DE1281480B - Schaltungsanordnung zum abwechselnden Anschalten der Pole einer Spannungsquelle an einem Verbraucher, insbesondere Einfachstrom-Doppelstrom-Telegrafierzeichenumsetzer - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES Wj9W> PATENTAMT Int. α.:

H041

AUSLEGESCHRIFT

Deutsche Kl.: 21 al - 5/01

Nummer: 1 281480

Aktenzeichen: P 12 81 480.1-31 (S 96883)

Anmeldetag: 30. April 1965

Auslegetag: 31. Oktober 1968

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zum abwechselnden Anschalten der beiden Pole einer zwischen den Potentialen dieser Pole geerdeten Spannungsquelle an einen einseitig geerdeten Verbraucher in Abhängigkeit vom Vorhandensein oder NichtVorhandensein eines Steuerpotentials mittels zweier ohne die Einschaltung von Widerständen in Reihe hintereinander an die beiden Pole der Spannungsquelle angeschlossener und als Schalter arbeitender Transistoren verschiedenen Leitfähigkeitstyps, an deren gemeinsamen Verbindungspunkt der Verbraucher mit seiner anderen Seite angeschlossen ist, insbesondere zum Umsetzen von Einfachstromtelegrafierzeichen in Doppelstromtelegrafierzeichen.

Es sind bereits Schaltungsanordnungen zum Übertragen von Gleichstromimpulsen bekannt, bei denen elektronische Relais benutzt werden, um die mit geringer Leistung ankommenden Gleichstromimpulse zu empfangen und mit höherer Leistung weiterzugeben. Alle bisher bekanntgewordenen Verstärkerschaltungen und WT-Ausgangsschaltungen für Gleichstrom-Doppelstromabgabe, bei denen mittels Schalttransistoren abwechselnd +TB und -TB an den Ausgang angeschaltet werden, enthalten aus Gründen der Ansteuerung dieser Transistoren in den Emitter-Kollektor-Kreisen ohmsche Widerstände. Im Gegensatz zu einem Kontaktausgang des mechanischen Telegrafenrelais sind also die bekannten elektronischen Ausgangsschaltungen nicht niederohmig.

Die im Tastkreis eingeschalteten Widerstände verursachen folgende betrieblichen Nachteile: Die am Ausgang auftretende Telegrafenspannung ist stark lastabhängig. Die bekannten Schaltungen sind deshalb in der Regel für eine bestimmte Entnahmestromstärke dimensioniert. Bei einadrig durchgeschalteten Verbindungswegen innerhalb von Vermittlungen finden die von benachbarten Telegrafiekreisen stammenden kapazitiven Störströme keinen ungehinderten Abfluß über die Tastschaltung zur Erde, so daß sie sich am Empfangsende mehr oder minder dem Telegrafenstrom überlagern und somit Signalverzerrungen verursachen. Die sogenannte Kurzschlußtastung einer zu einer Fernschreibmaschine führenden Einfachstrom-Anschlußleitung, bei der die Rückleitung nicht zur Mitte der Telegrafenbatterie, sondern zu deren Minuspol führt, ist nicht möglich.

Es sind elektronische Nachbildungen von Telegrafenrelais bekanntgeworden, die einen niederohmigen, nur Halbleiterelemente enthaltenden Ausgang haben und somit dem Kontaktausgang eines mechanischen Relais nahezu entsprechen. Diese elektro-Schaltungsanordnung zum abwechselnden Anschalten der Pole einer Spannungsquelle an einem Verbraucher, insbesondere Einfachstrom-Doppelstrom-Telegrafierzeichenumsetzer

Anmelder:

Siemens Aktiengesellschaft, Berlin und München, 8000 München 2, Wittelsbacherplatz 2

Als Erfinder benannt:
_ig Friedrich Kreuzer, 8000 München

ao nischen Telegrafenrelais besitzen wie die mechanischen eine galvanische Trennung zwischen Eingangsund Ausgangskreis. Die galvanische Trennung, die durch Anwendung einer Hilfsfrequenz und Umsetzung der Gleichstromsignale am Eingang in Wech-

selstromsignale zwecks Übertragung über Übertrager und Rücksetzung in Gleichstromsignale am Ausgang erzielt wird, bedingt einen erheblichen Bauelementeaufwand. Der Aufwand erscheint jedoch für viele Anwendungsfälle zu hoch, z. B. bei der Zusammenschaltung einer Fernleitungsübertragung mit einem WT-Kanal in der Fernschreib-Wählvermittlungstechnik. Da bei einer WT-Empfangsschaltung zwischen dem Diskriminator-Gleichstromausgang und einem niederohmigen Doppelstromausgang der Ausgangsschaltung eine galvanische Trennung nicht erforderlich ist, besteht grundsätzlich die Möglichkeit, ohne die Zwischenumsetzung in Wechselstromsignale und damit ohne Hilfsfrequenzgenerator und Modulatorschaltungen auszukommen, wodurch sich der Aufwand erheblich heruntersetzen läßt.

Die Erfindung vermeidet die vorstehend aufgezeigten Nachteile dadurch, daß den beiden als Schalter arbeitenden ersten Transistoren je ein als Schalter arbeitender weiterer Transistor des jeweils anderen Leitfähigkeittyps vorgeschaltet ist und daß die Kollektorelektrode des jeweiligen weiteren Transistors über jeweils einen Widerstand mit der Steuerelektrode (Basis) des jeweiligen ersten Transistors verbunden ist, die Emitterelektroden der weiteren Transistoren geerdet sind und die Steuerelektroden (Basis) der weiteren Transistoren gemeinsam mit dem Steuerpotential verbunden sind, das jeweils den

809 629/926

3 4

einen der beiden weiteren Transistoren durchlässig Widerstand Wi4, Minuspol der Telegrafenbatterie

steuert. — TB. Dadurch wird jetzt der Transistor Ts 4 lei-

Einzelheiten der Erfindung werden an Hand der tend, während der Transistor Ts 3 gesperrt wird, in den Zeichnungen dargestellten vorteilhaften Aus- Wegen der Unterbrechung seines Basisstromes wird

führungsbeispiele erläutert. 5 der Transistor TsS gesperrt, während der Transistor

Nachfolgend wird eine elektronische Doppelstrom- Ts 6 nun über den leitenden Transistor Ti 4 Basis-Ausgangsschaltung für WT-Empfangsschaltungen strom erhält: Mitte der Telegrafenbatterie MTB, angegeben, die mittels Transistoren ohne eingeschal- Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors Ts 4, Witete Widerstände abwechselnd die beiden TB-Hälften derstand WiS, Basis-Emitter-Strecke des Transistors zum Ausgang durchschaltet, ohne galvanische Tren- io Ts 6, Diode D2, Minuspol der Telegrafenbatterie nung zwischen dem Doppelstromausgang und dem —TB. Der leitend werdende Transistor Ts6 schaltet Diskriminator-Gleichstromausgang und ohne An- nun —TB über die Diode D2 und die Sicherung Si Wendung einer Hilfsfrequenz oder einer Hilfsgleich- zum Ausgang durch,
spannung. Es muß dafür gesorgt werden, daß beim Umschal-

Fig. 1 zeigt eine gemäß der Erfindung ausgestat- 15 ten vom leitenden Transistor Ts5 auf den leitenden tete niederohmige WT-Ausgangsschaltung, die für Transistor Ts 6 und umgekehrt nicht kurzzeitig beide die preisgünstigen Transistortypen mit einer Emitter- Transistoren leitend sind, da dabei über die TeIe-Kollektor-Sperrspannung von etwa 80 V bis zu einer grafenbatterie TB ein niederohmiger Kurzschlußkreis Batteriespannung von TB = ±24 V besonders ge- entstehen würde, der die Ausgangstransistoren beeignet ist. 20 schädigen könnte. Durch die Anordnung des Kon-

In bekannter Weise werden zunächst die vom densatorsC wird die rechteckige Ansteuerung der

Diskriminator angelieferten Gleichstrom-Doppel- Transistoren Ts 3 und Ts 4 über den Widerstand Wi 2

Stromsignale mit flachem Anstieg und geringer Lei- so weit abgeflacht, daß z. B. bei Wegnahme von

stung mittels einer bistabilen Kippschaltung mit den +TB vom Punkt ρ die Steuerung der Transistoren

Transistoren TsI und Ts 2 versteuert und verstärkt. 35 Ts 4 und Ts 6 in den leitenden Zustand so lange ver-

Der eigentliche Ausgangsschalter zur niederohmigen zögert wird, bis die Transistoren Ts3 und TsS in den

Durchschaltung von +TB oder —TB zum Punkt« gesperrten Zustand übergegangen sind,

des Ausgangs besteht aus dem komplementären Eine weitere vorteilhafte Eigenschaft der an-

Transistorpaar TsS und Ts 6. gegebenen Schaltungsanordnung besteht darin, daß

Da es schaltungstechnisch nicht möglich ist, von 30 zum Tasten höherer Telegrafenspannungen als Ausder Kippschaltung aus wegen ihrer nicht erdfreien gangsschalter je zwei auf einfache Weise in Reihe Betriebsspannung die Ausgangstransistoren Ts 5 und geschaltete Transistoren angewendet werden können. Ts6 unmittelbar zu steuern, ist als Zwischenstufe das Fig. 2 zeigt eine derartige erweiterte Schaltungskomplementäre Transistorpaar Ta 3 und Ts 4 vorge- anordnung, die bei Anwendung der gleichen preissehen, das für die Ausgangstransistoren geeignete 35 günstigen Transistortypen wie bei der Schaltung nach Schaltbedingungen schafft und die Signale weiter F i g. 1 als niederohmige WT-Ausgangsschaltung mit verstärkt. einer Telegrafenspannung bis zu TB — + 60 V verWenn vom Diskriminator über die α-Ader Plus- wendet werden kann. Weiterhin weist die Schaltung polarität ankommt, ist der Transistor Ts 1 leitend nach Fig.2 eine besondere, in der Mitte geerdete und der Transistor Ts 2 gesperrt. Über den leitenden 40 und damit für eine zentrale Versorgung geeignete Transistor TsI bekommt der Transistor Ts3 Basis- Betriebsbatterie Ub für die bistabile Kippschaltung strom über folgenden Weg: Pluspol der Telegrafen- auf. Die Schaltung gemäß der Erfindung ist somit batterie+TB, Widerstand Wi 1, Emitter-Kollektor- auch geeignet, mit beliebiger Eingangsspannung bzw. Strecke des Transistors TsI, Widerstand Wi2, Basis- Eingangsströmen zu arbeiten, es muß lediglich der Emitter-Strecke des Transistors Ts3, Mitte der TeIe- 45 Widerstand WiS in F i g. 2 bzw. der Widerstand Wi2 grafenbatterie MTB. Der Transistor Ti· 3 ist leitend in Fig. 1 entsprechend bemessen werden,
und der Transistor Ts4 durch den Spannungsabfall In der Schaltung nach Fig. 2 wird +TB niederan der Basis-Emitter-Strecke von TsJ gesperrt. Über ohmig durch die beiden in Reihe geschalteten Tranden leitenden Transistor Ti 3 erhält der Transistor sistorenTsS und Ts6 vomrmp-Typ und — TB durch TsS Basisstrom über folgenden Weg: Pluspol der 50 die beiden in Reihe geschalteten Transistoren TsI Telegrafenbatterie+TB, DiodeDl, Emitter-Basis- und TsS vom npn-Typ zum Ausgang durch-Strecke des Transistors Ts 5, Widerstand Wi 3, KoI- geschaltet. Beim Einsatz der gleichen Transistorlektor-Emitter-Strecke des Transistors Ts3, Mitte der typen kann die Anordnung nach Fi g< 2 eine doppelt Telegrafenbatterie MTB. Der Transistor TsS ist lei- so hohe TB-Spannung wie die Anordnung nach tend und schaltet +TB über die Diode31 und die 55 Fig. 1 tasten.

Sicherung Si zum Ausgange durch. Der Transistor Der Transistor Ts3 des Zwischenverstarkerschal- Ts6 ist durch die an der Diode Z>2 infolge des klei- ters schaltet die Basisströme der Transistoren TsS nen Sperrstromes des Transistors Ts 6 bestehende und Ts6 ein und aus, das gleiche erfüllt der Tran-Durchlaßspannung zuverlässig gesperrt. sistorT's4 für die Transistoren Ts7 und Ts 8. Die

Kehrt sich am Diskriminatorausgang die Strom- 60 Diode Dl hat dabei folgenden Zweck. Wenn über richtung um, kommt also Pluspolaritäi über die die Transistoren TsI und Ts& das Potential —TB fr-Ader an den Transistor TsI, so wird der Transi- niederohmig an den Puokt« des- Ausgangs- durchstor Ts2 leitend und der Transistor TsI gesperrt. geschaltet ist, wobei die Transistoren TsS und Ts6 TsI schaltet die bisher am Punkt ρ niederohmig an- gesperrt sind, muß die Diode Dl mithelfen, folgenliegende Spannung +TB weg, wodurch nun der 65 den Stromkreis, zu sperren: Pluspol der Telegrafen-Transistor Ts4 über folgenden Weg Basisstrom er- batterie+TB, Diode D 3, Emitter-Bäsis-Strecke des hält: Mitte der Telegrafenbatterie MTB, Emitter- Transistors Ts 5_T Widerstand WiI,. Widerstand WiI, Basis-Strecke des Transistors Ti 4, Widerstand Wi2_t Diode Dl₇ Basis-KoBektör-Strecke des Transistors

Ts 6, leitender Transistor Ts 7, Diode D S, leitender Transistor Ts 8, Diode D 6, Minuspol der Telegrafenbatterie —TB.

Ist von den Transistoren TsS und Ts 6 das Potential + TB niederohmig zum Punkt α des Ausgangs durchgeschaltet, so muß die Diode D 2 mithelfen, folgenden Stromkreis zu sperren: Pluspol der Telegrafenbatterie +TB an der α-Ader als Ausgang, Kollektor-Basis-Strecke des Transistors Ts 7, Diode Z) 2, Widerstand Wi 3, Widerstand Wi 4, Basis-Emitter-Strecke des Transistors Ts 8, Diode Z) 6, Minuspol der Telegrafenbatterie —TB.

Die Kondensator-Widerstands-Glieder, die den Emitter-Kollektor-Strecken der Transistoren Ts 5 bis Ts 8 parallel geschaltet sind, haben folgenden Zweck. Wenn die Transistoren Ts 5 und Ts6 leitend sind, ist +TB zum Punkt« des Ausgangs durchgeschaltet und dann muß jeder der Transistoren Ts7 und TsS die Hälfte der gesamten TB-Spannung sperren. Es wird angenommen, daß am Ausgang eine kapazitive Last eingeschaltet ist. Werden die Transistoren Ts S und Ts 6 zwecks Umschaltung des Ausgangs auf -TB gesperrt, so hält die kapazitive Last am Punkt α des Ausgangs das Potential +TB noch für einige Zeit fest. Wird kurz nach dem Sperren der »5 Transistoren Ts 5 und Ts 6 der Transistor Ts 4 leitend, so werden die Transistoren Ts 7 und Ts 8 nicht gleichzeitig leitend, sondern zuerst wird der Transistor Ts 8 leitend, da sein Basiskreis unmittelbar geschlossen wird, während der Basiskreis des Transistors Ts 7 erst über die Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors Ts 8 geschlossen wird. Der leitend werdende Transistors Ts8 schaltet aber —TB zum Emitter des Transistors Ts 7 durch, so daß, wenn die Kondensator-Widerstands-Glieder nicht vorhanden wären, der Transistor Ts 7 kurzzeitig bis zu seinem Leitendwerden spannungsmäßig mit der gesamten TB belastet wäre. Die Kondensator-Widerstands-Glieder halten während der kurzen Schaltzeit-Unterschiede der beiden in Reihe geschalteten Transistoren die an ihren Emitter-Kollektor-Strecken liegende halbe Telegrafenspannung fest, wodurch auch kurzzeitig Spannungsüberlastungen der Schalttransistoren verhindert werden.

Die am Ausgang in der α-Ader befindliche Sieherungseinrichtung Si schützt die Schaltung vor Zerstörung bei Kurzschluß oder versehentlichem Anlegen einer Fremdspannung. Dabei kann als Schutzeinrichtung eine Sicherungslampe oder auch ein Fernmeldeschutzschalter, der bereits bei geringen Überströmen abschaltet, verwendet werden.

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zum abwechselnden Anschalten der beiden Pole einer zwischen den Potentialen dieser Pole geerdeten Spannungsquelle an einen einseitig geerdeten Verbraucher in Abhängigkeit vom Vorhandensein oder Nichtvorhandensein eines Steuerpotentials mittels zweier ohne die Einschaltung von Widerständen in Reihe hintereinander an die beiden Pole der Spannungsquelle angeschlossener und als Schalter arbeitender Transistoren verschiedenen Leitfähigkeittyps, an deren gemeinsamen Verbindungspunkt der Verbraucher mit seiner anderen Seite angeschlossen ist, insbesondere zum Umsetzen von Einfachstromtelegrafierzeichen in Doppelstromtelegrafierzeichen, dadurch g e kennzeienet, daß den beiden als Schalter arbeitenden ersten Transistoren (TsS, Ts 6) je ein als Schalter arbeitender weiterer Transistor (Ts 3, Γ* 4) des jeweils anderen Leitfähigkeittyps vorgeschaltet ist und daß die Kollektorelektrode des jeweiligen weiteren Transistors (Ts 3, Ts 4) über jeweils einen Widerstand (Wi3 bzw. WiS) mit der Steuerelektrode (Basis) des jeweiligen ersten Transistors (TsS bzw. Ts 6) verbunden ist, die Emitterelektroden der weiteren Transistoren (Ts 3, Ts 4) geerdet sind und die Steuerelektroden (Basis) der weiteren Transistoren (Ts 3, Ts 4) gemeinsam mit dem Steuerpotential verbunden sind, das jeweils den einen der beiden weiteren Transistoren (Ts 3 bzw. Ts 4) durchlässig steuert (Fig.1).

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder erste Schalttransistor aus mehreren in Reihe geschalteten Transistoren (TsS, Ts 6, Ts 7, Ts 8) besteht, die gleichzeitig angesteuert sind (F i g. 2).

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit jedem der ersten Schalttransistoren (Ts 5, Ts 6, Ts 7, Ts 8) in Serie an den Emitter eine in Richtung der Basis-Emitter-Diodenstrecke gepolte Diode (Dl, D2,D3,D4) eingeschaltet ist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kondensator (C) zwischen den Steuerelektroden und Erde angeordnet ist.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein veränderbarer Widerstand (W/2) in die Steuerzuleitung der weiteren Transistoren (Ts 3, Ts 4) eingeschaltet ist.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zu den die Batteriespannung durchschaltenden Schaltstrecken der Ausgangstransistoren (TsS, Ts6, Ts7, Ts8) RC-Glieder parallel geschaltet sind (F i g. 2).

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerelektrode des ersten Transistors (Ts 6 bzw. Ts 7) eine für den Steuerstrom durchlässige Diode (Dl, D 2) vorgeschaltet ist (Fig. 2).

8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß den ersten Schalttransistoren (Ts 5, Ts 6) eine Sicherungseinrichtung (Sicherungslampe oder Fernmeldeschutzschalter) nachgeschaltet ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschriften Nr. 1025 000,
036 906, 1 039 570.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

809 629/926 10.68 © Bundesdruckerei Berlin