DE1915003B2 - Schaltungsanordnung zum umsetzen eines digitalen steuersignals vorgegebener frequenz in ein wechselstromsignal gleicher frequenz, insbesondere zum erzeugen von rugzeichen in nachrichtenvermittlungsanlagen - Google Patents

Description

! stabilen Kippschaltungen (12. 13) in ihren stabilen Verstärkers zerstört werden.

Zustand Rufzeichen-Stoppsignale zuführbar sind. 40 Die Einstelldauer der monostabilen Kippschaltun-

]. 5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, 2. 3 gen ist so zu wählen, daß eine Zerstörung der Tran-

' oder 4. gekennzeichnet durch eine Verbindung sistoren mit Sicherheit vermieden wird. Fine Weiter-

f (47. 48) zwischen der Betriebsspannungsquelle bildung der Erfindung sieht dabei vor. daß die Ein-

; (t 29 V) des Gegentaktverstärker (14,15} und den Stelldauer der monostabilen Kippstufen geringfügig

! monostabilen Kippschaltungen (12. U). derart. 45 größer ist als die halbe Periodendauer des Steuer-

j daß deren Einstelldauer bei absinkender Betriebs- signals. Dann begrenzen die monostabüen Kipp-

j, spannung kleiner wird. schaltungen die am Ausgang abgegebene Leistung

!■ nicht durch ein vorzeitiges Abschalten, sperren aber

die beiden Zweige des Gegentaktverstärker sofort

' 5o nach Ausbleiben des Steuersignals.

■ Zusätzliche Weiterbildungen der Erfindung sind

Gegenstand der Unteransprüche.

Nachfolgend wird die Erfindung an Hand der

Zeichnungen beschrieben; es zeigt

Zur Erzeugung von Wechselströmen niedriger Fre- 55 F i g. 1 ein Blockschaltbild einer einfachen \u>-

h quettz, z, B, von 20-Hz-Rufsignalen für Fernsprech- führung der Effiridurtg und

anlagen, sind verhältnismäßig größe und schwere Ein- P ί g, 2 ein Schattbild einer bevorzugter! Aus-

richtungen erforderlich, Dies liegt an den benötigten führung, die als FernsprectvRuizeichengenerator von

Köpplungsköndensittören, Transformatoren und Dfös* Nutzen ist.

sein, die bei den niedrigen Frequenzen aufwendig und 60 In einem Energiewechselrichter wird jede Hälfte des

j schwer sind, Beim Einsatz von GegeiUakt^Transistor' Öegentaktausgangstfansformatofs durch einen ge-

schaltungen könrieti zwaf in bekannter Weise j ti der trennten, Vorzugsweise als Schalter betriebenen Gleich-

Ausgangsstufe Ferroi'esonartztransfufmatören verwen* stromverstärker angesteuert, Jeder Verstärker wird

def werden, um Gewicht und Raum eihzusparen. seinerseits durch eine unter dem Einfluß eines Ein-

Solche Transformatoren haben aber den Nachteil, daß 65 gaagssignals stehende, getrennte monostabile Kipp-

sie¹ mit einer senf genauen Frequenz gesteuert werden schaltung angesteuert, wenn diese in ihrem astabilen

Müssen, Zur Einhaltung dieser Frequenz müssen dann Zustand Vorbestimmter Dauer übergeht, Eine Quelle

S rnehieiü Steuerstttfeti und zugehörige Kopplungs- für digitale Steuersignale mit einer Halbperiode. die

geringer als die Pauer des astabilen Zustands (Ein-Steilheit) ist, Steuert die monostabil Kippschaltungen $m, so daß die Gleichstromverstärker den Ausgangstransformator im Gegentakt beaufschlagen, Bei Nicht-Vorhandensein von Steuersignalen für ein Zeitintervall, das größer als die Dauer des astabilen Zustande ist, kehren die monostabilen Kippschaltungen in ihre stabile Lage zurück, so daß die Gleichstromverstärker ausgeschaltet und die Ausgangstransistoren geschützt werden. Die Dauer des astabilen Zustands kann von der Versorgungsspannung abhängig gemacht werden, d.h., der Arbeitszyklus der Ausgangstransistoren kann herabgesetzt werden, wenn die Versorgungsspannung zu niedrig ist, um die Transistoren auszusteuern.

Wenn die monostabilen Kippschaltungen mit NOR-Gattern aufgebaut werden, genügen schwache Schaltsignaie, um die Schaltungsanordnung rasch ein- und auszuschalten; daher eignet 'ich eine derart ausgebildete Schaltungsanordnung in besonderem Maße als Fernsprech-Ruf zeichengenerator.

Bei der als Blockschaltbild in F i g. 1 dargestellten Ausführung ist eine Quelle für Steuersignale 11 mit den beiden Eingängen zweier monostabiler Kippschaltungen 12 und 13 verbunden. Die Ausgänge der monostabilen Kippschaltungen 12 und 13 sind mit getrennten Gleichstromverstärkern 14 und 15 verbunden. Die Ausgänge der Verstärker 14 und 15 führen ihrerseits zu der Primärwicklung 16 eines im Gegentakt betriebenen Ausgangstransformators 17. Der Mittelabgriff 20 der Wicklung 16 ist mit einer Gleichstromquelle 25 verbunden, welche die Betriebsspannung liefert. Der Verbraucher 21 liegt an der Sekundärwicklung 22 des Ausgangstransformators 17.

Jede der monostabilen Kippschaltungen 12 und 13 wird durch iin Signal der Quelle 11 in einen astabilen oder Ein-Zustand gebracht. Während sich die jeweilige monostabile Kippschaltung in ihrem astabilen Zustand befindet, ist der zugehörige Gleichstromverstärker leitend und liefert Strom über die jeweilige Hälfte der Ausgangstransformator-Primärwickinng 16. Wenn sich die betreffende monostabile Kippschaltung in ihrem stabilen oder Aus-Zustand befindet, sind tier zugehörige Gleichstromverstärker und die Transformatorwicklungshälfte nichtleitend. Bei Nichtvorliandensein von periodischen Eingangssignalen der Quelle 11 wird der astabile Zustand der jeweiligen monostabiten Kippschaltung nach einer vorbestimmten Zeit von selbst beendet. Wenn daher aus irgendeinem ürund keine Signale von der Quelle 11 kommen, kehren die monostabilen Schaltungen in ihren stabilen Zustand zurück und schalten beide Gleichstromverstärker aus. ^o daß die Ausgangsschaltung gegen Überlastung geschützt ist. Weiterhin können die Eingangssignale absichtlich ausgeschaltet werden, um Energie ein/.usparen, wenn ein Ausgangssignal nicht benötigt uird.

Die Kiirvenform der Signale der Quelle 11 ist nicht kritisi> f ür einen maximalen Wirkungsgrad muß jedoch ii-ilcr Gleichstromverstärker eine halbe Periode lang leitend sein, beide Verstärker dürfen jedoch nicht gleichzeitig leiten. Zr diesem Zweck sind die Signale der Quelle 11 so geschaltet, daß die monostabilen Kipp».leitungen gegenphasig in ihren astahilen Zustand gebracht werden. Das heißt, die eine monostubile Kippschaltung wird in den Ein-Zustand gcbraclit. wenn die andere in den Aus-Zustand gebracht wird. Keine iler monostabilen Kippschaltungen kehrt nort«nWui-ise von selbst in den Aus-Zustand zurück. In* fplgedessen ist es günstig, wenn das Steuersignal steile Kanten aufweist; es wurde festgestellt, daß ein gewöhnliches Rechtecksignal der Steuersignalquelle U sehr gut brauchbar ist,

Das Schaltbild nach F i g, 2 zeigt im einzelnen eine Ausführung, die insbesondere als Fernsprech-Ruf-Stromgenerator von Nutzen ist. Wie bei der Ausführung der F i g, 1 ist eine Steuersignalquelle 11 mit beiden Eingängen zweier monostabilen Kippschaltungen 12 und 13 verbunden. Die Ausgänge der monostabilen Kippschaltungen 12 und 13 sind mit den Eingängen von voneinander getrennten Gleichstrom-Verstärkern 14 und 15 verbunden, während die Ausgänge der Verstärker 14 und 15 mit der jeweiligen Hälfte der Primärwicklung 16 eines Ausgangstransformators 17 in Gegentaktschaltung verbunden sind. Im dargestellten Falle besteh? die Steuerquelle 11 aus einem bistabilen Multivibrator, der durch ein zwischen den Eingängen 26 und It angelegtes symmetrisches Zeitsignal gesteuert wird. Irgendeiner der bekannten bistabilen Multivibratoren kann an dieser Stelle benutzt werden, um je ein Rechtecksignal entgegengesetzter Phase an jedem der beiden Ausgänge 28 und 29 zu liefern. Ein besonders brauchbarer Multivibrator besteht aus zwei kreuzgekoppelten NOR-Gattern 31 und 32 an Stelle der üblicheren einfacher. Transistoren in einer Weise, wie sie in der USA.-Patentschrift 3 210 559 dargestellt ist. Dies ergibt den Vorteil, daß die Eingänge 26 und 27 von den Ausgangen 28 und 29 getrennt sind. Wie später geschildert wird, sind die zusätzlichen Schaltungskosten bei Aufbau mit integrierten Schaltkreisen sehr klein.

Da die monostabilen Kippschaltungen 12 und 13 gleich aufgebaut sein können, wird nur die erstere eingehend beschrieben, wobei Striche an den Bezugszeichen die Entsprechungen kennzeichnen. Die monostabile Kippschaltung 12 besteht aus dem normalerweise leitenden NOR-Gatter 33 und dem normalerweise nichtleitenden NOR-Gatter ?4. Das NOR-Gatter 33, das aus drei Transistoren besteht, hat einen Leitungsweg, der aus den drei parallelen Emitte'·- Kollektor-Wegen und den drei Eingängen 36, 37 und 38 besteht, wobei jeweils ein Eingang über einen Strombegrenzungswiderstand mit einer Transistorbasis verbunden ist. Ebenso hat das NOR-Gatter 34, das aus zwei Transistoren besteht, einen Leitungsweg, der aus zwei parallelen F.mitter-Kollektor-Wegen und den be-den Eingängen 39 und 41 besteht, wobei jeweils ein Eingang mit einer Basis verbunden ist. Der Leitungsweg des NOR-Gatters 33 ist mit einer 5-Volt-Versorgungsleitung 40 über einen Belastungswiderstand 42 verbunden, während der Leitungsweg des NOR-Gatters 34 über einen Belastungswiderstand 43 mit der Versorgungsleitung 40 verbunden ist. Die Kollektoren des Gatters 33 sind nach Art eines monostabilen Kippschalters mit dem Eingang 39 des G.i' ters 34 verbunden, während di« Kollektoren de · Gatters 34 über einen Kondensator 44 und cm Diode 46 mit dem Eingang 38 des Gatters 33 ve bunden sind. Die Diode dient dann dazu, die neu 1 tive Spannung zu begrenzen, die am Eingang 38 er scheint, insbesondere, wenn integrierte Schaltkreitransistoren verwendet werden, bei denen die B.im Emitter-Durchschlag-.spannung in der Größenordnnü

es von 5 bis 6 Volt liegt. Ein zusätzlicher Verstäfl^ überlastungsschutz kann, wie später erklärt wird. .1 durch vorgesehen werden, daß der Vcrbindiingsp' '■ · dei Kondensators 44 und der Diode 46 über c

5 6

Widerstand 47 mit einer 29-Voit'Versorgüngsleitüng ker 14 ist ein direkt gekoppelter dreistufiger Gerade^

48 verbunden wird, äusverstärker. Die Polarität der Transistoren Wechselt

Wenn immer eine positive Spannung an irgend- mit den StUfenj so daß, wenn sich die mönostäbiie einem der drei Eingänge 36j 37 öder 38 erschein^ Kippschaltung 12 in ihrem stabilen Aüs-Züständ beleitet das NOR-Gatter 33. In gleicher Weise bewirkt 5 fjtidet und keine Ausgärigsspäririühg entsteht; alle drei eine positive Spannung an den Eingängen 39 öder 41. IVansistoren des Verstärkers 14 ebenfalls aus sind und daß das Gatter 34 leitet. Bei Nichtvorhandensein von keinen Strom ziehen. Hierdurch werden nicht nur die Eingangssignalen liegt am Eingang 38 eine positive Transistoren geschützt, wenn sie nicht angesteuert Spannung von der Leitung 48 über den Widerstand 47 werden, sondern es ergibt sich auch eine sehr niedrige und die Diode 46. so daß das Gatter 33 normaler- io Stromentnahme, wenn kein Grund für Abgabe eines weise leitet. Während das Gatter 33 leitend ist, ist die Rufzeichens vorhanden ist. Die Eingangssignal könvon den Kollektoren des Gatters 33 an den Eingang 39 nen deshalb abgeschaltet werden, um Batterieenergie angelegte Spannung zu gering, um das Gatter 34 zu sparen, wenn kein Rufzeichen benötigt wird,
leitend zu machen, wobei sich der Kondensator 44 Mit dem Aufkommen von integrierten Schaltan dem mit dem Gatter 34 verbundenen Ende mit 15 kreisen können die anteiligen Kosten der Transistoren — 5 Volt auflädt. Die andere Seite des Kondensators sehr niedrig sein, vorausgesetzt, daß die Kennlinien 44 liegt auf einer Spannung, die kleiner als 5 Volt ist. der Transistoren gleich sind. In der Schaltung der bestimmt durch den Widerstand 47. Wenn vom Aus- F i g. 2 werden alle Transistoren als Schalter benutzt, gang 29 der Steuerquelle 11 eine positive Spannung die nur voll leitend und gesperrt arbeiten. Infolgean den Eingang 41 angelegt ist. leitet das Gatter 34 20 dessen können alle Transistoren in den bistabilen und und »^ haltet das Gatter 33 über den Eingang 38 monostabilen Kippschaltungen 11, 12 und 13 und die schnell aus. bis der Kondensator 44 entladen ist. Eingangstransistoren der Gleichstromverstärker 14 Die F.ntladungs7eit des Kondensators 44 ist so ein- und 15 gleich sein. Weiterhin können alle Basiswidergestellt, daß sie etwas langer als eine halbe Periode des stände für diese Transistoren einen bestimmten Wert Zeitsignals ist. so daß die monostabilen Kippschal- 25 haben, während alle Kollektorwiderstände einen antungen 12 und 13 normalerweise gegenphasig ein- und deren bestimmten Wert haben. Die vorliegende Schalausgeschaltet werden. Wenn der Ausgang 29 positiv tung wurde daher unter Verwendung einer Widerist, leiten die Gatter 34 und 33'. wenn der Ausgang 28 stands-Transistor-Logik aufgebaut, um die integrierte positiv ist. leiten die Gatter 33 und 34'. Schaltkreistechnik voll auszunutzen, so daß die Vor-

Die Ausgänge der mono3tabilen Kippschaltungen 30 teile, die bei der Verwendung von NOR-Gattern mit

12 und 13 werden den Kollektoren der normalerweise zwei und drei Eingängen dargelegt wurden, ohne be-

leitenden Gatter 33 und 33' entnommen, so daß die trächtlichen Aufwand erreicht werden können.

Ausgänge während der astabilen Periode positiv sind. Wenn die Frequenz der Signalquelle genau und

wenn das jeweils normalerweise nichtleitende Gatter 34 stabil ist, kann ein Ferroresonanztransformator als

oder 34' leitend ist. 35 Ausgangstransformator 17 verwendet werden, um

Der Eingang 37 des NOR-Gatters 33 bietet eine eine Ausgangsregelung bei Versorgungsspannungs-

Anschlußmöglichkeit, die in einem Fernsprech-Ruf- änderungen zu liefern. Bei einer derartigen Ausführung

zeichengenerator, der mehrere Teilnehmer bedient. ist der Mittelabgriff der Primärwicklung 16 mit einer

besonders nützlich ist. Eine kleine, an den Eingang 37 29-Volt-Versorgungsleitung 48 verbunden, um eine

angelegte positive Spannung schaltet beide mono- 40 hinreichende Rufzeichenleistung zu liefern. Der Rest

stabilen Kippschaltungen und Gleichstromverstärker der Schaltung mit Ausnahme der monostabilen Kipp-

sofort aus. um das Rufzeichen außer Tätigkeit zu schaltungen 12 und 13 wird von der 5-Volt-Leitung 40

setzen. Durch Wegnahme der Spannung wird der Ruf- versorgt.

zeichengenerator sofort wieder in Betrieb gesetzt. In- Die Schaltung der F i g. 2 bietet einen zusätzlichen folge der hohen Geschwindigkeit, mit der dies ge- 45 Schutz für die Ausgangstransistoren durch die Verschieht, kann ein einziges Rufzeichenschaltrelais meh- Wendung von zwei Versorgungsspannungen für die rere Teilnehmer bedienen, an Stelle des üblicheren, für monostabilen Kippschaltungen 12 und 13. Im Fall jeden Teilnehmer einzeln vorhandene Rufzeichen- einer Netzstromunterbrechung, bei der Fernsprechschaltrelais. Wenn mehrere Teilnehmer gleichzeitig anlagen an Batterien angeschaltet werden, hat die Vervon einem Generator angerufen werden, steuert ein 50 sorgungsspannung die Tendenz, mit der Zeit abzu-Teilnehmer, bei dem der Hörer abgenommen wird, fallen. Wenn die Spannung soweit abfällt, daß die Ausdas Rufzeichenschaltrelais so, daß das Rufzeichen still- gangstransistoren nicht mehr voll durchgesteuert gelegt wird und alle vom Rufzeichengenerator be- werden, und wenn die höhere Betriebsspannung nicht diente Gabelumschalterrelais abfallen. Die Gabel- entsprechend abgefallen ist, steigt die Verlustleistung Umschalterrelais von Teilnehmern, deren Hörer noch 55 in den Transistoren während deren Leitzustand beaufgelegt ist, werden dann wieder betätigt, wodurch irächtlich an, so daß die Transistoren die Tendenz das Rufzeichen wieder an diese Teilnehmer angelegt haben, zu überhitzen. Die besondere Schaltung der wird. All dies geschieht innerhalb 50 bis 100 Milli- Multivibratoren 12 und 13 ergibt jedoch eine Kondensekunden. Die Rufzeichenunterbrechung ist so kurz, satorentladungszeit, die sich mit den beiden Verdaß sie für den Teilnehmer fast unbemerkbar ist, die 60 sorgungsspannungen entsprechend dem Ausdruck
das Rufzeichen noch nicht beantwortet haben. Die

beschriebene Ausführungsform hat den Vorteil, daß . L₁ Vl \

zahlreiche Relais und Filter gegenüber früher weg- ⁿl ^T ~y~)

gelassen werden können. ^H

Da die Gleichstromverstärker 14 und 15 gleich 65 ändert, wobei Vl und V₃ die Spannungen an den Lei-

sind, wird nur der erstere beschrieben, wobei an dem tungen mit niedriger und hoher Spannung sind. Wenn

letzteren entsprechende mit Strichen versehene Bezugs- sich die Batterie mit niedriger Spannung schneller ent-

zahlen die Entsprechungen andeuten. Der Verstär- lädt als die Batterie mit hoher Spannung, was wahr-

I 915 003

scheinlich ist, so flitri'riit die Könderisätöreritiädürigszeit der mönöstäbilen Kippschaltungen 12 tirid 13 äta Wenn die EnÜädüngszeit kurzer ist als eine halbe l^riöde des Steuersignals, werden die Äüsgängstränsistöreri vorzeitig ausgeschaltet. Wenn iftfo'lge-

dessert die niedrigere' Betriebsspannung so weit abfällt, daß die Äuiigängstfänsistöfen nicht mehr voll durchgesfeiiert werden, ist der Arbeitszyklus jedes Transistors beträchtlich Verringert, so daß die erzeugte Wärme äüf einem sicheren Wert bleibt;

Hierzu i Blatt Zeichnungen

2095T5/94

Claims (4)

1 915 005 kreise eingesetzt werden, so daß die Gewichts- wnd Raumetnsparung bei Verwendung you Ferroresonanztransforrnatoren nicht sehr groß ist. Bei der Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung

1. Schaltungsanordnung zum Umsetzen eines 5 wird davon ausgegangen, jede Hälfte des Gegentftktdigitalen Steuersignals vorgegebener Frequenz in Verstärkers über einen getrennten, direkt gekoppelten ein Wechselstrornsignal gleicher Frequenz mittels Gleichstromverstärker anzusteuern. Hierdurch sollen eines über einen Transformator an die Belastung sonst benötigte Kopplungselemente, die zu einer Erangekoppelteiv Gegentaktverstärker, insbesondere höhung des Platzbedarfes und Gewichtes der Sctialzum Erzeugen von Rufzeichen in Nachrichten- io tung führen würden, vermieden werden,
yermittjungsanlagen, dadurch gekenn- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese zeichnet, daß in jedem Steuerzweig des Schaltungsanordnung so auszubilden, daß eine effek-Gegentaktverstärkers (14, 15) je eine monostabile tive Raum- und Gewichtsersparnis eintritt und daß Kippschaltung (12,13) angeordnet ist, die in ihrem der Leitzustand eines Ausgangstransistors vermieden ästabilen Zustand (Arbeitslage) den betreffenden 15 wird, wenn das Steuersignal unterbrochen ist. Der Verstärkerzweig durchlässig steuert. Ausgangstransformator würde dann nämlich ge-

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, da- sättigt und könnte den Strom im betrachteten Trandurch gekennzeichnet, daß die Einstelldauer der sistor nicht mehr begrenzen, so daß der Transistor zermonostabilen Kippschaltungen (12, 13) größer ist stört werden kann.

als die halbe Periodendauer des Steuersignals. 20 Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung aus

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder von einer Schaltungsanordnung zum Umsetzen eines 2, dadurch gekennzeichnet, daß die monostabilen digitalen Steuersignals vorgegebener Frequenz in ein Kippschaltungen (12, 13) je ein erstes, normaler- Wechselstromsignal gleicher Frequenz mittels eines weise leitendes NOR-Gatter (33) und ein zweites, über einen Transformator an die Belastung angenormalerweise nichtleitendes NOR-Gatter (34) mit 25 koppelten Gegentaktverstärker, insbesondere zum je einem Ausgang und wenigstens zwei Eingängen Erzeugen von Rufzeichen in Nachrichtenvermittlungsaufweisen, daß da- digitale Steuersignal je einem anlagen. Die Lösung ist dadurch gekennzeichnet, daß ersten Eingang (36, 41) der beiden NOR-Gatter in jedem Steuerzweig des Gegentaktverstärker je zugeführt ist und daß der Ausgang .,es ersten NOR- eine monostabile Kippschaltung angeordnet ist, die in Gatter (33) mit dem zweiton Eingang (39) des 30 ihrem astabilen Zustand (Arbeitslage) den betrefzweiten NOR-Gatters (34) und der Ausgang des fenden Verstärkerzweig durchlässig steuert.

zweiten NOR-Gatters über eine eine Kapazität (44) Wenn dann das Steuersignal ausbleibt oder abge-

enthaltende Schaltung mit dem zweiten Eingang schaltet wird, so kehren die monostabilen K'pp-

(38) des ersten NOR-Gatters (33) verbunden ist. schaltungen nach Ablauf ihrer Einstelldauer in den

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, da- 35 stabilen Zustand zurück und sperrer Hie beiden Verdurch gekennzeichnet, daß das erste NOR-Gatter stärkerzweige des Gegentaktverstärker. Neben einer (33. 33') einen dritten Eingang (37, 37') aufweist, Einsparung vor Strom wird dann vermieden, daß dem zur sofortigen Rückführung der beiden mono- Transistoren in der Ausgangsstufe des Gegentakt-