DE1258462B - Schaltungsanordnung zum Empfang von Gleichstromsignalen mittels einer Transistorschaltstufe - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

H03k

Deutsche Kl.: 21 al - 36/18

Nummer: i 258 462

Aktenzeichen: St 24616 VIII a/21 al

Anmeldetag· 9. November 1965

Auslegetag: 11. Januar 1968

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Empfang von Gleichstromsignalen mittels einer Transistorschaltstufe mit nachgeschaltetem Relais, deren Arbeitsgerade die zulässige Leistungshyperbel schneidet.

Bei der Auslegung einer derartigen Empfangseinrichtung wird der Transistor als Schalter betrieben, so daß die Transistorverlustleistung stets klein bleibt. Über eine derartige Transistorschaltstufe läßt sich ein Relais verhältnismäßig großer Leistung schalten. Bei der Auslegung der Schaltstufe ist dabei nur darauf zu achten, daß im nicht angesteuerten Zustand der Transistor durch eine ausreichende Vorspannung sicher gesperrt ist und daß im angesteuerten Zustand die Steuerspannung sicher zur Sättigung des Transistors ausreicht. Die Arbeitsgerade der Anordnung kann ohne weiteres die zulässige Leistungshyperbel schneiden, da dieser gefährliche Arbeitsbereich schnell durchfahren wird und daher der Arbeitspunkt in diesem Bereich keine längere Zeit verweilen kann.

Wird eine derartige Empfangseinrichtung jedoch über eine gleichstromgespeiste Leitung betrieben, dann sind die Verhältnisse bei offener und geschlossener Leitungsschleife ohne weiteres zu beherrschen, und die Empfangseinrichtung kann so ausgelegt werden, daß der gewünschte Schalterbetrieb auftritt. Durch Störungen irgendwelcher Art, sei es durch unzulässige Ableitungen, durch Kurzschlüsse und Fremdspannungen, ist es dennoch möglich, daß die Steuerspannung im Steuerkreis der Transistorschaltstufe so weit absinken kann, daß der Transistor in einem unzulässigen Arbeitspunkt betrieben wird. Da bei dieser Störung die Transistorschaltstufe meist noch nicht anspricht, hält dieser unzulässige Zustand lange an und führt bei der Überlastung häufig zu einer Zerstörung des Transistors.

Es ist Aufgabe der Erfindung, die Schaltungsanordnung zum Empfang von Gleichstromsignalen mittels einer Transistorschaltstufe mit nachgeschaltetem Relais, deren Arbeitsgerade die zulässige Leistungshyperbel schneidet, so zu verbessern, daß auch bei einer derartigen nicht ordnungsgemäßen Ansteuerung der Transistorschaltstufe der Transistor nicht zerstört und gegebenenfalls ein Signal zur Anzeige dieses fehlerhaften Zustandes abgeleitet werden kann. Die neue Schaltungsanordnung zum Empfang von Gleichstromsignalen ist dadurch gekennzeichnet, daß in den Steuerkreis der Transistorschaltstufe eine konstante Steuerwechselspannung eingekoppelt ist, daß bei einer nicht angesteuerten Transistorschaltstufe die konstante Steuerwechselspannung durch eine entsprechende Vorspannung im Schaltungsanordnung zum Empfang
von Gleichstromsignalen mittels einer
Transistorschaltstufe

Anmelder:

Standard Elektrik Lorenz Aktiengesellschaft,
7000 Stuttgart-Zuffenhausen,
Hellmuth-Hirth-Str. 42

Als Erfinder benannt:

Dipl.-Ing. Eberhard Herter, 7000 Stuttgart

Steuerkreis unterdrückt ist und daß bei einer ausgesteuerten Transistorschaltstufe die Auswirkung der konstanten Steuerwechselspannung im Ausgangskreis durch Übersteuerung verhindert ist. Auf diese Weise wird erreicht, daß im normalen Betrieb ein ordnungsgemäßer Schalterbetrieb des Transistors gewährleistet ist und beim Auftreten eines Gleichstromarbeitspunktes über der Leistungshyperbel die Verlustleistung des Transistors periodisch geändert wird, so daß die resultierende Verlustleistung unter dem zulässigen Wert der Dauerverlustleistung bleibt.

Die Anordnung wird gemäß weiterer Ausbildung dadurch noch vereinfacht, daß die konstante Steuerwechselspannung für mehrere Schaltstufen gemeinsam ist. Dabei ist es durchaus möglich, den verschiedenen Schaltstufen einer Anlage unterschiedliche Schwellenspannungen zuzuordnen. Die Spannungsteiler für diese Schwellenspannungen der verschiedenen Schaltstufen sind über eine gemeinsame Steuerwechselspannungsquelle miteinander gekoppelt.

Um die Rückwirkung der Steuerwechselspannung auf die überwachte Leitung auszuschalten, ist gemäß weiterer Ausgestaltung der Anordnung vorgesehen, daß bei mehrstufiger Anordnung der Empfangseinrichtung die Einspeisung der konstanten Steuerwechselspannung hinter der ersten Schalt- oder Verstärkerstufe erfolgt.

Bei dem Einsatz von einstufigen Empfangseinrichtungen kann die Rückwirkung der Steuerwechselspannung auf die überwachte Leitung durch eine Spannung niedriger Frequenz klein gehalten werden. Diese Störspannungen auf der Leitung werden nicht wahrgenommen, da Spannungen niedriger Frequenz nur sehr schwer hörbar sind. Ist die Empfangseinrichtung an eine Teilnehmeranschlußleitung oder an

709 718/379

eine Verbindungsleitung einer Fernsprechvermittlungsanlage angeschaltet, dann wird die konstante Steuerwechselspannung von der Rufwechselspannung der Anlage abgeleitet. Um die Oberwellen dieser Ruispannung von den Leitungen fernzuhalten, ist im Speisekreis der Rufwechselspannung eine entsprechende Siebung, im einfachsten Fall ein Ableitkondensator, vorgesehen.

Bei einer fehlerhaften Ansteuerung einer Schaltstufe kann über die Steuerwechselspannung das nachgeschaltete Relais auch im Rhythmus der Steuerwechselspannung ansprechen und abfallen. Dieser dauernde Wechsel des Schaltzustandes des Relais läßt sich in bekannter Weise zur Anzeige dieses fehlerhaften Zustandes ausnutzen.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Anordnung zum Empfangen von Gleichstromsignalen nach der Erfindung,

F i g. 2 eine zweistufige Transistorschaltstufe nach der Erfindung und

Fig. 3 die Ableitung der gemeinsamen Steuerwechselspannung für Schaltstufen mit verschiedenen Schwellenspannungen.

In Fig. 1 sind die beiden Speisewiderstände R einer gleichstromgespeisten Leitung a, b gezeigt. An der &-Ader ist hinter dem Speisewiderstand R der Steuerkreis des Schalttransistors Tr über den Widerstand Rl angekoppelt. Dieser Widerstand Rl führt zur Basis des Transistors Tr, die daher bei geöffneter Leitung Erdpotential führt. Der Emitter des Transistors Tr liegt am Abgriff des Spannungsteilers aus den Widerständen R2 und R3. Über den Spannungsabfall am Widerstand R2 ist der PNP-Transistor Tr gesperrt. Die in den Steuerkreis eingekoppelte Steuerwechselspannung U erhöht in der einen Halbwelle diese Vorspannung und vermindert sie in der anderen Halbwelle. Die resultierende Spannung im Steuerkreis ergibt jedoch stets noch eine ausreichende Sperrspannung für den Transistor Tr, so daß dieser nichtleitend bleibt. Das Relais A im Kollektorkreis des Transistors wird nicht erregt.

Bei geschlossener Leitung a, b wird das Potential an der ö-Ader stark negativ, so daß der Transistor Tr bis in die Sättigung ausgesteuert wird. Die Vorspannung über den Spannungsteiler R2, R3 und die konstante Steuerwechselspannung IX vermögen bei dieser Steuerspannung nicht die Aussteuerung so weit zu reduzieren, daß der Strom im Ausgangskreis und damit im Relais A beeinflußt wird.

Wie diese Ausführungen zeigen, läßt sich trotz Einkopplung dieser Steuerwechselspannung ein einwandfreier Schalterbetrieb erzielen.

Nimmt die Leitung jedoch einen fehlerhaften Wert an, so daß die Aussteuerung des Transistors über die abgegriffene Steuerspannung zu einem Arbeitspunkt über der zulässigen Leistungshyperbel führt, dann wird die Steuerwechselspannung U wirksam. Diese Steuerwechselspannung ti kann so groß gewählt sein, daß der Arbeitspunkt auf der Arbeitsgeraden periodisch so geändert wird, daß die resultierende Verlustleistung unter den zulässigen Wert der Dauerverlustleistung abfällt. Die Aussteuerung kann dabei im Rhythmus der Steuerwechselspannung dauernd zwischen den beiden Schaltstellungen wechseln. Dies bedingt ein dauerndes Ansprechen und Abfallen des Relais A, was in einfacher Weise zur Störungsmeldung ausgenutzt werden kann.

Wie die Fig. 1 noch erkennen läßt, wird die Steuerwechselspannung U für mehrere solcher Schaltstufen von der Rufwechselspannung 11_Λίί/ abgeleitet. Der Vielfachpfeil an der Speisewicklung eines Übertragers deutet an, daß mehrere Schaltstufen angeschaltet werden können.

In F i g. 2 ist ein zweistufiger Schaltverstärker angedeutet, dessen erste Stufe in gleicher Weise wie in F i g. 1 mit der zu überwachenden Leitung gekoppelt ist. Der Steuerkreis des Transistors Tr erhält keine Steuerwechselspannung, da dieser Transistor keine große Leistung abgeben muß und daher im Verstärkerbetrieb geschaltet werden kann. Im Kollektorkreis des Transistors Tr mit dem Widerstand R 4 wird die Steuerwechselspannung U eingekoppelt, so daß für die nachfolgende NPN-Schaltstufe Tra dieselben Betriebsbedingungen gegeben sind, wie für den Schalttransistor Tr der Fig. 1.

Die Vorspannung wird durch die Spannungsquelle

~-am Emitter des Transistors Tra übernommen,

und das Relais A im Kollektorkreis führt zum Erdpotential.

Auch mehrere derartige zweistufige Schaltverstärker können, wie der Vielfachpfeil am Kollektorwiderstand R 4 andeutet, von einer gemeinsamen Steuerwechselspannung IX versorgt werden.

An Hand der Fig. 3 wird gezeigt, wie unterschiedliche Schaltverstärker von einer gemeinsamen Steuerwechselspannung JX gespeist werden können. Die Spannungsteiler R2, R3 und R5, R6 sowie Rl, R8 bieten an ihren Abgriffpunkten unterschiedliche Vorspannungen an, die mehreren gleichartigen Schaltstufen nach Fig. 1 zugeführt werden können. Alle Spannungsteiler sind über die Steuerwechselspannungsquelle IX geführt, so daß in allen Steuerkreisen aller Schaltstufen diese Steuerwechselspannung Il eingekoppelt ist.

Die Spannung IX wird über einen Übertrager von der Rufspannung 11_Λ(ί/ der Anlage abgeleitet. Da diese Rufwechselspannung erheblichen Oberwellenanteil aufweist, wird die Sekundärseite des Übertragers mit einem Ableitkondensator C belastet. Auf diese Weise wird erreicht, daß die über die Steuerkreise auf die Leitungen gelangenden Störspannungen vernachlässigbar klein sind.

Es muß noch erwähnt werden, daß die Steuerwechselspannung auch auf andere Weise in den Steuerkreis der Schaltstufe eingekoppelt werden kann.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zum Empfang von Gleichstromsignalen mittels einer Transistorschaltstufe und nachgeschaltetem Relais, deren Arbeitsgerade die zulässige Leistungshyperbel schneidet, dadurch gekennzeichnet, daß in den Steuerkreis der Transistorschaltstufe (Tr) eine konstante Steuerwechselspannung (U) eingekoppelt ist, daß bei einer nicht angesteuerten Transistorschaltstufe die konstante Steuerwechselspannung durch eine entsprechende Vorspannung im Steuerkreis unterdrückt ist und daß bei einer ausgesteuerten Transistorschaltstufe die Auswirkung der konstanten Steuerwechselspannung im Ausgangskreis durch Übersteuerung verhindert ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die konstante Steuer-

wechselspannung (U) für mehrere Schaltstufen gemeinsam ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsteiler für die Schwellenspannungen der verschiedenen Schaltstufen über eine gemeinsame konstante Steuerwechselspannung (JI) geführt sind.

4. Schaltungsanordnung nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei mehrstufiger Anordnung der Empfangseinrichtung die Einspeisung der konstanten Steuerwechselspannung hinter der ersten Schalt- oder Verstärkerstufe erfolgt.

5. Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß beim Einsatz der Empfangseinrichtung an einer Teilnehmeranschlußleitung oder einer Verbindungsleitung einer Fernsprechvermittlungsanlage die konstante Steuerwechselspannung von der Rufwechselspannung der Anlage abgeleitet ist.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Speisekreis der Rufwechselspannung Ableitkondensatoren (C) für die Oberwellen der Rufspannung angeschaltet sind.

7. Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei fehlerhafter Ansteuerung der Empfangseinrichtung das nachgeschaltete Relais im Rhythmus der Steuerwechselspannung anspricht und abfällt und daß dieser dauernde Wechsel des Schaltzustandes des Relais zur Anzeige des fehlerhaften Zustandes ausgenutzt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

709 718/379 12.67 © Bundesdruckerei Berlin