DE2649024A1

DE2649024A1 - Teilnehmeranschlusschaltung

Info

Publication number: DE2649024A1
Application number: DE19762649024
Authority: DE
Inventors: Hans Rudolf Schindler; Peter Vettiger
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1976-03-02
Filing date: 1976-10-28
Publication date: 1977-09-08
Also published as: DE2649024C3; DE2649024B2; JPS569822B2; JPS52106612A; GB1570829A; US4086447A; FR2343378A1; FR2343378B1; CH599731A5

Description

Aktenz. der Anmelderin:
Amtliches Aktenzeichen:

Docket SZ 9-76-001
Neu anmeldung

TE ILNEIlME RAXS CIILUS S S CHALTUNG

Die Erfindung betrifft eine Teilnehmeranschlussschaltung zur Verbindung

einer Zweiader—Teilnehmerleitung mit einer Vermittlungseinrichtung entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

In Fernsprechnetzen wird zum Anschluss jeder Teilnehnierleitung an die Vermittlungszentrale eine Teilnehmeranschlussschaltung benötigt, welche die Sprachsignale in beiden Richtungen überträgt, eine Ab Schluss imped an?. für die Leitung bildet, die Leitung hochspannungsmässig von der Zentrale trennt und noch eine ganze Reihe weiterer Funktionen erfüllt. Der Hauptbestandteil heute verwendeten Teilnehmeranschlussschaltungen ist ein Transformator, der viele der' erforderlichen Funktionen (Signalübertragung, elektrische Trennung, symmetrische Einspeisung) ausführen kann. Wegen seiner Einfachheit und Vielseitigkeit ist der Transformator für diesen Verwendungszweck besonders geeignet und hat sich als zuverlässiger Bestandteil erwiesen.

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Die Verwendung von Transformatoren hat aher auch Nachteile. Hierzu gehört vor allem sein Platzbedarf, der die bei moderner Bauweise übliche Packungsdichte von Schaltungskarten verhindert, sowie die Kosten.

Es ist deshalb wünschenswert, bei Teilnehnieranschlussschaltungen ohne Transformator auszukommen. Es ist schon vorgeschlagen worden, zur Signalübertragung Hochspannungskondensatoren zu verwenden, sowohl in Verbindung mit einfachen Widerständen zur Gleichstromeinspeisung (IBM Technical Disclosure Bulletin, Vol. 16, No. 4, S. 1173 -"1174) als auch in Verbindung mit aktiven Induktivitäten (Gyratorschaltung) zur Einspeisung(Deutsche Patentanm.P 25 51 816.5),^Man braucht jedoch ziemlich grosse Kapazitäten und hatte bei diesen Lösungen noch keine ideale Rückweisung von Gleichtaktsignalen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung für eine Teilnehmerleitungs-Anschlussschaltung anzugeben, welche eine kompakte Bauweise erlaubt, einen kleinen Leistungsverbrauch hat, die Einspeisung von Gleichstromenergie zur Teilnehmerstelle übernimmt und vor allem auch den notwendigen Hochspannungsschutz der Zentrale bewirkt sowie Gleichtaktsignale, die auf der Teilnehmerleitung auftreten, zurückweist. '

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Die Lösung dieser Aufgabe ist im Patentanspruch 1 gekennzeichnet. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung erläutert, welche Schaltungseinzelheiten einer erfindungsgemässen Anschlussschaltung zeigt.

Die hier vorgestellte Schaltung hat folgende Vorteile: .Hochspannungsschutz der Vermittlungseinrichtung (bis + 1500 V) und Mitte!spannungsschutz der Anschlussschaltung selbst (bis 300 V) , stabile Signalübertragung (Dämpfung) in beiden Uebertragungsrichtungen, hohe Gabelübergangsdämpfung (>20 dB bei 600Λ Quellenimpedanz) , hohe Erdsymmetrie unabhängig von der Frequenz, gute Längssymmetrie abgehender Signale, geringes Leerlaufrauschen. Ausserdem wird Nebensprechen über die Batterie verhindert, weil fast kein Sprachsignalstrom über die Batterie fliesst. Weitere Vorteile sind der geringe Leistungsverbrauch wegen der Konstantstromspeisung und wegen der Benutzung des Speisestroms zur Voreinstellung von Leuchtdioden der Optokoppler. Die beschriebene Schaltung bewirkt ausserdem den Leitungsabschluss mit 600«/l/und eine Zweidraht/Vierdraht-ümsetzung.

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EINZELHEITEN DER SCHALTUNG:

Die Zeichnung zeigt eine erfindungsgemässe Leitungsanschlussschaltung. Die Anschlüsse Pl und P2 werden mit der a-Ader und der b-Ader der Teilnehmerleitung verbunden. Die Anschlüsse P3 und P4 werden mit einem Eingangs- und einem Ausgangsanschluss der Vermittlungseinrichtung verbunden. Für jeden Teilnehmeranschluss ist in der Vermittlungszentrale eine solche Teilnehmeranschlussschaltungj im folgenden auch mit TAS bezeichnet, vorgesehen...

Die TAS erfüllt folgende Funktionen:

~ Abschluss der Teilnehmerleitung mit einer gegebenen Impedanz,

- Energieversorgung der Teilnehmerleitung und damit der Teilnehraerstelle,

- Uebertragung von Sprachsignalen sowie Kennzeichen- und Zustandssignalen von der Teilnehmerleitung zur Vermittlungseinrichtung und umgekehrt,

- Hochspannungsmässige Trennung zwischen Teilnehmerleitung und Vermittlungseinrichtung,

- Zweidraht/Vierdraht-Umsetzung.

Zum Zwecke der Stromversorgung der TeilnehmersteHe sind die Anschlüsse P5 und P6 der TAS mit den Anschlussleitungen (-48 V, Masse) einer Gleichstromversorgung verbunden.

Durch Verwendung opto-elektronischer Koppelelemente ist die TAS in zwei Teile aufgetrennt, die elektrisch vollkommen voneinander getrennt sind.

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In der Fig. 1 ist diese Auftrennung durch eine gestrichelte Doppellinie X-X dargestellt. Diese vollständige elektrische Trennung bewirkt einen Hochspannungsschutz des rechten Teils und damit der gesamten Vermittlungseinrichtung gegen Spannungen bis zu einigen kV, die im linken Teil auftreten könnten.

Die Funktionsgruppen der Teilnchmeranschlussschaltung TAS werden nun nacheinander zuerst in ihrem Aufbau (Bestandteile, Verbindungen) und dann in ihrer Arbeitsweise erläutert:

Die Energiezuführung in. Gleichstromform . zu den Adern a und b der Teilnehmerleitung erfolgt durch zwei SpaLseschaltungen, die alsKonstant-Stromquellen aus aktiven Elementen aufgebaut sind und absolut symmetrisch arbeiten. Die eine Stromquelle verbindet den Schaltungspunkt CAnschluss) Pl mit dem Schaltungspunkt P7. Sie besteht aus folgenden Elementen: einer Reihenschaltung eines Widerstandes Rl, eines Transistors Tl und einer Diode Dl, welche mit Pl (d.h. mit der a-Ader) verbunden ist; einem komplementären Transistor T3, welcher mit Tl eine Darlingtonschaltung bildet (Emitter Tl an Kollektor T3, Basis Tl an Emitter T3)j einer Diode D3, welche zwischen Basis und Emitter von T3 geschaltet istj einem Operationsverstärker Al, dessen Ausgang über einen Widerstand R5 mit der Basis von T3 (und der einen Seite von D3) verbunden ist. Der positive Eingang des Verstärkers Al ist der Steuereingang; er ist über einen Widerstand R2 mit dem Punkt P7 verbunden. Der negative Eingang des Verstärkers Al ist über einen Widerstand R3 mit dem Emitter des

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Transistors Tl verbunden. Die Potentiale der Betriebsspannung von Al betragen +5V und -12V. Der Schaltungspunkt P7 ist über einen Widerstand R20 mit dem Massepotential der Gleichstromversorgung (Pimkt P5) verbunden.

Die zweite Stromquelle (Speiseschaltung) verbindet den Schaltungspunkt P9 (der über ein Netzwerk von Dioden und Widerständen mit dem Anschluss P2 in Verbindung steht) mit dem Schaltungspunkt P8. Die zweite Stromquelle ist analog der ersten Stromquelle aufgebaut und besteht aus folgenden Elementen: einer Reihenschaltung, eines Widerstandes Rl¹, eines Transistors T2 und einer Diode D2, die mit P9 verbunden ist (wobei der Transistor T2 komplementär zum Transistor Tl der ersten Stromquelle ist); einem zu T2 komplementären Transistor T4, welcher mit T2 eine Darlingtonschaltung bildet (Emitter T2 an Kollektor T4, Basis T2 an Emitter T4); einer Diode D3¹, welche zwischen Basis und Emitter von T4 geschaltet ist; einem Operationsverstärker Al¹, dessen Ausgang über einen Widerstand R5¹ mit der Basis von T4 (und der einen Seite von D3') verbunden ist. Der positive Eingang des Verstärkers Al¹ ist der Steuereingang; er ist über einen Widerstand R2¹ mit dem Punkt P8 verbunden. Der negative Eingang des Verstärkers Al¹ ist über einen Widerstand R3' mit dem Emitter des Transistors T2 verbunden. Die Potentiale der Betriebsspannung von Al¹ betragen -24V und -48V. Der Schaltungspunkt P8 ist über eine Spezialschaltung Sl, welche als aktive Induktivität (Gyrator) wirkt und später noch im einzelnen beschrieben wird, mit dem Potential -48V der Gleichstromversorgung (Punkt P6) verbunden.

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Zwischen den beiden Speiseschaltungs-Stromquellen bzw. zwischen den beiden Potentialseiten der Stromversorgung bestehen folgende Querverbindungen: Die positiven Eingänge (Steuereingänge) der beiden Operationsverstärker Al und Al' sind durch einen Widerstand RA und einen Feldeffekttransistor .T5 miteinander verbundenj es besteht also zwischen den Punkten P7 und P8 ein Steuerstrompfad aus der Reihenschaltung von R2, R4, dem Leitungskanal von T5, sowie R2'. Die Ansteuerung des Gate von T5 durch einen Operationsverstärker A5 wird später noch beschrieben.

Die Schaltungspunkte P7 und P8 sind ausserdem über einen Kondensator Cl miteinander verbunden. Zwischen den Punkten Pl und Έ5 liegt eine Reihenschaltung von zwei Widerständen RIl und R15, und zwischen den Punkten P2 und P6 eine Reihenschaltung von zwei Widerständen R12 und R18. Die beiden Verbindungsstellen zwischen RIl und R15 einerseits 4ind R12 und R18 andererseits sind über einen Kondensator C2 miteinander verbunden. Eine weitere Querverbindung besteht zwischen den Basen der Transistoren Tl und T2 über einen Widerstand R19.

Die Verbindung zwischen dem Punkt P9 (zweite Stromquelle) und dem Punkt P2 (b-Ader) wird durch folgendes Netzwerk gebildet: Reihenschaltung von Widerstand R13 und Leuchtdiode LED3 zwischen P9 und P2; parallel dazu Reihenschaltung von Widerstand R14 und zwei parallelen Dioden: eine normale Diode D4 und eine Leuchtdiode LEDl. Der Verbindungspunkt zwischen R14 und den beiden Dioden D4 und LEDl ist mit PlO bezeichnet.

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Den Abschlusswiderstand der Teilnehmerleitung bilden erstes ein Widerstand RIO und ein Kondensator C3, welche in Serienschaltung die Punkte Pl und PlO miteinander verbinden, und zweitens die bereits erwähnten, zwischen den Punkten Pl und P2 in Reihe liegenden Elemente RIl, C2 und R12.

ARBEITSWEISE DER SPEISESCiIALTUNGS-STROMQUELLEN IM GLEICHSTROMETRIEB:

Es wird nunmehr die Arbeitsweise der symmetrischen Stromquellen beschrieben, deren Bestandteile oben vorgestellt wurden.

Ein konstanter Strom I wird durch Transistor Tl und Diode Dl über Punkt Pl in die a-Ader injiziert. Ein gleich grosser Strom umgekehrter Richtung wird durch Transistor T2 und Diode D2 über Punkt P2 in die· b-Ader injiziert. Parallel zu den Stromquellen liegt ein Widerstandsnetzwerk (RIl, R15 und R12, R18), das die a~Ader (Pl) mit Masse und die b-Ader (P2) mit dem Potential von -48V verbindet. Dieses Widerstandsnetzwerk verhindert eine grosse Abweichung der Vorspannung auf der Teilnehmerleitung, die durch einen kleinen Unterschied zwischen der positiven und der negativen Stromquelle entstehen könnte. Die Widerstandswerte werden so gross (4kft) und die Toleranzwerte so klein (je + 1%) gewählt, dass die Rückweisung von Gleichtaktsignalen, die auf der Teilnehmerleitung eintreffen, immer noch gross ist.

Weitere Einzelheiten werden nun anhand der einen Stromquelle (zwischen Pl und P7) gezeigt. Der Strom I, welcher in die a-Ader fliesst, wird bestimmt durch einen Steuerstrom I_R, das Verhältnis der beiden Wider-

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stände Rl und R2, und den Einstellstrom I (Bias). Der Operationsverstärker Al vergleicht die Spannungen an Rl und R2, welche den Strömen (I + I_n) bzw. I proportional sind. Der Ausgang des Verstärkers Al steuert die Darlingtonschaltung aus Tl und T3 in der Weise, dass das Verhältnis der Ströme durch Rl und R2 konstant bleibt.

Eine Darlingtonschaltung wurde gewählt, weil durch den Basistrom Ungenauigkeiten entstehen können; die besondere Anordnung der Transistoren erlaubt es jedoch, mit nur einem hochspannungsfesten Transistor (Tl bzw. T2) für jede der beiden Stromquellen auszukommen.

Die zweite Stromquelle zwischen P8 und P9 ist ein Spiegelbild der ersten. Die Widerstände Rl¹ und R2' sind identisch mit Rl und R2. Die Gleichheit der beiden Stromquellen,hängt (in erster Näherung) nur von den relativen Toleranzen dieser vier Widerstände ab. Der Steuerstrom I_D wird durch den Feldeffekttransistor T5 gesteuert, dessen Gate-Strom so klein ist, dass die Ströme durch R2 und R2¹ praktisch gleich sind. Die Ströme durch Rl und Rl¹ werden also ebenfalls praktisch gleich sein. Da der Einstellstrom I der beiden Darlingtonschaltungen identisch ist, sind also auch die Ströme I, welche die Stromquellen an die beiden Adern der Teilnehmerleitung abgeben, gleich.

WEITERE SCHALTUNGSELEMENTE:

Es werden nun zunächst die übrigen Elemente der Teilnehmeranschlussschaltung TAS beschrieben, welche zur Uebertragung von Signalen zwischen Teilnehmerleitung und Vermittlungseinrichtung dienen.

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Wie bereits oben erwähnt, erfolgt die Uebermittlung der Signale durch optoelektronische Koppler. Für jede Uebertragungsrichtung ist ein ausgesuchtes (aufeinander abgestimmtes) Paar von Optokopplern vorgesehen. Das erste Paar besteht aus den Leuchtdioden LEDl und LED2 und den Photodioden PDl und PD2. Die Leuchtdiode LEDl ist mit den Schaltungspunkten P2 und PlO verbunden. Die beiden Photodioden PDl und PD2 sind antiparallel mit den beiden Eingängen eines Operationsverstärkers A2 verbunden. Die beiden Eingänge liegen über je einen Widerstand R21 bzw. R22 an einem-

•von A2 Potential von +6V. Die Potentiale der Betriebsspannung/betragen +12V bzw. Masse. Zwischen dem Ausgang des Verstärkers A2 und Masse ist ein Widerstand R23 sowie die Leuchtdiode LED2 in Reihe geschaltet. Ein Widerstand R24 ist parallel mit der Leuchtdiode LED2 verbunden.

Ein weiterer Operationsverstärker A3 ist vorgesehen, dessen negativer Eingang über einen Widerstand R25 mit dem Ausgang des Verstärkers A2 verbunden ist. Der Ausgang des Verstärkers A3 ist mit dem Anschlusspunkt P3, d.h. mit einem Eingang der Vermittlungseinrichtung, verbunden. Ein Rückkopplungswiderstand R26 verbindet den Ausgang von A3 mit seinem negativen Eingang. Der positive Eingang ist mit dem Signalzweig verbunden, welcher den Ausgang der Vermittlungseinrichtung (P4) mit der Teilnehmerleitung verbindet. Diese Verbindung ist für die Zweidraht/ Vierdrahtumsetzung wichtig und wird weiter unten noch genauer beschrieben.

Der Ausgabe-Signalzweig enthält ein zweites Paar ausgesuchter (aufeinander abgestimmter) Optokoppler mit den Leuchtdioden LED3 und LED4 sowie den

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Photodioden PD3 und PD4. Die Leuchtdiode LED3 liegt in einem Verbindungszweig zwischen den Schaltungspunkten P2 und P9. Die beiden Photodioden PD3 und PD4 sind antiparallel mit den beiden Eingängen eines Operationsverstärkers A5 verbunden, dessen Ausgang mit der Gate-Elektrode des Feldeffekttransistors T5 verbunden ist, der - wie bereits oben erwähnt im Steuerstromzweig zwischen den Widerständen R2 und R2¹ liegt. Die beiden Eingänge von A5 sind über Widerstände R27 bzw. R28 mit einem Potential von —6V verbunden.

Ein weiterer Operationsverstärker A4 ist vorgesehen, dessen Ausgang über zwei Parallelzweige mit Masse verbunden ist. Der eine Zweig besteht aus einem Widerstand R29 und der Leuchtdiode LED4, der andere aus zwei Widerständen R30 und R31 sowie einem Kondensator C4. Die Verbindungsstelle zwischen R30 und R31 ist mit dem positiven Eingang des Verstärkers A3 verbunden. Der negative Eingang des Operationsverstärkers A4 ist über einen Widerstand R32 sowie einen Kondensator C5 mit dem Anschlusspunkt P4, d.h. mit: einem Ausgang der Vermittlungseinrichtung, verbunden. Beide Eingänge von A4 sind über je einen Widerstand R33 bzw. R34 mit einem Potential von +6V verbunden. Zwischen dem Ausgang des Verstärkers A4 und seinem negativen Eingang ist schliesslich noch ein Rückkopplungswiderstand R35 vorgesehen.

ARBEITSWEISE BEI SPRACHSIGNALÜBERTRAGUNG:

Zur Signalübertragung arbeiten die beschriebenen Elemente in folgender Weise zusammen:

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a) Uebertragung von Teilnehmerleitung zur Vennittlungszentrale: Die Widerstände RIO, RIl und R12 bilden den Abschluss der Teilnehmerleitung. Zusammen mit den Kapazitäten C2 und C3 entsprechen sie einer Reihenschaltung von 600 Ω und einer grossen Kapazität. Die Leuchtdiode LEDl des einen Optokopplers des ersten Paares von Optokopplern ist in Reihe mit UlO geschaltet. Ihr dynamischer Widerstand ist sehr klein (ca. ΑΩ) im Vergleich zu RIO.

Der auf der Teilnehmerleitung fliessende Signalstrom (Sprachsignal) spaltet sich in zwei Zweige: einen Zweig mit RIO, C3 und LEDl, und einen anderen mit RlI, C2, und R12. Das Verhältnis der beiden Teilströme hängt im wesentlichen von den Widerständen RIO, RIl und R12 ab und kann also durch die Wahl der Widerstandswerte vorherbestimmt werden.

Der durch RIO und LEDl fliessende Sprachsignalstrom moduliert die von der Leuchtdiode abgegebene Lichtintensität; dieses Licht trifft auf die Photodiode PDl und moduliert deren Strom. Dieser Strom wird durch den Operationsverstärker A2 verstärkt} welcher die Leuchtdiode LED2 des anderen Optokopplers des ersten Optokopplerpaares treibt. Das von LED2 abgegebene Licht moduliert den Strom durch die Photodiode PD2, welche mit PDl antiparallel geschaltet ist. Die Verstärkung durch A2 bewirkt, dass die Ströme in beiden Photodioden gleich sind. Da die beiden Optokoppler des Paares zueinander passend ausgesucht sind, ist das Ausgangssignal vom Verstärker A2 dem Sprachsignalstrom auf der Teilnehmerleitung genau proportional. Die Signalpegel können zwar

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verschieden sein, aber ihr Verhältnis ist selbst bei Temperaturschwankungen konstant. Der weitere Operationsverstärker A3 überträgt das Sprachsignal zum Anschlusspunkt P3, welcher mit einem Eingang der Vermittlungseinrichtung verbunden ist.

b) Uebertragung von Vermittlungszentrale zur Teilnehmerleitung: Für diese Uebertragungsrichtung wird ein zweites ausgewähltes Paar von Optokopplern verwendet. Die Sprachsignale von der Vermittlungseinrichtung werden über den Anschlusspunkt P 4 sowie C5 und R32 dem Operationsverstärker A4 zugeführt, dessen Ausgangssignal die Lichtintensität der Leuchtdiode LEDA moduliert. Das ausgesandte Licht moduliert den Strom durch die zugehörige Photodiode PD4. Dieses Signal wird durch den Operationsverstärker A5 verstärkt, dessen Ausgangssignal die Gate-Elektrode des Feldeffekttransistors T5 steuert und damit den Steuerstrom durch die Widerstände R2 und R2¹ beeinflusst. Da die Ströme der beiden Speiseschaltungs-Stromquellen genau dem Steuerstrom folgen, wird also das von der Vermittlungseinrichtung abgegebene Sprachsignal dem Versorgungsgleichstrom überlagert; das Sprachsignal wird über die Stromquellen in die Teilnehmerleitung "injiziert", und zwar genau symmetrisch in beide Adern. -

Der Signalstrom der unteren Stromquelle (zwischen P8 und P9) wird auf zwei Zweige mit den Widerständen R13 und R14 verteilt! Der Signalstrom durch R13 fliesst auch durch die Leuchtdiode LED3 des anderen Optokopplers des zweiten Optokopplerpaares sowie durch die b-Ader der

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Teilnehmerleitung. Der Signalstrom durch R14 fliesst hauptsächlich durch C3 und RIO; ein kleiner Anteil fliesst jedoch durch LEDl zur b-Ader (Beschreibung siehe weiter hinten bei "Zwcidraht/Vierdraht-Umsclz-ung).. Auch der Signalstrom durch die obere Stromquelle (zwischen Pl und P7) wird aufgeteilt: Der eine. Teil fliesst in die a~Ader der Teilnehmerleitung, der andere Teil fliesst über RIO und C3 zum Punkt PlO, Der durch die Leuchtdiode LED3 fliessende, in die b-Ader injizierte Strom moduliert die Lichtintensität von LED3 und damit den Strom durch die zugehörige Photodiode PD3. Auf diese Weise wird erreicht, dass der Signalstrom i durch LED4 proportional in LED3 und damit in der Teilnehmerleitung abgebildet wird. Der Signalstrom i durch die untere Stromquelle ist allerdings etwa doppelt so gross wie der durch LED3 Ci ) auf die Leitung gelangende. Dies gilt nicht nur für den Sprachsignalstrom, sondern auch für den Versorgungsgleichstrom, der zum Teil über R13 und zum Teil über R14 zur b-Ader gelangt.

' Der Signalwechselstrom (Sprachsignal) vom P7 nach P8 schliesst sich aber nicht über die Gleichstromquelle, sondern fliesst durch die Kapazität Cl von P8 zurück nach P7. Damit wird ein Nebensprechen über den Batteriewidörstand verhindert. Eine Gyratorschaltung (aktive Induktivität) Sl₁ welche im folgenden noch genauer beschrieben wird, verhindert" in jedem Fall, dass der Sprachstrom sich über die Batterie schliesst.

Für den Betrieb der Leuchtdioden der Optokopplerpaare gilt folgendes: Durch die hier vorgeschlagene Schaltungsanordnung wird erreicht, dass

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der Leitungsstrom der Teilnehmerleitung, d.h. vor allem der Versorgungsgleichstrom, den Arbeitspunkt der Leuchtdioden festlegt. Es ist also kein besonderer Leerlaufstrom hierfür notwendig. Deshalb wird zum Betrieb der Leuchtdioden fast keine zusätzliche Leistung benötigt. Der Pegel des Grundstromes (12 mA) ist klein genug, um praktisch keine Verkürzung der Lebensdauer der Optokoppler zu bewirken, aber gross genug, um eine hohe Dynamik für das zu übertragende Signal zu erreichen.

AKTIVE INDUKTIVITAET (GYRATORSCHALTUNG) .

Die Schaltung Sl zwischen den Schaltungspunkten P6 und P8 wirkt wie eine Induktivität. Sie enthält eine Kapazität C6, und die aktiven Bauelemente (Transistoren) T6, T7 und T8 sowie Widerstände R36, R37 und R38, die so zusammenwirken, dass die Kapazität gegenüber den Anschlusspunkten P6 und P8 in eine Induktivität "übersetzt" wird. Deshalb wird diese Schaltung auch als Gyratorschaltung bezeichnet.

Die Transistoren T6 und T7 sind als Darlingtonschaltung miteinander verbunden. Ihre beiden KoLlektoren liegen gemeinsam an P8j der Emitter von T6 ist mit der Basis von T7 verbunden. Die Basis von T6 ist über den Widerstand R38 mit Masse verbunden; sie ist ausserdem über einen Feldeffekttransistor T8 mit Punkt P6 verbunden. Die Gate-Elektrode von T8 ist über Widerstand R36 mit Punkt P8 verbunden. Die Kapazität C6 ist zwischen Gate-Elektrode und Drain-Elektrode des Feldeffekttransistors T8 geschaltet. Der Emitter von T7 ist über einen Widerstand R37 auch mit P6 verbunden.

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Diese Schaltung Sl arbeitet mit niedrigen Spannungen. Sie hat einen hohen Ausgangswiderstand. Ihr Induktanzwert beträgt mehrere Henry.

SYMMETRIERSCHALTUNG:

Wie bereits oben beschrieben, wird für die Uebertragung des Sprachsignals zum Teilnehmer ein positiver und ein negativer Sprachstrom separat voneinander in die a-Ader bzw. die b-Ader "injiziert". Ein kleiner Unterschied zwischen diesen beiden Strömen würde eine Längsunsymmetrie des Sprachsignals (Spannungswerte) auf der Teilnehmerleitung hervorrufen. Durch den Umstand, dass die Impedanz zwischen der a-Ader und der b-Ader (300 Ω) geringer ist als die Impedanz zwischen der Kombination von a-Ader und b—Ader einerseits und Masse andererseits (2000 Ω), würde eine solche Ungleichheit noch verstärkt.

Um volle Längssymmetrie der Sprachsignale auf der Teilnehmerleitung zu erreichen, ist deshalb eine besondere Symmetrierschaltung S2 vorgesehen, die in der Zeichnung oben (innerhalb der gestrichelten· Linie) dargestellt ist.

Die Schaltung S2 enthält einen Transistor T9, dessen Kollektor mit dem negativen Eingang des Verstärkers Al und dessen Emitter über einen Wider-^ stand R39 mit einem Potential von +12V verbunden ist. Ein zweiter Transistor TlO ist vorgesehen, dessen Kollektor mit dem positiven Eingang des Verstärkers Al und dessen Emitter über einen Widerstand R40 auch mit dem Potential +12 verbunden ist. Die Basen beider Transistoren sind an Masse gelegt. Weiter enthält die Symmetrierschaltung S2 einen Operationsver-

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stärker Λ6, dessen positiver Eingang über einen Widerstand R41 mit dem Schaltungspunkt P7 und über einen Widerstand R42 mit dem Potential von · +12V verbunden ist. Der negative Eingang von Λ6 ist über einen Widerstand R43 mit Masse verbunden. Der Ausgang von A6 ist über eine Kapazität C7 und einen Widerstand R44 mit dem Emitter des Transistors T9 verbunden. Die Potentiale der Betriebsspannung von A6 betragen +5V und -12V. Schliesslich ist noch ein Rückkopplungswiderstand R45 zwischen Ausgang und negativem Ei.ngang des Verstärkers A6 vorgesehen.

Die Symmetrierschaltung S2 arbeitet folgendermassen: Es sei angenommen dass der Sprachstrom durch eine der Stromquellen um Δί grosser ist als der Sprachstrom durch die andere. Dieser Differenzstrom spaltet sich im Schaltungspunkt Pl. Ein erster Teil Ai' fliesst teils durch die Teilnehmerstelle und teils durch RIO und dann gemeinsam durch R12, R18 und die Gleichstromversorgung zum Punkt P6. Ein. zweiter Teil Ai" fliesst durch RIl und R15 zum Punkt P5. Der gesamte Differenzstrom A.i fliesst durch R20 und erzeugt dort einen Spannungsabfall. Dieser wird durch den Verstärker A6 verstärkt und gelangt an den Emitter des Transistors T9 und damit auf den negativen Eingang des Verstärkers Al in der Stromquelle. Durch geeignete Wahl der Verstärkungen wird auf diese Weise der Differenzstrom Ai stark reduziert. Die Verstärkung in dieser Rückkopplungsschleife wird bestimmt durch Λ6, durch T9 und durch Al. Der Transistor TlO ist zur Kompensation von Temperaturfehlern und dergleichen parallel zum Transistor T9 geschaltet. Die Stabilität der Schleife wird erreicht durch zweckmässige Kompensation (roll-off) des Verstärkers A6.

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Die Symmetrierschaltung S2 könnte entfallen, wenn man für die Widerstände Rl, R2 und Rl¹, R2' Bauelemente mit engerer Toleranz, z.B. 0,1%, wählen würde.

ZWEIDRAHT / VIERDRAIII-UMS ETZUNG:

Das Sprachsignal, welches von der Vermittlungs.einrichtung (Anschlusspunkt P4) zum Teilnehmer übertragen wird, darf nicht wieder zum Eingang der Vermittlungseinrichtung (Anschlusspunkt P3) zurückgekoppelt werden. Dies wird auf folgende Weise erreicht:

Zwischen den Schaltungspunkten Pl, P2, P9 und PlO besteht eine Brückenschaltung mit folgenden Widerständen in den Brückenzweigen: P1-P2: .Widerstand des Teilnehmerapparates; parallel dazu Reihenschaltung von RIl und R12. P2-P9: Widerstand R13. P9-P10: Widerstand R14. PlO-Pl: Widerstand RIO. Im Diagonalzweig der Brücke zwischen P2 und PlO liegt die Leuchtdiode LEDl. Die Einspeisung (Injektion) der Sprachsignale erfolgt über die Diagorialpunkte Pl und P9 der Brücke. R13 und R14 sind gleich. RIO beträgt 660 Q, und für die Teilnehmerleitung und den Teilnehmerapparat kann man in erster Näherung einen Widerstand von 600 Ω setzen (parallel dazu RlI + R12 = 6kil).. Es besteht also eine leichte Fehlanpassung der Brücke, so dass nur ein kleiner Teil des in die Brücke gelangenden Sprachausgabesignals über die Leuchtdiode LEDl (Diagonalzweig), fliesst. Dieses Signal wird über Photodiode PDl und Verstärker A2 zum negativen Eingang des Verstärkers A3 übertragen« Ein identisches Signal wird vom Ausgang

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des Verstärkers A4 über ein einfaches Syimnetriernetzwerk S3 gestehend aus den Widerständen R3Ö und R31 und der Kapazität C4>, das als Spannungsteiler wirkt» zum positiven Eingang des Verstärkers A3 übertragen. Auf. diese Feise wird das rückgekoppelte Sprachausgabesignal kompensiert und gelangt nicht wieder zum Eingang (P3). Mit dieser Schaltungsanordnung kann eine hohe Gabelübergangsdänipfung erreicht werden. Das. Syimnetriernetzwerk braucht keine Induktivität; bei Benutzung von Koppel— transformatoren musste für diese Funktion eine zusätzliche Induktivität vorgesehen werden.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

Teilnehmeranschlussschaltung zur Vei"bindung einer Zweiader-Teilnchmerleitimg mit einer Vermittlungseinrichtung, gekennzeichnet durch

- zwei Optokoppler-Anordnungen (LEDl, PDl, LED2, PD2„ A2; LED3_S PD3, LED4j PD4, A5) zur Uebertragung von Sprachsignalen von der Teilnehmerleitung zu einem Anschluss (P3) der Vermittlungseinrichtung einerseits und von einem Anschluss (P4) der Vermittlungseinrichtung zur Teilnehmerleitung andererseits;

- ein Paar von Speiseschaltungen in Form von Stromquellen (Tl₅ T3, Dl, D3_S Al, Rl₅ R3_S R5j T2, T4, D2, D3¹, Al¹, Rl¹, R3', R5¹) mit aktiven Elementen zur Versorgung der einen Ader (Pl, a) der Teilnehmerleitung mit einem konstanten positiven Gleichstrom und der anderen Ader (P2, b) der Teilnehmerleitung mit einem gleich grossen negativen Gleichstrom, wobei in jeder der Stromquellen eine Steueranordnung vorgesehen ist zur Aufrechterhaltung eines konstanten Verhältnisses zwischen dem von der Stromquelle abgegebenen Strom und einem für beide Stromquellen gemeinsamen Steuerstrom (I) ;

- einen Steuerstromzweig (R2, RA, T5, R2¹), der mit dem Ausgang der einen Optokoppleranordnung (LED3, PD3, LED4, PD4, A5) verbunden ist zum Emp-

. fang eines Gleichstromsignals und eines überlagerten Sprachsignals, für die Erzeugung des gemeinsamen Steuerstroms (I₁₃) ·

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.2o Teilnehmeranschlussschaltung nach Anspruch 1 _f dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den beiden von den Adern der Teilnehmerleitung abgewandten Änschlusspunkten (P7_S P8) der Stromquellen und parallel su diesen ein Steuerstromzweig vorgesehen ist mit zwei einander gleichen Referenzwiderständen (R2, R2') an den Enden dieses Zweiges und einem Steuertransistor (T5) und dass von jedem der beiden Referenzwid^rstände eine Verbindung zu einem Steuereingang der ihm zugeordneten Stromquelle zur Uebertragung eines Steuersignals vorgesehen ist.

oder 2,

Teilnehmeranschlussschaltung nach Anspruch 1 / dadurch gekennzeichnet;, dass jede Optokoppleranordnung ein Paar ausgesuchter, aufeinander abgestimmter Optokoppler aus je einer Leuchtdiode CLEDl; LED2) und einer Photodiode (PDlj PD2) aufweist sowie einen Operationsverstärker (A2)j wobei die beiden Photodioden antiparallel mit den beiden Eingängen des Operationsverstärkers verbunden sind und wobei die eine Leuchtdiode in einem das 2U übertragende Signal abgebenden Eweig und die andere Leuchtdiode in einem das übertragene_a vom Operationsverstärker abgegebene Signal aufnehmenden Schaltimgszweig angeordnet ist.

4. Teilnebmaranscfilussschaltung nach Anspruch 3._f dadurch gekennzeichnet₀ dass die Steuerelektrode des Steuertransistors der Steuerschaltung

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(T5) mit dem Ausgang des Operationsverstärkers (Λ5) derjenigen Optokoppleranorchiung verbunden ist, welche Signale von der Vermittlungceinrichtung zur Teilnehmerleitung überträgt.

5. Teilnehmeranschlussschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beideii Stromquellen über je ein Irapedanzglied (R20, Sl) mit je einem Pol (P5, P6) einer Gleichstromversorgung verbunden sind, dass zwischen den beiden Adern (Pl, P2) der Teilnehmerleitung und je einem Pol der Gleichstromversorgung eine Reihenschaltung von zwei Widerständen (RIl, R15; R12, Rl8) vorgesehen ist und dass die Verbindungsstellei^der beiden Widerstände beider Reihenschaltungen durch eine Kapazität (C2) miteinander verbunden sind.

6. Teilnehraeranschlussschaltung nach einem_der -Ansprüche 1 oder- 5-,

dadurch gekennzeichnet, dass eine der Stromquellen über eine aktive Induktorschaltung (Sl) mit der Gleichstromversorgung verbunden ist.

7. Teilnehmeranschlussschaltung nach einem der Ansprüche 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die den beiden Adern (Pl, P2) der Teilnehmerleitung abgewandten Anschlusspunkte (P7, P8) der beiden Stromquellen über eine Kapazität (Cl) miteinander verbunden sind.

8. Teilnehmeranschlussschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede der beiden Stromquellen die Reihenschaltung einer Diode (Dl; D2) mit einem Transistor (Tl, T2) und einem Widerstand (RIj Rl¹)

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aufweist sowie eine Steueranordnung (Al, T3, D3, R5; Al', T4, D3¹ R5¹) mit einem Operationsverstärker (Al; Al'), dessen ein Eingang über ein Verbindungsglied (R3; R3') an die Verbindungsstelle des Transistors (Tl; T2) und des mit ihm in Reihe liegenden Widerstands . (Rl; Rl') angeschlossen ist und dessen anderer Eingang einen Steuereingang darstellt.

9. Teilnehmeranschlussschaltung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet dass die Basen der Transistoren (Tl,.T2) der beiden Stromquellen über einen Widerstand (R-19) miteinander verbunden sind.

10. Teilnehmeranschlussschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede der beiden Stromquellen folgende Elemente umfasst:

- Die Reihenschaltung eines ersten Widerstandes (Rl; Rl¹) , eines ersten Transistors (Tl; T2) und einer Diode (Dl; D2), welche Reihenschaltung zwischen den beiden Anschlusspunkten (Pl, P7; P2, P8) der Stromquelle angeordnet ist;

- einen zweiten Transistor (T3; T4), dessen Kollektor mit dem Emitter des ersteh Transistors und dessen Emitter mit der Basis des ersten Transistors verbunden ist;

- einen Operationsverstärker (Al; Al¹), dessen Ausgang über einen zweiten Widerstand (R5, R5¹) mit der Basis des zweiten Transistors verbunden ist;

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- einen dritten Widerstand (R3j R3'), der den Emitter des ersten Transistors mit einem ersten Eingang des Operationsverstärkers verbindet, wobei der zweite Eingang des Operationsverstärkers einen Steuereingang der Stromquelle darstellt.

11. Teilnehmeranschlussschaltung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite Transistor (z.B. Tl, T3) jeder Stromquelle einander komplementär sind und dass die einander entsprechenden ersten Transistoren der beiden Stromquellen (z.B. Tl, T2) auch einander komplementär sind.

12. Teilnehmeranschlussschaltung nach Anspruch- 10, . dadurch gekennzeichnet, dass parallel zur Basis-Emitterstrecke des zweiten Transistors (T3; T4) in jeder Stromquelle eine Diode (D3, D3') geschal-

. - tet ist.

3 _m Teilnehmeranschlussschaltung nach Anspruch 3 , dadurch gekennzeichnet, dass die eine der beiden Stromquellen direkt mit der einen Ader (Pl) der Teilnehmerleitung verbunden ist, während die andere Stromquelle'mit der anderen Ader (P 2) der Teilnehmerleitung über ein Netzwerk verbunden ist, das folgende Elemente umfasst:

- die Reihenschaltung einer ersten Leuchtdiode (LEDl) der einen Optokoppleranordnung mit einem ersten Widerstand (R14);

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— parallel damit verbunden die Reihenschaltung einer zweiten Leuchtdiode CLED3) der anderen Optokoppleranordnung mit einem zweiten Widerstand CR13)j

und dass eine AbSchlussimpedanz (RIO» C3) zwischen der einen Ader der Teilnehmerleitung und dem Verbindungspunkt (PlO) der ersten Leuchtdiode und deren. jteihen-V/idersjtandes _ CRi 4)_.angeordnet ist.

14. Teilnehmeranschlussschaltung nach einem der Ansprüche 2 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Widerstände (RIj Rl¹) in den beiden Stromquellen einander gleich sind und dass sie im gleichen Verhältnis .zu den ihnen zugeordneten Referenzwiderständen (R2, R2^f) des Steuerstromzweiges stehen und dass in jeder Stromquelle die Steueranordnung dear Strom so eingestellt ist,'■ daß das Verhältnis" abfällen am Widerstand der Stromquelle (Rl; Rl¹) einerseits und dem zugeordneten Referenzwiderstand (R2; R2') andererseits konstant bleibt.

15. Teilnehmeranschlussschaltung nach einem der Ansprüche 2 öcTer 4/ dadurch gekennzeichnet, dass die Summe von Gleichstrom und Wechselstrom, welche von jeder der Stromquellen abgegeben wird, proportional dem durch den Steuerstromzweig (R2, R4, T5, R2¹) fliessenden Strom ist.

16. Teilnehmeranschlussschaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet dass die andere Stromquelle über einen ohmschen Widerstand (R20) mit dem

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andern Pol (P5) der Gleichstromversorgung verbunden ist und dass eine Korrekturschaltung (S2) vorgesehen ist, welche den Spannungsabfall am ohmschen Widerstand (K.20) in ein Korrektursignal für die betreffende Stromquelle umsetzt in der Weise, dass der Strom (Δι) durch den ohmschen Widerstand (R.20) minimisiert wird.

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