DE19848606C2 - Schaltungsanordnung zur elektronischen Erzeugung einer Rufimpedanz - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur elektronischen Erzeugung einer Rufimpedanz, wobei die an einem ersten und einem zweiten Anschluß anliegende Rufwechselspannung durch einen Gleichrichter gleichgerichtet wird. Die Rufimpedanz wird durch einen Kondensator, der zwischen dem ersten Anschluß und dem Gleichrichter geschaltet ist, einen Transistor, dessen Laststrecke zwischen einen ersten Ausgang des Gleichrichters und einem Bezugspotential geschaltet ist, und einer Regelschleife, der eine erste und eine zweite aus der Rufwechselspannung durch den Gleichrichter gleichgerichtete Spannung zugeführt wird, gebildet. Die Regelschleife erzeugt eine Steuerspannung, die den Transistor steuert, und die Übertragungsfunktion der Regelschleife ist zur Anpassung an länderspezifische Anforderungen einstellbar.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

In analogen Telekommunikationssystemen wird zur Benachrichti­ gung eines Teilnehmers über einen eingehenden Ruf ein Rufsi­ gnal an das Endgerät des Teilnehmers übertragen. Dieses Ruf­ signal wird durch eine sinusförmige Wechselspannung, die so­ genannte Rufspannung oder Rufwechselspannung, dargestellt. Das gerufene Teilnehmerendgerät muß das Rufsignal erkennen und bei Bedarf auf das Rufsignal reagieren (beispielsweise Benachrichtigung des gerufenen Teilnehmers über Rufton oder Anschaltung an die Leitung). Teilnehmerendgeräte bilden zur Anpassung an die Telefonleitung Rufimpedanzen, die aufgrund der unterschiedlichen Aufbaus der Telefonnetze in verschiede­ nen Ländern unterschiedlichen Anforderungen genügen müssen. Für Deutschland können die Rufimpedanzanforderungen aus dem Anforderungskatalog der Bundespost BAPT 223 ZV5, Stand: 02.05.1994, Seite 12, Kapitel 2.6.1 Rufimpedanz, entnommen werden.

Üblicherweise sind Rufimpedanzen in Teilnehmerendgeräten aus einem Widerstand und einem Kondensator aufgebaut, wobei der Widerstand den resistiven und der Kondensator den kapazitiven Teil einer Rufimpedanz bilden. Die Werte des Widerstandes und Kondensators müssen dabei an die länderspezifischen Anforde­ rungen, die bestimmte Werte für die Rufimpedanz vorschreiben, angepaßt sein. Diese Anforderungen bedingen einen länderspe­ zifischen Aufbau der Teilnehmerendgeräte. Nachteilig ist dabei der erhöhte Aufwand bei der Produktion von Teilnehmerendgerä­ ten, da für jedes Land eine eigene Teilnehmerendgerätvariante hergestellt werden muß, die die Rufimpedanzanforderungen er­ füllt.

Aus US 5, 485, 516 ist bekannt, die Leitungsimpedanz einer Te­ lefonleitung über einen Transistor und eine diesen Transistor steuernde Regelschleife an die Leitungsgegebenheiten, wie beispielsweise die Übertragungscharakteristik, anpaßbar zu machen. Die Rufimpedanz wird dabei jedoch mit einem Kondensa­ tor und Widerstand realisiert, wobei beide länderspezifisch angepaßt sind.

Der Erfindung liegt daher das technische Problem zugrunde, eine Schaltungsanordnung anzugeben, die die Rufimpedanz pro­ grammierbar und damit an verschiedene länderspezifische An­ forderungen anpaßbar macht.

Dieses Problem wird durch eine Schaltungsanordnung mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausge­ staltungen der Schaltungsanordnung ergeben sich aus den je­ weiligen Unteransprüchen.

Eine Ausführungsform der Erfindung betrifft eine Schaltungs­ anordnung zur elektronischen Erzeugung einer Rufimpedanz in einem Telekommunikationsendgerät. Die Schaltungsanordnung bildet die Rufimpedanz durch einen Kondensator, der zwischen einem ersten Anschluß für eine Zweidrahtleitung und einem Gleichrichter geschaltet ist, und einen Transistor, dessen Laststrecke zwischen einem ersten Ausgang des Gleichrichters und einem Bezugspotential geschaltet ist, nach. Der Transi­ stor wird von einer Regelschleife gesteuert, wobei die Über­ tragungsfunktion der Regelschleife zur Anpassung der Rufimpe­ danz an länderspezifische Anforderungen einstellbar ist. Ins­ besondere bei der Produktion von Teilnehmerendgeräten ergeben sich Vorteile, da der Aufbau eines Teilnehmerendgerätes ein­ heitlich ist und nur durch Einstellen der Übertragungsfunkti­ on der Regelschleife festgelegt wird, in welchen Land das Teilnehmerendgerät benutzt werden kann.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist die Re­ gelschleife ein digitales Filter auf, wobei die Übertragungs­ funktion der Regelschleife durch Programmierung der Filter­ koeffizienten des digitalen Filters einstellbar ist.

In einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform ist das digita­ le Filter ein Programm in einem digitalen Signalprozessor.

Dem digitalen Filter ist eine digitale Wechselrichterschal­ tung in einer bevorzugten Ausführungsform vorgeschaltet.

Dem digitalen Filter ist eine digitale Gleichrichterschaltung in einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform nachgeschaltet.

Die Regelschleife weist eine dem Transistor vorgeschaltete, analoge Integratorschaltung in einer bevorzugten Ausführungs­ form auf, die die Differenz aus einer ersten und einer zwei­ ten Eingangsspannung integriert und deren Ausgangssignal den Transistor steuert.

In einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform teilt ein Span­ nungsteiler die am ersten Ausgang des Gleichrichters anlie­ gende Spannung auf eine kleinere Spannung.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind die digi­ tale Wechselrichterschaltung sowie das digitale Filter und die digitale Gleichrichterschaltung auf einem digitalen Bau­ stein integriert.

In einer weiteren, besonders bevorzugten Ausführungsform sind der Analog-Digital-Umsetzer, der Digital-Analog-Umsetzer und die analoge Integratorschaltung auf einem analogen Baustein integriert.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Tran­ sistor ein n-Kanal-MOSFET.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer Schaltungsanordnung zur elektronischen Erzeugung einer Rufimpedanz,

Fig. 2 ein Zeitdiagramm mit einem digitalen Eingangssignal und dem daraus berechneten, digitalen Ausgangssignal einer digitalen Wechselrichterschaltung, und

Fig. 3 eine spannungsgesteuerte Stromquelle zur Einstellung des Leitungsstroms gemäß der Erfindung.

Die in Fig. 1 dargestellte Schaltungsanordnung zur elektroni­ schen Erzeugung einer Rufimpedanz weist zwei Anschlüsse a und b auf, die mit einer Zweidrahtleitung eines Telefonnetzes verbindbar sind. Über die Zweidrahtleitung sind Rufsignale von einem anderen Teilnehmer empfangbar, wobei die Rufsignale durch eine sinusförmige Wechselspannung V~ mit einer Frequenz fR erzeugt werden (im folgenden Rufwechselspan­ nung genannt). Der Schalter S, der dem Gabelschalter (Hook switch) entspricht, ist offen, so daß Gleichsignalanteile in dem Rufsignal durch einen Kondensator C abgeblockt werden.

Der Kondensator C bildet gleichzeitig einen kapazitiven Teil der Rufimpedanz. Nach dem Kondensator C ist ein Brüc­ kengleichrichter 1 geschaltet, der die Rufwechselspannung gleichrichtet. Aus der gleichgerichteten Rufwechselspannung werden nachfolgende Schaltungen mit Spannung versorgt. Wei­ terhin wird durch die gleichgerichtete Rufwechselspannung die Einstellung des Leitungsstroms I, der zur Einstellung der Ru­ fimpedanz dient, sichergestellt. An einem ersten Ausgang 12 und einem zweiten Ausgang 13 des Brückengleichrichters 1 liegt eine gleichgerichtete, positive Rufwechselspannung Va bzw. negative Rufwechselspan­ nung Vb an. Die gleichgerichtete, positive Rufwechselspannung Va als auch die negative Rufwechselspannung Vb sind auf ein Bezugspotential VSS bezo­ gen, wobei die Amplitude der gleichgerichteten, positiven Ruf­ wechselspannung Va sehr viel größer als die Amplitude der gleichgerichteten, negativen Rufwechselspannung Vb ist.

Der erste Ausgang 12 und der zweite Ausgang 13 des Brückengleichrichters 1 sind über einen Transistor T1 bzw. einen Widerstand R1 mit dem Bezugspotential VSS verbunden. Der Transistor T1 bildet in Kombination mit dem Kondensator C die Rufimpedanz. Die Ru­ fimpedanz ist über eine Steuerung des Widerstandes des Tran­ sistors T1 an die verschiedenen länderspezifischen Anforde­ rungen anpaßbar. Dazu wird aus der gleichgerichteten, positi­ ven Rufwechselspannung Va und negativen Rufwechselspannung Vb eine Steuerspannung VSt für den Transistor T1 mit Hilfe einer digitalen Regelschleife abgeleitet.

Die gleichgerichtete, positive Rufwechselspannung Va, die hohe Spannungswerte aufweist, wird über einen Spannungsteiler R2 und R3 auf eine kleinere Spannung geteilt, um von den nach­ folgenden Schaltungen, in denen Signale im Verhältnis zur gleichgerichteten, positiven Rufwechselspannung nur niedrige Spannungspegel aufweisen, verarbeitet zu werden.

Die spannungsgeteilte, positive Rufwechselspannung Va und die negative Rufwechselspannung Vb werden einer Subtrahierer­ schaltung 7 zugeführt, an deren Ausgang eine Differenzspan­ nung Vab anliegt.

Die Differenzspannung Vab wird anschließend von einem ersten Analog-Digital-Umsetzer 2 mit einer Abtastrate fs abgetastet und in ein digitales Signal V'ab gewandelt.

Das digitale Signal V'ab wird einer ersten, digitalen Wechsel­ richterschaltung 3 zugeführt. In Fig. 2 ist ein Zeitdiagramm mit dem digitalen Eingangs- und Ausgangssignal der digitalen Wechselrichterschaltung dargestellt. Unterschreiten die digi­ talen Werte V'ab am Eingang der ersten, digitalen Wechselrichterschaltung 3 einen unteren, vorgebbaren Schwellwert MIN, beginnt ein Zähler mit der Abtastrate fs/N des digitalen Si­ gnals zu zählen. Überschreitet der Zählerstand einen vorgeb­ baren Wert, der entsprechend der Frequenz der Rufwechselspan­ nung von einer digitalen Steuereinrichtung 10 einstellbar ist, werden nach Ablauf einer Wartezeit TS die digitalen Wer­ te am Ausgang V'ab~ der ersten, digitalen Wechselrichterschal­ tung 3 durch Vorzeichenumkehr invertiert. Während der Warte­ zeit TS bleibt der Zähler zurückgesetzt und beginnt erst wie­ der zu zählen, wenn die digitalen Werte V'ab am Eingang den Schwellenwert MIN unterschreiten. Somit wird aus dem digita­ len Eingangssignal, das eine gleichgerichtete Sinusschwingung - die Rufwechselspannung, bezogen auf das Bezugspotential VSS - darstellt, ein digitales Ausgangssignal erzeugt, das eine erste, auf das Bezugspotential VSS bezogene Rufwechselspannung darstellt.

Das digitale Ausgangssignal der digitalen Wechselrichter­ schaltung 3 wird einem digitalen Filter 4 zugeführt. Das di­ gitale Filter 4 ist zur Anpassung an länderspezifische Anfor­ derungen über eine digitale Steuereinrichtung 10 programmier­ bar, um die Rufimpedanz anpassen zu können, und weist dazu eine programmierbare Übertragungsfunktion k auf. Aus dem Ein­ gangssignal V'ab~ wird dazu die für die Rufimpedanz erforder­ liche Phasenverschiebung und Verstärkung durch das digitale Filter 4 berechnet. Dabei kann das digitale Filter 4 als di­ gitales Hardwarefilter ausgeführt sein, bei dem die Koeffizi­ enten programmierbar sind. Ebenso kann das digitale Filter als Signalverarbeitungsalgorithmus auf einem digitalen Si­ gnalprozessor ausgeführt sein, wobei durch Variablen die Filterfunktion für verschiedene Rufimpedanzen einstellbar ist.

Eine digitale Gleichrichterschaltung 5 richtet das digitale Ausgangssignal des digitalen Filters 4 VSI~ durch Betragsbil­ dung gleich.

Das Ausgangssignal VSI der digitalen Gleichrichterschaltung 5 wird von einem Digital-Analog-Umsetzer 6 in ein analoges Si­ gnal VI gewandelt.

Das analoge Signal VI wird einem ersten Eingang einer analo­ gen Integratorschaltung 8 zugeführt. Über einen zweiten Ein­ gang wird der analogen Integratorschaltung 8 die negative Rufwechselspannung Vb, die dem Leitungsstrom proportional ist, zugeführt. Aus beiden Eingangssignalen wird in der ana­ logen Integratorschaltung 8 eine Differenz gebildet, die an­ schließend integriert wird. Das Ausgangssignal VSt der analo­ gen Integratorschaltung 8 wird an den Steueranschluß des Transistors T1 geführt. Der Transistor T1 wird über die zuge­ führte Spannung VSt eingestellt.

In Fig. 3 ist die Einstellbarkeit des Leitungsstromes I durch den Transistor T1 dargestellt. Das analoge Signal VI der digitalen Regelschleife und die negative Rufwechselspan­ nung Vb, die dem Leitungsstrom proportional ist, werden einer Subtrahiererschaltung 21 zugeführt, an deren Ausgang die Dif­ ferenzspannung VI - Vb anliegt. Die Differenzspannung VI - Vb wird von einer Integratorschaltung 20 integriert. Am Ausgang der Integratorschaltung 20 liegt die Spannung VSt an, die an den Steueranschluß der Transistors T1 geführt wird. Über den Transistor T1 wird der Leitungsstrom I eingestellt. Die Inte­ gratorschaltung 20 integriert die Differenzspannung VI - Vb so lange, bis die Differenzspannung VI - Vb = 0 wird. Daraus läßt sich mit Vb = R1.I = VI ein Leitwert GM = I/VI = 1/R1 ableiten.

Der Leitungstrom I wird damit über das analoge Signal VI der digitalen Regelschleife so gesteuert, daß sich die erforder­ liche Rufimpedanz Z bei einer Differenzspannung Vab aus dem Verstärkungsfaktor ksense des Spannungsteilers R2 und R3, der Übertragungsfunktion k des digitalen Filters 4 und dem Leit­ wert GM der analogen Integratorschaltung berechnet:

Der Leitungsstrom I ist somit durch den Transistor T1 ein­ stellbar. Der Transistor T1 läßt sich wiederum durch die pro­ grammierbare Übertragungsfunktion k des digitalen Filters 4 einstellen. Somit hängt die Rufimpedanz von der programmier­ baren Übertragungsfunktion k des digitalen Filters 4 ab und ist durch einfaches Umprogrammieren der Übertragungsfunktion k des digitalen Filters 4 an verschiedene länderspezifische Anforderungen anpaßbar. Dazu können beispielsweise in einem Speicher 11 länderspezifische Werte für die Rufimpedanz abge­ legt sein. Die digitale Steuereinrichtung 10 liest aus dem Speicher 11 die zur Programmierung einer landesspezifischen Rufimpedanz erforderlichen Werte aus dem Speicher 11, pro­ grammiert das digitale Filter 4 dementsprechend um und stellt den digitalen Wechselrichter 3 auf die Frequenz fR der Ruf­ wechselspannung ein.

Claims (11)

1. Schaltungsanordnung zur elektronischen Erzeugung einer Rufimpedanz, wobei die an einem ersten Anschluss (a) und ei­ nem zweiten Anschluss (b) anliegende Rufwechselspannung (V~) durch einen Gleichrichter (1) gleichgerichtet wird, gekennzeichnet durch:
einen Kondensator (C), der zwischen dem ersten Anschluss (a) und dem Gleichrichter (1) geschaltet ist,
einen Transistor (T1), dessen Laststrecke zwischen einen ersten Ausgang (12) des Gleichrichters (1) und einem Bezugs­ potential (VSS) geschaltet ist,
eine Regelschleife (2-8), der eine erste (Va) und zweite (Vb) aus der Rufwechselspannung (V~) durch den Gleich­ richter (1) gleichgerichtete Spannung zugeführt wird, wobei die Regelschleife (2-8) eine Steuerspannung (VSt) erzeugt, die den Transistor (T1) steuert und die Übertragungsfunktion der Regelschleife (2-8) einstellbar ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelschleife (2-8) ein digitales Filter (4) aufweist, wobei die Übertragungsfunktion der Regelschleife durch Pro­ grammierung der Filterkoeffizienten des digitalen Filters (4) einstellbar ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das digitale Filter (4) durch einen entsprechend programmier­ ten, digitalen Signalprozessor (4) gebildet ist.

4. Schaltungsanordnung Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass dem digitalen Filter (4) eine digitale Wechselrichterschal­ tung (3) vorgeschaltet ist.

5. Schaltungsanordnung Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass dem digitalen Filter (4) eine digitale Gleichrichterschaltung (5) nachgeschaltet ist.

6. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelschleife (2-8) eine dem Transistor (T1) vorge­ schaltete, analoge Integratorschaltung (8) aufweist, die die Differenz aus einer ersten (VI) und einer zweiten (Vb) Ein­ gangsspannung integriert und deren Ausgangssignal (VSt) den Transistor (T1) steuert.

7. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Spannungsteiler (R2, R3) die an einem ersten Ausgang (12) des Gleichrichters (1) anliegende, gleichgerichtete Spannung (Va) auf eine kleinere Spannung teilt.

8. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Subtrahierschaltung (7) vorgesehen ist, die von der durch den Spannungsteiler (R2, R3) geteilten Spannung eine an einem zweiten Ausgang (13) des Gleichrichters (1) anliegende, gleichgerichtete Spannung zur Erzeugung einer Differenzspan­ nung (Vab) subtrahiert.

9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die digitale Wechselrichterschaltung (3), das digitale Filter (4) und die digitale Gleichrichterschaltung (5) auf einem di­ gitalen Baustein integriert sind.

10. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Analog-Digital-Umsetzer (2) zur Umwandlung der Differenz­ spannung (Vab) in ein digitales Signal (V'ab), ein Digital- Analog-Umsetzer (6) zur Umwandlung des durch die digitale Gleichrichterschaltung (5) gleichgerichteten, digitalen Sig­ nals in ein analoges Signal (VI) und die analoge Integrator­ schaltung (8) auf einem analogen Baustein integriert sind.

11. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Transistor (T1) ein n-Kanal-MOSFET ist.