DE2613590C2

DE2613590C2 - Schaltungsanordnung zur Auswertung von Zustandsänderung auf Leitungen in Fernmelde- insbesondere Fernsprechanlagen

Info

Publication number: DE2613590C2
Application number: DE19762613590
Authority: DE
Inventors: Josef 8024 Deisenhofen Birlmeier
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1976-03-30
Filing date: 1976-03-30
Publication date: 1977-10-27
Also published as: SE412680B; FR2346917A1; DE2613590B1; JPS5514599B2; GB1508753A; CH616289A5; AT348029B; JPS52119806A; IT1075748B; NL7703398A; FR2346917B1; SE7703637L; US4092489A; ATA213777A

Description

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Zur Auswertung des Schaltzustandcs von Signaladern sowie von Teilnehmer- und Verbindungsleitungen ist es bekannt, Relais zu verwenden, die dann bei Änderungen lies Signalzustandes der jeweiligen Leitung ihren r.rregungs/iistand und ihre Kontaktlage ändern, bei ■\11ftreien von zulässigen Störspannungen oder NebenschlußsiröiiK'n jedoch nicht ansprechen. Von Nachteil dabei ist, daß derartige Relais aus konstruktiven (>runden nicht beliebig ausbildbar und deshalb nicht für jede Betriebsbedingung geeignet sind. Neben der Aliswerteunsicherheit wird der Einsatz derartiger Relais vor allem bei größeren Störspannungen und Leitungswiderständen erschwer¹.. Ähnliches trifft auch bei der bekannten Anwendung von Magnetkernen, deren Steuerwicklungen vom zu bewertenden Strom beeinflußt werden, zu.

Bei einer weiteren bekannten Anordnung, die weitgehend unabhängig von Schwankungen der Speisespannung und von Störeinflüssen ist, wird zur Feststellung des Leitungszustandes die Auswerteeinrichtung zwischen den Widerständen eines aus zwei Widerständen bestehenden und eine Brückenschaltung bildenden Spannungsteiles angeschlossen.

Bei einer weiteren Schaltung zur Überwachung einer Teilnehmerleitung werden die beiden Sprechadern über Summicrwidersiändi. an den Eingang eines Überwachungsverstärkers geführt, und zwar die eine Ader unmittelbar und die andere Ader über eine Phasenumkehrstufe. Die Anordnung ist dabei derart ausgebildet, daß im Falle eines nach Betrag und Richtung übereinstimmenden Stromes in den beiden Adern eine gegenseitige Kompensation der entsprechenden Potentialänderungen am Eingang des Verstärkers eintritt. Bei einem gegensinnigen, durch die geschlossene Teilnehmerschleife hervorgerufenen Stromfluß findet eine Potjntialverschiebung am Eingang des Überwachungsverstärkers statt, die dann eine entsprechende Signalisierung bewirkt.

Es ist weiterhin bekannt, zur Feststellung des Zustandes einer Teilnehmerleitung einen Differenzverstärker zu verwenden, der eingangsseitig an die Abgriffe von zwei Spannungsteilern, die ihrerseits wiederum über Spannungsteiler mit der zu überwachenden Leitung verknüpft sind, anzuschließen. Dieser Verstärker erzeugt dann in Abhängigkeit von der Potentialdifferenz zwischen den Abgriffen dieser Spannungsteiler ein den Zustand der überwachten Leitung anzeigendes Ausgangssignal Durch einen Vorspannungswiderstand wird sichergestellt, daß die Potentialdifferenz zwischen den genannten Abgriffen einem vorgegebenen Mindestwert entspricht. Die Schaltung ist dabei so ausgelegt, daß bei einem Wechsel des Schaltzustandes der Teilnehmerleitung die relativen Polaritäten an diesen dem Abgriff dienenden Schaltungspunkten eine Umkehr erfuhren.

Die Erfindung betrifft nun gleichfalls eine Schaltungsanordnung zur Auswertung der Zustandsänderung bei der Zeichengabe auf Leitungen in Fernmelde- insbesondere Fernsprechanlagen, unter Verwendung eines Differenzverstärkers, für den eine Ansprechschwelle vorgegeben ist.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine leichte Anpassung der Auswerteeinrichtung an variable Bedingungen zu ermöglichen und gleichzeitig neben einer großen Auswertesicherheit den Einfluß von Störkomponenten bei der Auswertung in optimaler Weise zu unterbinden, sowie ein Höchstmaß an Sicherheit gegen Zerstörung durch atmosphärische Entladungen und Berührungsspannungen zu bieten.

Dies wird dadurch erreicht, daß vom Ausgangssignal des Differenzverstärkers eine der Vorspannung entgegengerichtete Teilspannimg in den Eingangskreis zurückgeführt wird, daß dessen Eingänge über einen aus zwei Teilwiderständen bestehenden und gegenüber dem Leitungswiderstand hucholunigen Widerstand mit dem Leitungskreis verbunden sind und daß zur Zeichensicherung eine aus der Reihenschaltung eines, der Hauptstromstrecke eines Transistors parallel liegenden Kondensators und e.ner der Steuerstroinstrecke des

Transistors parallel liegenden und den Lade- und Emiadevorgang ermöglichende Diode bestehende Anordnung mit der Ansteuerleitung gekoppelt ist.

Eine derartige Auswerteeinrichtung ist sowohl für die symmetrische als auch für die unsymmetrische Zeichenaabe zu verwenden. Durch die Schwellwerteinstellung besteht ein Schutz gegen Dauerstörspannungen bei nicht zeichenführender Leitung bis in die Größenordnung der Nutzspannung und durch die mit dem Ansprechen der Auswerteeinrichtung vorgenommene Herabsetzung dieser Schwelle ein Schutz gegen derartige Dauerstörspannungen während der Zeicheneabe. Die durch die Hysterese-Einstellung vorzugebende Abfallschwelle kann dann mit Bezug auf die zu erwartenden Dauerstörspannungen während des Sisnals entsprechend tief vorgegeben werden.

Störimpulse, beliebiger Anzahl und Reihenfolge, die amplitudenmäßig diese vorzugebenden Suiwellwerte überschreiten, können mit Hilfe der Transistor-Dioden-Kondensator-Kombination durch eine entsprechende zeitliche Verzögerung ausgeschaltet werden. Dadurch wird gleichzeitig eine Störbefreiung gegenüber auftretenden Verzerrungen durch Störimpulse der zu übertragenden und auszuwertenden Zeichen erreicht.

Durch die Wirkung der Transistor-Diodenkombination in Verbindung mit dem Netzwerk und dem Kondensator wird eine Schutzwirkung gegen Sloßspannungen, beliebiger Polarität, wie sie z.B. durch Blitzschläge hervorgerufen werden können, erzielt. 2ur Stoßspannungsfestigkeit tragen auch die in der Ansteuerleitung des Operationsverstärkers liegenden Widerstände bei. Diese Wirkung kann noch durch eine entsprechende technologische Ausbildung dieser Widerstände unterstützt werden.

Durch die wertemäßige Auswahl eines in der Hauptstromstrecke des Transistors angeordneten Widerstandes kann neben einer definierten Störausblendung auch die Wiederherstellung eines störbehafteten als Nutzimpuls erkannten Zeichens in seiner ursprünglichen Länge vorgenommen werden.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung ist also neben einer hohen Sicherheit gegenüber Stoß- und Überspannungen sowie Störimpulsen auch eine völlig freizügige Wahl in den Ansprechschwellen und in den Verzögerungszeiten möglich, so daß alle zur Unterscheidung von Nutz- und Störsignalen erforderlichen Anforderungen mit gleichzeitiger Anpassungsmöglichkeit an variable Bedingungen erfüllt werden.

Grundsätzlich besteht auch die Möglichkeit, die erfindungsgemäße Anordnung nicht nur hei Gleichstrom-Zeichengabeverfahren, sondern auch modifiziert für Wechselstrom-Zeichengabeverfahren einzusetzen.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung sind die beiden Eingänge des Differen/.verstärk^rs über maxinvil in zwei Teilwiderstände unterteilte Widerstände verbunden, deren gemeinsamer Verbindungspunkt in Abhängigkeit von der mit Bezug auf die Eingänge des Differenzverstärkers vorgenommenen Polung und seiner Versorgungsspannung an festes BczugspoleiUial neschaltet ist. Die Erzeugung der Vorspannung und die Erzeugung der dazu gegensinnigen Teilspannung erfolgt dabei über mindestens einen dieser Widerstände enthaltenden Spannungsteiler.

Die den Transistor, Diode und den Kondensator enthaltende Anordnung kam dabei /wischen uem .ur &5 diesen gemeinsamen Verbindungspunkt gewählten Bc/URspotential und dem VerbindungspunKt der in der Ansteuerung liegenden Widerstände geschaltet sein oder zwischen den beiden Verbindungspunkten dieser Widerstände liegen. Dadurch ist es grundsätzlich möglich, eine beliebige Ansprech- oder Abschalteschutüzeii in genau definierten Grenzen vorzugeben. Ein verzerrtes oder störbehaftetes Zeichen kann dadurch wieder entzerrt und in seiner ursprünglichen Länge hergestellt werden.

Anhand der Zeichnung sollen nun zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert werden.

F i g. 1 zeigt eine Schaltungsanordnung zur Auswertung bei einer unsymmetrischen Zeichengabe;

Fig. 2 zeigt eine Schaltungsanordnung zur Auswertung bei einer symmetrischen Zeichengabe.

Bei dem in der Fig. 1 dargestellten Ausführungsbei-

>ie* werden Impulse mit vorgegebener minimaler j:— D ,»..,„ι, RetatiCTiinu des Kontaktes k

spie* werden impulse um ·ν,.₆~_&

Zeitdauer, die z. B. durch Betätigung des Kontaktes k über die mit Ltg bezeichnete und einem bestimmten Widerstand aufweisende Leitung durch unsymmetrische Zeichengabe gegeben werden, ausgewertet. Bei der Zeichengabe fällt dann an dem z. B. mit dem negativen Pol der Speisespannungsquelle verbundenen Widerstand R1 eine entsprechende Spannung ab. Das Auswerteergebnis soll dabei von anliegenden Dauerstörspannungen, Spannungseinbrüchen in einer vorzugebenden Größe sowie durch Störimpulse, deren zeitliche Dauer kleiner als der der Nutzimpulse ist, nicht beeinflußt werden.

Die beiden Eingänge El und £2 des Operationsverstärkers OP, der also nur die Differenz der an diesen Eingängen anliegenden Spannungen auswertet, sind über die Teilwiderstände R 8, R 9 und R 10 und R 11 an festes Bezugspotential, im Ausführungsbeispiel Erdpotential, geschaltet. Der Verbindungspunki der Widerstände R 8 und R 9 ist über den Widerstand R 6 mit dem negativen Pol der Speisespannungsquelle UA und der Verbindungspunkt der Widerstände R 10 und R 11 über den Widerstand R 7 mit dem Ausgang A des Operationsverstärkers verbunden. Mit dem Widerstand R 6 kann über den erstgenannten Spannungsteiler für den Operationsverstärker eine bestimmte Vorspannung festgelegt werden, so daß eingekoppelte Dauerstörspannungen, die unterhalb dieser dadurch vorgegebenen Schwelle liegen, sich nicht störend auswirken können. Über den mit dem Ausgang des Operationsverstärkers verbundenen Widerstand R 7 wird nach dem Ansprechen des Verstärkers die Ansprechschwelle gesenkt, da der am Widerstand R10 auftretende Spannungsabfall der eingestellten Schwellspannung entgegengerichtet ist. Dadurch können sich beispielsweise durch Dauerstörspannungen während der Zeichengabe bedingte Spannungseinbrüche nicht auf das Ausgangssignal auswirken. Es besteht also durch diese Hysterese-Einstellung ein Schutz gegen ein unerwünschtes Abschalten des angesprochenen Operationsverstärkers. Durch Veränderung des Widerstandes R 7 läßt sich jeder gewünschte Abschalteschwellwert einstellen. Der Operationsverstärker sperrt also erst dann, wenn die Eingangsspannung unter diese neugebildete Sehwelle abgesunken ist. Der über dem positiven Pol der Versorgungsspannung des Operationsverstärkers mit dem Ausgang A verbundene Widerstand R 13 dient dazu, Undefinierte Spannungsverhältnisse am Ausgang zu vermeiden.

Durch die in den Ansteuerlcitungen liegenden Widerstände R 2 und Rl bzw. R 4 und R 5 wird eine hohe Stoß- und Übcrspaniuingsfestigkeit erreicht, die von der Wahl der Größenordnung dieser Widerstände und von der speziellen technologischen Ausbildung

dieser Widerstände abhängt. Durch den zwischen den Verbindungspunkten dieser Widerstände über zusätzliche Schaltelemente eingeschalteten Kondensator C wird eine durch den Kapazitätswert dieses Kondensators wählbare zeitliche Verzögerung ermöglicht, so daß dadurch auftretende Störimpulse, die die durch die genannten Schwellspannungen vorgegebenen Werte überschreiten, ausgeschaltet werden können.

Im Ruhezusland der Schaltungsanordnung liegt am Eingang Ei des Operationsverstärkers die über den Widerstand R 6 vorgebbare Vorspannung. Wird nun zum Zwecke der Zeichengabe über die Leitung, die beispielsweise eine Steuerader eines Fernsprechsystems sein kann, der Kontakt k geschlossen, so wird der Kondensator über die parallel zueinander liegenden Stromkreise, nämlich über Erde, dem Widerstand R 2 und Erde, den Widerständen R 9, R 8 und R 3 sowie über die Diode D und dem am negativen Pol der Speisespannung liegenden Widerstand /?4 aufgeladen. Abhängig vom Ladezustand des Kondensators steigt die Spannung am Eingang Ei des Operationsverstärkers in positiver Richtung an. Mit dem Erreichen der an diesem Eingang eingestellten Schwellcnspannung spricht der Operationsverstärker an und legt an den Ausgang A die negative Versorgungsspannung U. Dieser Spannungssprung kann dann durch eine nachgeordnete Einrichtung gegebenenfalls unter Verwendung einer Anpassungsschaltung weiterverarbeitet werden.

Öffnet der Kontakt k bevor die Spannung am Kondensator die eingestellte Schwelle erreicht, so wird der Kondensator über den Transistor 7" schlagartig aufgrund der Tatsache, daß die gesamte Kondensatorspannung an der Diode als Steuerspannung für den Transistor zur Verfügung steht, entladen, falls für den Widerstand R 12 der Wert Null gewählt ist. Daraus ergibt sich dann unmittelbar erneut eine durch die Zeitspanne bis zum Erreichen der Schwellenspannung definierte Schutzzeit. Dadurch können also außerhalb der eigentlichen Zeichengabe liegende Störimpulsc ausgeschaltet werden. Ist die durch diese Störausblendung verursachte Verkürzung des Nulzimpulses nicht erwünscht, so kann durch die Einschaltung des Widerstandes R12 durch die entsprechende Wahl seines Widerstandswertes entweder eine Impulsentzerrung oder eine Impulsverlängerung vorgenommen werden. Im ersten Falle svird eine Unterbrechung eines über die Leitung einlaufenden Impulses erst nach Ablauf der vorhandenen Schutzzeit festgestellt, so daß der Impuls unverzcrrt in seiner ursprünglichen Länge an die dem Ausgang A nachgeschaltete Einrichtung weitergegeben wird. Der Widerslandswert kann auch so gewählt werden, daß nach dem Ansprechen des Operationsverstärkers Impulsunterbrechungen, die größer als die vorgegebene Schutzzeit sind, überbrückt werden, so daß eine Impulsverlängerung erreicht wird.

Durch die zwischen den beiden Anstcuerleitungen des Operationsverstärkers liegende Anordnung wird gleichzeitig ein Schutz gegen auftretende Überspannungen erzielt, da für positiv oder negativ gerichtete Sloßspannungen immer eine Diodcnstrcckc geöffnet ist.

Eine Schaltungsvariante zur Erzielung einer Abfallschulzzcit besteht darin, die genannte Anordnung unter Beachtung der Polungsvcrhältnissc an dem gemeinsamen Vcrbindungspunkt der in einer Anstcuerleiiung liegenden Widerstände und festem Bezugspotential anzuschalten. Liegt diese Anordnung zwischen dem Verbindungspunkt der Widerstände R 2 und R 3 und Erdpotential, so wird beim fehlenden Widerstand R 12 jede die eingestellte Ansprechschwelle übersteigende Flanke zu einem Mindestimpuls vorgegebener Zeitspanne umgeformt. Innerhalb dieser Zeitspanne liegende Unterbrechungen eines Nutzimpulses werden demnach nicht ausgewertet. Je nach Wahl des Widerstandes R 12 kann auch eine Ansprechschutzzeit ίο erzielt werden, wobei dann Unterbrechungen des ausgewerteten Nutzimpulses, die kleiner als die Schutzzelt sind, überbrückt werden.

Die Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel für die symmetrische Zeichengabe. Die mit der Fig. 1 funktionsmäßig übereinstimmenden Bauelemente tragen das gleiche Bezugszeichen. Die Schaltung invertiert das Eingangssignal und formt jeden die statische und dynamische Störbefreiung passierenden Impuls zu einer Pause definierter Länge. Über dem mit dem negativen ίο Pol der Speisespannungsquelle Ua verbundenen Widerstand R 6 ist wiederum die Ansprechschwellenspannung und über den mit dem Ausgang A des Operationsverstärkers verbundenen Widerstand R 7 in Verbindung mit R 6 die nach dem Ansprechen des Operationsvcrstärkers maßgebende Abschalteschwelle einstellbar. Mit U ist die Versorgungsspannung des Operationsverstärkers bezeichnet. Die mit einem Leitungsübertrager Ue abgeschlossene Leitung Ug kann beispielsweise durch die a.fc-Adern einer Fernsprechanlage gebildet sein. Die Zeichengabe auf einer derartigen Leitung erfolgt allgemein durch definierte Änderungen des Schleifenstromes. Beim Abheben des Handapparates eines Fernsprechapparates ändert sich beispielsweise der Schleifenwidersland von einem sehr hohen auf einen dem Widerstand der geschlossenen Schleife entsprechenden geringen Wert. Zur Wählimpulsgabc wird beispielsweise der Widerstand der Schleife für jeden Wählimpuls auf diesen hohen, dem Isolationsoder Ableitwiderstand bei offener Schleife entsprechcnden Widerstandswert gebracht. Es können auch zur Wählzeichengabe verschiedene Widerstände in die Schleife eingeschaltet werden. In dem Ausführungsbeispiel soll eine Zeichengabc über die Leitung durch die Betätigung des Kontaktes k vorgenommen werden. Der beim Schließen dieses Kontaktes durch den Schleifcnstrom auf Gleichtakt geschaltete Operationsverstärker wird durch die über /?6 vorgegebene und durch R 7 herabgesetzte Schwelle zum Abschalten gebracht. Die Abschalteschwellc in Verbindung mit der Transistor-Diodcn-Kondensalor-Kombination verhindert eine Verdoppelung oder Vervielfachung des Ausgangssignals bei prellender Kontaktgabe, Schwingvorgänger auf der Leitung, Schaltknacken oder kurze Unterbrechungen.

Nach Abschalten des Operationsverstärkers spring die Ansprcchschwelle wieder auf den ursprünglichen durch den Widerstand R 6 bestimmten Wert zurück Nach dem öffnen des Kontaktes A' ist der Ausgang / des Operationsverstärkers wieder spannungsführend.
Die erfindungsgemiißc Schaltungsanordnung zu Auswertung des Schaltungszustandes einer Leitung is für einen dauernden Anschluß an diese Lciluni geeignet. Besteht nicht die Notwendigkeit, den Lei tungs/.usland ständig anzuzeigen, so kann auch i (>5 bekannter Weise die Auswertung in einem vorgelebt non Zeitintervall vorgenommen werden.

I liri/ii 1 libii /i'i

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Auswertung der Zustandsänderung bei der Zeichengabe (z. B. BeIegen, Auslösen, Wählzeichen) auf Leitungen in Fernmelde- insbesondere Fernsprechanlagen, unter Verwendung eines Differenzverstärkers, für den eine Ansprechschwelle vorgegeben ist, dadurch gekennzeichnet, daß vom Ausgangssignal (A) des Differenzverstärkers (OP) eine der Vorspannung entgegengerichtete Teilspannung in den Eingangskreis zurückgeführt wird, daß dessen Eingänge jeweils über einen ajs zwei Teilwiderständen, bestehenden und gegenüber dem Leitungswiderstand hochohmigen Widerstand mit dem Leitungskreis verbunden sind und daß zur Zeichensicherung eine aus der Reihenschaltung eines der Hauptstromstrecke eines Transistors (T) parallel liegenden Kondensators (C) und einer der Steuerstromstrecke des Transistors parallel liegenden und den Lade- und Enladevorgang ermöglichenden Diode (D) bestehende Anordnung (Z) mit der Ansteuerleitung gekoppelt ist.

2. Schallungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Hauptstromstrecke ein veränderbarer ohmscher Widerstand (R 12) angeordnet ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingänge des Differenzverstärkers über maximal in zwei Teilwiderstände (RS, /?9 bzw. RiO, Rii) unterteilte Widerstände verbunden sind, deren gemeinsamer Verbindungspunkt in Abhängigkeit von der mit Bezug auf die beiden Eingänge des Differenzverstärker vorgenommenen Polung und seiner Versorgungsspannung an festes Bezugspotential (z. B. Erdpotential) geschaltet ist, und daß die Erzeugung der Vorspannung und die der dazu gegensinnigen Teilspannung über mindestens einen dieser Widerstände enthaltenc Spannungsteiler erfolgt.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Anordnung jeweils an die Verbindungspunkte der in der Ansteuerleiiung liegenden Widerstände (R 2, R 3 bzw. R 4, R 5) angeschaltet ist.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Anordnung (Z) an das für den Verbindungspunkt der an die Eingänge angeschalteten Widerstände gewählte Bezugspotential (z. B. Erde) und einem der Verbindungspunkte der in der Ansteuerleitung liegenden Widerstände (R 2, R 3) geschaltet ist.