DE2307015A1 - Uebertrageranordnung fuer den anschluss einer vorrichtung an eine fernsprechleitung - Google Patents

Description

Ital.Anm.21157A/72

vom 29.2.1972

Societa Italiana Telecomunicazioni

Siemens s.p.a.
Piazzale Zavattari 12, Mailand / Italien

Übertrageranordnung für den Anschluß einer Vorrichtung an eine Fernsprechleitung.

Die Erfindung betrifft eine tibertrageranordnung für den Anschluß einer Vorrichtung, wie z.B. eines Meßgerätes an eine Fernsprechleitung (oder ein Fernsprechkabel) mit einem Koppeltrans formator.

Eine solche übertrageranordnung (Zuordner), die insbesondere für den Frequenzbereich von 200 Hz bis 20 kHz bestimmt ist, muß so beschaffen sein, daß sie z.B. ein Meßgerät galvanisch von der Leitung isoliert und weder merkliche Änderungen des Reflexionsfaktors und der Gruppenlaufzeit der Leitung hervorruft noch den Leitungsstrom beeinträchtigt. Die hierfür zur Zeit bekannten Schaltungen enthalten nur passive Bauelemente und sind in ihrer Leistungsfähigkeit nicht befriedigend. Insbesondere müßten sie, um gewissen CCITT-Vorschriften zu genügen, eine sehr große Primärinduktanz (nämlich ca. 20 bis 30 H) haben, die praktisch nicht zu verwirklichen ist, und eine Streuinduktivität von nur wenigen mH.

Um diesem Nachteil zu begegnen, kann man eine Übertrageranordnung verwenden, die nur den sich auf den Reflexionsfaktor beziehenden Anforderungen gerecht wird und daher mit einer

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realisierbaren Primärinduktanz von einigen H auskommt, während die Änderungen der Gruppenlaufseit durch eine besondere Ausgleichseinrichtung kompensiert wird. Es hat sich jedoch gezeigt, daß dieser Ausgleichsvorgang erhebliche Schwierigkeiten bereitet und die entsprechenden Schaltungen aufwendig und kostspielig sind und außerdem beträchtliche Ausmaße haben.

Aufgabe der Erfindung ist, eine übertrageranordnung anzugeben, die sowohl ohne eine spezielle Ausgleichseinrichtung für die Gruppenlaufzeit als auch ohne Spulen mit unrealisierbarem Induktanzwert auskommt und außerdem geringe Dimensionen hat.

Die Erfindung besteht darin, daß bei einer Übertrageranordnung der eingangs genannten Art zwischen die Klemmen des Primärkreises des Koppeltransformators eine Ausgleichsschaltung geschaltet ist, welche eine negative induktive Impedanz realisiert.

Der Wert der negativen Induktanz ist so gewählt, daß die äquivalente Primärinduktanz wie gewünscht einen hohen Wert hat, während der Wert der wirklichen Primärinduktanz geringer und daher leicht realisierbar ist.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung soll nun anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 ein Grundschema der Übertrageranordnung einschließlich der Ausgleichsschaltung;

Fig. 2 eine vereinfachte äquivalente Schaltungsanordnung (Ersatzschaltbild) der übertrageranordnung mit der negativen Induktanz, die durch die Ausgleichsschaltung realisiert wird;

und .

Fig. 3 eine Ausführungsform einer Schaltung zur Realisierung einer negativen Induktanz.

Wie in Fig. 1 dargestellt ist, enthält die Schaltungsanordnung einen Kopplungstransformator. Sein Sekundärkreis II hat den Abschlußwiderstand RC, während zwischen die Klemmen A, B

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des Primärkreises I die Ausgleichsschaltung R__Q geschaltet ist. Im Ersatzschaltbild gemäß Fig. 2 besteht die Ausgleichsschaltung aus einer negativen Induktanz -L¹ in Reihe mit einem negativen Widerstand -R'. Die Anordnung und Bedeutung der Impedanzen L, C, L-. und r des Primärkreises ergeben sich unmittelbar aus der Zeichnung.

Wenn man die Ersatzschaltung gemäß Fig. 2 entsprechend der Filtertheorie untersucht, kann man die Impedanzen L,, L und C in der erforderlichen Weise dimensionieren. Nach bekannten Berechnung smethoden ergeben sich bei Annahme eines Abschlußwiderstandes (RC) von 600 Ohm unter Berücksichtigung der CCITT-VorSchriften bei Fehlen der Induktanz -L^f der Ausgleichsschaltung und bei Vernachlässigung der Widerstände r und -R¹ folgende Parameter.:

L_d « 1 mH

L = 20 bis 30 H

C *■ 1,5 bis 2 nF

Es ist ohne weiteres einzusehen, daß eine Spule mit dem Wert der Primärinduktanz L praktisch nicht zu verwirklichen ist.

Wenn man nun in der gleichen Schaltung auch die Induktanz -L' an den Klemmen des Primärkreises berücksichtigt, zeigt sich, daß man die Primärinduktanz L bis auf einen Wert reduzieren kann, der unter normalen Umständen verwirklicht werden kann. Wählt man z.B. für die Ausgleichsschaltung eine Induktanz von -L" = -305 mH, so würdsman bei einem Abschlußwiderstand von 600 0hm folgende äquivalente Parameterwerte (bezogen auf das Ersatzschaltbild) der übertrageranordnung erhalten:

L_d = 0,7 mH
L - 300 mH
C= 1,5 nF

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Dies gilt unter der Annahme, daß die Parallelschaltung der Induktanzen L und -L¹ unter Vernachlässigung der Induktanz L, (was in erster Näherung zulässig ist) gleich einer einzigen Induktanz L mit dem Wert

ist. Wenn man für L" Werte wählt, die sehr nahe bei L liegen, kann man offensichtlich künstlich die gewünschte äquivalente Induktanz L mit sehr hohem Wert verwirklichen.

Eine Schaltung, die die gewünschte negative Induktanz realisiert, ist in Fig. 3 dargestellt. Es handelt sich um einen Operationsverstärker, dessen Ausgang über den Widerstand R. mit seinem einen Eingang und über die Kapazität C₂ mit seinem zweiten Eingang gekoppelt ist. Die am zweiten Eingang liegende Klemme der Kapazität C₂ ist über den Widerstand R_ an Masse geschaltet. Parallel zur Kapazität C₂ liegt der weitere Widerstand R₂. Der erste Eingang und die Masseklemme entsprechen den Klemmen A, B des Primärkreises nach Fig. 1.

Wenn man den theoretischen Fall annimmt, daß der ganze Strom zum Widerstand R₁ fließt, und der Verstärkungsfaktor A des Verstärkers unendlich ist, und wenn man zunächst den Widerstand R₂ außer Betracht läßt, so ergibt sich für die Eingangsimpedanz :

^Zin ⁼ " P ^C2 ^Rl ^R3^f

die äquivalent einer negativen Induktanz mit dem Wert ("C₂R₁R₃) ist.

Wenn man nun auch den parallel zur Kapazität C₂ geschalteten Widerstand R₂ berücksichtigt, erhält man einen Wert

*1 ^R3
^Zin " Rl P ^C2 ^R2 ^R3

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In diesem Ausdruck erscheint auch ein negativer (Wirk-) Widerstand, der dazu dient, den Wert des parasitären Widerstandes im Ersatzschaltbild gemäß Fig. 2 zu kompensieren und in erster Näherung vernachlässigt wurde. Der negative Widerstand soll darüber hinaus die Stabilität der öbertrageranordnung gewährleisten.

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Claims (3)

Patentansprüche

1.) Übertrageranordnung für den Anschluß einer Vorrichtung,
wie z.B. eines Meßgerätes an eine Fernsprechleitung mit einem Koppeltransformator, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Klemmen des Primärkreises des Koppeltransformators eine Ausgleichsschaltung (Rp₀) geschaltet ist, welche eine negative Induktanz (-L¹) realisiert.

2.) übertrageranordnung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet , daß die Ausgleichsschaltung
(R_co) einen Operationsverstärker umfaßt, dessen erster Eingang durch einen Widerstand (R,) an seinen Ausgang angeschlossen
ist und dessen zweiter Eingang mit dem gemeinsamen Verbindungspunkt einer Kapazität (C₂) und eines Widerstandes (R₃) verbunden ist, die in Reihe.zwischen den Ausgang des Operationsverstärkers und Masse geschaltet sind.

3.) Übertrageranordnung nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet , daß parallel zur Kapazität (C₃) ein weiterer Widerstand (R^) geschaltet ist.

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