DE1487936B2 - Schaltungsanordnung fuer fernmelde-, insbesondere fernsprechvermittlungsanlagen mit zweieranschluessen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für Fernmeldeanlagen zur Übertragung von einer Gleichspannung überlagerten Wechselspannungen über zweiadrige Verbindungsleitungen, in deren eine Ader ein für die genannte Gleichspannung in Durchlaßrichtung gepoltes stromrichtungsabhängiges Schaltelement, z.B. ein Gleichrichter, eingefügt ist, zu einem oder mehreren durch Kondensatoren abgeriegelten Wechselstromverbrauchern. Sie bezieht sich insbesondere auf eine Schaltungsanordnung zur Übertragung der der Amtsbatterie überlagerten Rufwechselspannung in Fernsprechvermittlungsanlagen mit Zweieranschlüssen, bei denen in jede der teilnehmerindividuellen Abzweigleitungen wenigstens ein dem Geheimverkehr und der Identifizierung dienendes stromrichtungsabhängiges Schaltelement von für die betreffende Teilnehmerstelle kennzeichnender Polung eingefügt ist. Es ist eine Anordnung vorgeschlagen worden, die eine derartige Wechselstromübertragung dadurch ermöglicht, daß zwischen die den Wechselstromverbrauchern (z.B. Anrufwecker oder Gebührenzähler einer Teilnehmerstelle) zugewandte Elektrode des in die eine Leitungsader eingeschleiften stromrichtungsabhängigen Schaltelementes und den Teilerpunkt eines zwischen seiner anderen Elektrode und der anderen Leitungsader angeordneten Spannungsteilers ein steuerbares, elektrisch bistabiles Schaltelement (z.B. Thyristor, Vierschichttransistor oder Kaltkathodenröhre) geschaltet ist, dessen Steuerspannung bzw. Steuerstrom aus der an dem mit der erstgenannten Leitungsader verbundenen Teilwiderstand des Spannungsteilers auftretenden Spannung abgeleitet wird. Es ist eine vorteilhafte Eigenschaft dieser Anordnung, daß die Steuerung des elektrisch bistabilen Schaltelementes, d. h. seine Bereitschaft, für eine bestimmte Stromrichtung niederohmig leitend zu werden, unmittelbar von der an die Verbindungsleitung angelegten Spannung, nicht dagegen von dem Ladungszustand des Abriegelungskondensators abhängt. Die sich hieraus ergebende Konsequenz, daß die Anordnung die Übertragung reiner Wechselspannungen, d.h. solcher Wechselspannungen, die nicht einer Gleichspannung überlagert sind, stark dämpft, ist besonders bei ihrer Anwendung in sogenannten elektronischen Zweieranschlüssen willkommen, verhindert sie doch, daß die im Ruhezustand zur Identifizierung an der gemeinsamen Verbindungsleitung eines solchen Zweieranschlusses anliegende Wechselspannung nicht zu den Wechselstromverbrauchern, wie Gebührungzähler oder Anrufwecker, gelangen kann. Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der vorgeschlagenen Anordnung besteht darin, daß in die zweite Ader der zweiadrigen Verbindungsleitung ein für die anliegende Gleichspannung in Sperrichtung gepoltes stromrichtungsabhängiges Schaltelement eingeschleift und von einem weiteren steuerbaren Schaltelement (z. B. Transistor oder Thyristor) antiparallel überbrückt ist, dessen Steuerspannung bzw. Steuerstrom von der auf der ersten Leitungsader herrschenden Spannung abgeleitet wird. Diese Weiterbildung stellt nämlich sicher, daß die beiden Leitungsadern nur von der den Wechselstromverbrauchern abgewandten Seite her »aufsteuerbar« sind, ein Umstand, der bei ihrer Verwendung in elektronischen Zweieranschlüssen verhindert, daß eine bestehende Gesprächsverbindung durch Manipulationen an den zu der nichtbeteiligten Teilnehmerstelle führenden Sprechadern (Anlegen von Erdpotential oder Anlegen einer Spannung) abgehört werden kann.

Es hat sich nämlich herausgestellt, daß einer

Ö i y D O

Gleichspannung überlagerte Wechselspannungen von sehr kleiner Amplitude wegen der endlichen Schwellwerte der in die Leitungsadern eingefügten Gleichrichter und/oder steuerbaren Schaltelemente in unerwünschter Weise bedämpft werden.

Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, die vorgenannten Anordnungen weiter zu verbessern, indem die Ansprechempfindlichkeit derartiger Anordnungen für Wechselspannungen kleiner Amplitude vergrößert wird.

Dies wird bei einer Schaltungsanordnung für Fernmeldeanlagen zur Übertragung von einer Gleichspannung überlagerten Wechselspannungen über zweiadrige Verbindungsleitungen, in deren einer Ader ein für die genannte Gleichspannung in Durchlaßrichtung gepoltes stromrichtungsabhängiges Schaltelement (z.B. ein Gleichrichter oder ein Thyristor) eingefügt ist, zu einem oder mehreren durch Kondensatoren abgeriegelten Wechselstromverbrauchern, insbesondere zur übertragung der der Amtsbatterie überlagerten Rufwechselspannung in Fernsprechvermittlungsanlagen mit Zweieranschlüssen, bei denen in jede der teilnehmerindividuellen Abzweigleitungen wenigstens ein dem Geheimverkehr und der Identifizierung dienendes stromrichtungsabhängiges Schaltelement von für die betreffende Teilnehmerstelle kennzeichnender Polung eingefügt ist, bei denen zwischen die den Wechselstromverbrauchern (z.B. Wechselstromwekker oder Gebührenzähler einer Teilnehmerstelle) zugewandte Elektrode des in die eine Leitungsader eingeschleiften stromrichtungsabhängigen Schaltelementes und den Teilerpunkt eines zwischen seiner anderen Elektrode und der anderen Leitungsader angeordneten Spannungsteilers ein steuerbar elektrisch bistabiles Schaltelement (z. B. Thyristor, Vierschichttransistor oder Kaltkathodenröhre) geschaltet ist, dessen Steuerspannung bzw. Steuerstrom aus der an dem mit der erstgenannten Leitungsader in Verbindung stehenden Teilwiderstand des Spannungsteilers auftretenden Spannung abgeleitet wird und bei denen ferner in die andere Leitungsader ein weiteres steuerbares Schaltelement eingeschleift ist, das in seinem leitenden Zustand für die genannte Gleichspannung durchlässig ist und dessen Steuerspannung bzw. Steuerstrom von der auf der erstgenannten Leitungsader herrschenden Spannung abgeleitet wird, dadurch erreicht, daß die den Wechselstromverbrauchern zugewandte Elektrode dieses weiteren steuerbaren stromrichtungsabhängigen Schalteiementes über ein für die genannte Gleichspannung ebenfalls in Durchlaßrichtung gepoltes stromrichtungsabhängiges Schaltelement (z.B. einen Gleichrichter) und einen Widerstand mit der erstgenannten Leitungsader in Verbindung steht.

Hierdurch wird sichergestellt, daß die beiden steuerbaren Schaltelemente, nämlich das erstgenannte elektrische bistabile Schaltelement und das in die andere Leitungsader eingefügte steuerbare Schaltelement, das ebenfalls eine Zündspannungscharakteristik aufweisen kann, bereits bei Vorhandensein der Gleichspannung allein in ihren niederohmig leitenden Zustand gelangen können, weil der den Wechselstromverbrauchern zugewandten Elektrode des in die zweite Leitungsader eingefügten steuerbaren Schaltelementes über das gemäß der Erfindung vorgesehene stromrichtungsabhängige Schaltelement eine geeignete Vorspannung zugeführt wird. Dies hat zur Folge, daß nicht mehr ein Teil der überlagerten Wechselspannung von der Schwellspannung der beteiligten elektronischen Bauelemente verzehrt wird. Die neue Anordnung eignet sich deshalb besonders zur Übertragung der vergleichsweise schwachen Gebührenimpulse nach Gesprächsbeendigung sowie zur Übertragung tonfrequenter Rufspannungen.

Eine Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das in die zweite Leitungsader eingeschleifte steuerbare Schaltelement antiparallel von zwei in Reihe geschalteten Gleichrichtern überbrückt ist und daß der Verbindungspunkt dieser beiden Gleichrichter einerseits mit seiner Steuerelektrode und andererseits mit dem genannten Spannungsteiler verbunden ist. Diese beiden Gleichrichter erfüllen so-

^T5 mit gleichzeitig zwei verschiedene Aufgaben: zum einen ermöglichen sie eine niederohmige Entladung der Abriegelungskondensatoren, da sie für die betreffende Stromrichtung durchlässig sind, andererseits kann der der Wechselstromverbraucherseite zugewandte Gleichrichter dem parallelliegenden steuerbaren Schaltelement von der anderen Leitungsader her eine Vorspannung zuführen, durch das es in seinen niederohmig leitenden Zustand versetzt wird, wenn an der Eingangsseite nur eine Gleichspannung anliegt.

Der zweite, der Eingangsseite zugewandte Gleichrichter, der seiner Steuerstrecke parallel geschaltet ist, erlaubt die Ausbildung eines genügend großen Steuerstroms bzw. einer genügend großen Steuerspannung, da er für die betreffende Stromrichtung hochohmig ist. Wenn die speisende Gleichspannung dagegen umgepolt wird - also z.B. dann, wenn die Anordnung der an einer Gesprächsverbindung nicht beteiligten Teilnehmerstelle eines Zweieranschlusses zugeordnet ist - begrenzt er die an der Steuerelektrode des steuerbaren nichtlinearen Schaltelementes anliegende Sperrspannung auf einen zulässigen Wert. Die Tatsache, daß die vorgesehenen steuerbaren Schaltelemente bei der Übertragung von Wechselspannungen kleiner Amplitude nicht mehr periodisch ihren Schaltzustand ändern müssen sondern sich wegen der zugeführten Vorspannung »statisch« verhalten, erlaubt es, ihre Steuereingänge für die betreffenden Frequenzen mit Hilfe frequenzabhängiger Widerstände zu sperren. Damit wird andererseits erreicht, daß die Anordnung gegenüber Störspannungen weitgehend unempfindlich wird. Eine entsprechende Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerstrecken von Kondensatoren überbrückt sind.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Sie können z. B. als Gemeinschaftsumschalter in die teilnehmerindividuellen Abzweigleitungen von Zweieranschlüssen eingefügt werden und sollen eine Übertragung der einer Gleichspannung Ug überlagerten Wechselspannung Uw (z. B. der Rufspannung) zu dem über den Kondensator C abgeriegelten Wechselstromverbraucher RW (ζ. B. dem Anrufwecker) ermöglichen. Die Schaltung nach Fig. 1 arbeitet in folgender Weise: Wenn die Gleichspannung Ug eingeschaltet wird, kommt folgender Aufladestromkreis für den Kondensator C zustande:

+ Ug, b, Gl, Bl, Rwi. C, al, Kollektor-Emitterstrecke (T), a, Uw, — Ug.

In diesem Stromkreis ist der Transistor T leitend, da er in dem Stromkreis

+ Ug, b, R2, Rl. Basis-Emitterstrecke (T), a, Uw, -Ug

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ebenso wie der Thyristor 5 Steuerstrom erhält. Es werde zunächst angenommen, daß die Spannung Uw im betrachteten Zeitpunkt mit der Aussendung einer negativen Halbwelle beginne. Der Kondensator C kann sich dann im erstgenannten Stromkreis auf die sich aus der Amplitude dieser Rufwechselspannung und der Gleichspannung Ug zusammensetzende Summenspannung aufladen. Wenn die zwischen den Adern α und b der Verbindungsleitung herrschende Spannung nach Überschreiten des (negativen) Scheitelwertes der Spannung Uw kleiner wird als die unterdessen erreichte Kondensatorspannung, kann der Thyristor S zünden, weil die an dem Gleichrichter Gl sich einstellende Sperrspannung mit der richtigen Polung an seiner Kathoden-Anodenstrecke anliegt. Hierdurch entsteht ein Entladestromkreis für den Kondensator C, der über den Teilwiderstand Rl, den Thyristor S und den Gleichrichter G 2 in der anderen Leitungsader verläuft und der aufrechterhalten bleibt, bis der Thyristor 5 nach Unterschreiten einer Stromgrenze, des sogenannten Haltestromes, gelöscht wird. Danach beginnt ein neuer Aufladevorgang, so daß also der Widerstand Rw von einem Wechselstrom durchflossen wird. Die dargestellte Schaltung bewirkt andererseits, daß an die Adern α und b der Verbindungsleitung angelegte Wechselspannungen, die nicht einer Gleichspannung geeigneter Polung überlagert sind, stark gedämpft werden. Der Kondensator C kann sich zwar auf den (negativen) Höchstwert dieser Wechselspannung aufladen, seine Entladung wird jedoch verhindert, da in dem betreffenden Zeitraum die Spannung an den Adern α und b umgepolt und der Thyristor 5 hierdurch gesperrt ist. Diese Dämpfung ist bei der Verwendung in elektronischen Zweieranschlüssen sehr erwünscht, da bei diesen im Ruhezustand eine als Anlaß- und Identifizierspannung dienende Wechselspannung an den beiden Adern der Verbindungsleitung anliegt, jedoch verhindert werden soll, daß die Anrufwecker von dieser Wechselspannung beeinflußt werden.

Besitzt nun die der Gleichspannung Ug überlagerte Wechselspannung Uw eine sehr geringe Amplitude, wie dies z.B. bei den nach Gesprächsende eintreffenden Gebührenimpulsen der Fall ist, so würde ihre Übertragung zu dem Widerstand Rw, der in diesem Falle sinngemäß den Gebührenanzeiger bzw. die Primärwicklung eines induktiven Übertragers darstellen soll, stark bedämpft, da ein vergleichsweise großer Anteil von ihr zur Aufsteuerung der Gleichrichter Gl und GT. bzw. des Thyristors 5 verbraucht würde. Die erfindungsgemäße Einfügung des Gleichrichters G4 verhindert dies jedoch: Nimmt man zunächst an, daß an den Leitungsadern α und b nur die Gleichspannung Ug anliegt, so können, nachdem der Kondensator C auf diese Spannung aufgeladen ist, wegen des Gleichrichters G4 sowohl der Transistor T als auch der Thyristor 5 in ihren leitenden Zustand gelangen, da diesem über den Gleichrichter Gl und jenem über den Gleichrichter G4 ein Anoden- bzw. Kollektorpotential zugeführt wird, das positiv ist gegenüber dem an der Kathode bzw. dem Emitter herrschenden Potential. Somit kann die (kleine) Wechselspannung Uw ungeschwächt zu dem Verbraucher Rw gelangen und es ist nicht mehr erforderlich, mit ihrer Hilfe die beiden steuerbaren Schaltelemente periodisch aufzusteuern.

In der Schaltung nach F i g. 2 ist der Transistor T von Fig. 1 durch einen weiteren Thyristor 52 ersetzt worden. Im übrigen stimmt ihre Wirkungsweise weitgehend mit derjenigen der Schaltung nach Fig. 1 überein: Der Aufladestromkreis für den Kondensator C verläuft über den Gleichrichter Gl und den Thyristor 52, dem über die Widerstände R3 und R2 sowie die Steuerstrecke des Thyristors 51 und den Widerstand Rl von der Leitungsader b her geeigneter Steuerstrom zugeführt wird. Seine Steuerstrecke ist von dem Gleichrichter G3 überbrückt. Dieser erlaubt

ίο die Ausbildung eines genügend großen Steuerstromes, da er für die betreffende Stromrichtung in Sperrichtung gepolt ist. In dem Entladestromkreis, der über die Gleichrichter G4 und G2, den Thyristor 51 verläuft, dem in dem genannten Stromzweig ebenfalls ein geeigneter Steuerstrom zugeflossen ist, ist der Gleichrichter G3 dagegen in Durchlaßrichtung gepolt. Wenn ausschließlich die Gleichspannung Ug an den Leitungsadern α und b anliegt, so werden beide Thyristoren 51 und 52 gezündet, da ihnen in dem Stromkreis + Ug, b, Rl Gitter-Kathodenstrecke (51) R2, A3,

Gitter-Kathodenstrecke (52), a, -Ug

Steuerstrom zufließt und sie über die Gleichrichter Gl bzw. G2 eine geeignete Spannung erhalten. Voraussetzung für das Zünden der beiden Thyristoren 51 und 52 ist natürlich, daß der durch den Widerstand R2 begrenzte Strom größer ist als ihr Löschstrom.

Die ihren Steuerstrecken parallelgeschalteten

Kondensatoren Cl und Gl bewirken, daß die beiden Thyristoren 51 und 52 gegenüber Störimpulsen unempfindlich sind. Ihre Einfügung ist möglich geworden, weil die Gebührenimpulse »statisch« übertragen werden, d. h. daß die beiden Thyristoren ihren Schaltzustand nicht mit der vergleichsweise hohen Frequenz dieser Gebührenimpulse zu ändern brauchen.

In der Schaltung nach Fig. 3 sind vier Thyristoren 51 bis 54 vorgesehen. Die Thyristoren 51 und S4 haben gegenüber den beiden anderen einen komplementären Aufbau, d.h. während diese durch einen vom Gitter zur Kathode fließenden positiven Steuerstrom in Zündbereitschaft versetzt werden, bejnötigen jene hierfür einen vom Gitter zur Anode fließenden negativen Steuerstrom. Die Steuerstrecken aller vier Thyristoren sind derart in Reihe geschaltet, daß ihnen allen von der Gleichspannungsquelle Ug ein geeigneter Steuerstrom zugeführt wird. Es werde zunächst wieder angenommen, daß die Spannung Uw die Rufwechselspannung sei und daß diese im betrachteten Zeitpunkt mit der Aussendung einer negativen HaIbwelle beginne. Dann wird der Kondensator C in dem Stromkreis

- Ug, Uw, a, Sl, C, Rw, b, + Ug

auf die sich aus der Amplitude der Rufwechselspannung und der Gleichspannung Ug zusammensetzende Summenspannung aufgeladen. Wenn nach erfolgter Aufladung die an den Leitungsadern α und b herrschende Spannung kleiner wird als die Kondensatorspannung, werden die Thyristoren 51 und 52 gelöscht, da die an ihnen anliegenden Teilspannungen ihr Vorzeichen ändern. Dies hat andererseits zur Folge, daß die Thyristoren 53 und 54 gezündet werden und folgenden Entladestromkreis für den Kondensator C einschalten:

+ C, Rw, 53, Gl, b, Ug, Uw, a, Gl, 54, - C.

Sobald der in diesem Stromkreis fließende Strom infolge der sich verringernden Differenz zwischen der

Kondensatorspannung und der an den Leitungsadern α und b anliegenden Spannung kleiner wird als der Löschstrom der beiden Thyristoren 53 und 54, werden diese wieder gelöscht. Wenn in der Folge die genannte Spannungsdifferenz ihr Vorzeichen wieder umkehrt, beginnt ein neuer Aufladevorgang. Die Übertragung von Wechselspannungen kleiner Amplitude erfolgt wieder »statisch«. In den Stromkreis
+ Ug, b, Sl, S3, R, 54, 52, a, Uw, - Ug

werden die Thyristoren 51 bis 54 gezündet. Bei den der überlagerten Wechselspannung Uw entsprechenden voraussetzungsgemäß kleinen Änderungen der zwischen den Leitungsadern α und b angelegten Spannung verbleiben sie in ihrem gezündeten Zustand, so daß Wechselspannungen kleiner Amplitude zu ihrem Verbraucherwiderstand Rw gelangen können, ohne daß hierbei eine periodische Zustandsänderung der Thyristoren stattfindet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

309532/159

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung für Fernmeldeanlagen zur Übertragung von einer Gleichspannung überlagerten Wechselspannungen über zweiadrige Verbindungsleitungen, in deren eine Ader ein für die genannte Gleichspannung in Durchlaßrichtung gepoltes stromrichtungsabhängiges Schaltelement (z.B. ein Gleichrichter oder ein Stromtor) eingefügt ist, zu einem oder mehreren durch Kondensatoren abgeriegelten Wechselstromverbrauchern, insbesondere zur Übertragung der der Amtsbatterie überlagerten Rufwechselspannung in Fernsprechvermittlungsanlagen mit Zweieranschlüssen, bei denen in jede der teilnehmerindividuellen Abzweigleitungen wenigstens ein dem Geheimverkehr und der Identifizierung dienendes stromrichtungsabhängiges Schaltelement von für die betreffende Teilnehmerstelle kennzeichnender Polung eingefügt ist, bei denen zwischen die den Wechselstromverbrauchern (z.B. Wechselstromwecker oder Gebührenzähler einer Teilnehmerstelle) zugewandte Elektrode des in die eine Leitungsader eingeschleiften stromrichtungsabhängigen Schaltelementes und den Teilerpunkt eines zwischen seiner anderen Elektrode und der anderen Leitungsader angeordneten Spannungsteilers ein steuerbares elektrisch bistabiles Schaltelement (z.B. Thyristor, Vierschichttransistor oder Kaltkathodenröhre) geschaltet ist, dessen Steuerspannung bzw. Steuerstrom aus der an dem mit der erstgenannten Leitungsader in Verbindung stehenden Teilwiderstand des Spannungsteilers auftretenden Spannung abgeleitet wird und bei denen ferner in die andere Leitungsader ein weiteres steuerbares Schaltelement eingeschleift ist, das in seinem leitenden Zustand für die genannte Gleichspannung durchlässig ist und dessen Steuerspannungbzw. Steuerstrom von der auf der erstgenannten Leitungsader herrschenden Spannung abgeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die den Wechselstromverbrauchern zugewandte Elektrode dieses weiteren steuerbaren Schaltelementes über ein für die genannte Gleichspannung ebenfalls in Durchlaßrichtung gepoltes stromrichtungsabhängiges Schaltelement und einen Widerstand mit der erstgenannten Leitungsader in Verbindung steht.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das in die zweite Leitungsader eingeschleifte steuerbare Schaltelement antiparallel von zwei in Reihe geschalteten Gleichrichtern überbrückt ist und daß der Verbindungspunkt dieser beiden Gleichrichter einerseits mit seiner Steuerelektrode und andererseits über den genannten Spannungsteiler mit der ersten Leitungsader verbunden ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerstrekken der steuerbaren Schaltelemente von Kondensatoren überbrückt sind.