₁₃ darge- variabler Last A₁₁ (Verstärker in B-Betrieb kann bei stellt, die über die — pro Verstärkerfeld als geich geeigneter Dimensionierung der Schaltung die Ausgroß angenommenen — Leitungswiderstände R_L von 45 gangsspannung CZ₆ in einem großen Bereich der Lasteiner Gleichstromquelle A ferngespeist werden. Die änderung konstant gehalten werden. Verkleinert man Zenerdioden D gewährleisten eine bestimmte Ver- R_n, was eine Vergrößerung des Laststromes zur Folge Stärkerbetriebsspannung U₁. Infolge der unterschied- hat, so bewirkt der größere Spannungsabfall am Wilich großen Speisespannungen CZ₁, U₂ und U₃ an den derstand im Lastkreis einen höheren Strom durch Zwischenverstärkerstellen und der konstanten Vor- 50 den Steuertransistor. Dadurch erhält der Leistungswiderstände R_v fließt über die Zenerdioden dauernd transistor den höheren Basisstrom, den er infolge des ein überschüssiger und ungenutzter Strom entspre- erhöhten Laststromes benötigt,
chender unterschiedlicher Größe (Verluststrom). In F i g. 5 ist die Kennlinie des Regelnetzwerkes

Beim Fernspeisekreis nach F i g. 2 treten an die der F i g. 4 angegeben. Im Regelbereich tritt eine Än-

Stelle der Vorwiderstände und der Zenerdioden Re- 55 derung der Betriebsspannung U_b in Abhängigkeit von

gelnetzwerke N, die hinsichtlich der untereinander Änderungen der Speisespannung nicht ein.

gleichen Zwischenverstärker R₁₁, R₁₂ und R_1S gleich Der Arbeitsbereich des Regelnetzwerks wird durch

große Betriebsspannungen — hinsichtlich der Zwi- die maximal zulässige Sperrspannung U_CE0 der Tran-

schenverstärkerstellen gleich große Stromentnah- sistoren und durch die Referenzspannung U₁ be-

men — bei unterschiedlichen Speisespannungen U₁ 60 stimmt.

bis U₃ bewirken. Jedes Regelnetzwerk N übernimmt Da über die Emitter-Kollektor-Strecke des Tran-

jeweils automatisch die restliche anstehende Speise- sistors Ts₁ der Verbraucherstrom fließt und zwischen

spannung. Kollektor und Basis eine hohe Spannung anstehen

In F i g. 3 ist die auf den letzten Zwischenverstär- kann, muß der Transistor Ts₁ für eine wesentlich hö-

ker (bei einem System mit drei Zwischenverstärkern) 65 here Verlustleistung bemessen werden als der Tranübertragbare Speiseleistung N_s bei Verwendung von sistor Ts₂, der kaum belastet wird.

Zenerdioden mit Vorwiderstand (Kurve Z) und bei Die beschriebene Stromregelschaltung bietet einen Anwendung der erfindungsgemäßen Stromregelung weiteren Vorteil, wenn in einem Trägerfrequenz-

system auf symmetrischen Leitungen für die Fernspeisung und die Übertragung von Dienstgesprächen der gleiche Übertragungsweg vorgesehen ist. Damit für Dienstgespräche, und insbesondere für den Induktorruf bei 25 Hz, eine möglichst niedrige Dämpfung durch die parallelliegenden Zwischenverstärker auftritt, ist der in den bekannten Schaltungen verwendete Vorwiderstand jR_v als Induktivität ausgebildet.

Wegen der niedrigen untersten Übertragungsfrequenz (25 Hz) und der starken Gleichstromdurchflutung sind zur Bildung der notwendigen Induktivität große und schwere Spulen mit vielen Windungen erforderlich. Mit der beschriebenen Stromregelschaltung werden diese Nachteile vermieden, da im Arbeitsbereich der Regelschaltung der Widerstand für Wechselstrom einen sehr hohen Wert, z. B. 50 kQ, hat.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

1 "λ " : ' ':. ■■■■.'■ ■■" 2 ■■'■■■ ■■■■ . ■■- an den Zwischenverstärkerstellen unterschiedliche Patentansprüche: ; .Speisespannungen. Um an den Stromversorgungsklemmen der einheit-

1. Gleichstrom-Fernspeisekreis zur Parallel- lieh aufgebauten Zwischenverstärker überall die gleispeisung von Zwischenverstärkern einer Nach- 5 ehe Betriebsspannung zu erhalten, ist es bekannt, richtenübertragungsstrecke, bei dem die unterein- parallel zu diesen Klemmen eine Begrenzerdiode ander alle gleichen Zwischenverstärker jeweils (Zenerdiode) und in Reihe zu dieser Parallelschalüber ein gleich ausgebildetes, die Betriebsspan- tung einen Vorwiderstand zur Strombegrenzung einnung des betreffenden Zwischenverstärkers stabi- zuschalten. Vörwiderstand und Zenerdiode sind bei lisierendes Netzwerk an die Fernspeiseleitung an- io allen Zwischenverstärkerstellen gleich. Jeder Zwigeschlossen sind, dadurch gekennzeich- schenverstärker liegt dann an der durch die Zenernet, daß ein,Regelnetzwerk(N) vorgesehen ist, diode bestimmten Spannung und entnimmt dem dessen Hauptstromkreis aus der Reihenschaltung Fernspeisekreis einen konstanten Verbraucherstrom, eines Festwiderstandes (R₁), der Kollektor-Emit- Ein wesentlicher Nachteil dieser Schaltung besteht ter-Strecke eines Leistungstransistors (Ts₁) und 15 darin, daß der infolge unterschiedlicher Speisespandem Speisestromkreis des betreffenden Zwischen- nungen an den Zwischenverstärkerstellen überschüsverstärkers (R₁₁ bzw. R₁₂ bzw. R₁₃) besteht und sige Strom durch die Zenerdioden ungenutzt abfließt bei dem im Basis-Emitter-Kreis des Leistungs- und einen unerwünschten Verlust darstellt. Er vertransistors (Ts₁) einer Zenerdiode (D₁) angeord- mindert bei vorgegebener Speisespannung am Annet ist, deren Zenejrstrom mittels eines zum Lei- ao fang der Speiseleitung die zum letzten Zwischenverstungstransistor (Ts₁) komplementären Transi- stärker im Fernspeisekreis maximal übertragbare stors (Steüertransistbr !Ti₂) stabilisiert ist, der so Speiseleistung.

angeschlossen ist, daß seine Kollektor-Emitter- Die Verluste in den Zenerdioden könnten weitge-

Strecke in Reihe mit der Zenerdiode (D₁) par- hend entfallen, wenn die Vorwiderstände einstellbar allel zum Hauptstromkreis liegt und sein Basis- 25 ausgeführt und so der jeweils anstehenden Fernspei-

- Emitter-Kreis den Festwiderstand (R₁) des Haupt- sespannung angepaßt werden würden. In vielen Fäl-

stromkreis enthält. " len ist jedoch die Einheitlichkeit aller Verstärker Be-

2. Gleichstrom-Fernspeisekreis nach An- dingung und die Einstellung der Vorwiderstände sprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der nicht zulässig.

Emitterleitung des Steuertransistors (Ts₂) ein Sta- 30 Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei

bilisierungswiderstand (R₂) angeordnet ist. einem Gleichstrom-Fernspeisekreis der eingangs ge-

3. Gleichstrom-Fernspeisekreis nach An- nannten Art die—bei vorgegebener Speisespannung sprach 2, dadurch gekennzeichnet, daß der aus am Anfang der Speiseleitung — maximal übertragder Kollektor-Emitter-Strecke des Steuertransi- bare Speiseleistung zu erhöhen, indem Verluste in stors (Ts₂) und dem Stabilisierungswiderstand 35 den Begrenzerdioden (Zenerdioden) weitgehend ver- (R₂) bestehenden Reihenschaltung ein hochohmi- mieden werden.

ger Widerstand (R₃) parallel geschaltet ist. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch

4. Gleichstrom-Fernspeisekreis nach einem der gelöst, daß ein Regelnetzwerk vorgesehen ist, dessen vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- Hauptstromkreis aus der Reihenschaltung eines Festzeichnet, daß das Regelnetzwerk (N) und der 40 Widerstandes, der Kollektor-Emitter-Strecke eines Speisestromkreis des Zwischenverstärkers (R₁₁ Leistungstransistors und dem Speisestromkreis des bzw. R₁₂ bzw. R_is) einen für niederfrequenten betreffenden Zwischenverstärkers besteht und bei Wechselstrom hohen Gesamtwiderstand aufwei- dem im Basis-Emitter-Kreis des Leistungstransistors sen. . eine Zenerdiode angeordnet ist, deren Zenerstrom

45 mittels eines zum Leistungstransistor komplementä-

ren Transistors (Steuertransistor) stabilisiert ist, der

so angeschlossen ist, daß seine Kollektor-Emitter-Strecke in Reihe mit der Zenerdiode parallel zum

Die Erfindung bezieht sich auf einen Gleichstrom- Hauptstromkreis liegt und sein Basis-Emitter-Kreis Fernspeisekreis zur Parallelspeisung von Zwischen- 50 den Festwiderstand des Hauptstromkreises enthält,
verstärkern einer Nachrichtenübertragungsstrecke, bei Die durch den Leitungswiderstand bewirkten Spei-

dem die untereinander alle gleichen Zwischenverstär- . sespannungsunterschiede an den einzelnen Zwischenker jeweils über ein gleich ausgebildetes, die Betriebs- verstärkerstellen entlang der Übertragungsstrecke spannung des betreffenden Zwischenverstärkers sta- werden dadurch — unter Vermeidung von für jeden bilisierendes Netzwerk an die Fernspeiseleitung ange- 55 Zwischenverstärker eigens bemessenen Vorwiderschlossen sind. ständen — unwirksam gemacht. Mit lediglich gerin-

Es ist bekannt, zur Nachrichtenübertragung über gem Mehraufwand ist so gewährleistet, daß jede Zwi-Leitungen die (unbemannten) Zwischenverstärker schenverstärkerstelle — trotz der unterschiedlichen von den Ämtern aus fernzuspeisen. Die Zwischen- Speisespannungen an den Zwischenverstärkerstellen— verstärker können als Verbraucher alle in Reihe 60 praktisch nur den tatsächlich notwendigen Strom aus (Reihenspeisung) oder parallel (Parallelspeisung) zum dem Fernspeisekreis entnimmt. Die unterschiedlichen Fernspeisegerät liegen. Sind die Zwischenverstärker Speisespannungen entlang der Übertragungsstrecke als Transistorverstärker ausgebildet, dann ist es haben keinen Einfluß auf die an den Zwischenverzweckmäßig, sie mit Gleichstrom fernzuspeisen. stärkern jeweils anliegende Betriebsspannung, da der

Bei der Parallel-Fernspeisung liegen die Zwischen- 65 Zenerstrom durch den in Abhängigkeit vom Hauptverstärker über die Leitungswiderstände parallel zum strom (Laststrom) gesteuerten Steuertransistor stabi-Fernspeisegerät. Daraus ergeben sich in den einzel- lisiertwird.
nen Verstärkerfeldern verschieden große Ströme und Es ist zwar generell bekannt, Regelschaltungen