DE19858761C1 - Schaltungsanordnung zur elektronischen Erzeugung einer Rufimpedanz - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur elektronischen Erzeugung einer Rufimpedanz in einem Telekommunikationsendgerät. An einem ersten und einem zweiten Anschluß des Telekommunikationsendgerätes liegt über eine Zweidrahtleitung eine Rufwechselspannung an, wenn das Telekommunikationsendgerät ein Rufsignal empfängt. Zwischen dem ersten Anschluß und einem Bezugspotential ist eine erste Reihenschaltung von einem ersten Kondensator, der Laststrecke eines ersten Transistors und einem ersten Widerstandstand geschaltet. Zwischen dem zweiten Anschluß und dem Bezugspotential ist einer zweite Reihenschaltung von einem zweiten Kondensator, der Laststrecke eines zweiten Transistors und einem zweiten Widerstandstand geschaltet. Einer Regelschleife wird sowohl ein erstes Potential der Rufwechselspannung als auch ein zweites Potential der Rufwechselspannung zugeführt. Die Regelschleife erzeugt eine erste Steuerspannung, die den ersten Transistor steuert, und eine zweite Steuerspannung, die den zweiten Transistor steuert. Die Übertragungsfunktion der Regelschleife ist einstellbar und damit an länderspezifische Anforderungen anpaßbar.

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 Rufwechselspannung, dargestellt. Das gerufene Teil­ nehmerendgerät 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 Teilnehmerleitung Rufimpedanzen, die aufgrund des unter­ schiedlichen Aufbaus der Telekommunikationsnetze in verschie­ denen 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 da­ bei der erhöhte Aufwand bei der Produktion von Teilnehmerend­ geräten, da für jedes Land eine eigene Teilnehmerendgerätva­ riante hergestellt werden muß, die die Rufimpedanzanforderun­ gen erfüllt.

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 weiterhin mit einem Kondensator und einem Widerstand realisiert, wobei beide län­ derspezifisch 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.

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

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur elektro­ nischen Erzeugung einer Rufimpedanz in einem Telekommunikati­ onsendgerät. An einem ersten und einem zweiten Anschluß des Telekommunikationsendgerätes liegt über eine Zweidrahtleitung eine Rufwechselspannung an, wenn das Telekommunikationsendge­ rät ein Rufsignal empfängt. Zwischen dem ersten Anschluß und einem Bezugspotential ist eine erste Reihenschaltung von ei­ nem ersten Kondensator, der Laststrecke eines ersten Transi­ stors und einem ersten Widerstandstand geschaltet. Zwischen dem zweiten Anschluß und dem Bezugspotential ist eine zweite Reihenschaltung von einem zweiten Kondensator, der Laststrec­ ke eines zweiten Transistors und einem zweiten Widerstand­ stand geschaltet. Einer Regelschleife wird sowohl ein erstes Potential der Rufwechselspannung als auch ein zweites Poten­ tial der Rufwechselspannung zugeführt. Die Regelschleife er­ zeugt eine erste Steuerspannung, die den ersten Transistor steuert, und eine zweite Steuerspannung, die den zweiten Transistor steuert. Die Übertragungsfunktion der Regelschlei­ fe ist einstellbar und damit an länderspezifische Anforderun­ gen anpaßbar. Insbesondere bei der Produktion von Teilnehme­ rendgeräten ergeben sich Vorteile, da der Aufbau eines Teil­ nehmerendgerätes einheitlich ist und nur durch Einstellen der Übertragungsfunktion der Regelschleife festgelegt wird, in welchen Land das Teilnehmerendgerät benutzt werden kann. Wei­ terhin wird bei dieser Schaltungsanordnung keine Gleich­ richterschaltung zur Gleichrichtung der Rufwechselspannung benötigt.

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.

Das digitale Filter ist bevorzugt durch einen entsprechend programmierten digitalen Signalprozessor gebildet.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Regelschleife eine dem Steueranschluß des ersten Transistors vorgeschaltete erste analoge Integratorschaltung, die die Differenz aus ei­ ner ersten und einer zweiten Eingangsspannung integriert und deren Ausgangssignal den ersten Transistor steuert, und eine dem Steueranschluß des zweiten Transistors vorgeschaltete zweite analoge Integratorschaltung, die die Differenz aus ei­ ner dritten und einer vierten Eingangsspannung integriert und deren Ausgangssignal den zweiten Transistor steuert, auf.

Bevorzugt teilt ein erster Spannungsteiler das erste Potenti­ al der Rufwechselspannung und ein zweiter Spannungsteiler das zweite Potential der Rufwechselspannung.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist das digitale Filter auf einem digitalen Baustein integriert.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind ein er­ ster und ein zweiter Analog-Digital-Umsetzer, ein erster und ein zweiter Digital-Analog-Umsetzer und die erste und zweite analoge Integratorschaltung auf einem analogen Baustein inte­ griert.

Der erste und zweite Transistor ist besonders bevorzugt als n-Kanal-MOSFET ausgeführt.

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, und

Fig. 2 zwei spannungsgesteuerte Stromquellen zur Einstellung eines ersten und zweiten Leitungsstroms gemäß der Er­ findung.

Die in Fig. 1 dargestellte Schaltungsanordnung zur elektroni­ schen Erzeugung einer Rufimpedanz weist einen ersten Anschluß a und einen zweiten Anschluß b auf, die mit einer zwei­ adrigen Teilnehmerleitung verbindbar sind. Über die Zwei­ drahtleitung sind Rufsignale empfangbar, wobei die Rufsignale durch eine sinusförmige Wechselspannung V~ mit einer Frequenz fR erzeugt werden (im folgenden Rufwechselspannung genannt). Gleichsignalanteile in dem Rufsignal werden durch einen er­ sten Kondensator C1 und einen zweiten Kondensator C2 abge­ blockt.

Der erste Kondensator C1 und der zweiten Kondensator C2 bil­ den ferner einen kapazitiven Teil einer Rufimpedanz.

Für die positive Halbwelle der Rufwechselspannung V~ ist eine erste Reihenschaltung des ersten Kondensators C1, der Last­ strecke eines ersten Transistors T1 und eines ersten Wider­ stands R1 vorgesehen. Die Reihenschaltung verbindet den er­ sten Anschluß a mit einem Bezugspotential VSS. Am Verbin­ dungspunkt des ersten Kondensators C1 und der ersten Transi­ stors T1 ist ein erstes Potential Va~ der Rufwechselspannung V~ abgreifbar.

Für die negative Halbwelle der Rufwechselspannung V~ ist eine zweite Reihenschaltung des zweiten Kondensators C2, der Last­ strecke eines zweiten Transistors T1 und eines zweiten Wider­ stands R2 vorgesehen. Die Reihenschaltung verbindet den zwei­ ten Anschluß b mit dem Bezugspotential VSS. Ein zweites Po­ tential Vb~ der Rufwechselspannung V~ ist am Verbindungspunkt des zweiten Kondensators C2 und des zweiten Transistors T2 abgreifbar.

Die Rufimpedanz wird jeweils für die positive bzw. negative Halbwelle der Rufwechselspannung V~ von dem ersten Kondensa­ tor C1 und dem ersten Transistor T1 bzw. dem zweiten Konden­ sator C2 und dem zweiten Transistor T2 gebildet. Dazu wird ein erster Leitungsstrom I1 und ein zweiter Leitungsstrom I2 jeweils in der ersten bzw. zweiten Reihenschaltung einge­ stellt.

Für die positive Halbwelle wird der zweite Transistor T2 nie­ derohmig geschaltet, so daß die zweite Reihenschaltung zwi­ schen dem zweiten Anschluß b und dem Bezugspotential VSS nie­ derohmig ist. Für die negative Halbwelle wird der erste Tran­ sistor T1 niederohmig geschaltet, so daß die erste Reihen­ schaltung zwischen dem ersten Anschluß a und dem Bezugspoten­ tial VSS niederohmig ist.

Das erste Potential Va~ (positive Halbwelle) wird durch einen ersten Spannungsteiler R3 und R5 auf eine kleinere Spannung geteilt, die von einem ersten Analog-Digital-Umsetzer 3 in ein erstes digitales Signal V'a~ umgesetzt wird.

Das zweite Potential Vb~ (negative Halbwelle) wird durch ei­ nen zweiten Spannungsteiler R4 und R6 auf eine kleinere Span­ nung geteilt, die von einem zweiten Analog-Digital-Umsetzer 3 in ein zweites digitales Signal V'b~ umgesetzt wird.

Das erste digitale Signal V'a~ und das zweite digitale Signal V'b~ werden einem digitalen Filter 7 (Impedanzfilter) zuge­ führt.

Das digitale Filter 7 wird von einer Steuereinheit 8 - bei­ spielsweise einem Mikroprozessor -, die mit einem Speicher 9 verbunden ist, programmiert. Die Programmierung des digitalen Filters 7 dient dabei zur Einstellung länderspezifischer Pa­ rameter der Rufimpedanz. Dazu können verschiedene länderspe­ zifische Daten in dem Speicher 9 abgelegt sein. Je nach Ein­ satzgebiet der Schaltungsanordnung werden von der Steuerein­ heit 8 länderspezifische Daten aus dem Speicher 9 gelesen und das digitale Filter 7 entsprechend programmiert.

Das digitale Filter 7 erzeugt ein erstes digitales Ausgangs­ signal VSI1 und ein zweites digitales Ausgangssignal VSI2.

Das erste digitale Ausgangssignal VSI1 wird von einem ersten Digital-Analog-Umsetzer 4 in ein erstes Eingangssignal VI1 für eine erste analoge Integratorschaltung 1 umgesetzt.

Parallel wird das zweite digitale Ausgangssignal VSI2 von ei­ nem zweiten Digital-Analog-Umsetzer 5 in ein erstes Eingangs­ signal VI2 für eine zweite analoge Integratorschaltung 2 um­ gesetzt.

Die erste analoge Integratorschaltung 1 integriert die Diffe­ renz des ersten Eingangssignals VI1 und eines zweiten Ein­ gangssignals Vam, das an dem Verbindungspunkt der Laststrecke des ersten Transistors T1 und des ersten Widerstands R1 abge­ griffen wird. Das zweite Eingangssignal Vam = R1 . I1 hängt da­ bei von dem ersten Leitungsstrom I1 ab.

Parallel integriert die zweite analoge Integratorschaltung 2 die Differenz des ersten Eingangssignals VI2 und eines zwei­ ten Eingangssignals Vbm, das an dem Verbindungspunkt der Laststrecke des zweiten Transistors T2 und des zweiten Wider­ stands R2 abgegriffen wird. Das zweite Eingangssignal Vbm = R2 . I2 hängt dabei von dem zweiten Leitungsstrom I2 ab.

In Fig. 2 ist der Aufbau der ersten und zweiten analogen In­ tegratorschaltung und die Einstellbarkeit des ersten Lei­ tungsstroms I1 und des zweiten Leitungsstroms I2 durch den ersten Transistor T1 bzw. den zweiten Transistor T2 darge­ stellt.

Das erste analoge Steuersignal VI1 und das Potential Vam, das an dem Verbindungspunkt der Laststrecke des ersten Transi­ stors T1 und des ersten Widerstands R1 abgegriffen wird, wer­ den einer ersten Subtrahiererschaltung 12 zugeführt, an deren Ausgang eine Differenzspannung VI1 - Vam anliegt. Die Diffe­ renzspannung VI1 - Vam wird von einer ersten Integratorschal­ tung 11 integriert. Am Ausgang der ersten Integratorschaltung 11 liegt eine Spannung VSt1 an, die an den Steueranschluß des ersten Transistors T1 geführt wird. Über den ersten Transi­ stor T1 wird der erste Leitungsstrom I1 eingestellt. Die er­ ste Integratorschaltung 11 integriert die Differenzspannung VI1 - Vam so lange, bis die Differenzspannung VI1 - Vam = 0 wird. Daraus läßt sich mit Vam = R1 . I1 = VI1 ein Leitwert GM1 = I1/VI1 = 1/R1 ableiten.

Der erste Leitungsstrom I1 wird damit über das erste analoge Signal VI1 der digitalen Regelschleife so gesteuert, daß sich die erforderliche Rufimpedanz Z1 bei einer positiven Halbwel­ le der Rufwechselspannung V~ aus dem Verstärkungsfaktor ksen­ se1 des ersten Spannungsteilers R3 und R5, einer ersten Über­ tragungsfunktion k1 des digitalen Filters 7 und dem Leitwert GM1 der ersten analogen Integratorschaltung 1 berechnet:

Der erste Leitungsstrom I1 ist somit durch den ersten Transi­ stor T1 einstellbar. Der erste Transistor T1 läßt sich wie­ derum durch die programmierbare erste Übertragungsfunktion k1 des digitalen Filters 7 einstellen. Somit hängt die Rufimpe­ danz von der programmierbaren ersten Übertragungsfunktion k1 des digitalen Filters 7 ab und ist durch einfaches Umprogram­ mieren der ersten Übertragungsfunktion k1 des digitalen Fil­ ters 7 an verschiedene länderspezifische Anforderungen anpaß­ bar. Dazu können beispielsweise in dem Speicher 9 länderspe­ zifische Werte für die Rufimpedanz abgelegt sein. Die Steuer­ einrichtung 8 liest aus dem Speicher 9 die zur Programmierung einer landesspezifischen Rufimpedanz erforderlichen Werte und programmiert die erste Übertragungsfunktion k1 des digitalen Filters 7 dementsprechend um.

Das zweite analoge Steuersignal VI2 und das Potential Vbm, das an dem Verbindungspunkt der Laststrecke des zweiten Tran­ sistors T2 und des zweiten Widerstands R2 abgegriffen wird, werden einer zweiten Subtrahiererschaltung 22 zugeführt, an deren Ausgang eine Differenzspannung VI2 - Vbm anliegt. Die Differenzspannung VI2 - Vbm wird von einer zweiten Integra­ torschaltung 21 integriert. Am Ausgang der zweiten Integra­ torschaltung 21 liegt eine Spannung VSt2 an, die an den Steu­ eranschluß des zweiten Transistors T2 geführt wird. Über den zweiten Transistor T2 wird der zweite Leitungsstrom I2 einge­ stellt. Die zweite Integratorschaltung 21 integriert die Dif­ ferenzspannung VI2 - Vbm so lange, bis die Differenzspannung VI2 - Vbm = 0 wird. Daraus läßt sich mit Vbm = R2 . I2 = VI2 ein Leitwert GM2 = I2/VI2 = 1/R2 ableiten.

Der zweite Leitungstrom I2 wird damit über das zweite analoge Signal VI2 der digitalen Regelschleife so gesteuert, daß sich die erforderliche Rufimpedanz Z2 bei einer negativen Halbwel­ le der Rufwechselspannung V~ aus dem Verstärkungsfaktor ksen­ se2 des zweiten Spannungsteilers R4 und R6, einer zweiten Übertragungsfunktion k2 des digitalen Filters 7 und dem Leit­ wert GM2 der zweiten analogen Integratorschaltung 2 berech­ net:

Der zweite Leitungsstrom I2 ist somit durch den zweiten Tran­ sistor T2 einstellbar. Der zweite Transistor T2 läßt sich wiederum durch die programmierbare zweite Übertragungsfunkti­ on k2 des digitalen Filters 7 einstellen. Somit hängt die Ru­ fimpedanz von der programmierbaren zweiten Übertragungsfunk­ tion k2 des digitalen Filters 7 ab und ist durch einfaches Umprogrammieren der zweiten Übertragungsfunktion k2 des digi­ talen Filters 7 an verschiedene länderspezifische Anforderun­ gen anpaßbar. Die Umprogrammierung der zweiten Übertragungs­ funktion k2 erfolgt dabei analog der Umprogrammierung der er­ sten Übertragungsfunktion k1.

Die erste Übertragungsfunktion k1 und die zweite Übertra­ gungsfunktion k2 sind vorzugsweise gleich, damit sich sowohl für eine positive als auch negative Halbwelle der Rufwech­ selspannung V~ die gleiche Rufimpedanz Z = Z1 = Z2 einstellt. Dies setzt selbstverständlich gleiche Leitwerte GM1 und GM2 der ersten 1 und zweiten 2 analogen Integratorschaltung und gleiche Spannungsteilerverhältnisse des ersten und zweiten Spannungsteilers voraus. Damit gilt mit GM1 = GM2 und ksense1 = ksense2 für die Rufimpedanz Z: Z = Z1 = Z2.

Mit der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist jedoch auch eine unsymmetrische Rufimpedanz einstellbar, die für die po­ sitive Halbwelle der Rufwechselspannung V~ eine andere Rufim­ pedanz 21 als für die negative Halbwelle der Rufwechselspan­ nung V~ aufweist.

Claims (8)

1. Schaltungsanordnung zur elektronischen Erzeugung einer Ru­ fimpedanz, wobei an einem ersten (a) und einem zweiten (b) Anschluß eine Rufwechselspannung (V~) anliegt, dadurch gekennzeichnet, daß

• - zwischen dem ersten Anschluß (a) und einem Bezugspotential (VSS) eine erste Reihenschaltung von einem ersten Kondensator (C1), der Laststrecke eines ersten Transistors (T1) und einem ersten Widerstand (R1) geschaltet ist,
• - zwischen dem zweiten Anschluß (b) und dem Bezugspotential (VSS) eine zweite Reihenschaltung von einem zweiten Kondensa­ tor (C2), der Laststrecke eines zweiten Transistors (T2) und einem zweiten Widerstand (R2) geschaltet ist,
• - eine Regelschleife (1-7), der sowohl ein erstes Potential (Va~) der Rufwechselspannung (V~) als auch ein zweites Poten­ tial (Vb~) der Rufwechselspannung (V~) zugeführt wird, vorge­ sehen ist, wobei die Regelschleife (1-7) eine erste Steuer­ spannung (VSt1), die den ersten Transistor (T1) steuert, und eine zweite Steuerspannung (VSt2), die den zweiten Transistor (T2) steuert, erzeugt und die Übertragungsfunktion der Re­ gelschleife (1-7) einstellbar ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelschleife (1-7) ein digitales Filter (7) aufweist, wobei die Übertragungsfunktion der Regelschleife durch Pro­ grammierung der Filterkoeffizienten des digitalen Filters (7) einstellbar ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das digitale Filter (7) durch einen entsprechend programmier­ ten digitalen Signalprozessor gebildet ist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das digitale Filter (7) auf einem digitalen Baustein inte­ griert ist.

5. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelschleife (1-7) eine dem Steueranschluß des ersten Transistors (T1) vorgeschaltete erste analoge Integrator­ schaltung (1), die die Differenz aus einer ersten (VI1) und einer zweiten (Vam) Eingangsspannung integriert und deren Ausgangssignal (VSt1) den ersten Transistor (T1) steuert, und eine dem Steueranschluß des zweiten Transistors (T2) vorge­ schaltete zweite analoge Integratorschaltung (2), die die Differenz aus einer dritten (VI2) und einer vierten (Vbm) Eingangsspannung integriert und deren Ausgangssignal (VSt2) den zweiten Transistor (T2) steuert, aufweist.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster (2) und ein zweiter (6) Analog-Digital-Umsetzer, ein erster (4) und ein zweiter (5) Digital-Analog-Umsetzer und die erste (1) und zweite (2) analoge Integratorschaltung auf einem analogen Baustein integriert sind.

7. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß der erste (T1) und zweite (T2) Transistor jeweils als n- Kanal-MOSFET ausgeführt ist.

8. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Spannungsteiler (R3, R5) das erste Potential (Va~) der Rufwechselspannung (V~) auf eine kleinere Spannung teilt und ein zweiter Spannungsteiler (R4, R6) das zweite Potential (Vb~) der Rufwechselspannung (V~) auf eine kleinere Spannung teilt.