DE2450853A1 - Verbesserte aktive hybride schaltung - Google Patents

Verbesserte aktive hybride schaltung

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DE2450853A1
DE2450853A1 DE19742450853 DE2450853A DE2450853A1 DE 2450853 A1 DE2450853 A1 DE 2450853A1 DE 19742450853 DE19742450853 DE 19742450853 DE 2450853 A DE2450853 A DE 2450853A DE 2450853 A1 DE2450853 A1 DE 2450853A1
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DE19742450853
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Charles Mcdonald Puckette
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General Electric Co
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General Electric Co
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    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B1/00Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/38Transceivers, i.e. devices in which transmitter and receiver form a structural unit and in which at least one part is used for functions of transmitting and receiving
    • H04B1/40Circuits
    • H04B1/54Circuits using the same frequency for two directions of communication
    • H04B1/58Hybrid arrangements, i.e. arrangements for transition from single-path two-direction transmission to single-direction transmission on each of two paths or vice versa
    • H04B1/586Hybrid arrangements, i.e. arrangements for transition from single-path two-direction transmission to single-direction transmission on each of two paths or vice versa using an electronic circuit

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  • Interface Circuits In Exchanges (AREA)
  • Amplifiers (AREA)
  • Networks Using Active Elements (AREA)

Description

Dr. Horst Schüler 25. Oktober
Patentanwalt ■ WK/H
6 Frankfurt/Main 1
Niddastr. 52
29O8-RD-6159
GENERAL ELECTRIC COMPANY
1 River Road
Schenectady, N.Y., U.S.A.
Verbesserte aktive hybride Schaltung
Die Erfindung betrifft eine aktive hybride Schaltung zur Herstel-
* 1
lung einer Schnittstelle (Übergangsstelle) zwischen einem 4-Draht-Kommunikations-Kanal (Datenübertragungskanal) mit einem 2.Draht-Kommunikations -Kanal.
Verschiedene Arten von Kommunikationssystemen verwenden Kombinationen von leitungszügen mit 4 Drähten und 2 Drähten. Ein typisches Beispiel hierfür ist ein Telefon-Kommunikationssyatem, .bei dem die Telefon-Fernleitung allgemein als Vo11-Duplex-Kanal bezeichnet wird und eine solche -Leitung des 4-Draht-Typs ist.
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Dabei werden zwei Drähte 5-ur Übertragung dea Fernsignals oder Ferngesprächs in einer Richtung und die beiden anderen Drahte zur Übertragung des Signals in der entgegengesetzten Richtung verwendet. Daher besteht der' Voll-Duplex-Kanal aus vier Drähten. Andererseits besitzt ein Halb-Duplex-Kanal zwei Drähte zur Übertragung, der Signale in beiden Richtungen auf den Orts-Telefonleitungen. Ein anderes Beispiel für einen Voll -Duplex-Kanal ist ein Rundfunkgerät, das auf getrennten Frequenzen sendet und empfängt.
Für solche Koinmunikationssysteme gemäß der vorstehenden Erläuterung ist als Bestandteil eine Schnittstelle zwischen dem Voll-Duplex-Kanal und dem Halb-Duplex-Kanal erforderlich, um eine Umsetzung des 4-Draht-Kanals auf den 2-Draht-Kanal im Empfangsbetrieb und umgek-ehrt im Sendebetrieb zu erhalten. Der Zweck dieser Schnittstelle oder dieser Umsetzung von einem 4-Draht-System auf ein 2-Draht-System ist die Schaffung einer Trennung (Isolation) zwischen den Eingängen für den Voll-Duplex-Kanal für Empfang bzw. Senden, um eine Schwingungserregung auf der 4-Draht-Leitung zu vermeiden, da Signale durch die Verstärker für einen Voll-Duplex-Kanal auf einen Pegel verstärkt werden können, bei dem die Schleifen_verStärkung (Verstärkungsgrad) (Loop gain) den Wert 1 übersteigt. Der konventionelle Lösungsweg für dieses Problem der Herstellung einer Schnittstelle besteht im Telefonbau in der Verv/endung einer hybriden Schaltung oder eines hybriden Kreises mit Transformator. Die Trennung zwischen den Voll-Duplex-Effipfangs- und S ende eingängen des hybriden Kreises mit Transformator ist jedoch in starkem Maße abhängig von der Anpassung, die zwischen der Eingangsimpedanz eines als Kompromiß gewählten Abschlußgliedes (Compromise termination net-
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work) und der Eingangsimpedanz des Halb-Dupler-Kanals vorhanden ist, so daß solche hybriden Kreise ein variables Trennverhalten besitzen, wenn sie mit einem geschalteten 2-Draht-Netzwerk verwendet werden. Wenn der Halb-Duplex-Kanal festgelegte Kennwerte besitzt, ist es möglich, eine Trennung von 20 bis 30 db dadurch zu erreichen, daß man eine relativ genaue Anpassung zwischen der Impedanz des Netzwerkes und der Eingangsimpedanz des HaIb-Duplex-Kanals erzielt. In dem allge-meineren Fall, bei dem die Impedanz des Halb-Duplex-Kanals variabel ist, wie dies für den Fall einer Telefon-Ortsleitung in 2-Draht-Ausführung gegeben ist, bei welcher die Leitungen gemäß der gewählten Nummer durchgeschaltet werden, kann jedoch dieses Abschluß-Netzwerk . nur an einen Mittelwert der Impedanz-Kennwerte des Halb-Duplex-Kanals angepaßt werden. Infolgedessen liegt die typische Güte der Trennung zwischen den Eingängen für Empfang und Senden bei einem Voll-Duplex-Kanal in der Größenordnung von 15 db oder darunter.
Ein anderer versuchter Lösungsweg zur Schaffung einer verbesserten Schnittstelle zwischen einem Voll-Duplex-System und einem Halb-Duplex-System, der nicht auf der Aufrechterhaltung einer Impedanzanpassung wie für den Pail der hybriden Schaltung mit Transformator beruht, wird in der U.S.-Patentschrift Nr. 3.189.693 beschrieben. Dort spricht ein Regelkreis auf das hereinkommende 4-Draht-Signal an und löst eine Regelfunktion aus, die eine effektiv hohe Dämpfung zwischen die Sendekanaleingänge (ports) für das 2-Draht-System und das 4-Draht-System einfügt. *ane solche Schaltung ist dadurch begrenzt, daß der Regelkreis oder ' die Steuerschaltung nicht betätigt wird, wenn der Pegelwert des empfangenen Signals nicht ausreichend hoch ist, und dies führt zu einem Trennverhalten, das von dem Pegelwert des empfangenen Sig-
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nals abhängig sein kann. Wenn andererseita eine sehr empfindliche Steuerfunktion verwendet wird, können Rauschsignale des Kanals den Umschaltvorgang während derjenigen Zeiträume steuern, in denen keine Signale vorhanden sind, und das System kann daher schwingen.
Die aktive hybride Schaltung ist eine solche Schaltung, welche aktive Bauteile, v/ie beispielsweise elektronische Operatorverstärker oder Rechenverstärker/ verwendet. Dieser Lösungsweg führt nicht zu einer starken Abhängigkeit des Verhaltens der Zwischenschicht von dem Impedanzabgleich zwischen einem Abschlußnetzwerk und der Eingangsimpedanz des Halb-Duplex-Kanals wie im Falle einer Hybrid-Schaltung mit Transformator. Dieser Lösungsweg erfordert auch nicht eine Entscheidung darüber, ob ein Signal an dem Empfangseingang des 4-Draht-Systems empfangen wird, wie dies für die Anordnung nach der vorgenannten U.S.-Patentschrift Hr. 3.189.693 der Pail ist. In der U.S.-Patentschrift 3.480.742 wird eine aktive hybride Schaltung beschrieben. Diese Schaltung erfordert jedoch drei Verstärker. Im Gegensatz hierzu erfordert die Ausführungsform der erfindungsgemäßen aktiven hybriden Schaltung mit einem einzigen Ende (einseitig) (single-ended) lediglich zwei Verstärker. Weiterhin benötigt die vorbekannte Schaltung noch eine Impedanz, die ständig nachgestellt werden muß zur Anpassung an die tatsächliche Eingan..,simpudanz des Halb-Duplex-Kanals, wenn dieser ein variables Impedanaverhalten besitzt.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine aktive hybride Schaltung zur Herstellung einer Zwischenschicht eines 4-Draht-Kommunikations-Kanals mit einem 2-Draht-Kommunikations-Kanal geschaffen, welche umfaßt:
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einen ersten elektronischer. Verstärker mix einem ersten Eingang, der über einen ersten Widerstand mit dem Empfangseingang eines 4 · Draht-Kommunikations -Kanals verbunden ist, wobei dieser erste Widerstand einen solchen Y/iderstandswert besitzt, daß der 4-Draht-Empfangs-Kanal mit seinem Wellenwiderstand abgeschlossen ist,
eine festeimpodanz, welche zwischen einen Ausgang des ersten Verstärkers und einen Eingang eines 2-Draht-Kanals zum Abschluß desselben mit seinem nominellen Wellenwiderstand geschaltet ist, einen zweiten elektronischen Verstärker mit einem ersten Eingang, dem ein erstes Signal zugeführt wird, welches das auf dem 4-Draht-Empfangskanal empfangene Signal darstellt, wobei der zweite Verstärker einen zweiten Eingang besitzt, der so mit der festen Impedanz verbunden ist, daß diesem zweiten Eingang ein zweites Signal entsprechend dem um 180 Grad phasenverschobenen ersten Signal,' zuführbar
ist, wenn der 4-Draht-Empfangskanal betätigt ist, und durch welchen dem zweiten Eingang nur ein Signal zuführbar ist, welches an dem ersten 2-Draht-Eingang des 2-Draht-Kanals vorhanden ist, wenn dieser 2-Draht-Kanal betätigt ist, wobei der zweite Verstärker noch einen Ausgang besitzt, der über einen zweiten Widerstand mit einem Sende-Ausgang des 4-Draht-Kanals verbunden ist, und dieser zweite Widerstand einen solchen Widerstandswert besitzt, daß der. 4-Draht-Sende-Kanal mit seinem Wellenwiderstand abgeschlossen ist, wobei dieser zweite Verstärker eine Nullwert-Einstellung für die an den beiden Eingängen desselben zugeführten Signale ergibt, wenn der 4-Draht-Empfangs-Kanal betätigt ist, so daß der 4-Draht-Sendekanal von dem 4-Draht-Empfangskanar unabhängig von der Änderung des Impedanzverhaltens des 2-Draht-Kanals getrennt ist, da der Signalverlust in der festen Impedanz-Einrichtung diese Impedanz-Änderungen überwiegt und dadurch einflußlos macht.
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Durch die Verwendung der vorliegenden Erfindung wird eine verbesserte Zwischenschicht zwischen einem Voll-Duplex-Kanal und einem Halb-Duplex-Kunal erzielt, die ein gutes Trennverhalten zwischen den 4-Draht-Eingängen für Empfang und Senden besitzt, unabhängig von der Änderungsfähigkeit des Inpedanzverhaltens des Halb-Duplex-Kanals.
Die Zwischenschicht gemäß der vorliegenden Erfindung ist arbeitsfähig ohne Notwendigkeit eines einstellbaren Abschluß-Netzwerkes und ohne die Hachsteilung eines solchen Netzwerkes jedesmal dann, wenn der Halb-Duplex-Kanal geändert wird, so daß das Verhalten der Zwischenschicht keine starke Abhängigkeit von der Impedanzanpassung zwischen diesem Abschluß-Netzwerk und dem Halb-Duplex-Kanal besitzt.
Weiterhin ergiot die Anordnung nach der vorliegenden Erfindung eine verbesserte Zwischenschicht, deren Trennverhalten unabhängig ist von dem empfangenen Signalpegel an dem 4-Draht-Empfangseingang.
Ein besseres Verständnis der Arbeitsweise und des Betriebes der erfindungsgemäßen Anordnung ergibt sich aus der nachstehenden Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen in Verbindung mit den Abbildungen. In diesen sind gleiche Teile in den verschiedenen Figuren mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet,
Figur 1 zeigt eine vorbekannte hybride Schaltung des Typs mit Transformator zur Herstellung einer Zwischenschicht zwischen einem Voll-Duplex-Kanal und einem Halb-Duplex-Kanal,
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Die Figur 2 zeigt ein vereinfacht ep soheinatieches Schaltbild einer einseitigen Ausführungsform der erfindungsgemäßen aktiven hybriden Schaltung. ·
Die Figur 3 ist ein Blockschaltbild für eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen aktiven hybriden Schaltung mit abgeglichenem Ausgang (Gegentakt-Ausgang).
Figur 4 ist ein ausführliches Schaltbild einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltung mit abgeglichenem Ausgang ähnlich der Schaltung nach Figur 3.
Es wird nunmehr insbesondere Bezug genommen auf die Figur 1. Diese zeigt die vorbekannte hybride Schaltung mit Transformator, die gewöhnlich bei Anwendungen zum Abschluß eines 4-Draht-Systems mit einem 2-Draht-System benutzt wird. Bei der Anwendung der hybriden Schaltung mit Transformator in einem Telefon-Nachrichtensystem ist der Empfangseingang der Fern-Telefonleitung, d. h. der Voll-Duplex-Kanal, über die Reihenschaltung der Primärwicklungen der Transformatoren T1 und T2 geschaltet.
In ähnlicher Weise ist der Sendeausgang des Voll-Duplex-Kanals über die Reihenschaltung der Primärwicklungen der Transformatoren T 3 und T4 geschaltet. Die Sekundärwicklungen der Transformatoren T1 und T3 sind in Rei-he über ein Abschluß-Netzwerk 10 geschaltet, das so eingestellt ist. daß der durchschnittliche Impedanzwert abgeglichen ist, welcher an der Schaltstationsseite zugeschaltet werden kann, d. h. an der Halb-Duplex- oder 2-Draht-Seite des Kommunikationsaystems. Das Netzwerk 10 umfaßt üblicher-
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weise passive Elemente, wie ■beispielsweise eine Reihenschaltung von V/iderstand und Kondensator für den einfachen (unbelasteten) Halb-Duplex-Kanal und Kombinationen von Widerstand, Kondensator und Induktivität für komplizierte (komplexe) (belastete) Kanäle. Die Transformatoren T2 und T4 besitzen Sekundärwicklungen, die in Reihe über den Halb-Duplex-Kanaleingang geschaltet sind und die Leitungspolaritäten, d. h. additiv oder subtraktiv, sind in konventioneller Weise durch die Punkte an den Enden der verschiedenen Primär-Wicklungen und Sekundär-Wicklungen angedeutet. Der Zweck der hybriden Schaltung mit Transformator und jedes anderen Umsetzers von einem 4-Draht-System auf ein 2-Draht-System besteht darin, eine Trennung zwischen dem Voll-Duplex-Empfangseingang und dem Voll-Duplex-Sendeausgang zu erhalten, wenn das Signal von dem Voll-Duplex-Empfangseingang zum Halb-Duplex-Kanal läuft, und in ähnlicher Weise eine Trennung des Voll-Duplex-Empfangseingangs vom Vo11-Duplex-Sendeausgang zu erhalten, wenn das Signal von dem Halb-Duplex-Kanal zum Voll-Duplex-Sendekanal läuft. Wie bereits zuvor bemerkt, besteht ein Problem solcher hybriden Schaltungen mit Transformator darin, daß die Trennung zwischen dem Voll-Duplex-Empfangseingang und dem Voll-Duplex-Sendeausgang von dem Grad der Anpassung abhängig ist, der zwischen der Eingangsimpedanz des Abschluß-Netzwerkes 10 und der Eingangsimpedanz des Halb-Duplex-Kanals vorhanden ist, welcher bei der Anwendung auf eine 2-Draht-Ortstelefonleitung ein variables Verhalten zeigt. Weiterhin bedingt der Verlust zwischen dem 4-Draht-Empfangseingang und dem 2-Draht-Eingang, dieser beträgt mindestens 3 db infolge der Leistungsverteilung in den Transformatoren T1 und T2, Beschränkungen für den Signalpegel de3 Systems, die nur unter Schwierigkeiten mit den erreichbaren Trennwerten in Einklang gebracht werden können.
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Die Figur 2 veranschaulicht eine einsaitige Ausführungsform der eri'indungsgemäßen aktiven hybriden Schaltung, die eine beträchtlich verbesserte Trennung zwischen den Voll-Duplex-Eingängen ergibt (in der Größenordnung einer Verbesserung von mindestens 6 db), ohne daß hierzu die Notwendigkeit eines einstellbaren Abschlußnetzwerkes wie im Falle der hybriden Schaltung mit Transformator besteht und weiterhin einen Verstärkungsgrad 1 zwischen dem 4-Draht-Empfangseingang und dem 2-Draht-Eingang ergibt. Dabei ist die Trennung zwischen dem 4-Draht-Empfangseingang und dem 4-Draht-Sendeausgang relativ unabhängig von der Eingangsimpedanz des Halb-Duplex-Kanals. Daher ist die erfindungsgemäße aktive hybride Schaltung besonders vorteilhaft für Anwendungsfälle, bei denen der Halb-Duplex-Kanal durchgeschaltet wird (d. h. die Eingangsimpedanz ist variabel), wie dies beispielsweise bei der üblichen 2-Draht-Ortstelefonleitung der Fall ist.
Es wird nachstehend Bezug genommen auf die Einzelheiten der Schaltung nach Figur 2. Die Primärwicklung eines ersten Transformators 20 ist über den Empfangseingang des Voll-Duplex-Kanals geschaltet. Die Sekundärwicklung eines zweiten Transformators 21 · ist über den ^endeeingang des Voll-Duplex-Kanals geschaltet und ■ die Primärwicklung eines dritten Transformators 22 ist über den Eingang des Halb-Duplex-Kanals geschaltet. Die Transformatoren 20, 21 und 22 werden benutzt, um eine Zwischenverbindung (Übergangsstelle) zwischen der abgeglichenen Seite und der nicht abgeglichenen Seite zwischen den jeweiligen Kanälen und der off.enbarten erfindungsgemäßen aktiven hybriden Schaltung in der hier beschriebenen einseitigen Ausführungsform zu schaffen. In einigen
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Anwendungsfällen wird diese Zwischengc'ij cht oder "Übergangsstelle nicht benötigt, und die Transformatoren werden dann weggelassen. Alternative Lösungswege zur Ausführung der Zwischenschicht beinhalten die Verwendung elektronischer Verstärker mit Differentialeingang und die Verwendung von weiteren elektronischen Verstärkern zur Umkehrung der Auagangssignale der noch nachstehend beschriebenen Verstärker, um auf diese V/eise eine abgeglichene Antriebsquelle für die Eingänge des 2-Draht--und 4-Draht-Systems für die Sendeseite zu erhalten.
Die wesentlichen Elemente der einseitigen Ausführungsform der aktiven hybriden Schaltung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Figur 2 beschrieben. Ein Ende der Sekundärwicklung des Transformators 20 ist über den Widerstand 23 mit dem Eingangsanschluß negativer Polarität eines elektronischen Verstärkers 24 verbunden, der typischerweise ein Operatorverstärker (Rechenverstärker) sein kann. Das andere Ende der Sekundärwicklung des Transformators 20 ist mit einem Bezugspegel (in diesem besonderen Falle Erde) verbunden, der als Wechselspannungserde für die Schaltung dient. An diese ist auch der Eingangsanschluß positiver1 Polarität des Verstärkers 24 angeschlossen. Vom Ausgang des Verstärkers 24 zum Eingang des Verstärkers mit negativer Polarität ist ein variabler Widerstand 25 geschaltet, um eine Gegenkopplung und eine Einstellung des Verstärkungsgrades zu erhalten, wobei der Verstärkungsgrad gegeben ist durch das Verhältnis der Widerstände des Widerstandes 25 sum Widerstand 23. Das im Voll-Duplex-Kanal empfangtn© Signal wird durch den Rechenverstärker 24 verstärkt und aueh noch um 180 ßrad phasenverschoben, und dieses verstärkte Signal dient zur Speisung eines Netzwerkes mit festem Widerstand, bestehend aus den Widerständen 26, 27, 28
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und dem Transformator 22. Me Widerstünde 26 und 27 sind vom Ausgang des Verstärkers 24 zu einem ersten Ende der Sekundärwicklung des Transformators 22 in Reihe geschaltet. Der Widerstand 28 ist über die Sekundärwicklung geschaltet und das zweite Ende der Sekundärwicklung ist mit Wechselspannungserde verbunden. Die Reihenschaltung der Widerstände 26 und 27 parallel zu dem Widerstand 28 ergibt eine Impedanzanpassung an den Nennwert des Wellenwiderständes des 2-Draht-Kanals. Die Summe der Widerstandswerte, der Widerstände 26 und 27 ist groß gegenüber der Eingangsimpedanz des 2-Draht-Kanals, so daß der durch den Widerstand 26 fließende Signalstrom in Phase mit der Spannung am Ausgang des Verstärkers 24 ist und damit um 180 Grad phasenverschoben ist bezüglich des am 4-Draht-Eingang empfangenen Signals. Das verstärkte Signal wird durch das Widerstandsnetzwerk, bestehend aus den Widerständen 26, 27 und 28, auf einen Pegelwert abgeschwächt, der gleich dem Wert des empfangenen Signals ist, und v/ird auf die Primärwicklung des Transformators 22 gekoppelt und dann auf den Eingang des Halb-Duplex-Kanals und von diesem in den Halb-Duplex-Kanal weitergeleitet. Der Widerstandswert des Widerstandes 25 wird so eingestellt, daß der Verstärkungsgrad des Verstärkerkreises 24 jegliche Signalverluste in dem Ausgang des Netzwerkes mit fester Impedanz, bestehend aus den Widerständen 26, 27, 28, kompensiert und damit ein Verlust von 0 db zwischen dem 4-Draht-Empfangseingang und dem 2-Draht-Eingang vorhanden ist.
Das am Empfangseingang des Duplex-Kanals empfangene Signal wird auch noch durch den Transformator 20 auf einen gemeinsamen Verzweigungspunkt der Sekundärwicklung des Transformators 20, des Widerstandes 23 und des Widerstandes 29 gekoppelt. Der Wider-
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standswert des Widerstandes 29 ist bedeutend größer als der Wert des Widerstandes 23, wobei der letztere Widerstand einen Widerstandswert besitzt, welcher den 4-Draht-Empfangskanal mit seinem Wellenwiderstand abschließt. Im Falle einer üblichen Ferntelefonleitung· mit 600 Ohm beträgt der Widerstand 23 600 Ohm und wirkt auch noch als Eingangswiderstand zum Verstärker 24. Ein variabler Widerstand 30 ist vom Verzweigungspunkt der Widerstände 26 und 27 zu dem Eingangs anscnlu^negativer Polarität eines zweiten elektronischen Verstärkers 31 (Operator-Verstärker oder Rechenverstärker) geschaltet. Der Widerstand 29 ist außerdem mit diesem Eingangsanschluß negativer Polarität des Verstärkers 31 verbunden. Sin Widerstand 32 ist zur Gegenkopplung vom Ausgang des Rechenvex'stärkers 31 zu dem Eingangs ans chluö negativer Polarität desselben geschaltet. Die Widerstände 29, 30, 32 und der Verstärker 31 bilden eine "gewichtete" (weighted) Summierungsschaltung, welche das Eingangssignal an dem gemeinsamen Verzweigungspunkt des Transformators 20 des Widerstandes 23 und des Widerstandes 29 algebraisch mit dem Signal am gemeinsamen Veraveigungspunkt der Widerstände 26, 27 und 30 (d. h. mit der Form des Eingangssignals mit Phasenumkehr) summiert. Da diese beiden Signale um 180 Grad phasenverschoben sind, bildet das beschriebene gewichtete Suunierungsnetzwerk einen Nullwert aus den beiden Signalen an dem 4-Draht-Sendeausgang, d. h. es wird eine Signalaufhebung an diesem Ausgang erzielt. Der Widerstandswert des Widerstandes 30 wird so eingestellt, daß eine richtige Gewichtseinstellung erfolgt (Abgleichsteuerung), welohe die gewünschte Signalaufhebung erreicht, so daß das am 4-Draht-Empfangseingang empfangene Signal nicht auf den 4-Draht-Sendeausgang gekoppelt wird oder mindestens an dem Sendeausgang wesentlich abge-
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schwächt ist. Der Eingang2anschluß positiver Polarität des Eechenverstärkers 31 ist mit V/echselspannungserde verbunden und der Ausgang des Verstärkers 31 ist über den Widerstand 33 mit einer Seite der Primärwicklung des Transformators 21 verbunden. Die andere Seite dieser V/icklung ist mit Wechselspannungserde verbunden. Der Widerstand 33 schließt den 4-Draht-Sendekanal mit seinem Wellenwiderstand ab.
In der vorstehenden Erläuterung wurde ein an dem 4-Draht-Empfangseingang empfangenes Signal des 4-Draht-Empfangs-Kanals beschrieben, welches auf den 2-Draht-Eingang gekoppelt und von dem 4-Draht-Sendeausgang getrennt wird. Die Widerstandswerte für die Widerstände 26 und 27 sini im allgemeinen gleich, so daß beim Empfang eines Signals an dem 2-Draht-Ausgang vom 2-Draht-Kanal, welches an dem gemeinsamen Verzweigungspunkt der Widerstände 26, 27 und 30 entsteht, spannungsmäßig durch 2 geteilt wird (ein Nennverlust von 6 db) und dann durch den Verstärker 31 gemäß dem Verhältnis des Widerstandes 32 geteilt durch den Wert des Widerstandes 30 verstärkt wird (hierdurch erhält man eine Möglichkeit zur Kompensation des Signalverlustes in dem Eingangswiderstands-IJetzwerk für den 2-Draht-Eingang, bestehend aus den ' Widerstänuen 26, 27 und 2a, wenn dies erwünscht ist). Da der no-' minelle Verlust von 6 db kleiner ist als der Verlust, welcher zur Einstellung der typischen Signalwerte für das System bei Anwendung auf den Telefonbetrieb erforderlich ist, wird der Verstärker 31 gewöhnlich mit einem Verstärkungsgrad 1 betrieben. Um diesen Verstärkungsgrad konstant zu halten, besitzt der Widerstand 30 vorzugsweise einen Pestwert, und es wird noch ein variabler Widerstand 29 als einstellbares Abgleichsorgan vorgesehen. Da
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am Eingang zum Verstärker 24 kein Signal vorhanden ist, wenn an dem 2-Draht-Kanal-Ausgang ein Signal erhalten wird, erfolgt dann keine Nullung des Signals und das Signal wird auf den 4-Draht-Sendeausgang weitergegeben. Der durch das Festwiderstands-Netzwerk 26, 27, 28 erzwungene Verlust unterdrückt die Änderungen der Impedanz des 2-Draht-Kanals, so daß die Trennung zwischen dem 4-Draht-Empfangseingang und dem 4-Draht-Sendeausgang praktisch unabhängig von den Änderungen der Eingangsimpedanz des 2-Druht-Kanals ist. Als Ergebnis hiervon benötigt die Schaltung nicht eine Neue ins te llung des V/iderstandes 30 bei jeder Änderung der Impedanz des 2-Draht-Kanals (d. h. wenn die Ortstelefonleitungen gemäß der verschiedenen angewählten Telefonnummern umgeschaltet werden).
Aus der vorstehenden Beschreibung ist ersichtlich, daß die Arbeitsweise der vorliegenden aktiven hybriden Schaltung auf der Tatsache beruht, daß der Rechenverstärker 24 ein Umkehrverstärker mit einer einzigen Durchlaßrichtung istf Ein nicht umkehrender Verstärker könnte verwendet werden, wenn man als Verstärker 31 einen Differenzenverstärker verwendet. In diesem Falle würden dann die Widerstände 29 und 30 mit Eingängen entgegengesetzter Polarität des Differenzenverstärkers verbunden und die Sperrkennlinie (Common mode rejection characteristic) des Verstärkers würde die erwünschte selektive Abschwächung der Signalenergie ergeben. .
Ea wird nunmehr auf Figur 3 Bezug genommen, die eine Ausführungsform 'der erfindungsgemäßön aktiven hybriden Schaltung mit abgeglichenem Ausgang (Gegentaktauagang) zeigt, und zwar in Form eines gegenüber der Darstellung in Figur 2 vereinfachten Blockschalt-
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bildes. Daher sind zur Vereinfachung ixe V'ech.selspannungserde, der Verstärkereingang und die festen Rückkopplungswiderstände nicht im einzelnen dargestellt. Selbstverständlich wird der Fachmann ohne weiteres in der Lage sein, die Einzelheiten der Schaltung an Hand der Figur.2 zu vervollständigen. Die Ausführungsform mit abgeglichenem Ausgang ist ähnlich der einseitigen Ausführungsform für die erfindungsgemäße aktive hybride Schaltung, besitzt jedoch zusätzlich noch zwei Inverter mit Verstärkungsgrad 1. Daher schließt der Operatorverstärker 24 zusammen mit einem Eingangswiderstand- 23 (nicht gezeigt) den 4-Draht-Empfangs-Kanal mit seinem Wellenwiderstand ab, und die Einstellung des Verstärkungsgrades (variabler Widerstand) bewirkt auch hier eine Verstärkung des empfangenen Signals durch den Verstärker 24 in einem solchen Maße, daß sich ein Verlust von O db von dem" 4-Draht-Empfangseingang zum 2-Draht-Eingang ergibt. Um die einseitige Ausführungsform der erfindungsgemäßen aktiven hybriden Schaltung in eine Ausführun^sform mit Gegentakt-Ausgang umzuwandeln, ist der Ausgang des Verstärkers 24 auch noch mit dem Eingang eines ersten Inverters 34 mit dem Verstärkungsgrad 1 verbunden, so daß die Ausgangs3ignale der Verstärker 24 und des Inverters 34 mit Ausnahme einsr Phasenumkehr identisch sind. Ein abgeglichenes Fest-Widerstands-Netzwerk 35, es wird gewöhnlich als H-Widerstandsglied bezeichnet, ist so ausgelegt, daß es einen Wellenwiderstand gleich der nominellen Eingangsimpedanz des 2-Draht-Kanals besitzt, beispielsweise 600 Ohm, und ist zum Abschluß des 2-Praht-Kanals mit seinem Nennwert des Wellenwiderstandes und weiterhin zur Unterdrückung der Schwankungen der Eingangsimpedanz des 2-.Draht-Kanals mit demselben verbunden. Ein Paar von Widerständen 36 besitzt jeweils einen Widerstandswert gleich der Häl-
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te des Wellenwiderstandes des F-Gliedeo (mite:·' der Annahme, daß die Ausgangsimpedanz der Verstärker 24 und 34 nahezu null ist) und ist zwischen die Ausgänge der Verstärker 24 und 34 und die Eingänge zu dem Widerstands-H-Glied 35 an seiner zu dem 2-Draht-Eingang entgegengesetzten Seite geschaltet. Die Widerstände 36 werden benutzt, um das Η-Glied richtig abzuschließen und ein abgeglichenes (Gegentakt-) Spannungssignal am Verzweigungspunkt der Widerstände 36 und des H-Gliedes 35 zu erhalten, welches einmal dem 2-Draht-Eingang und andererseits einem Differential-Eingang des Verstärkers 31 zugeführt wird. Der Verstärker 34 wirkt daher zur Erzeugung einer abgeglichenen Einspeisung zum Ausgangskreis des 4-Draht Empfangskanals (des H-Gliedes 35 und des 2-Draht-Eingangs). Der Signalverlust in dem Η-Glied, der jedoch durch die Verstärkungseinstellung 25 kompensiert wird, unterdrückt auch hier die Auswirkung von Eingangs-Impedanzänderungen an dem 2-Draht-Kanal und macht daher erneut die Trennung der aktiven hybriden Schaltung bezüglich der Eingangsimpedanz des 2-Draht-Kanals unempfindlich in gleicher Weise wie im Falle des Widerstands-Netzwerkes in der Figur 2#
Der Ausgang des Verstärkers 24 ist auch noch mit einem Eingangsanschluß negativer Polarität des Verstärkers 31 über einen variablen Abgleichwiderstand 30 verbunden. Das Gegentakt-Eingangs-Signal zu dem H-Glied 35 vom Verstärker 24 wird auch noch als differentielles zweites Eingangssignal dem Verstärker 31 mit richtiger Polaritätsumkehr an diesem Verstärkereingang zugeführt, um die erwünschte Nullung zu erhalten, wie dies ,bereits im einzelnen für den Betrieb der Anordnung nach Figur 2 beschrieben wurde. Dabei let 25U erkennen, daß diese Nullung auch durch Änderung der
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Anschlußverbindung vom Ausgang des Verstäx-kers 24 zum Eingang negativer Polarität des Verstärkers 31 erzielt werden könnte, wobei dann der Ausgang des Inverters 34 mit einem Eingangsanschluß positiver Polarität des Verstärkers 31 verbunden würde. Diese letztere Anordnung wird in der Schaltzeichnung nach Figur benutzt, wobei jedoch eine Umkehrung der Polarität der Eingänge zum Verstärker 31 erfolgt. Alternativ hierzu kann die Verbindung vom Ausgang des Verstärkers 24 zum Eingang negativer Polarität des Verstärkers 31 in eine Verbindung nach Pigur 2 abgeändert werden, wobei der Eingang zum Verstärker 24 mit dem Eingangsanschluß positiver Polarität des Verstärkers 31 verbunden ist. Daher bildet der Verstärker 31 im Zusammenwirken mit dem Abgleichsorgan 30 an seinem Eingangsanschluß negativer Polarität und den beiden Eingangswiderständen (in Pigur 3 nicht gezeigt, jedoch in Pigur 4 abgebildet) an dem Differential-Eingang die gewi-chtete Summierungsschaltung, welche im Zusammenhang mit Pigur 2 beschrieben ist. Im Falle eines an·dem 4-Draht-Empfangseingang erscheinenden Signals wird -das Ausgangssignal des Verstärkers 24 einem Eingang des Verstärkers 31 zugeführt, und die über dem Eingang zu dem H-GIied 35 entstehende differentielle Spannung wird dem Verstärker 31 zugeführt. Das Abgleichseinstellorgan 30 wird so eingestellt, daß man am Ausgang des Verstärkers 31 einen Nullung erhält und daher eine gute Trennung zwischen dem 4-Draht-Empfangskanal und dem 4-Draht-Sendekanal unabhängig von der Impedanzänderung in dem 2-Draht-Kanal erhält. Im Falle eines an dem 2-Draht-Ausgang empfangene-Signals wird das Signal vom Ausgang des H-Gliedes 35 lediglich zum differentiellen Ein-' gang des Verstärkers 31 geführt, da die geringe Auagangsimpedanz des Verstärkers 34 Jegliche Kopplung eines Signals zum Verstär-
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ker 31 mit Hilfe einer Zwischenverbindung vocu Ausgang des Verstärkers 24 verhindert. Ein zweiter Inverter 37 mit Verstärkungsgrad 1 besitzt einen mit dem Ausgang des Verstärkers 31 verbundenen Eingang und arbeitet so, daß er ein abgeglichenes Ausgangssignal an den 4-Draht-Sendeausgang liefert. Die V.riaerstände 33 sind mit den Ausgängen der Verstärker 31 und 37 und dem 4-I)raht-Sendeaus gang verbunden und besitzen jeweils einen Widerstandswert gleich der Hälfte des Wellenwiderstandes des 4-Draht-3endekanals, um auf diese Weise den Kanal mit seinem V/ellenv/iderstand abzuschließen.
Als typisches Beispiel für die Anwendung auf eine Telefonleitung können die in der Ausführungsform nach Figur 3 verwendeten Rechenverstärker und Inverter solche Verstärker des Typs 747 oder 741 sein, hergestellt von Fairchild Semiconductor, einer Abteilung der Fairchild Camera & Instrument Company, und der Wellenwiderstand des 2-Draht-Kanals und des 4-Draht-Sendekanals und des 4-Draht-Empfangskanals beträgt jeweils 600 Ohm, so daß jeder der Widerstände 33 und 36 einen Widerstandswert von 300 Ohm besitzt. Der Grad der Trennung, welcher durch die vorliegende erfindungsgemäße aktive hybride Schaltung erzielt wurde, war um mindestens 6 db besser als der Grad der Trennung, welchen man mit einer bekannten hybriden Schaltung mit Transformator erzielt.
Es wird nunmehr auf Figur 4 Bezug genommen, die eine ausführliche Schaltzeichnung einer Ausführungsform der erfindungsmäßigen aktiven hybriden Schaltung mit Gegentakt-Ausgang zeigt, die ähnlich der ,in Figur 3 mit weniger Einzelheiten dargestellten Schaltung ist. Im Unterschied zu dieser Anordnung nach Figur 3 ist das Ein-
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gangssignal zum Verstärker 31 das empfangene und vom Ausgang
des Inverters 34 gelieferte Signal anstelle des Ausgangssignals vom Verstärker 24 wie in Figur 3. Die andere bemerkenswerte Änderung zwischen der Schaltung nach Figur 4 und den Schaltungen nach den Figuren 2 und 3 besteht darin, daß die Bezugsspannung in der Ausführungsform nach Figur 4 auf -15 Volt liegt und
nicht auf GIeichspannungserde, wie dies in Figur 2 dargestellt ist. Wegen dieser Bezugsspannung von minus 15 Volt Gleichspannung sind die Leistungsanschlüsse der Rechenverstärker 24 und zwischen minus 30 Volt und Gleichspannungserde geschaltet und
nicht in der üblichen Weise zwischen - 15 Volt.
Es wird nunmehr Bezug genommen auf die bestimmten Einzelheiten der Figur 4. Der Transformator 20 wird auch hier verwendet zur Herstellung einer Übergangsstelle abgeglichen nach nicht abgeglichen zwischen dem 4-Draht-Kanal-Empfangseingang und der
aktiven hybriden Schaltung, da der Verstärker 24 einen Signal-Eingang mit einem Ende besitzt. Der Widerstand 23 entspricht dem Widerstand 23 in der Ausführungsform nach Figur 2 und erfüllt den gleichen Zweck des Abschlusses des Empfangskanals mit seinem · Wellenwiderstand. Ein Widerstand 40 ist zwischen das zweite Ende der Sekundärwicklung des Transformators 20 und den Eingangsanschluß positiver Polarität des Verstärkers 24 geschaltet und
bringt die Spannungsabweichung des Verstärkers durch Temperaturänderung auf ein Minimum. YJie bereits vorstehend beschrieben,
kann bei verschiedenen Anwendungszwecken die Herstellung einer Übergangsstelle durch Transformator an den verschiedenen Eingängen der aktiven hybriden Schaltung nicht erforderlich sein und diese sind daher in Figur 3 nicht abgebildet. Sie werden jedoch
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in der Ausführungsform gemäß Figur 4 dargestellt, welche einen Anwendungsfall der hybriden Schaltung nach der Erfindung auf ein Telefonleitungssystem zeigt. Der Eingang für den 2-Draht-Kanal ist durch die Anschlüsse 41 bezeichnet, zwischen die ein aufgespaltener Induktor 42 geschaltet ist. Die beiden Hälften des Induktors 42 sind durch im Abstand angeordnete Anschlüsse 43 getrennt dargestellt, welche in der Nähe der Enden der Induktoren angeordnet sind. Es ist zu beachten, daß während des Betriebes der Schaltung die Anschlüsse 43 über eine Relaisspule geschaltet werden, über welche ein Kondensator geschaltet ist, um das Netzwerk in einem Simplex-Signalkreis in der Anwendung auf ein Telefonsystem zu steuern; alternativ hierzu können die Anschlüsse 43 überbrückt werden. Zwei Gleichspannungs-Sperrkondensatoren 44 trennen den 2-Draht-Ausgang von dem V/iderstands-H-Glied 35, das aus Widerständen 35 a und 35 b mit gleichem Widerstandswert in einem Zweig besteit und aus Widerständen 35 c und 35 d mit gleichem Wert in dem inderen Zweig. Ein fünfter Widerstand 35 e verbindet die beiden Zweige des Η-Gliedes an ihren Mittenpunkten und, wie dies bereits im Zusammenhang mit Figur 3 beschrieben wurde, dient das abgeglichene H-Glied 35 zum Abschluß des 2-Draht-Kanals mit seinem nominellen Wellenwiderstand. Ein Paar Widerstände 36 besitzen jeweils einen Widerstand gleich der Hälfte des Wellenwiderstandes des Η-Gliedes und sind zwischen die Ausgänge der Verstärker 24 und 34 und den Eingang zu dem Η-Glied an der dem 2-rDraht-Kanal abgewendeten Seite geschaltet und erfüllen die gleiche Punktion wie die Widerstände in Figur 3, d. h. dieses Wider- etandepaar bewirkt den riohtigen Abechluß des Η-Gliedes und ge- etattet die Entstehung von Spannungen an dem Verzweigungspunkt der Wideretände mit dem Η-Glied. Der Eingangsanschluß negativer PoIa-
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rität des Inverters 34 mit Verstärkungsgrad 1 ist mit Hilfe des Widerstandes 45 mit dem Ausgang des Verstärkers 24 verbunden. Der Widerstand 46 besitzt den gleichen Widerstandswert wie der Widerstand 45 und ist vom Ausgang des Rechenverstärkers 34 mit dem Eingangsanschluß negativer Polarität verbunden, um den Verstärkungsgrad 1 für den Rechenverstärker zu erhalten. Ein Vorspannungswiderstand 47 ist von Wechselspannungserde zum Eingangsanschluß positiver Polarität dey Verstärkers 34 geschaltet. Ein Kondensator 48 mit niedrigem Kapazitätswert ist parallel zum Eingangswiderstand 45 geschaltet, um jede unerwünschte Phasenverschiebung in dem Rechenverstärker 34 zu kompensieren, so daß das Ausgangssignal desselben eine exakte Phasenverschiebung von 180 Grad bezüglich des Ausgangssignals des Verstärkers 24 besitzt. Wie im Falle der Anordnungen nach den Figuren 2 und 3 wird der Verstärkungsgrad des Verstärkers 24 mit Hilfe des variablen Rückkopplungswiderstandes 25 eingestellt, um einen Verlust von 0 db von dem 4-Draht-Empfangseingang zu erhalten« Das abgeglichene Eingangssignal zu dem H-Glied 35 an den Verzweigungspunkten des Netzwerkes 35 und der Widerstände 36 wird als differentielles Eingangssignal den Eingangsanschlüssen negativer und positiver Polarität des Verstärkers 31 mit Hilfe von Eingangs- , widerständen 49 mit gleichem Widerstandswert zugeführt. Dieses differentielle Signal wird im Verstärker 31 mit dem am 4-Draht-' Empfangseingang empfangenen Signal genullt. Dies wird in dieser Ausführungsform dadurch erreicht, daß der Ausgang des Inverters durch die Reihenschaltung des Festwiderstandes 29 und eines Ab- gleiohwiderstandes 30 mit dem Eingangsanschluß negativer Polari tät des Verstärkers 31 verbunden wird. Da das 4-Draht-Empfangs- signal vom Ausgang des Inverters 34 anstelle vom Ausgang des Ver-
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Oungo-
stärkers 24 nach der Ausführungsform in Figur 3 entnommen wird, ist die Phasenbeziehung desselben, bezogen auf das differentielle Signal über dem Eingang des H-Gliedes 35, umgekehrt. Eine Reihenschaltung 50 aus Widerstand und Kondensator wird vom Verzweig punkt der Widerstände 29 und 30 nach Gleichspannungserde geschaltet und dient zur Kompensation irgendeiner unerwünschten Phasenverschiebung, welche in dem 2-Draht-Kanal-Signal.bei seinem Durchgang durch die Kondensatoren 44 und das H-Glied 35 auftreten kann. Ein Widerstand 52 besitzt einen Widerstandswert gleich dem Wert des Widerstandes 32 und ist von einem Eingangs anschluß positiver Polarität des Verstärkers 31 mit Wechselspannungserde verbunden. Er dient zur Erzeugung eines differentiellen Verstärkungsgrades für die Schaltung des Verstärkers 31, der gleich dem Verhältnis der Widerstände 32 und 49 ist. Der Ausgang des Verstärkers 31 ist auch noch über einen -Eingangswiderstand 53 mit einem Einganjsansehluß negativer Polarität des Rechenverstärkers 37 verbunden, der als Inverter mit Verstärkungsgrad 1 arbeitet. Der Ausgang des Verstärkers 37 ist in Gegenkopplung mit dem negativen Eingangsanschluß desselben über einen Widerstand 54 verbunden, der einen Widerstandswert gleich dem Viert des Widerstandes 53 besitzt, um auf diese Weise den Verstärkungsgrad 1 zu erzielen. Ein Vorspannungswiderstand 55 ist vom Eingangsanschluß positiver Polarität des Verstärkers 37 mit Wechselspannungserde mit gleichem Zweck wie die Widerstände 40 und 47 verbunden. Das abgeglichene Ausgangssignal der Verstärker 31 und 37 ist über Widerstände 33 mit gleichem Widerstandswert geführt, die dazu dienen, den 4-Draht-Sendekanal wie im Falle der Ausführungsform nach Fi gur 3 mit seinem Wellenwiderstand abzuschließen; die Widerstände sind mit den entgegengesetzten Enden der Primärwicklung des Gleich-
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spannungs-Transformators 21 verbunden, des3sr Sekundärwicklung über den 4-Draht-Sendeausgang geschaltet ist. Die Schaltung nach
V/eise
Figur 4 arbeitet in der gleichenvwie die Schaltung nach Figur 3 zur Erzeugung eines abgeglichenen (Gegentakt·) Ausgangs signals über dem Transformator 21 für den Fall eines von dem 2-Draht-Kanal erhaltenen Signals und zur Erzeugung eines abgeglichenen Ausgangssignals über den Anschlüssen 41 im Falle eines 4-Draht-Eingangssignals mit einer inhärenten 6 db Erhöhung des dynamischen Bereichs gegenüber der Ausführungsform mit einem Ende. Es ist ersichtlich, daß die Stelle für die Abgleichseinstellung 30 in der Ausfuhrungsform nach Figur 4 zu den differ_entiellen Eingangskreisen des Differenzenverstärkers 31 verlegt werden könnte, ähnlich der Ausführungsform nach Figur 2, wenn dies erwünscht ist.
Die bestimmte Ausführungsform der aktiven hybriden Schaltung mit abgeglichenem Ausgang oder Gegentakt-Ausgang nach Figur 4 benutzt eine Hälfte eines Rechenverstärkers des Typs 747 für jeden der Verstärker 24, 31, 34 und 37, Kondensatoren 44 mit jeweils einer Kapazität von 4 Mikrofarad, einen Kondensator 48 mit 51 Picofarad und einen Kondensator in dem Phasenverschiebungs. Kompensationsnetzwerk 50 mit einer Kapazität von 680 Picofarad. Der Widerstand 23 beträgt 600 0hm, die variablen Widerstände 25 und 30 besitzen jeweils einen maximalen Widerstand von 5.000 0hm, der Widerstand 29 beträgt 3.300 0hm, die Widerstände 33 und 36 betragen jeweils 300 Ohm, die Widerstände 35 a bis d besitzen jeweils 150 0hm, der Widerstand 35 e beträgt 422 Ohm, die Widerstände 32; 45, 46, 49, 52, 53 und 54 besitzen jeweils 10.000 Ohm. Der Widerstand in dem Phasen-Kompensationsnetzwerk 50 beträgt 6.800 0hm. Der Widerstand 40 beträgt 470 0hm, und die Widerstän-
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de 47 und 45 betragen jeweils 4.700 Ohm. Die oben angeführten Werte für die Schaltungselemente sind geeignet für die Anwendung der vorliegenden erfindungsgemäßen aktiven hybriden Schaltung für eine Telefonleitung, wobei der Wellenwiderstand der 4-Draht-Kanäle 600 0hm beträgt und der Nennwert des Wellenwiderstandes des 2-Draht-Kanals ebenfalls 600 0hm beträgt. Das im Zusammenhang mit der Ausführungsform nach Figur 3 beschriebene Betriebsverhalten trifft auch für die Ausführungsform nach Figur 4 insoweit zu, daß die Trennung zwischen dem 4-Draht-Emp-
fangskanal nach dem 4-Draht-Sendeausgang mindestens 6 db besser ist als die Trennung, die man mit einer konventionellen hybriden Schaltung mit Transformator erhält.
Aus dem Vorstehenden ist ersichtlich, daß die Erfindung einen verbesserten Übergang (Zwischenschicht) von einem Duplex-System nach einem Halb-Duplex-System mit guter Trenneigenschaft ergibt, die unabhängig ist von der Änderung der Impedanz in dem HaIb-Duplex-Kanal und auch noch unabhängig ist von dem empfangenen Signal. Ein Hauptmerkmal der Erfindung ist die Tatsache, daß nur zwei Verstärker in einer einseitigen Ausführungsform der vorliegenden aktiven hybriden Schaltung benötigt werden und lediglich vier Verstärker im Falle einer Ausführungsform mit abgeglichenem Ausgang erforderlich sind, so daß hierdurch eine vereinfachte Schaltung im Vergleich zum Stand der Technik erhalten wird.
Aus der vorstehenden Beschreibung der einseitigen Ausführungsform der aktiven hybriden Schaltung und der Ausführungsform mit Gegentakt-Auegang sind die verschiedensten Abwandlungen und Änderungen derselben an Hand der Offenbarung möglich. So können die Transformatoren in bestimmten Anwendungsfällen durch Kondensatoren er-
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setzt werden oder werden gegebenenfalls in einigen Anwendungsfällen nicht benötigt. Weiterhin müssen die elektronischen Verstärker 24 31, 34 und 37 nicht unbedingt Rechenverstärker sein und können elektronische Verstärker konventioneller Bauart sein, wie beispielsweise konventionelle einstufige oder zweistufige Transistorverstärker, Der Rechenverstärker wird jedoch bevorzugt infolge seiner großen Eingangsimpedanz, niedrigen Ausgangsimpedanz und anderer Betriebseigenschaften. Wie bereits zuvor erwähnt, kann das 4-Draht-Empfangssignal, welches mit dem Signal am Eingang zu dem Widerstandsnetzwerk im Verstärker 31 genullt wird, vom Eingang oder vom Ausgang des Verstärkers 24 entnommen werden oder vom Ausgang des Verstärkers 34. Schließlich können die Verstärker 24 und 31 jeweils Verstärker mit abgeglichenem (Gegentakt-) (differentiellem) Ausgang- sein und in diesem Falle können die Inverter 34 und 37 in der Ausführungs*.
■r
form der vorliegenden Erfindung mit abgeglichenem Ausgang weggelassen werden.
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Claims (1)

  1. Patentansprüche:
    1, j] Aktive hybride Schaltung zur Herstellung einer Schnittstelle (Übergangsstelle) zwischen einem 4-Draht-Übertragungskanal und einem 2-Draht-Übertragungskanal, gekennzeichnet
    durch:
    einen ersten elektronischen Verstärker (24) mit einem
    ersten Eingang, der über einen ersten Widerstand (23) mit
    einem Empfangseingang eines 4-Draht-Übertragungs-Kanals verbunden ist, wobei der erste Widerstand (23) einen solchen
    Widerstandswert besitzt, daß der 4-Draht-Empfangskanal mit
    seinem Wellenwiderstand abgeschlossen ist, eine feste Impedanzeinrichtung, die zwischen einen Ausgang des ersten Verstärkers (24) und einen Eingang eines 2-Draht-Kanals zum
    Abschluß desselben mit seinem Nennwert des Wellenwiderstandes geschaltet ist,
    einem zweiten elektronischen Verstärker (31) mit einem
    ersten Eingang, an dem ein erstes Signal zugeführt ist, welches das empfangene 4-Draht-Signal von dem 4-Draht-Empfangskanal darstellt, wobei dieser zweite Verstärker (31) einen
    zweiten Eingang besitzt, der mit der Festimpedanz zur Zuführung eines zweiten Signals entsprechend dem um 180 Grad
    phasenverschobenen ersten Signal verbunden ist, wenn der
    4-Draht-Empfangskanal in Betrieb ist, und zur Zuführung für ein einziges Signal zum zweiten Eingang gestaltet ist, das dem ersten 2-Draht-Ausgang von dem 2-Draht-Kanal zugeführt ist, wenn dieser 2-Draht»Kanal im Betrieb ist, wobei der Ausgang des zweiten Verstärkers (31) über einen Widerstand (33) mit einem Sende-Ausgang des 4-Draht-Kanals verbunden ist, und die-
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    ser zweite Widerstand einen solchen Viderstandswert· besitzt, daß der 4-Draht-Sendekanal mit seinem Viellenwiderstand abgeschlossen ist, wobei durch den zweiten Verstärker (31) noch eine Nullung der an den beiden Eingängen desselben zugeführten Signale erreichbar ist, wenn der 4-Draht-Empfangskanal betätigt ist, zur Trennung des 4-Draht-Sendeausgangs von dem 4-Draht-Empfangseingang unabhängig von der Änderung der Impedanz des 2-Draht-Kanals infolge der Unterdrückung dieser Impedanzänderungen durch den Signalverlust in der festen Impedanz.
    2.) Aktive hybride Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie Einrichtungen (25) in Verbindung mit dem ersten Verstärker (24) zur Einstellung eines einstellbaren Verstärkungsgrades desselben zur Kompensation des Signalverlustes in der festen Impedanz beim Durchgang von dem 4-Draht-Empfangseingang zum 2-Draht-Eingang besitzt zur Erzeugung eines Verlustes von O db zwischen diesen Eingängen.
    3.) Aktive hybride Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die.variable Einrichtung zur Einstellung des Verstarkungsgrades ein variabler dritter Widerstand (25) ist, der vom Ausgang des ersten Verstärkers (24) zum ersten Eingang desselben verbunden ist, wobei der Veratärkungsgrad durch das Verhältnis des dritten V/iderstandes (25) zum ersten Widerstand (23) bestimmt ist.
    4.) Aktive hybride Schaltung nach Anspruch 3, weiterhin gekennzeichnet durch:
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    einen vierten Widerstand (26) der vom Ausgang des ersten Verstärkers (24) zu einem Eingang der festen Impedanz verbunden ist j wobei der zweite -Eingang des zweiten Verstärkers (31 ) mit dem Verzweigungapunkt des vierten Widerstandes (26) und der festen Impedanz verbunden ist.
    5.) Aktive hybride Schaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß:
    der erste Eingang zum zweiten Verstärker (31) mit dem Verzweigungspunkt des ersten Widerstandes (23) und des 4-Draht-Empfangseingangs mit dem Eingangsanschluß der gleichen Polarität des zweiten Verstärkers (31) verbunden ist, dem auch das zweite Signal zugeführt ist, so daß die Phasenverschiebung um 180 Grad durch den Durchgang des Signals durch den ersten Verstärker (24) erreichbar ist.
    6.) Aktive hybride Schaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Eingang des zweiten Verstärkers (31) vom Ausgang des ersten Verstärkers (24) über einen vierten Widerstand mit dem Eingangsanschluß entgegengesetzter Polarität des zweiten Verstärkers verbunden ist, dem zur Phasenverschiebung um 180 Grad das zweite Signal zugeführt ist.
    7.) Aktive hybride Schaltung nach Anspruch 3, weiterhin gekennzeichnet durch einen variablen vierten Widerstand (30), der
    zweiten
    zwischen den^Eingang zu dem 2weiten Verstärker (31) und die feste Impedanz zum Abgleich der ersten und zweiten dem zweiten Verstärker zugeführten Signale geschaltet ist zu einer genaueren Nullung der Signale, wobei der vierte Widerstand
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    nach, seiner ursprünglichen Einstellung keine weitere Neueinstellung benötigt.
    8.) Aktive hybride Schaltung nach Anspruch 3, weiterhin gekennzeichnet durch einen variablen vierten Widerstand, der vom Verzweigungspunkt des ersten Widerstandes (23) und des Empfangseingangs des 4-Draht-Kanals mit dem ersten Eingang des zweiten Verstärkers (31) zum Abgleich der ersten und zweiten dem zweiten Verstärker zugeführten Signale und zur Erzielung einer genaueren Nullung derselben verbunden ist, wobei der vierte Widerstand nach seiner anfänglichen Einstellung keine Nachstellung benötigt.
    9.) Aktive hybride Schaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Festimpedanz -Einrichtung umfaßt: einen vierten V/iderstand (28), der über den 2-Kanal-Eingang geschaltet ist und ein erstes mit Wechselspannungserde verbundenes Ende und ein zweites Ende besitzt, einen fünften und sechsten Widerstand (26, 27), welche in Reihe vom zweiten Ende des vierten Widerstandes (28) zum Ausgang des ersten Verstärkers (24) geschaltet sind, wobei der vierte Widerstand (28) in Parallelschaltung zu der Rei-' henschaltung des fünften und sechsten Widerstandes (26, 27) den 2-Draht-Kanal mit seinem Nennwert des Wellenwiderstandes abschließt zur Bildung einer aktiven hybriden Schaltung mit einem Ende, welche lediglich zwei Rechenverstärker benötigt, wobei noch der zweite Eingang des zweiten Verstärkers (31) an den Verzweigungspunkt des fünften und sechsten Widerstandes (26, 27) angeschlossen ist.
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    10.) Aktive hybride Schaltung nach Anspruch 7, weiterhin gekennzeichnet durch:
    einen fünften Widerstand (29), der von dem 4~Draht-Empfangseingang mit einem ersten Eingangsanschluß einer ersten Polarität des zweiten Verstärkers (31) verbunden ist, einen variablen vierten Widerstand (30), der mit dem Eingangsanschluß erster Polarität des zweiten Verstärkers (31) zur Bildung des zweiten Eingangssignals verbunden ist, und einen sechsten Widerstand (32), welcher vom Ausgang des zweiten Verstärkers (31) mit dem Eingangsanschluß erster Polarität desselben verbunden ist, wobei der zweite Verstärker und der vierte, fünfte und sechste Widerstand ein gewichtetes Summierungsnetzv/erk zur Nullung der ersten und zweiten Signale an dem 4-Draht-Sendeausgang bilden.
    11.) Aktive hybride Schaltung nach Anspruch 1, weiterhin gekennzeichnet durch:.
    einen dritten elektronischen Verstärker (34), der als Phasenumkehr-Verstärker mit Verstärkungsgrad 1 geschaltet ist und einen mit dem Ausgang des ersten Verstärkers (24) verbundenen Eingang besitzt, wobei der Ausgang dieses dritten Verstärkers (34) mit der festen Impedanz (35) verbunden ist, um zusammen mit der Verbindung des Ausgangs des ersten Verstärkers mit der festen Impedanz eine Gegentakt-Eingangsgröße zur festen Impedanz (35), bezogen auf den 4™Draht-Empfangs-Kanal, zu bilden,
    einen zweiten Eingang des zweiten Verstärkers (31)f welcher - Anschlußverbindungen zu Eingangsanschlüssen entgegengesetzter Polarität des zweiten Verstärkers von dem Gegentakt-
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    eingang zur Festimpedanz (35) umfaßt, und einen vierten elektronischen Verstärker (37), der als Phasenumkehrverstärker mit Verstärkungsgrad 1 geschaltet ist, und einen mit dem Ausgang des zweiten Verstärkers (31) verbundenen Eingang besitzt, wobei ein Ausgang des vierten Verstärkers (37) über einen dritten V/iderstand (33) mit dem Sendeausgang des 4-Draht-Kanals verbunden ist und der zweite und dritte Widerstand einen Widerstandswert besitzen, der jeweils die Hälfte des Wellenwiderstandes des 4-Draht-Sendekanals beträgt zur Bildung einer aktiven hybriden Schaltung mit Gegentaktausgang.
    12.)Aktive hybride Schaltung nach Anspruch 11, weiterhin gekennzeichnet durch Einrichtungen, welche mit dem ersten Ver- ■ stärkers (24) zur Erzeugung eines einstellbaren Verstärkungsgrades desselben und zur Kompensation der Verluste im Signal in der Festimpedanz (35) beim Durchgang des Signals von dem 4-Draht-Empfangseingang zum 2-Draht-Eingang und zur Erzeugung eines Verlustes von O db zwischen diesen Eingängen verbunden ist,
    13.)Aktive hybride Schaltung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß:
    die Einrichtung zur Änderung des Verstärkungsgrades ein variabler vierter Widerstand (25) ist, der vom Ausgang des ersten Verstärkers (24) mit dem Eingang desselben verbunden ist, so daß der Verstärkungsgrad durch das Verhältnis des vierten V/iderstandes zum ersten Widerstand (23) bestimmt ist.
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    14.) Aktive hybride Schaltung nach Anspruch 13, weiterhin gekennzeichnet durch:
    einen fünften Widerstand (36), der vom Ausgang des ersten Verstärkers (24) mit einem ersten Eingang des Gegentakteingangs der Pestimpedanz (35) verbunden ist , einen sechsten Widerstand (36), der vom Ausgang des dritten Verstärkers (34) mit einem zweiten Eingang des Gegentakt-Eingangs der Pestimpedanz (35) verbunden ist, wobei die Pestimpedanz (35) ein abgeglichenes Impedanz-Netzwerk ist, dessen Gegentakt-Eingang mit den fünften und sechsten Widerständen verbunden ist und noch einen Gegentakt-Ausgang besitzt, der mit dem 2-Kanal-Eingang verbunden ist, einen zweiten Eingang des zweiten Verstärkers (31), welcher mit dem Vera/eigungspunkt des fünften und sechsten Widerstandes mit dem Gegentakt-Eingang der Pestimpedanz (35) verbunden ist.
    15.) Aktive hybride Schaltung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Eingang des zweiten Verstärkers (31) vom Verzweigungspunkt des ersten V/iderstandes (23) und des 4-Draht-Empfangseingangs mit dem Eingangsanschluß gleicher Polarität des zweiten Verstärkers (31) verbunden ist, welcher auch noch mit dem Verzweigungspunkt des fünften V/iderstandes und des ersten Eingangsanschlusses des Gegentakteingangs der Pestimpedanz (35) verbunden ist.
    16,) Aktive hybride Schaltung nach Anspruch I4, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Eingang zum zweiten Verstärker (31) . vom Ausgang des ersten Verstärkers (24) über einen siebten Widerstand mit dem Eingangsanschluß gleicher Polarität des
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    zweiten Verstärkers verbunden ist, welcher auch noch mit dem Verzweigungspunkt des sechsten Widerstandes und dem zweiten Eingangsanschluß des Gegentakteingangs der Festimpedanz verbunden ist.
    17.) Aktive hybride Schaltung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß
    der erste Eingang des zweiten Verstärkers (31) vom Ausgang des dritten Verstärkers (37) über einen siebten Widerstand verbunden ist mit dem Eingmgsanschluß gleicher Polarität des zweiten Verstärkers, welcher mit dem Verzweigungspunkt des fünften Widerstandes und dem ersten Eingangsanschluß des Gegentakteingangs der Pestimpedanz (35) verbunden ist.
    18.) Aktive hybride Schaltung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß:
    der fünfte und sechste Widerstand zusammen mit der Ausgangsimpedanz des ersten und dritten Verstärkers einen Widerstandswert gleich der Hälfte des Nennwertes des Wellenwiderstandes des 2-Draht Kanals besitzen,
    19.) Aktive hybride Schaltung nach Anspruch 13, weiterhin gekennzeichnet durch:
    einen variablen fünften Widerstand (30), der in dem ersten Eingangskreis zum zweiten Verstärker (31) zum Abgleich des diesem Verstärker zugeführten ersten und zweiten öignals und zur Erzielung einer besseren Nullung derselben verbunden ist, wobei der fünfte Widerstand nach einer Anfangseinsteilung keine" Nachstellung benötigt.
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    20.) Aktive hybride Schaltung nach Anspruch 11, weiterhin gekennzeichnet durch:
    einen vierten Widerstand, der vom Ausgang des ersten Verstärkers mit dem Eingang des dritten Verstärkers (34) verbunden ist,
    einen fünften Widerstand, der vom Ausgang des dritten Verstärkers (34) mit dem eingang desselben zur Gegenkopplung verbunden ist. wobei die Viderstandswerte des vierten und fünften Widerstandes gleich grofi sind zur Erzeugung eines Verstärkungsgrades 1 für deu dritten Verstärker, und
    einen Kondensator, der parallel zum vierten Widerstand zur Kompensation irgendwelcher unerwünschter Phasenverschiebungen des Signals oei seinem Durchgang durch den dritten Verstärker verbunden ist.
    21.) Aktive hybride Schaltung nach Anspruch 19, weiterhin gekennzeichnet durch:
    einen sechsten Widerstand, der vom Ausgang des dritten Verstärkers zu einem Eingangsende des variablen fünften Widerstandes verbunden ist, wobei das Ausgangsende des fünf:-en Widerstandes mit dem ersten Eingan~ des zweiten Verstärkers (31) verbunden ist, und
    eine Reihenschaltung von Widerstand und Kondensator, die vom Verzv/eigungapunkt des fünften und sechsten Wiaerstanles nach Masse geschaltat ist zur Kompensation unerwünschter Phasenversohiebungen des vom 2-Draht-Kanal erhaltenen Signals bei seinem Durchgang durch die Festimpedanz (35).
    22.) Aktive hybride Schaltung nach einem der Ansprüche 11 bis 21,
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    dadurch gekennzeichnet, daß
    der erste, zweite, dritte und vierte elektronische Verstärker elektronische Rechenverstärker sind.
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DE19742450853 1973-10-29 1974-10-25 Verbesserte aktive hybride schaltung Pending DE2450853A1 (de)

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JP (1) JPS5080744A (de)
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DE (1) DE2450853A1 (de)
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