DE2133148A1

DE2133148A1 - Elektronischer umpoler

Info

Publication number: DE2133148A1
Application number: DE19712133148
Authority: DE
Inventors: Werner Nann; Hermann Punzet; Rudolf Dipl-Ing Schneider
Original assignee: Tekade Felten and Guilleaume Fernmeldeanlagen GmbH
Current assignee: Tekade Felten and Guilleaume Fernmeldeanlagen GmbH
Priority date: 1971-07-03
Filing date: 1971-07-03
Publication date: 1973-01-11
Also published as: DE2133148C3; DE2133148B2

Description

Elektronischer Umpoler Bei der Übertragung von Nachrichten über galvanisch durchgeschaltete Leitungen werden Signalkriterien häufig mittels einer in einem bestimmten Rhythmus umgepolten Gleichspannung übertragen. In dieser Weise wird z.B. in der Fernsprechtechnik die Übertragung der 25 Hz -Ruf spannung für die Betätigung des Wechselstromweckers in einem Teilnehmerapparat durchgeführt.
Bei der trägerfrequenten Übertragung von Nachrichten zu einem Teilnehmer wird dann so vorgegangen, daß eine im 25 Hz-Rhythmus getastete Wechselspannung von z.B. 36 kHz übertragen wird. Beim Teilnehmer muß dann eine Umsetzung in eine im 25 Hz-Rhythmus wngepolte Gleichspannung erfolgen. Diese Umsetzung könnte z.B.
mittels mechanischer Relais durchgeführt werden, diese müssen jedoch mit verhältnismäßig großer Leistung angesteuert werden, sie sind störanfällig und unterliegen einem erheblichen Verschleiß. Außerdem schalten mechanische Relais nicht völlig prellfrei.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache elektronische Schaltungsanordnung zur Umpolung einer Gleichspannung anzugeben, wobei die Steuerung durch eine getastete Wechselspannung erfolgt. Die Schaltungsanordnung soll möglichst vollständig integrierbar sein.
Die Erfindung geht aus von einer Brückenschaltung mit vier Transistoren und löst die gestellte Aufgabe dadurch, daß die beiden Zweige der Brücke zwischen dem Pluspol und dem Minuspol der Gleichspannungsquelle durch je eine Reihenschaltung aus den Kollektor-Emitter-Strecken zweier zueinander komplementärer Transistoren gebildet sind, wobei die Emitter der Transistoren jedes Zweiges miteinander verbunden sind und zwischen diesen Verbindungspunkten als Ausgangsklemmen im Brückenzweig der Verbraucher angeschlossen ist und daß die Basen der beiden Transistoren jedes Zweiges der Brücke miteinander und mit dem Kollektor je eines Transistors eines Schinitt-Triggers mit zwei emittergekoppelten Transistoren verbunden sind, wobei der Schmitt-Trigger durch die aus der getasteten Wechselspannung durch Demodulation mittels einer aus einer Diode und einem Kondensator bestehenden Gleichrichteranordnung gewonnenen Signalspannung angesteuert ist.
Im folgenden soll die Erfindung anhand der Figur näher beschrieben und erläutert werden.
Die Figur zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgmäßen Schaltungsanordnung. Zwischen dem Pluspol und dem Minuspol der Gleichspannungsquelle liegen die beiden Zweige der Brücke. Der erste Zweig besteht aus der Reihenschaltung aus der Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors T1 und der Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors T2, der zweite Zweig ist die Reihenschaltung aus der Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors .
und der Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors T4. An den miteinander verbundenen Emittern der Transistoren T1 und T2 ist die Ausgangsklemme A und an die miteinander verbundenen Emitter der Transistoren T3 und T4 ist die Ausgangsklemme B des Umpolers angeschlossen, dazwischen liegt im Brückenzweig der Verbraucher V.
Die Basen der Transistoren Tl und T2 des ersten Zweiges sind miteinander sowie über einen Widerstand R2 mit dem Pluspol und unmittelbar mit dem Kollektor des ersten Transistors T5 des Schmitt-Triggers verbunden. Die Basen der Transistoren T3 und T4 des zweiten Zweiges sind ebenfalls miteinander verbunden und über einen Widerstand R3 an den Pluspol und unmittelbar an den Kollektor des zweiten Transistors T6 des Schmitt-Triggers angeschlossen. Die Emitter der beiden Transistoren des Schmitt-Triggers liegen über einen gemeinsamen Emitterwiderstand R6 am Minuspol der Gleichspannungsquelle. Zwischen der Basis des Transistors T6 und dem Minuspol der Gleichspannungsquelle ist ferner ein Widerstand R5 eingefügt, zwischen der Basis des Transistors T6 und dem Kollektor des Transistors T5 liegt außerdem die Parallelschaltung aus dem Kondensator C3 und dem Widerstand R4.
Die getastete Wechselspannung ist am Eingang E angeschlossen, eine Klemme dieses Eingangs ist mit dem Minuspol der Gleichspannungsquelle verbunden. Die andere Klemme ist über einen Kondensator Cl und eine Diode D5 an die Basis des ersten Transistors des Schmitt-Triggers geführt. Zwischen dem Verbindungspunkt von Kondensator Cl und Diode D5 ist eine weitere Diode D6 und zwischen dem Verbindungspunkt von Diode D5 und der Basis des Transistors T5 ist die Parallelschaltung aus einem Kondensator C2 und einem Widerstand Rl angeordnet.
Parallel zur Kollektor-Emitter-Strecke jedes Transistors T1 bis T4 der Brückenschaltung liegt je eine Diode D1 bis D4.
Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung ist beispielsweise Bestandteil der Schaltung in einer Fernsprechteilnehmereinrichtung. An die Ausgangsklemmen A und B ist dann als Verbraucher V über eine AnschluBleitung der Wechselstromwecker des Fernsprechapparates angeschlossen. An den Eingangsklemmen E liegt bei diesem Verwendungsfall zur Übertragung des Rufes eine im 25 Hz-Rhythmus getastete 36 kHz-Wechselspannung an, d.h. während der Tastpausen liegt die Wechselspannung an und während der Tastzeiten liegt keine Wechselspannung an.
Liegt die Wechselspannung während einer Tastpause an, so wird sie mittels der aus den Dioden D5 und D6 sowie den Kondensatoren Cl und C2 bestehenden Gleichrichteranordnung demoduliert, wobei gleichzeitig in bekannter Weise eine Spannungsverdopplung stattfindet. Diese Spannungsverdopplung ermöglicht es, die Anforderungen an die Amplitude der ansteuernden Wechselspannung gegenüber einer Schaltungsanordnung mit einer einfachen Gleichrichteranordnung herabzusetzen. Die so gewonnene Signalspannung liegt an der Basis des ersten Transistors T5 des Schmitt-Triggers, wodurch dieser leitend gesteuert ist und negatives Potential an die Basen der Transistoren Tl, T2 und T6 legt. Kierdurch sind die Transistoren Tl und T6 gesperrt, der Transistor T2 ist leitend und verbindet über seine Kollektor-Emitter-Strecke den Minuspol der Gleichspannungsquelle mit der Ausgangsklemme A.
An den Basen der Transistoren T3 und T4 liegt positives Potential, weil der Transistor T6 sperrt, dadurch ist der Transistor T3 leitend und der Transistor T4 ist gesperrt, die Ausgangsklemme B ist über die Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors T3 mit dem Pluspol der Gleichspannungsquelle verbunden.
Während der Tastzeit liegt keine Wechselspannung an und die vorher durch Demodulation und Spannungsverdopplung gewonnene Signalspannung fällt weg, der Kondensator C2 wird über den Widerstand Rl entladen, der gleichzeitig die Basis des ersten Transistors T5 des Schmitt-Triggers auf Emitterpotential legt, so daß die ser Transistor sicher gesperrt wird und demzufolge der zweite Transistor T6 des Schmitt-Triggers leitend wird. Die Basen der Transistoren Tl und T2 erhalten jetzt positives Potential, die Basen der Transistoren T3 und T4 erhalten negatives Potential, so daß die Transistoren T2 und T3 sperren und die vorher gesperrten Transistoren Tl und T4 leitend werden. Die Ausgangsklemme A ist jetzt über die Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors Tl mit dem Pluspol der Gleichspannungsquelle und die Ausgangsklemme B ist über die Kollektor-Rmitter-Strecke des Transistors T4 mit dem Minuspol verbunden.
Die zwangsläufige Steuerung der Transistoren der Brückenschaltung durch die an den Kollektoren der beiden Transistoren des Schmitt-Triggers zur Verfügung stehenden gegenläufigen Spannungen bewirkt, daß sowohl während der Tastpausen als auch während der Tastzeiten die Transistoren T2 und T3 bzw. die Transistoren Tl und T4 sicher durchgesteuert sind.
Die Anwendung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt, sie ist immer dann mit Vorteil einzusetzen, wenn eine Gleichspannung umgepolt werden soll und die Steuerung durch eine getastete Wechselspannung erfolgt. Bei geringen Anforderungen an die Amplitude der steuernden getasteten Wechselspannung kann die Spannungsverdopplerschaltung ohne weiteres durch eine einfache Gleichrichteranordnung ersetzt werden, wodurch sich eine weitere Vereinfachung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ergibt. Der Eigenverbrauch der Schaltungsanordnung ist an sich sehr gering, er läßt sich noch weiter verringern, wenn statt der Transistoren der Brückenschaltung Darlington-Emitterfolger eingesetzt werden. Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung ist sehr einfach aufgebaut und kommt insbesondere ohne Übertrager und Spulen aus, so daß sie weitgehend integrierbar ist und der Raumbedarf sehr gering wird.

Claims

Patentanspruche

schar Schaltungsanordnung mit einer Brückenschaltung aus vier Transistoren zur Umpolung einer Gleichspannung, die einer Gleichspannungsquelle entnommen und einem Verbraucher zugeführt wird, wobei die Ansteuerung durch eine getastete Wechselspannung erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Zweige der Brücke zwischen dem Pluspol und dem Minuspol der Gleichspannungsquelle durch je eine Reihenschaltung aus den Kollektor-Emitter-Strecken zueinander komplementärer Transistoren (Tl, T2, T3, T4) gebildet sind, wobei die Emitter der Transistoren jedes Zweiges miteinander verbunden sind und zwischen diesen Verbindungspunkten als Ausgangsklemmen (A, B) im Brückenzweig der Verbraucher (V) angeschlossen ist und daß die Basen der beiden Transistoren (Tl, T2; T3, T4) jedes Zweiges der Brücke miteinander und mit dem Kollektor je eines Transistors (T5, T6) eines Schmitt-Triggers mit zwei emittergekoppelten Transistoren verbunden sind, wobei der Schmitt-Trigger durch die aus der getasteten Wechselspannung durch Demodulation mittels einer aus einer Diode und einem Kondensator bestehenden Gleichrichteranord-= nung gewonnenen Signalspannung angesteuert ist.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit ihrem Kollektor mit dem Pluspol der Gleichspannungsquelle verbundenen Transistoren vom npn-?yp und die mit ihrem Kollektor mit dem Minuspol der Gleichspannungsquelle verbundenen Transistoren vom pnp-Typ sind und daß die Transistoren des Schmitt-Triggers vom npn-Typ sind.
3. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 1- und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Transistoren vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp ind.
4. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Demodulation der getasteten Wechselspannung verwendete Gleichrichteranordnung eine Spannungsverdopplerschaltung ist, wobei die eine Eingangsklemme über einen Kondensator und eine Diode mit der Basis des ersten Transistors des Schmitt-Triggers verbunden st und zwischen dem Verbindungspunkt von Kondensator und erster Diode eine weitere Diode und zwischen dem Verbindungspunkt von erster Diode und Basis des Transistors des Schmitt-Triggers eine Parallelschaltung aus einem Kondensator und einem Widerstand angeordnet ist.
5. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle der Transistoren der Brückenschaltung Darlington-Ernitterfolger eingesetzt sind.