DE2419357A1 - Schaltungsanordnung zur entdaempfung von elektronischen schaltern mit linearer strom-spannungscharakteristik, insbesondere von koppelelementen einer fernsprechvermittlungsstelle - Google Patents

Schaltungsanordnung zur entdaempfung von elektronischen schaltern mit linearer strom-spannungscharakteristik, insbesondere von koppelelementen einer fernsprechvermittlungsstelle

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DE2419357A1
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Description

STANDARD ELEKTRIK LORENZ
AKTIENGESELLSCHAFT
Stuttgart
L.Gasser-K.Szechenyi 39-8
Schaltungsanordnung.zur Entdämpfung von elektronischen Schaltern mit linearer Strom-Spannungscharakteristik, insbesondere von Koppelelementen einer Fernsprechvermittlungsstelle
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Entdämpfung von elektronischen Schaltern mit linearer Strom-Spannungscharakteristik, insbesondere von Koppelelementen einer Fernsprechvermittlungsstelle.
In konventionellen Fernsprechvermittlungssystemen sind die Teilnehmer u.s. über Metallkontakte des Koppelfeldes miteinander verbunden. Die Ersetzung dieser Metallkontakte durch elektronische Schalter, wie es durch die fortschreitende Entwicklung der Technologie dieser Bauelemente und der damit verbundenen Kostensenkung möglich geworden ist, bringt jedoch Probleme mit sich, die im wesentlichen mit den vergleichsweise komplizierten Übertragungseige^nschaften eines elektronischen Schalters zusammenhängen. Insbesondere besitzen diese Schalter einen höheren resultierenden Widerstand als entsprechende Metallkontakte, was sich bei besonders mehrstufigen Koppelfeldern ungünstig auswirkt.
Fk/Kä ./.
17.4.1974
509845/0
L.Gasser 39-8
Elektronische Schalter mit linearer Strom-Spannungscharakteristik sind z.B. MOS-Transistoren! Die Entdämpfung solcher elektronischer Schalter stellt demnach die Aufgabe der vorliegenden Erfindung dar. Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, dass der elektronische Schalter, ein steuerbarer, negativer Widerstand, ein Vorwiderstand und eine Gleichspannungsquelle in dieser Reihenfolge hintereinandergeschaltet sind und einen Stromkreis bilden, dass der zu übertragende Nutzstrom beidseitig vom elektronischen Schalter in den Stromkreis eingekoppelt bzw. ausgekoppelt wird, dass der Vorwiderstand und die Gleichspannungsquelle mit einem Kondensator wechselstromseitig überbrückt sind, und dass eine Vergleichsschaltung den Spannungsabfall über der Gleichstromquelle und dem Vorwiderstand misst und an einen Regler weiterleitet, der den negativen Widerstand derart einregelt, dass der Spannungsabfall verschwindet.
Die Vorteile dieser Schaltungsanordnung liegen darin, dass zur Regelung des negativen Widerstandes kein Sollwert erforderlieh ist und bei Einsatz mehrerer elektronischer Schalter, z.B. im Koppelfeld einer Vermittlungsstelle Toleranzen der elektronischen Schalter untereinander keinen Einfluss auf die Genauigkeit der Regelung haben.
Die Erfindung wird nun anhand von Figuren erläutert, wobei das erfindungsgemässe Prinzip zur automatischen Entdämpfung eines Koppelfeldes einer Fernsprechvermittlungsstelle benutzt wird. Es zeigen:
+ bei niedriger Aussteuerung
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L.Gasser 39-8
Fig.l Schaltungsanordnung zur Entdämpfung eines Koppelelementes in einer Vermittlungsstelle mit unsymmetrischem Koppelfeld,
Fig.2 Schaltungsanordnung zur Entdämpfung eines Koppelelementes in einer Vermittlungsstelle mit symmetrische, Koppelfeld, (1.Ausführungsbeispiel),
Fig.3 Schaltungsanordnung zur Entdämpfung eines Koppelelementes in einer Vermittlungsstelle mit symmetrischem Koppelfeld (2.Ausführungsbeispiel),
Fig.4, 5 Aufbau eines in den Fig.l, 2 und 3 dargestellten negativen Widierstands.
Die Schaltungsanordnung nach Fig.l zeigt stellvertretend für das Koppelfeld KF einen elektronischen Schalter RON, der hier als Koppelelement eingesetzt ist. Der über dieses Koppelelement fliessende Nutzstrom wird über übertrager ül und Ü2 gekoppelt. Er findet den Gesaratwiderstand
Rn = RON + (-R) (1)
wobei -R der zur Entdämpfung benutzte negative Widerstand ist. Ein vorgesehender Widerstand RM trägt zum Gesamtwiderstand Rn des Nutzstroras nicht bei, da er wechselstrommässig mit einem Kondensator C kurzgeschlossen ist.
Eine Gleichspannungsquelle G speist einen Messätrom IM in die Anordnung ein. Dieser Strom sieht einen Widerstand
RM - RM + RON + (-R) (2)
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L.Gasser 39-8
Zur Entdämpfung des elektronischen Schalters RON muss gelten:
Rn = RON + (-R) J=O (la)
Setzt man (la) in (2) ein, erhält man:
RM I RM
d.h., die Bedingung (la) ist erfüllt, wenn gerade die
Spannung UM der Gleichspannungsquelle G am Vorwiderstand M
abfällt, anders ausgedrückt, wenn das Potential am
Punkt A verschwindet. Die Einhaltung dieses Kriteriums ist aber schaltungstechnisch ohne Aufwand zu realisieren; einer Vergleichsschaltung K wird das Potential des Punktes A und O-Potential zugeführt, d.h., diese Vergleichsschaltung K misst die über der Gleichspannungsquelle G und den Vorwiderstand RM abfallende Spannung. Über einen Regler R veranlasst die Vergleichsschaltung K, dass der negative Widerstand -R derart eingeregelt wird, dass dieser Spannungsabfall verschwindet; damit ist das Koppelelement RON entdämpft.
Fig. 4 zeigt einen negativen Widerstand -R, der hier eingesetzt werden kann. Er besteht aus zwei über Gegenkopplungswiderstände R2, R3, R5 und r6 gegengekoppelten Operationsverstärkern OPl und 0P2, die über einen Widerstand R4 verbunden sind, und hat die Eigenschaft einen negativen Widerstand bezüglich der dem Koppelelement RON zugewandten Seite und einen positiven Widerstand bezüglich der dem Widerstand RM zugewandten Seite zu besitzen.
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Eine nähere Beschreibung dieses Widerstands ist in der gleichzeitig eingereichten Patentanmeldung P (K.Szechenyi-3) enthalten.
Die in Fig. 2 dargestellte Schaltungsanordnung besteht aus zwei baugleichen Stromkreisen S, die jeweils wie unter Fig. 1 erläutert, aufgebaut sind. Diese Schaltungsanordnung ist insbesondere geeignet für Fernsprechvermittlungsanlagen mit symmetrischen Sprechwegen.
Eine gemeinsame Gleichspannungsquelle G' speisfe die beiden Stromkreise und ein gemeinsamer Kondensator C' überbrückt die Widerstände RMl und RM2.
Wie oben erläutert, werden die negativen Widerstände -Rl und -R2 über Vergleichsschaltungen Kl und K2 und Regler RGl und RG2 unabhängig voneinander eingeregelt.
Fig. 3 zeigt eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Erfindungsgedankens. Im Gegensatz zu der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform ist hier die Gleichspannungsquelle G1 derart in die Schaltung einbezogen, dass anstelle der zwei gleichen Stromkreise S nur noch ein Stromkreis s'für den Messfetrom vorliegt. Ein weiterer Unterschied besteht im angewendeten Regelungsverfahren:
Zur Regelung eines negativen Widerstandes, hier -Rl, dient wiederum die Vergleichsschaltung Kl und der Regler Rl, die den negativen Widerstand -Rl derart einregeln, dass das Potential am Punkt A verschwindet. Dies wird
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aber nicht unabhängig von der" Regelung des anderen negativen Widerstandes erreicht. Um Symmetrieforderungen zu erfüllen, müssen die beiden negativen Widerstände im Abgleichfall den gleichen Widerstandswert besitzen. Der zweite Widerstand -R2 wird deshalb von einer Analogschaltung AS geregelt, die parallel zu den beiden negativen Widerständen liegt. Die Widerstände haben genau dann den gleichen Widerstandswert, wenn z.B. das (positive) Potential am Punkt B betragsmässig gleich dem (negativen) Potential am Punkt D ist.
Die Analogschaltung AS addiert dementsprechend diese beiden Potentiale und regelt den negativen Widerstand -R2 derart ein, daß die Potentialsumme verschwindet. Durch das Zusamraenspiel dieser beiden Regelungsvorgänge wird außer der Kompensation der Koppelelemente RONl und R0N2 eine vollkommene Einhaltung aller Symmetrieforderungen ohne Berücksichtigung von Toleranzen irgendwelcher Bauelemente erreicht, was sich z.B. vorteilhaft in der weitgehenden Verzerrungsfreiheit des Stromkreises bemerkbar macht.
In Fig.5 ist eine Schaltungsanordnung angegeben, die (ähnlich Fig.3) in Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung verwendet werden kann. Die beiden entsprechend Fig.3 aufgebauten Widerstände -Rl und R2 werden an ihren kurzschlußstabilen Seiten miteinander (über den Kondensator C) verbunden. Die besonderen Eigenschaften einer Anordnung nach Fig.4 sind in der gleichzeitig eingereichten Patentanmeldung P (K.Szechenyi-1) näher beschrieben.
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Es soll noch bemerkt werden, daß die Sekundärverluste der in den Figuren 1 und 2 dargestellten übertrager automatisch kompensiert werden und daß die Primärverluste dadurch ausgeglichen werden können, daß der negative Widerstand unabhängig von der Regelung um einen bestimmten Betrag höher gewählt wird.
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Claims (5)

  1. L.Gasser 39-8
    Patentansprüche
    Schaltungsanordnung zur Entdämpfung von elektronischen Schaltern mit linearer Strom-Spannungscharakteristik, insbesondere von Koppelelementen einer Fernsprechvermittlungsstelle, dadurch gekennzeichnet, dass der elektronische Schalter (RON), ein steuerbarer, negativer Widerstand (-R) ein Vorwiderstand (RM) und eine Gleichspannungsquelle (G) in dieser Reihenfolge hintereinandergeschaltei? sind und einen Stromkreis (S) bilden, dass der zu übertragende Nutzstrom beidseitig vom elektronischen Schalter (RON) in den Stromkreis (S) eingekoppelt bzw. ausgekoppelt wird, dass der Vorwiderstand (RM) und die Gleichspannungsquelle (G) mit einem Kondensator (C) wechselstrommässig überbrückt sind und dass eine Vergleichsschaltung (K) den Spannungsabfall über der Gleichspannungsquelle (G) und dem Vorwiderstand (RM) misst und an einen Regler (R) weitergeleitet, der den negativen Widerstand (-R) derart einregelt, dass der Spannungsabfall verschwindet.
  2. 2. Schaltungsanordnung zur Entdämpfung von elektronischen Schaltern mit linearer Strom-Spannungscharakteristik, insbesondere von Koppelelementen einer Pernsprechvermittlungsstelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der negative Widerstand (-R) aus zwei Operationsverstärkern aufgebaut ist, deren Jeweilige Eingänge (1...4) über Gegenkopplungswiderstände (R2, RJ, R5, Ro) mit dem jeweiligen Ausgang des Operationsverstärkers verbunden sind, dass der elektronische Schalter
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    (RON) mit dem invertierenden Eingang (4) des ersten Operationsverstärkers (OPl) verbunden ist, dass der nicht invertierende Eingang (3) des ersten Operationsverstärkers (OPl) über einen Widerstand (RV) mit dem invertierenden Eingang (2) des zweiten Operationsverstärkers (0P2) verbunden ist und dass der nicht invertierende Eingang (1) des zweiten Operationsverstärkers (0P2) mit dem Vorwiderstand (RM) verbunden ist.
  3. 3. Schaltungsanordnung zur Entdämpfung von Koppelelementen in einer Fernsprechvermittlungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei baugleiche Stromkreise (S) vorgesehen sind, die von einer gemeinsamen Gleichspannungsquelle (G1) gespeist werden und dass entsprechend zwei Koppelelemente (RONl, R0N2) und zwei negative Widerstände (-Rl, -R2) in den beiden Stromkreisen enthalten sind, die unabhängig voneinander über Vergleichsschaltungen (Kl, K2) und Regler (RGl, RG2) steuerbar sind.
  4. 4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleichspannungsquelle (G') und der Vorwiderstand (RM) zwischen die beiden negativen Widerstände (-Rl, -R2) geschaltet sind, wodureh nur noch ein Stromkreis (S') vorliegt, und dass nur ein negativer Widerstand (z.B. -Rl) von der ihm zugeordneten Vergleichsschaltung (Kl) und Regler (Rl) steuerbar ist, während der andere negative Widerstand (-R2) durch eine analoge Schaltung (AS) steuerbar ist, die parallel zu den beiden negativen Widerständen (-Rl, -R2), der Gleichspannungsquelle (G') und dem Vorwider-
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    stand (RM) liegt, die die ihr zugeführten Potentiale addiert und den zweiten negativen Widerstand (-R2) derart einregelt, dass die Potentialsumme verschwindet.
    Schaltungsanordnung zur Entdämpfung von Koppelelementen in einer Fernsprechvermittlungsstelle nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei negativen Widerstände (-Rl, -R2) durch insgesamt vier Operationsverstärker (OPl...0P4) realisiert sind, dass diese Operationsverstärker (OPl...0P4) bezüglich ihrer Eingänge (1...8) in Reihe geschaltet sind und der Ausgang jedes Operationsverstärkers über je einen Widerstand (z.B. 13, 14) mit seinen beiden Eingängen verbunden ist und dass die insgesamt acht Eingänge (1...8) der vier Operationsverstärker (OPl...0P4) wie folgt untereinander verbunden sind:
    - der invertierende Eingang (1) des ersten Operdionsverstärkers (OPl) ist mit dem zugeordneten Koppelelement (RONl) verbunden,
    - der nicht invertierende Eingang (2) des ersten Operationsverstärkers ist über einen ersten Widerstand (RVl) mit dem invertierenden Eingang (J>) des zweiten Operationsverstärkers (0P2) verbunden,
    - der nicht invertierende Eingang (4) des zweiten Operationsverstärkers (0P2) und der nicht invertierende Eingang (5) des dritten Operationsverstärkers
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    (0Pj5T sind über den Kondensator (C') miteinander verbunden und dienen zur Anschaltung der Gleichspannungsquelle (G').
    - der invertierende Eingang (6) des dritten Operationsverstärkers (OPj5) ist über einen wzeiten Widerstand (RV2) mit dem nicht invertierenden Eingang (7) des vierten Operationsverstärkers (0P4) verbunden, und
    - der invertierende Eingang (8) des vierten Operationsverstärkers (0P4) ist mit dem zugeordneten Koppelelement (R0N2) verbunden).
  5. 5. Schaltungsanordnung zur Entdämpfung von elektronischen Koppelelementen, nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche, für die Entdämpfung eines Koppelelementes (RON, RONl, R0N2) vorgesehenen Schaltungsbestandteile auf der den Verbindungssatzen (V) zugewandten Seite des Koppelfelds (KP) zentral angeordnet sind.
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