DE2061954C3 - Gabelschaltung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Gabelschaltung zur Kopplung einer Zweirichtungs-Übertragungsleitung mit einer Einrichtungs-Sendeleitung und einer Einrichtungs-Empfangsleitung, welche Schaltung einen ersten Verstärker, dessen Eingang an die Empfangsleitung und dessen Ausgang an die Zweirichtungs-Übertragungsleitung angeschlossen sind, einen zweiten Verstärker, dessen Eingang an die Zweirichtungs-Übertragungsleitung und dessen Ausgang an die Sendeleitung angeschlossen sind und einen dritten Verstärker enthält, dessen Eingang an die Empfangsleitung und dessen c» Ausgang an die Sendeleitüng angeschlossen sind.

Eine solche Gabelschaltung ist aus der US-PS 11 948 bekannt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gabelschaltung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, die an die symmetrische Gesprächssignalübertragung, an die Gabel- und Wählerscheibensignalisierung, an die Wecksignalisierung und an das Leitungsspeiseverfahren angepaßt ist, die bei Teilnehmerleitungen mit daran angeschlossenen, konventionellen Teilnehmergeräten verwendet werden und die ferner gegen Induktionsspannungen in den Teilnehmerleitungen geschützt ist.

Die Aufgabe wird bei einer Gabelschaltung dadurch gelöst, daß der zweite Verstärker ein Gleichspannungsdifferentialverstärker ist, daß der erste Verstärker einen symmetrischen gleichspannungsgekoppelten Ausgang aufweist und daß zwischen der Zweirichtungs-Übertragungsleitung und dem Eingang des zweiten Verstärkers ein Dämpfungsnetzwerk eingeschaltet ist

Die Erfindung und ihre Vorteile werden an Hand der Figuren näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine Ausführungsform der Gabelschaltung nach der Erfindung,

F i g. 2 ein Ersatzschaltbild und

Fig.3 eine Ausführungsform einer schaltbaren Stromquelle.

Fig. 1 zeigt eine Zweirichtungs-Übertragungsleitung 7^ über die Signale in den beiden Richtungen übertragen werden. Die Übertragungsleitung T ist in diesem Beispiel eine Teilnehmerleitung eines Fernsprechteilnehmers. F i g. 1 zeigt ferner eine Einrichtungs-Empfangsleitung O, über die Signale der Gabelschaltung zugeführt werden und eine Einrichtungs-Sendeleitung Z, über die Signale von der Gabelschaltung her ausgesandt werden. Diese Leitungen bilden den Empfangsweg bzw. den Sendeweg einer sogenannten »Vierdraht-Verbindung«.

Die Empfangsleitung O ist an den Eingang eines Verstärkers 10 und den Eingang eines Verstärkers 20 angeschlossen. Die Übertragungsleitung T ist an den Ausgang des Verstärkers 20 und über ein Dämpfungsnetzwerk 40 an den Eingang eines Verstärkers 30 angeschlossen. Der Ausgang des Verstärkers 30 und der Ausgang des Verstärkers 10 sind beide an die Sendeleitung Zangeschlossen. Der Verstärker 10 liefert am Ausgang ein solches Signal, daß das über den Verstärker 20, das Dämpfungsnetzwerk 40, den Verstärker 30 an der Sendeleitung Z auftretende Signal kompensiert wird.

Der Verstärker 20 wird durch die Transistoren 21 und 22 gebildet, deren Emitter über einander gleiche Emitterwiderstände 23 und 24 an den Ausgang 25 einer schaltbaren Stromquelle 26 angeschlossen sind. Der Steuereingang 29 dieser Stromquelle ist an die Empfangsleitung O angeschlossen. Wenn das von der Empfangsleitung O empfangene Signal eine vorbestimmte Amplitudenschwelle überschreitet, so schaltet die Stromquelle 26 ein.

Im eingeschalteten Zustand führt die Stromquelle 26 einen konstanten Strom /2 von dem Verbindungspunkt der Emitterwiderstände 23 und 24 zu einem Speisepunkt mit einer Spannung von - Vife Volt. Der Kollektor des Transistors 21 ist über einen Kollektorwiderstand 27 mit einer Spannung von + Vb\ Volt verbunden, wobei z. B. Vb\ = Vbi. Der Kollektor des Transistors 22 ist über einen Kollektorwiderstand 28 mit Erde verbunden. Die eine Ader der Übertragungsleitung T ist an den Kollektor des Transistors 21 und die andere Ader ist an den Kollektor des Transistors 22 angeschlossen. Der Kollektorwiderstand 27 hat den gleichen Widerstandswert wie der Kollektorwiderstand 28. Die Übertragungsleitung T empfängt über diese Widerstände eine symmetrische Gleichspannungsspeisung, die für die Mikrophonspeisung und die Hakensignalisierung üblicher Teilnehmerfernsprechgeräte erwünscht ist.

Der Verstärker 10 wird durch die Transistoren 11 und 12 gebildet, deren Emitter über einander gleiche Emitterwiderstände 13 und 14 an eine Stromquelle 15 angeschlossen sind Diese Stromquelle führt einen konstanten Strom /i von dem Verbindungspunkt der Emitterwiderstände 13 und 14 zu einem Speisepunkt mit einer Spannung von — VZ» Volt Der Kollektor des Transistors 11 ist mit einer Spannung von + Vb\ Volt verbunden. Der Kollektor des Transistors 12 ist an die nicht geerdete Ader der Sendeleitung Zangeschlossen, ι ο

Die Basiselektroden der Transistoren" 21 und 11 sind miteinander und über einen Kondensator 50 mit der nicht geerdeten Ader der Empfangsleitung O verbunden. Die Basiselektroden der Transistoren 22 und 12 sind miteinander und über den Kondensator 51 mit Erde verbunden. Die Basisvorspannung der Transistoren 11, 12 und 21, 22 wird einer Spannung von - Vbß Volt entnommen, wobei z. B. — VZ» = - VZ» + 4 Volt ist, und zwar ist diese Spannung über die Widerstände 52 und 53 mit den Basiselektroden der Transistoren 11 und 21 bzw. 12 und 22 verbunden.

Der Verstärker 30 wird durch die Transistoren 3t und 32 gebildet deren Emitter über einander gleiche Emitterwiderstände 33 und 34 an eine Speisequelle 35 angeschlossen sind. Diese Speisequelle führt einen konstanten Strom h von dem Verbindungspunkt der Widerstände 33 und 34 zu einem Speisepunkt mit einer Spannung - VZ» Volt Der Kollektor des Transistors 31 ist mit einer Spannung + Vöi Volt verbunden Der kollektor des Transistors 32 ist über einen Kollektorwiderstand 36 mit einer Spannung + Vb\ Volt verbunden. Dieser Kollektor ist außerdem an die nicht geerdete Ader der Sendeleitung Z angeschlossen, welche auch an den Kollektor des Transistors 12 angeschlossen ist

Die Adern der Übertragungsleitung T sind über die Widerstände 41 und 42 des Dämpfungsnetzwerkes 40 an die Basiselektroden der Transistoren 31 und 32 angeschlossen. Zwischen diesen Basiselektroden sind die Widerstände 43 und 44 des Dämpfungsnetzwerkes 40 geschaltet Der Verbindungspunkt der Widerstände 43 und 44 ist mit einer Spannung von - Vbß Volt zum Liefern einer Basisvorspannung an die Transistoren 31 und 32 verbunden.

Der Verstärker 20 wandelt das unsymmetrische Signal von eier Empfangsleitung O in em symmetrisches Signal an der Übertragungsleitung T um. Der Verstärker 30 wandelt das symmetrische Signal von der Übertragungsleitung T in ein unsymmetrisches Signal an der Sendeleitung Z um. Die Gabelschaltung ist auf diese Weise an die übliche Form der Gesprächssignalübertragung über Teilnehmerleitungen angepaßt. Der Verstärker 30 hat einen Differentialeingang und ist lediglich empfindlich für Signale, die Unterschiede zwischen den Basisslrömen der Transistoren 31 und 32 herbeiführen. Störungen, die durch benachbarte Starkstromnetze oder Blitzeinschläge in die Übertragungsleitung T eingeführt werden, rufen Longitudinalströme durch die Übertragungsleitung Γ hervor. Diese Ströme haben die gleiche Stärke und Richtung in den beiden Adern der Übertragungsleitung Γ und beeinflussen die Transistoren 31 und 32 in gleicher Weise. Änderungen der Basisspannungen der Transistoren 31 und 32 mit gleicher Phase werden nicht verstärkt, da der effektive Emitterwiderstand der Transistoren für solche Änderungen infolge der Verwendung der Stromquelle 35 sehr hoch ist.

Das zwischen der Übertragungsleitung T und dem Eingang des Verstärkers 30 eingeschaltete Dämpfungsnetzwerk 40 schwächt die Störungen und schützt den Verstärker 30 vor zu hohen Spannungen am Eingang.

Der Verstärker 30 ist ein Gleichspannungsverstärker, so daß Signalisierungen mit den Haken und der Wählerscheibe des an die Übertragungsleitung T angeschlossenen Fernsprechgeräts in der Sendeleitung Z festgestellt werden können. Auch Signalisierungen durch das Wählverfahren mit Drucktasten zum Einschalten von Widerständen in die Teilnehmerschleife können in der Sendeleitung Z festgestellt werden. Der bei diesem Wählverfahren verwendete Polaritätswechsel der Speisespannung der Teilnehmerleitung kann dadurch erhalten werden, daß mittels eines über die Empfangsleitung O zugeführten Signals die Transistoren 21 und 22 abwechselnd vollständig ausgesteuert werden.

Der Verstärker 20 kann unter der Steuerung von über die Empfangsleitung O zugeführten Signalen der Übertragungsleitung T Spannungen zuführen, die eine Amplitude der Größenordnung der Speisespannung von + Vb\ Volt aufweisen. Dies ermöglicht über die Gabelschaltung -eine an die Teilnehmerleitung angeschlossene, übliche Weckvorrichtung in Form eines Wechselstromweckers zu betätigen.

Die Stromquelle 26 ist abgeschaltet wenn die Empfangsleitung O in dem Zustand ist, in dem keine Signale an diesen zugeführt werden. In diesem Ruhezustand der Empfangsleitung O hat der Verstärker 20 eine sehr geringe Verlustleistung. Eine Gabelschaltung in einer praktischen Ausführungsform hat eine Ruheverlustleistung von weniger als 100 mW.

Wenn für die Kondensatoren 50 und 51 eine solche Kapazität gewählt wird, daß deren Impedanzen im Vergleich zu den Widerständen 52 und 53 gering sind, kann eine Amplituden-Frequenz-Übertragskennlinie der Empfangsleitung O zur Übertragungsleitung T erzielt werden, die sich praktisch bis zu null Hz erstreckt. Die Amplkuden-Frequenz-Übertragungskennlinie von der Übertragungsleitung Γ zum Sendeweg Z umfaßt die Frequenz von null Hz, da ein Gleichspannungsverstärker zwischengeschaltet ist.

Eine Schaltung mit einer Durchlaßkennlinie, die bei null Hz anfängt und die einen Amplitudenbereich von sehr geringen Amplituden bis zu sehr großen Amplituden der Größenordnung der Speisespannung aufweist, wird eine transparante Schaltung genannt. Für alle praktischen Verwendungen ist die in F i g. 1 dargestellte Gabelschaltung eine transparante Gabelschaltung. Solche transparanten Gabelschaltungen lassen sich vorteilhaft in der Randapparatur elektronischer Fernsprechsysteme mit »Vierdraht-Verbindungskanälen« verwenden.

Fig.2 zeigt das Wechselstrom-Ersatzschaltbild der Gabelschaltung nach F i g. 1 zur annäherungsweisen Ableitung der Ausgleichsbedingung.

Der Verstärker 10 ist durch einen Eingangswiderstand Rr und eine Ausgangsstromquelle mit einem Strom /1 ersetzt. Rv — bR\ und /V = bi\, wobei b den Stromverstärkungsfaktor, R\ die Summe der Widerstandswerte der Emitterwiderstände 13 und 14 und /1 den Strom durch den Eingangswiderstand bezeichnen. Die Verstärker 20 und 30 sind auf gleiche Weise durch einen Eingangswiderstand und eine Ausgangsstromquelle ersetzt. Der Widerstand Rt ersetzt die Eingangsimpedanz der Übertragungsleitung T von der Gabelschaltung her betrachtet. Der Widerstand Rb ersetzt die Kollektorwiderstände 27 und 28. Der Widerstand Ri

ersetzt die Eingangsimpedanz der Sendeleitung Z von der Gabelschaltung her betrachtet. Der Dämpfungsfaktor des Dämpfungsnetzwerkes 40 wird durch a bezeichnet.

Die Spannungsquelle mit der Spannung e ersetzt den Empfangsweg O, dem ein Signal zugeführt wird. Aus dem Ersatzschaltbild lassen sich die nachfolgenden Gleichungen ableiten:

Wenn die Übertragungsleitung T einen Scheinwiderstand Ro aufweist mit dem Scheinwiderstand abgeschlossen ist und ferner Rb = Ro, so reduziert die Ausgleichbedingurig(7)zu *'

'Ähnlich wie in (1) ist

/j - ClR₂,

Ähnlich wie in (1) isl

₁ = e/R,. (I)

Die Substitution von (2), (3) und (4) in (5) liefert

e!R₂

K_h

Im Ausglcichszustand muß gelten:

K₄ = 0.

Diese Bedingung wird erfüllt, wenn Z₁' = /3. Aus (1) und (6) folgt dann für die Ausgleichbedingung

R₁

R₁

Wenn die Teilnehmerleitung eine Scheinimpedanz Zo

aufweist, die kein Widerstand ist, so gilt nach wie vor die Bedingung (8) beim Ersetzen von Ro durch Za, wenn die Kollektorwiderstände 27 und 28 in Fig. 1 durch die Impedanzen Zo/2 ersetzt werden. Die Ausgleichbedingung (8) wird dann erfüllt, wenn in die Emitterkreise der Transistoren 21, 22 oder 31, 32 komplexe Impedanzen geschaltet werden, die Zo proportional sind.

F i g. 3 zeigt eine Ausführungsform der schallbaren Stromquelle 26 der Fig. 1. Die Stromquelle enthält einen npn-Transistor 54, dessen Kollektor an den Ausgang 25 und dessen Emitter über einen Emitlerwiderstand 55 an die Speiseklemme 56 angeschlossen ist. Die Basiselektrode ist über einen Basiswiderstand 58 mit der Speiseklemme 56 und über einen Basiswiderstand 58 mit dem Kollektor eines pnp-Transistors 59 verbunden. Der Emitter dieses Transistors ist geerdet. Die Basiselektrode ist über das ÄC-Netzwerk 60 geerdet und ist über den Basiswiderstand 61 mit dem Steuereingang 29 verbunden. Wenn dem Steuereingang 29 ein Steuersignal zugeführt wird, das die Basis-Emitter-Schwellenspannung des Transistors 59 überschreitet, führt der Transistor 59 einen Kollektorstrom. Dieser Kollektorstrom ist als Basisstrom für den Transistor 54 wirksam. Bei hinreichender Stärke des Steuersignals wird der Transistor 54 durch den Kollektorstrom des Transistors 59 in den Sättigungszustand gesteuert. In diesem Zustand führt der Transistor 45 einen nahezu konstanten Strom vom Ausgang 25 zur Speiseklemme 56. Die Widerstände im Emitter- und Basiskreis des Transistors 54 sind dabei als den Strom bestimmende Elemente wirksam.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Gabelschaltung zur Kopplung einer Zweirichtungs-Übertragungsleitung mit einer Einrichtungs-Sendeleitung und einer Einrichtungs-Empfangsleitung, welche Schaltung einen ersten Verstärker, dessen Eingang an die Empfangsleitung und dessen Ausgang an die Zweirichtungs-Übertragsleitung angeschlossen sind, einen zweiten Verstärker, ι ο dessen Eingang an die Zweirichtungs-Übertragsleitung und dessen Ausgang an die Sendeleitung angeschlossen sind, und einen dritten Verstärker enthält, dessen Eingang an die Empfangsleitung und dessen Ausgang an die Sendeleitung angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Verstärker (30) ein Gleichspannungsdifferentialverstärker ist, daß der erste Verstärker (20) einen symmetrischen gleichspannungsgekoppelten Ausgang aufweist und daß zwischen der Zweirichtungs-Übertragungsleitung (T) und dem Eingang des zweiten Verstärkers (30) ein Dämpfungsnetzwerk (40) eingeschaltet ist.

2. Gabelschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärker durch je zwei Transistoren gebildet werden, deren Emitter an eine Stromquelle angeschlossen sind.

3. Gabelschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromquelle des ersten Verstärkers (20) eine schaltbare Stromquelle (26) ist, die mit der Empfangsleitung (O) gekoppelt ist und die sich einschaltet, wenn die Spannung der Empfangsleitung eine vorbestimmte Amplitudenschwelle überschreitet.

4. Gabelschaltung nach Anspiuch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in die Kreise der Emitter jedes der Verstärker untereinander gleiche Emitterwiderstände eingeschaltet sind.

5. Gabelschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zweirichtungs-Übertragungsleitung (T) an die Kollektoren der Transistoren (21,22) des ersten Verstärkers (20) angeschlossen ist und daß diese Kollektoren über gleiche Impedanzen (27, 28) mit verschiedenen Punkten konstanten Potentials verbunden sind.