DE2649351A1

DE2649351A1 - Direkt gekoppelte, transformatorlose gabelschaltung

Info

Publication number: DE2649351A1
Application number: DE19762649351
Authority: DE
Inventors: Frank Stuart Boxall
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-05-09
Filing date: 1976-10-29
Publication date: 1978-05-03
Also published as: FR2379203B1; FR2379203A1; US4004109A; CA1075778A; GB1514103A

Description

Patentanwalt Franz Werdermann,2 Hamburg U₁ Neuer Wall 10

B. 76 157 DH

Prank Stuart Boxall 380, Eleanor Drive Woodside, Kai.,V.St.A₀

Direkt gekoppelte, transformatorlose Gabelschaltung.

2?ür die vorliegende^nraeldung wird die Priorität^us der entsprechenden US-Artmeldung Serial-No. 575 927 Yeifi 9. Mai 1975

in Anspruch genommen.

Die Erfindung betrifft eine direkt gekoppelte, transformatorlose Gabelschaltung zur Schaffung einer Signalumwandlung zwischen einem symmetrischen Zweirichtungs-Übertragungsweg und zwei unsymmetrischen Einrichtungs-Übertragungswegen.

Die Erfindung umfaßt eine direkt gekoppelte, transformatorlose Gabelschaltung unter Verwendung von Stromspiegelungsschaltungen, die mit verhältnismäßig niedrigen Kosten hergestellt werden kann, im Betrieb zuverlässig und von geringer Größe ist und dabei auch Gleichströme an den Zweirichtungs-Übertragungsweg abgibt, ferner Gleichtaktsignale unterdrückt, die vom Zweirichtungs-Übertragungsweg stammen, und bietet eine Signalkompensation zur Unterdrückung reflektierter Echosignale, mit optimaler Signalumwandlung zwischen den unsymmetrischen Signalen auf der Seite des Eiiirichtungsübertragungswegesundden symmetrischen Signalen auf der Seite

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des Zweirichtimgs-Ubertragungsweges, sowie eine verbesserte Übertraglingscharakteristik über die Bandbreite der Signalübertragungsanordnung, in welcher die Gabelschaltung eingesetzt wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine wenig aufwendige, zuverlässig arbeitende Gabelschaltung mit geringem Platzbedarf zu schaffen, die auch die Übertragung von Melde- und Steuersignalen, sowie Gleichstromanteilen neben den zu übertragenden Nachrichtensignalen bei geringer Störanfälligkeit, insbesondere gegenüber Gleichtakt-Signalen und mit geringer Schwingneigung gestattet.

Die zur Lösung der gestellten Aufgabe vorgeschlagene, erfindungsgemäße Gabelschaltung ist dadurch gekennzeichnet, daß sie Schleifenanschlüsse umfaßt, die mit dem Zweirichtungs-Übertragungsweg verbunden sind, sowie einen ersten und zweiten Anschluß, der jeweils mit einem der beiden Einrichtungs-Übertragungswege verbunden ist, daß eine Vielzahl von Stromspiegelungsschaltungen mit den genannten Schleifenaiischlüssen und dem genannten ersten und zweiten Anschluß verbunden ist, daß die genannte Vielzahl von Stromspiegelungsschaltungen solche Stroraspiegelungsschaltungen einschließt, die an den genannten Schleifenanschlüssen erscheinende symmetrische Signale auf den genannten zweiten Anschluß für eine Übertragungsrichtung koppeln, sowie Stromspiegelungsschaltungen zur Einkopplung der aus der anderen Übertragungsrichtung an dem genannten ersten Anschluß ankommenden Signale auf die genannten Schleifenanschlüsse, daß die genannte Vielzahl von Stromspiegelungs schaltungen untereinander derart verbunden ist, daß Gleichtaktsignale unterdrückt werden, die an den genannten Schleifenanschlüssen erscheinen, und daß eine Signalkompensation zur Unter-

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drückung von reflektierten Echosignalen von dem genannten ersten Anschluß für eine Übertragungsrichtung zum genannten zweiten Anschluß für die andere Übertragungsrichtung geschaffen wird.

Im weitesten Sinne umfaßt die Erfindung den Einsatz von Stromspiegelungsschaltungen vom zueinander entgegengesetzten oder komplementären Leitungstyp, die auf besondere Weise angeordnet sind, um die aus dem normalen Betrieb stammenden Signale additiv und die vom Zweirichtungs-Übertragungsweg stammenden Gleichtakt-Signale subtraktiv zu kombinieren, so daß die erstgenannten Signale an einen abgehenden Einrichtungs-Übertragungsweg abgegeben werden, während die Gleichtakt-Signale unterdrückt werden. Ferner ist die Impedanz der erfindungsgemäßen Gabelschaltung auf den Nennimpedanzwert des Zweirichtungs-Übertragungsweges angepaßt, um gute Signalübertragungskennwerte für solche Zweirichtungs-Übertragungswege zu schaffen, die im gewöhnlich anzutreffenden Wertebereich liegen, so daß die Verträglichkeit der erfindungsgemäßen Schaltung mit vorhandenen Einrichtungen sichergestellt ist.

Die Signalkompensation oder Signalsymmetrierung wird erfindungsgemäß dadurch geschaffen, daß Anteile irgendwelcher, auf dem ankommenden Einrichtungs-Übertragungsweg vorhandener Signale in den abgehenden Einrichtungs-Übertragungsweg eingespeist werden, um solche Signale auszulöschen, die in den letzteren übertragungsweg reflektiert werden. Bei einigen Ausführungsformen der Erfindung ist eine Schaltung zur Schaffung eines automatischen Abgleichs der Signalkompensation für solche Zweirichtungs-Übertragungswege vorgesehen, die einen Bereich von Widerstandswerten, d.h. Übertragungswege mit unterschiedlicher länge, aufweisen.

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Bei denjenigen Ausführungsformen der Erfindung, die zum Einsatz bei Zweirichtungs-Übetragungswegen einschließlich !Peilnehinerschleif e geeignet sind, ist ebenfalls eine Schaltung vorgesehen, um Gleichströme an die Teilnehmerschleife abzugeben und um die Steuer- und Meldesignale vom Zweirichtungs-Übertragungsweg auf einen Übertragungsweg, für Steuer- und Überwachungssignale für nur eine Übertragungsrichtung zu koppeln, um zu ermöglichen, daß derartige Steuer- und Meldesignale zu entfernt gelegenen Amtseinrichtungen übertragen werden. Bei denjenigen Ausführungsformen, die zum Einsatz mit Zweiricbtungs-Schleifen geeignet sind, die sich bei den . Aratseinrichtungen befinden, ist ebenfalls eine Schaltung zur Herstellung eines Gleichstromweges vorgesehen, die die Erregung eines Relais in der Amtseinrichtung dann ermöglicht, wenn eine Gleichspannung von beliebiger Polarität durch die Amtseinrichtung den Schleifenanschlüssen der Gabelschaltung zugeführt wird.

Im weiteren werden die Merkmale und Vorteile der Erfindung beispielsweise und anhand der beigefügten Zeichnungen ausführlich erläutert. Bs zeigen:

Pig. 1s ein Schaltbild einer vorbekannten Gabelschaltung mit übertrager, die für den Einsatz mit einer Teilnehmer schleife ausgelegt ist,

Pig. 2s ein Schaltbild einer vorbekannten Gabelschaltung mit übertrager, die für den Einsatz bei einer Amtseinrichtung ausgelegt ist,

Fig. 3* ein Blockschaltbild einer ersten Ausführungsform der

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net ist. Der Widerstand R stellt den ^leichstromwiderstand der Teilnehmerschleife mit dem Handapparat dar, während r die Impedanz

f dieser Anordnung gegenüber dem Niederfrequenzsignal darstellt. R und r sind von Teilnehmerschleife zu Teilnehmerschleife verschiedene Der für den Fernsprech-Handapparat erforderliche Schleifenstrom i fließt von einer Batterie V aus durch die symmetrischen Wicklungsteile 13 und 14 eines Relais K1 und durchs die geteilte Primärwicklung 15» 16 eines Transformators T. Typischerweise beträgt der Gesamtwiderstand der Wicklungsteile 13 und 14 und der Primärwicklungsteile 15 und 16 400 Ohm. Bei einer Spannung V=50 V und einem Gleichstromwiderstand R=200 Ohm (der letztere Wert ist typisch für den Widerstand eines herkömmlichen Fernsprech-Handapparates) beträgt der Strom in der Schleife 83 mA. Bei diesem hohen Gleichstrom in den Primärwicklungsteilen 15 und 16 muß der Transformator T eine gute Nf-Übertragungscharakteristik ergeben. Typische Minimalwerte für die Spannung V und den Strom i sind 46 V und 23 mA, die *den Gleichstromwiderstand R auf einen Höchstwert von 1600 Ohm begrenzen (Pernsprech-Handapparat plus Schleifenwiderstand von 1400 Ohm).

Das Relais K1 wird durch den Schleifenstrom i erregt und wird beim Auflegen des Handapparates auf die Gabel und durch die Unterbrechungsimpulse beim Rücklauf der Nummernscheibe des Fernsprechapparates unterbrochen. Der Kontakt des Relais K1 gibt den Schaltzustand des Gabelunterbrechers und die Nummernscheiben-Unterbrechungsimpulse an eine abgehende Meldeleitung 17 des Fernsprechkanals weiter. Für Nf-Signale schafft ein Kondensator C eine überbrückung mit niedriger Impedanz über die Wicklung des Relais K1.

Die andere Seite des Transformators T ist mit den beiden Übertragungswegen 18, 19 für jeweils eine Richtung des Fernsprechkanals

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Ab

Erfindung für den Einsatz bei einer Teilnehmerschleife,

Fig. 4-s ein Schaltbild, teilweise in Blockdarstellung, einer zweiten Ausführungsform der Erfindung für den Einsatz bei einer Amtseinrichtung,

Fig. 5: ein Schaltbild, teilweise in Blockdarstellung, einer anderen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Gabel schaltung für eine Teilnehmerschleife,

6: ein Schaltbild, teilweise in Blockdarstellung, einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Gabel schaltung für eine Teilnehmerschleife,

Fig. 7ί ein Schaltbild, ebenfalls teilweise in Blockdarstellung, einer noch anderen Ausführungsform einer Gabelschaltung für eine Teilnehmerschleife gemäß der Erfindung,

Fig. SA-D: Teilschaltbilder zur Darstellung der gemäß der Erfindung verwendeten Stromspiegelungsschaltungen, und

Fig. 9s ein Schaltbild einer anderen Stromspiegelungsschaltung.

Es wird nunmehr auf die Zeichnungen bezug genommen, Fig. 1 zeigt eine typische vorbekannte Gabelschaltung mit Transformator zum Einsatz am teilnehmerseitigen Ende eines Fernsprechkanals. Die Seite für die Zweirichtungs-Ubertragung ist mit den Fernsprechapparat eines Teilnehmers über zwei symmetrische Leitungen 11, verbunden, die als Teilnehmerschleife bezeichnet werden, und wobei diese Teilnehmerschleife allgemein mit der Bezugeziffer 10 btzeich-

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verbunden» Der Anschluß 20 ist mit dem zum Amt (CO.- Central Office) abgehenden Übertragungsweg 18 verbunden, und r^ ist die Eingangsimpedanz des Übertragungsweges 18. Der Anschluß 21 ist mit dein vom Amt ankommenden Übertragungsweg 19 verbunden, und r~ ist die Ausgangsimpedanz des Übertragungsweges 19. Der Transformator T paßt die Impedanzen r., r₂ im Fernsprechkanal an eine Standardimpedanz r an, die den Nennwert der Nf-Impedanz r darstellt, d.h_o die statistisch ermittelte mittlere Impedanz aus einer Vielzahl von Teilnehmerschleif en 10«, Nach Übereinkunft beträgt die Impedanz r 900 Ohm. Die Impedanz r, ist die Impedanz zur Signalkompensation oder die Nachbildung, die den abgehenden Anschluß vom ankommenden Anschluß entkoppelt.

Die Gabelschaltung arbeitet wie folgti Durch Sprechen in das Mikrofon" des Fernsprech-Handapparates wird ein Niederfrequenzsignal dem Strom i in der Schleife überlagert, wodurch Signalströme an den Anschlüssen 20 und 21 des Fernsprechkanals induziert werden. Der Signalstrom i. wird zum amtsseitigen Ende übertragen. Das Signal am Anschluß 21 wird an der Impedanz r₂ umgesetzt. Vom amtsseitigen Ende eintreffende Signale erzeugen den Signalstrom ip, der durch den Sekundärwicklungsteil 22 und die Nachbildung r^ fließt. Das Signal im Sekundärwicklungsteil 22 überlagert dem Strom i in der Schleife einen Signalstrom, welcher den Hörer im Handapparat ansprechen läßt. Zum Anschluß 20 fließt kein Signalstrom, weil der Spannungsabfall an der Nachbildung r_fe und die in dem Wicklungsteil 23 erzeugte Spannung einander gleich und von entgegengesetzter Polarität sind. Die Signalkompensation oder Signalunterdrückung durch die Gabelschaltung ist nur dann vollständig, wenn die Impedanz r der Schleife für das Nf-Signal dem Nennwert r gleich ist. In

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der Praxis ändert sich die Impedanz r von Schleife zu Schleife, und die Signalkompensation oder Gabelunterdrückung bleibt unvollständig, so daß ein !Teil des ankommenden Signals in den Anschluß 20 eintritt und zum aintsseitigen Ende als ein "reflektiertes Echo¹¹ zurückgeleitet wird. Das reflektierte Signal am Anschluß 20 kann durch einen äquivalenten Strom i ausgedrückt werden, der von der Teilnehmerschleife 10 zur Gabelschaltung reflektiert wird. Somit ist der reflektierte Strom gegeben durch i = Oi. , wobei i der-

Λ. "*·* 3JJ . Iu

jenige Strom ist, der bei angepaßter leilnehmerschleife 10 (d.h. für r»r_o ) abgegeben würde, und <p=(r - r_Q)/(r + r ) ist der Reflexionsfaktor der iOeilnehmerschleife 10, wie er von der Gabelschaltung her gesehen wird.

Die Gabelschaltung schafft ebenfalls eine Kompensation gegenüber Gleichtakt-Signalen, die in den Leitungen 11, 12 der OJeilnehmersehleife induziert werden. Bei gut symmetrierten 3?eilnehmerselaleifen sind die Gleichtakt-Signalspannungen von gleichem Betrag und in Gegenphase, so daß kein Gleichtakt-Signalstrom durch die Seilnehmerschleife 10 fließt. Es kann jedoch ein Gleichtakt-Signalstrom von den Leitern 11, 12 der !Deilnehmerschleif e zum Plus- und Minuspol der Batterie V über den Primärwicklungsteil 15 und die Helais-feilwicklung 13, bzw. über den Primärwicklungsteil 16 und die Helais- T eil wicklung 14- fließen. Diese beiden Ströme heben einander in der Primärwicklung 15, 16 des Sransformators T auf und dringen nicht in den Pernsprechkanal ein» Es ist festzustellen, daß längere teilnehmer schleifen stärker der Induktion von Gleichtaktsignalen als kürzere Schleifen ausgesetzt sind«, .

■IPig» 2 ζ ©igt eine typische vorbekannte Gabelschaltung mit Übertrager am amtssetigen Ende eines Fernsprechkanals. Si« Impe-

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danz r ist die Impedanz für das Nf-Signal des Zweirichtungs-Übertragungsweges 25 im Amt. Für die Nf-Signale ist die Arbeitsweise so, wie sie zuvor für die Gabelschaltung nach Pig. 1 beschrieben worden ist. Ein Melderelais K2 leitet den Schaltzustand des Gabelunterbrechers und die Nummernscheiben-Unterbrechungsimpulse von der ankommenden Meldeleitung 17 des -^ernsprechkanals weiter. Bin Widerstand r-, schafft einen Gleichstromweg durch die geteilte Primärwicklung 15} 16 des Transformators T, und der Kondensator C bildet eine Überbrückung mit niedriger Impedanz für Nf-Signale. Wenn das Melderelais K2 erregt wird, so fließt ein Strom aus der Batterie V im Amt durch die Gabelschaltung und symmetrische ^lleilwicklungen 26, 27 eines Relais KJ. Bei abgefallenem Melderelais K2 bildet ein Widerstand r_Q einen Leerlauf-Schaltungsabschluß, der die Gabelschaltung im Amt symmetriert, um Selbsterregung über den Pernsprechkanal zu unterbinden. Unter bestimmten Umständen wird die Polarität des vom Relais KJ zugeführten Stromes umgekehrt. Diese Möglichkeit wird durch Kontakte zur Polaritätsumkehr bei einem Relais EA- angedeutet, das eine Wicklung aufweist, die durch eine •vorbekannte (nicht dargestellte) Schaltungsanordnung unter den Amtseinrichtungen erregt wird.

Ss ist anzumerken^ daß Fig. 1 und ]Pig_e 2 nicht dia ZUS Betätigung des Weckers beim Fernsprechapparat in der S schlsif® 10 zeigen,* Ba Gabelschaltung©?! nich« miBi'fetslbar ±n dies©

gen sind_s vmr&Qn öisso fortg©lassen_o

Fig. 3 veranschaulicht ein® erste ÄuafübrangSforza dos?

zum linsatz bsi einer Seilnehmsrsehleif© 1©_E lii® saasi in dieser BarstGllung si©ht₃ schließt di® öab®ls©fealtuag ©ia© Ifislaahl von

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Stromspiegelungsschaltungen 40-42 em, die aus Halbleitern eines ersten Leitungstyps hergestellt worden sind und im einzelnen in Fig. 80 gezeigt werden, sov/ie eine weitere Vielzahl von Stromspiegelungsschaltungen 43, 44, die aus Halbleitern eines entgegengesetzten oder komplementären Leitungstyps gefertigt sind und im einzelnen in Pig_o 8A gezeigt werden. Wie im weiteren noch ausführlicher in Verbindung mit den Erläuterungen zu Pig. 8A-D beschrieben wird, weist jede StromspiegelungsschaTbung einen Eingangsanschluß auf, der, wie hier gezeigt, durch einen kleinen Kreis' (o_) gekennzeichnet ist, sowie einen oder mehrere Ausgangsanschlüsse, die durch einen in ihrer Nähe angebrachten Buchstaben (.e,f ,£) bezeichnet werden, und schließlich einen Anschluß, der mit einer geeigneten Spannungsquelle, z.B_o einer Gleichstromversorgung, verbunden ist. Jede Stromspiegelungsschaltung arbeitet in solcher Weise, daß der an ihrem Ausgangsanschluß auftretende Strom dem am Eingangsanschluß anliegenden Eingangsstrom proportional ist. Diese Proportionalität wird durch einen Buchstaben festgelegt, der für eine ganze, eine gebrochene oder eine irrationale Zahl stehen kann. So ist, beispielsweise bei einem an einem Eingangsanschluß 4-5 der Stromspiegelungsschaltung 40 vorhandenen und durch i, dargestellten Strom, der am Ausgangsanschluß 46 vorhandene Ausgangsstrom gleich fix» wobei £_ eine vorbestimmte numerische Größe ist. In gleicher Weise ist bei Vorhandensein eines Stromes i_? am Eingangsanschluß 49 der Stromspiegelungsschaltung 42 der am Ausgangsanschluß 50 auftretende Strom gleich eip, während der am Ausgangsanschluß 51 vorhandene Strom gleich gi₂ ist, wobei sowohl _e und £ vorbestimmte Zahlenwerte sind. Die Richtung der Pfeile an den Kreisen der Eingangsanschlüsse zeigt die Richtung des Stromflusses durch eine gegebene Stroraspiegelungsschaltung, und damit den Leitungstyp des verwendeten Halbleitermaterials, an. Bei einem Pfeil, der vom Ein-

. " ¹⁰ 809818/0343

aa,

gangsanschluß fort weist, handelt es sich um Halbleitermaterial vom pnp-Leitungstyp, und ein Pfeil, der zu dem Eingangsanschluß bin weist, kennzeichnet Halbleitermaterial vom npn-Leitungstyp, Beispielsweise wird bei allen Stromspiegelungsschaltungen 40, 41, 4-2 nach Fig. 3 Halbleitermaterial vom pnp-Leitungstyp eingesetzt, während bei den Stromspiegelungsschaltungen 43 und 44 Halbleitermaterial vom npn-Leitungstyp eingesetzt wird. Diese Übereinkünfte für die Darstellungen werden bei allen Darstellungen angewendet.

Die Eingangsanschlüsse 57-59 zur Stromversorgung der Stromspiegelungsschaltungen 40-4-2 sind Jeweils alle mit/einer ersten Versorgungsspannungsquelle +V verbunden, dies kann der Pluspol der oben genannten Stromversorgung sein. Der Eingangsanschluß 45 der Stromspiegelungsschaltung 40 ist an einen ersten Anschluß 31 der Teilnehmerschleife über einen Widerstand 65 angeschlossen, während ein erster Ausgangsanschluß 50 der Stromspiegelungsschaltung 4-2 direkt mit dem ersten Schleifenanschluß 31 verbunden ist. In gleicher Weise ist der Eingangsanschluß 52 der Stromspiegelungsschaltung 4-3 mit einem zweiten Schleifenanschluß 32 über einen Widerstand 66 verbunden, während ein erster Ausgangsanschluß 55 der Stromspiegelungsschaltung 44 direkt mit dem zweiten Schleifenanschluß 32 verbunden ist. Jeder der Widerstände 65, 66 hat einen Wert von r/2, wobei r_Q die an den Schleifenanschlüssen 31, 32 von der ÜJeilnehmerschleife 10 her gesehene und oben beschriebene Nennimpedanz ist.

Der Eingangsanschluß 49 der Stromspiegelungsschaltung 42 ist mit dem zweiten Ausgangsanschluß 56 der Stromspiegelungsschaltung 44 verbunden, während der Eingangsanschluß 54 der Stromspiegelungsschaltung 44 über einen Widerstand 67 mit der ersten Versorgungsspannungsquelle +V verbunden und über einen Koppelkondensator 68

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wechselstrommäßig mit dem Einrichtungs-Übertragungsweg 19 verbunden ist»

Ein Ausgangsanschluß 46 der Stromspiegelungsschaltung 40 ist an den anderen Einrichtungs-Übertragungsweg 18 zusammen mit einem Ausgangsanschluß 48 der Stromspiegelungsschaltung 41 und einem Ausgangsanschluß 51 der Stromspiegelungssehaltung 42 verbundene

Der Eingangsanschluß 47 der Stromspiegelungsschaltung 41 ist über die Wicklung 71 eines herkömmlichen Melderelais 70 mit einem Ausgangsanschluß 53 der Stromspiegelungsschaltung 43 verbunden« Die Wicklung 71 steuert den Schaltzustand des Arbeitskontaktes 72 des Melderelais, der in eine abgehende Meldeleitung 17 eingeschaltet ist.

Die Eingangsanschlüsse 60, 61 für die Versorgungsspannung der Stromspiegelungsschaltung 43, bzw«, 44 sind jeweils mit einer zweiten Versorgungsspannungsquelle -V verbunden, die der Minuspol der oben genannten Stromversorgung sein kann.

In den nachfolgenden Erläuterungen stellt jede der Größen i, i., ip, I-, einen Gesamtstrom dar, d.h. sowohl Gleichstrom-, als auch Signalstromanteile, während die Gleichstrom- und die Signalstromanteile selbst jeweils durch einen großen Buchstaben X, bzw₀ durch einen gestrichenen kleinen Buchstaben T dargestellt v;erden₀ So bedeutet beispielsweise i«³ Iq+ T₅ ₉ daß der Gesamtstrom ±_o die Summe aus

- &m Gm Smm. &

dsm ©ieiehstromanteil I₂ und aus dem Signalstromanteil T₂ darstellte

Der Sehledfenstrom !besteht aus zwei Anteilen, nämlich i, und ei,,. Der Stromanteil "JU wird über die lingangsanschlüsse 45, 52 der

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Stromspiegelungsschaltungen 40, bzw. 4J und die angepaßten, in Reihe liegenden Widerstände 65, 66 zugeführt, von denen jeder den Wert r_Q/2 aufweist,, Der Stromanteil ei ρ wird über die Äusgangsanschlüsse 50, 55 der Stromspiegelungsschaltungen 42, bzv/. 44 zugeführt, von denen eine jede den Eingangsstrom i auf v/eist, I>er Stromanteil ±₂ umfaßt den Gleichstromanteil I₂, der durch den Widerstand 67 mit dem Widerstandswert r₂ fließt, und den Signalstromanteil x_p , der vom Übertragungsweg 19 für die ankommende Richtung, über den Koppelkondensaor 68, angeliefert wird.

Die Stroiaspiegelungsschaltung 41 kehrt den Strom fi, um, der über den Ausgangsanschluß 53 der Stromspiegelungsschaltung 43 fließt. Da die Ausgangsanschlüsse 46 und 48 der Stromspiegelungsschaltungen 40 und 41 miteinander verbunden sind, hebt die daraus resultierende algebraische Summe der entsprechenden Ausgangsströme irgendwelche Gleichtaktsignale auf, die aus der Teilnehmerschleife 10 stammen. Genauer gesagt verändern gleich große Gleichtakt-Signalströme in den Leitern 11 und 12 der Teilnehmerschleife 10 den Strom an den Bingangsansehlüssen 45, 52 der Stromspiegelungsschaltungen 40, bsw. 43 in entgegengesetzten Richtungen. Die daraus resultierenden Änderungen der Ströme an den Ausgangsanschlüssen 46, 53 der Stromspiegelungsschaltungen 4© und 43 erfolgen ebenfalls in entgegengesetzten Richtungen und werden folglich bei der Stromsumme 2fi^ aufgehoben. Wie oben erwähnt, werden die an den Ausgangsanschlüssen 46, 48 der Stromspiegelungsschaltungen 40, 41 vorhandenen Ströme algebraisch summiert mit dem am Ausgangsanschluß 51 der Stromspiegelungssehaltung 42 vorhandenen Strom, und diese Stromsumme wird auf den Übertragungsweg 18 für die abgehende Richtung geschaltet. Somit umfaßt der mit I₁ bezeichnete Strom die algebraische Summe aus 2fi, + gi« und beinhaltet den gesamten, dem Übertragungsweg 18 zugeführten

Ausgangsstrome ._ . . _Λ

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Zur Untersuchung der Gleichströme in der Gabelschaltung nach Fig_o 3 wird angenommen, daß der Gleichspannungsabfall an den Stromspiegelungsschaltungen 40, 43, zwischen dem Eingangsanschluß für die Versorgungsspannung und dem Eingangsanschluß für den Strom 1 V beträgt. Daher gilt:

IR + I₅r_o = V - 2 (1)

und I I-, + el_o (2)

V - 1
und Ip « . (3) ·

^r2

Daher ist: _er

^{R +} *o
wobei R der Gleichstromwiderstand der Teilnehmerschleife 10 ist.

Eine typische Forderung für die maximal in eine angepaßte Teilnehmerschleife abgegebene Sinus-Signalleistung ist +10 dBm (10 mW). Bei einer Nenn-Schleifenimpedanz von 900 Ohm sind die entsprechenden Spitzenwerte der Signalstromes T = 4,7 mAj T,= 4,7 mA und eTp = 9,4 mA. Daher muß el₂ 9,4 mA überschreiten. Wählt man r₂ = 3e, so ergibt sich bei V-50 V el₂ » 16 mA.

Verwendet man diese Werte für r und r_o, sowie die Werte V=50 V

O c.

und R-200 Ohm ( der Fall der äußerst kurzen Teilnehmerschleife , der bei den Erläuterungen zu Fig. 1 oben genannt wurde), so ergeben sich 1=57 mA und 1^=41 mA. Bei V=46 V und R*1600 Ohm (der grenzfall der oben erläuterten längstmöglichen Teilnehmerschleife), so ergeben sich I»23 mA und I*»8 mA. Vergleicht man diese Ergebnisse mit den für die vorbekannte Gabelschaltung mit übertrager nach Fig· 1 erhaltenen Ergebnissen, so erkennt man, daß die erfindungs-

%■'■"■'■ 14

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gemäße Gabelschaltung nach Fig. 3 niedrigere Ströme an kurze Teilnehmerschleifen (R=200 Ohm) abgibt. als die vorbekannte Gabelschaltung mit Übertrager und dabei dieselben Anschlußmöglichkeiten für lange Teilnehmerschleifen wie die vorbekannte Gabelschaltung mit Übertrager besitzt. Es ist anzumerken, daß das im Höchstfall mit einer an eine Teilnehmerschleife maximaler Länge angeschlossene Gabelschaltung, bei Abwesenheit anderer Signale, kompensierbare Signal 8 mA (Spitzenwert) beträgt. Bei Anwesenheit anderer Signale wird dieser Maximalwert niedriger. Daher sollte der Einsatz der Gabelschaltung nach Fig. 3 t>ei langen Teilnehmerschleifen, die verhältnismäßig hohe Gleichtakt-Signalstromanteile aufweisen, vorzugsweise vermieden werden.

Zur Untersuchung der Niederfrequenzsignale wird der Gleichstromwiderstand R durch die Impedanz r der Teilnehmerschleife 10 für das Nf-Signal ersetzt. Die Nachrichtensignale aus der Teilnehmerschleife 10 liefern einen Stromanteil T an den Gesamtstrom i der Schleife, aber sie verändern nicht den Strom ip. Somit ist T,= T, und das am Anschluß der Leitung 18 vorhandene Signal ist:

T = 2 fT . (5)

Ein am Anschluß der Leitung oder des Übertragungsweges 19 ankommendes Signal Tp liefert das folgende Signal an die Teilnehmerschleife:

T = 2— eT₂ (6)

r + r

und liefert ebenfalls einen Signalstrom an die Stromspiegelungsschaltungen 40, 43:

T, = — el . (7)

^J r + r

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Das reflektierte Echosignal vom Anschluß der Leitung oder des Übertragungsweges 19 des Fernsprechkanals zum Anschluß der Leitung oder des Übertragungsweges 18 ist:

_ __ _ 2ef r _

i_1r-- 2fi₅ + gi₂ =( g - — ) i₂ (3)

Setzt man g=ef, so folgt:

2r _ r - r T _Λ = ( 1 )gi₂ = - ( —°)gT₂ (9).

r + r r + r

ο ο

Es ist sinnvoll, dieses Ergebnis mit dem Ergebnis aus der herkömmlichen Theorie der Reflexion zu vergleichen. Nach der herkömmlichen Theorie wird der Schleifenstrom ausgedrückt als T=T - T , wobei i_ das Signal ist, das an eine angepaßte Teilnehmerschleife abgegegeben werden würde (r=r ), T ist der von der Teilnehmerschleife zur Signalquelle (Gabelschaltung) reflektierte Strom, und ±w^_m = = (r - r )/(r + r ) ist der Reflexionsfaktor. Somit stimmen die Ergebnisse überein.

Zur Bestätigung dieses Ergebnisses wird aus der obigen Gleichung (6) eingesetzt: T_m = (e/2)T₂· Der Strom T fließt in entgegengesetzter Richtung gegenüber T aus Gleichung (5), daher ist I_x, = 2fT_Y,=-2f T_T = -2f ei₂ = gT_p , was
Ergebnis übereinstimmt.

= -2f ei₂ = gT_p , was mit dem in Gleichung (9) erhaltenen

Somit weist die erfindungsgemäße Gabelschaltung nach Fig. 3 denselben Reflexionsfaktor wie die herkömmliche Gabelschaltung mit Übertrager nach Fig. 1 auf.

Bei der Gabelschaltung nach Fig. 3 werden Melde- und Steuerfunktionen

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durch das Melderelais 70 erfüllt, das in der oben erläuterten V/eise zwischen die Stromspiegelungsschaltungen 41 und 43 geschaltet worden ist. Das Melderelais 70 wird dann erregt, wenn, der Fernsprech-Handapparat !»"on der Gabel genommen wird, und es fällt wieder ab, wenn der S'ernsprech-Handapparat xvieder auf die Gabel aufgelegt wird. Bei Iiummernscheiben-Unterbrechungsimpulsen, die auf eine manuelle Betätigung der Nummernscheibe (Wählvorgang) hin erzeugt werden, zieht das Melderelais 70 ebenfalls wiederholt an und fällt wiederholt ab. Der Schaltzustand des Gab eluiit erbrech er s und Nummernscheiben-Unterbrechungsimpulse werden somit durch den Schaltzustand der Kontakte 72 gemeldet, und diese Steuer- oder Meldesignale werden in die abgehende Meldeleitung 17? zur Übertragung zu den Amtseinrichtungen, eingekoppelt.

Es ist zu bemerkenj daß andere gleichwertige Steuer- und Meldesignalschaltungen in der Gabelschaltung nach 3Pig. 3 eingesetzt v/erden können₉ wenn gei-jünschtj und zwar entsprechend den Anforderungen eines bestimmten Anwenclungsfalles. Beispielsweise kann das Melderelais 70 durch einen Reihenwiderstand zwischen den Anschlüssen 4-7s 53 der Stromspiegelungsschaltungen 41 und 4J ersetzt werden, um eine- Gleichspannung au schaffen, die den Schaltzustand des Gabelunterbrechers und die Nummernscheiben-Unterbrechungsimpulse meldet« Da der Gleichstromanteil des Gesamtstromes i^ solche Meldesignale enthält _s so kann nach einer anderen Ausführungsform der Übertragungsweg 18 für die abgehende Richtung zur Übertragung von Gleichströmen zu Melde- und Steuerzwecken herangezogen werden« Andere geeignete, gleichwertige Anordnungen sind dem Fachmann gegenwärtig.

Fig. 4 veranschaulicht eine zweite Ausführungsform einer Gabel-

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schaltung nach der Erfindung zum Einsatz am amtsseitigön Ende
der Übertragungswege 18, 19. Wie in dieser Darstellung gezeigt
wird, stimmt die Anordnung dieser Gabelschaltung im wesentlichen
mit derjenigen der in Fig. 3 gezeigten Gabelschaltung überein.
Außerdem enthält die Gabelschaltung nach Fig. 4 einen herkömmlichen Leerlauf-Abschlußwiderstand 80 mit einer Impedanz r , der zur Unterbindung der Selbsterregung in dem Fernsprechkanal dient. Ferner umfaßt die Gabelschaltung nach Fig. 4 vier Dioden, 81-84, die, wie
gezeigt, mit den Eingangsanschlüssen 33» 34- eier Amtseinrichtung
verbunden sind, um die durch die Pfeile angezeigte Richtung des
Stromes i unabhängig von der Richtung des Stromes an den Eingangsanschlüssen 33> 34 aufrechtzuerhalten, der, wie oben für bestimmte Betriebsarten angegeben, durch das Relais K4 in der Amtseinrichtung umgekehrt werden kann.

Die Bauelemente für die Steuer- und Meldesignale der Gabelschaltung nach Fig. 4 sind gegenüber der Gabelschaltung nach Fig» 3 in
etwas unterschiedlicher Weise angeordnet. Ein Relais 90 mit einer
Wicklung 91» die mit der Meldeleitung 17, verbunden ist, ist mit
Arbeitskontakten 92, 93 ausgestattet zur Aufschaltung der Anordnung der Stromspiegelungsschaltungen an die Anschlüsse der Schleife beim Auftreten des entsprechenden Steuersignales auf der Meldeleitung 17, ferner ist das Relais 90 mit dem Ruhekontakt 95 ausgestattet, um
gleichzeitig den Leerlauf-Abschlußwiderstand 80 abzutrennen. In
Fig« 4 sind die vier Dioden 81-84, der Leerlauf-Abschlußwiderstand 80 und die Wicklung und Kontakte des Melderelais von gestrichelten linien eingerahmt und als Amts-Adapterschaltung (CO. Adapter
Circuit) bezeichnet.

Bei den Ausführungsformen nach Fig. 3 und Fig» 4 ist der Verstärkungsfaktor der Gabelschaltung, von der Zweirichtungs-

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2643351 30

Schleife zu den Anschlüssen für das abgehende Signal 2f, der Verstärkungsfaktor der Gabelschaltung vom Anschluß für das ankommende Signal zur Zweirichtungs-Schleife e/2, und die Bedingung für die Symmetrierung der Signale lautet einfach g=ef. Es ist ebenfalls festzustellen, daß zwei erfindungsgemäße Gabelschaltungen sozusagen "Rückseite an Rückseite'¹ geschaltet werden können. In einer solchen Anordnung ist die Verstärkung von Schleife zu Schleife einfach g. Typische Zahlenwerte für die in Gabelschaltungen nach der Erfindung eingesetzten Stromspiegelungsschaltungen sind : e=2} f=1/2 und g=1.

Pig. 5 zeigt eine andere Ausführungsform der Gabelschaltung nach Fig. 3₅ bei welcher nur drei Stromspiegelungsschaltungen 40, 41 und 4-3 eingesetzt werden, und damit eine entsprechend verminderte Anzahl von Bauelementen, die aber ähnliche Leistungswerte bei kurzen Teilnehmersehleifen 10 bietet. Nach dieser Ausführungsform ist der Kollektor/Emitter-Stromkreis eines Transistors 100 zwischen dem Eingangsanschluß 45 der Stromspiegelungsschaltung 40 und dem Widerstand 65 eingefügt, und die Verbindungsleitung zwischen dem Eingangsanschluß 47 der Stromspiegeliuigsschaltung 4-1 und dem Ausgangsanschluß 55 eier Stromspiegelungsschaltung 4-5 ist über einen Widerstand 102 mit dem Widerstands wert r^ an den Verbindungspunkt des Emitters des Transistors 100 und des Widerstandes 65 angeschlossen.

Der Widerstand 102 kann mit dem Widerstand 65 entweder direkt, wie hier dargestellt, oder, wenn gewünscht, über einen Abblockkondensator für die Gleichspannung angeschlossen »irden. Außerdem ist ein Kondensator 68 zwischen den Anschluß 19 und die Basis des Transistors 100 geschaltet, die von einem Spannungsteilernetzwerk her vorgespannt wird, das zwei Teilerwiderstände 104-, 105 umfaßt,

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die zwischen die "Versorgungssparumngen +Y und -V geschaltet sind.

Da der Emitter des Transistors 100 einen Punkt mit niedriger Impedanz darstellt, wird die Impedanz an den Schleifenanschlüssen gleich dem kombinierten Wideretandswert aus den Widerständen 65 und 66,

nämlich r . Der Schleifenstrom ist i=i^-i- i,., wobei i-, durch den ο P 4 O

Transistor 100 und die Stromspiegelungsschaltung 40 fließt, i fließt dabei durch die Stromspiegelungsschaltung 43, und ein Gesamtstrom von fi+i/, fließt durch die Stromspiegelungsschaltung 41 „

Das Ausgangssignal zum Einrichtungs-Öbertragungsi^eg 18 ist i.sf(i+i^)+i.. Da der Emitter des Transistors 100 eine niedrige Impedanz zeigt, bewirken Gleichtakt-Stromanteile in den Leitern und 12 der Schleife eine Änderung der Ströme i und i, in entgegengesetzten Richtungen während der Strom I₁, im wesentlichen nicht davon berührt wird. Daher werden diese Gleichtaktanteile im Strom i, aufgehoben, und die Schaltung schafft eine Symmetrierung für den Gleichtaktanteil.

Die Symmetriebedingungen für die Signalströrae sind wie folgt: ]?ür einen aus der Teilnehmersehleifβ 10 stammenden Signalstrom T gilt: T^-T und T.=2fT₈ Ss wird dazu festgestellt, daß sich i, nicht in Abhängigkeit von dem Schleifenstrom i änderte

Für ein vom Einrichtungs-Übertragungsweg 19 ankommendes Signal V₂ ist der an die Schleife gelieferte Signalstrom T=Vp/(r+r ), der Signalstrom durch den Widerstand r^ ists T^= -7Vr., und es ist χ=T - T^. Der reflektierte Echo-Signalstrom ists

-4-

Dahör muß zur Symmetrierung der Signale, bei r«r , gelten:

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r.=(i-f)r /f, und f muß kleiner als 1 sein. Ein kleiner Wert von f ist wünschenswert, um den Gesamtstromverbrauch der Schaltung nach Fig. 4- zu vermindern und ebenfalls, um i, nahe beim Wert des Strom,? i zu halten, um eine optimale Symmetrierbarkeit gegenüber der Gleichtaktkomponente zu schaffen.

Es ist dazu anzumerken, daß der Spannungsabfall am Transistor 100 wesentlich ist. Beispielsweise beträgt die Spannungsauslenkung an der Basis des Transistors 100 8,5 V_ (Spitzenwert) für r =900 Ohm

& ο

und für einen maximalen Leistungswert von 100 mW an einer angepaßten Schleife . Bei r =600 Ohm und einer maximalen Signalleistung von 4 mW ist die Auslenkung der Basisspannung 4-,4 V . Aufgrund des zusätzlichen Spannungsabfalls am Transistor 100 und aufgrund der Tatsache, daß der gesamte Schleifenstrom i durch r fließt, bietet die Gabelschaltung nach Pig« 3 nicht die Anschlußmöglichkeit für lange Teilnehmerschleif en. wie die Ausführungsform nach Fig. 3 und Fig. 4·, sondern sie ist nur geeignet für kürzere Schleifen.

Es wird ferner festgestellt, daß die Bauelemente 70-72 für die Steuer- und Meldesignale der Ausführungsform nach Fig. 5 in* wesentlichen mit denen der Ausführungsform nach Fig. 3 übereinstimmen und im wesentlichen in derselben Weise arbeiten. Ferner können dieselben gleichwertigen Bauelemente für Steuer- und Meldesignale dann eingesetzt werden, wenn dies gewünscht wird.

Die Gabelschaltung nach Fig. 5 kann auch am amtsseitigen Ende eines Teilnehmer-Fernsprechkanäls verwendet werden. In diesem Falle werden die Schaltelemente 70-72 für die Steuer- und Meldesignale fortgelassen, und die in Fig. 4- dargestellte Amts-Adaptorschaltung wird zwischen die Zweidrahtseite der Gabelschaltung und

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und die Amtseinrichtungen geschaltet.

■r-

Fig. 6 zeigt eine Abwandlung der Gabelschaltung nach Fig. 3, die mit einer Schaltung zum Abgleich der Signalverstärkung zwischen dem Übertragungsweg 19 für die ankommende Richtung und der Zweirichtungs-Teilnehmerschleife 10 vorgesehen ist, und ebenfalls um die automatische Einstellung der Signalkompensation in Abhängigkeit von der Länge der Teilnehmerschleife zu ermöglichen. Bei dieser Ausführungsform wirken die Stromspiegelungsschaltungen 40, 4-1 und 4-5 in einer Weise, die im wesentlichen mit der oben in Verbindung mit ]?ig· 5 beschriebenen Wirkungsweise übereinstimmt, während die übrigen Schaltelemente in der folgenden Weise wirken:

Die Widerstände 107, 108 liefern einen Gleichspannungspegel für den Arbeitspunkt der Basis des Transistors 109· Der Transistor 109 steuert zwei Stromspiegelungsschaltungen 110, 115 an, die einen Teil des Gleichstromes I in die Schleife einspeisen, sowie den gesamten Wechselstrom T in der Schleife. Die Verstärkung zwischen dem ankommenden Signal ν am Anschluß des ankommenden Ubertragungs-

P
weges des Fernsprechkanals und den Schleifenanschlüssen kann durch Veränderung des Widerstandswertes r₂ eines Widerstandes 120 verändert werden, der zwischen den Emitter des Transistors 109 und den Eingangsanschluß 117 der Stromspiegelungsschaltung 115 geschaltet ist. Die Symmetrierung der Signale wird durch einen Transistor 122 gesteuert, dessen Kollektor mit dem Eingangsanschluß 4-7 der Stromspiegelungsschaltung· 41, dessen Basis mit der Basis des Transistors 109, und dessen Emitter über ein Widerstandsnetzwerk r,, das allgemein mit der Bezugsziffer 123 bezeichnet ist, -alt der Versorgungsspannung -V verbunden ist. Das Widerstandsnetzwerk 123 umfaßt einen Festwiderstand 124 und einen Feldeffekttransistor 125.

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Für die Ausführungsform nach Fig. 6 ist derjenige Anteil des auf dem ankommenden Einrichtungs-Übertragungsweges 19 eintreffenden Signalstromes, der zum abgehenden Einrichtungs-Übertragungsweg 18 hin reflektiert wird, wie folgt:

_ 1 2f r _

¹Ir= ⁽ r₅ - ϊζ *-rTTrO ^₂ . OD

Für den Fall r=r ist die Bedingung für die Symmetrierung oder Komponsation des Gleichtaktsignals r,=rp/f. Bei einer kurzen Teilnehmer schleif e 10 für zwei Richtungen ist r kleiner als r, und die Signalkompensation wird durch Vergrößerung von r^ verbessert. Die Impedanz r^ ist die Parallelkombination aus dem Festwiderstand und dem Source-ZDrain-Elektroden-Strompfad des Feldeffekttransistors 125. Die Gate-Elektrode des Feldeffekttransistors 125 wird durch eine Spannung v. vorgespannt, die aus der Spannung am unteren Anschluß der Teilnehmerschleife 10 gewonnen wird. Ein Festwiderstand 126 und ein Kondensator 127 sind zwischen den unteren Schleifenanschluß und die Speisespannung -V geschaltet, um ein (Tiefpaßfilter zu schaffen, das Signal- und Gleichstromanteile aus der Vorspannung V_x. entfernt. Somit wird die Vorspannung v. in einer kurzen Zweirichtungs-Teilnehmerschleife stärker positiv, wodurch die Impedanz r, zur Verbesserung der Signalkompensation erhöht wird.

Wenn gewünscht kann ein veränderlicher Widerstand 120 durch eine Anordnung ersetzt werden, die veränderlichen Wi&ea?lrtjRndnetzwerk ähnelt, um automatisch die erhöhten Überrtragungsverluste bei erhöhter Länge der Teilnehmerschleife 10 auszugleichen.

Die erfindungsgemäße Gabelschaltung nach Fig. 6 kann ebenfalls am amtsseitigen Ende eines Fernsprechkanals eines Teilnehmers eingesetzt werden. In diesem Fall wird die in Fig. 4- gezeigte Amts-

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Adapterschaltung zwischen der Zweidraht-Anschlußseite der Gabelschaltung und die Einrichtungen im Amt geschaltet. In diesem Falle wird eine Impedanz r^ als fester oder veränderlicher Widerstand vorgesehen, während die Bauelemente 125, 126, 127 fortgelassen werden können,,

Fig. 7 zeigt eine andere Ausführungsform der in Fig. 5 dargestellten Anordnung und umfaßt ebenfalls eine Schaltung zum automatischen Abgleich der Signalkompensation oder -symmetrierung bei längenänderung der·Teilnehmerschleife 10. Bei dieser Ausführungsform wird der Widerstand 102 durch ein Netzwerk aus parallelgeschalteten Widerständen ersetzt, dieses Netzwerk umfaßt einen Festwiderstand 130 und einen Fotowiderstand 131, dessen Widerstandswert sich mit der Stärke der von einer Lichtquelle 133 ausgesendeten Lichtstrahlung in vorbestimmter Weise ändert. Diese Lichtquelle 133 ist zwischen den Bingangsanschluß 47 der Stromspiegelungssehaitung 41 und den Ausgangsanschluß 53 der Strömspiegelungsschaltung 43 geschaltete

Der Ausdruck für die Gleichgewichtsbedingung ist oben als Gleichung (10) angegeben. Bei einer kurzen Zweirichtungs-Teilnehmerschleife 10 wird die Symmetrierung dadurch verbessert, daß der Wert des (die Bauelemente 130> 131 umfassenden) Widerstandes r^ von seinem Sollwert aus vermindert wird_o Damit ist bei einer kurzen Zweirichtungs-Teilnehmerschleife 10 der Schleifenstrom i, und folglich damit der Strom durch die Strahlungsquelle 133 größer, woraus sich eine erhöhte Leuchtdichte am Fotowiderstand 131 ergibt und dadurch dessen Widerstandswert erhöht. Es ist festzustellen, daß die thermische Zeitkonstante der Lichtquelle 133 hinreichend groß sein sollte, um niederfrequente Änderungen des durch sie fließenden Stromes daran zu hindern, die Stärke der von ihr ausgesendeten

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Strahlung zu beeinflussen.

Aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit sind die Ausführungsformen nach Pig. 6 und Fig. 7 ohne das Melderelais 70 oder die oben genannten, wirlcun^sgleichen Bauelemente dargestellt. Es ist selbstverständlich, daß beide Ausführungsformen, sowohl nach Fig.6 als auch nach Fig. 7» diejenigen Schaltelemente umfassen können, die zur Schaffung dieser Steuer- und Meldesignalfunktion erforderlich sind.

Fig. 8A zeigt ein Schaltbild einer Stromspiegelungsschaltung vom npn-Leitungstyp. Wie in dieser Darstellung gezeigt, umfaßt die Stromspiegelungsschaltung 140 einen als Diode geschalteten Eingangstransistor 14-1, der eine verhältnismäßig niedrige Eingangsimpedanz liefert, sowie eine Vielzahl von Ausgangs transistor en 14-2, 14-3» deren Basen mit der Basis des Eingangstransistors 141 verbunden sind, und deren Emitter an die Speisespannung -V zusammen mit dem Emitter des !Transistors 141 angeschlossen sind. Da der Kollektorstrom der Transistoren 142, 14-3 von der Ko Hektar spannung unabhängig ist, ergeben diese Bauelemente eine verhältnismäßig hohe Ausgangsirapedanz.

Im Betrieb sind die Emitterströme den Flächen der entsprechenden Basis-Emitter-Übergänge proportional, weil die Transistoren 141-14-3 dieselbe Basis-Emitter-Spannung aufweisen. Bei Vernachlässigung kleiner Basisströme gilt: i_o»ij i^a^i-a^j ±g*&^.=a.^L , wobei a^,a₂ die Flächen der. Basis-Emitter-Übergänge des Transistors 142, 143 sind.

Es ist zu bemerken, daß die Stromspiegelungsschaltung 140 nur dann in der beschriebenen Weise arbeitet, wenn der Momentanwert des

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Eingangsstromes die dargestellte Richtung aufweist, und die Ausgangsspannung nicht die Ausgangstransistoren 142, 143 bis zur

- - ^ Sättigung treibt.

Fig. 8B veranschaulicht das äquivalente Schaltbild für die als Block dargestellte Stromspiegelungsschaltung 140 nach Fig. 8A. Der Eingangsanschluß 144 ist durch einen kleinen Kreis gekennzeichnet der der Umfassungslinie benachbart ist, während die Ausgangsanschlüssi 145, 146 durch die die Flächen bezeichnenden Buchstabenkennzeichnungen a., a_ erkennbar sindc

Fig. 8C und Fig. 8D veranschaulichen jeweils das Schaltbild einer pnp-Stromspiegelungsschaltung und die in der vorliegenden Beschreibung verwendete symbolische Bezeichnungsweise.

In manchen Anwendungsfällen kann es wünschenswert sein, eine Stromspiegelungsschaltung mit einem einziegn Ausgangsanschluß einzusetzen, wo der Ausgangsstrom in einer noch genauer festgelegten Beziehung zum Eingangsstrom steht als bei den in Figo 8 veranschaulichten Stromspiegelungsschaltungen. In solchen Anwendungsfällen kann eine Stromspiegelungsschaltung von der in Fig. 9 dargestellten Ausführungsform für Halbleitermaterial vom npn-Leitungstyp eingesetzt werden. Bei dieser Ausfübrungsform unterscheiden sich der Eingangsstrom i und der Ausgangsstrom i. nur durch die Differenz in ihren entsprechenden Basisströmen. Die Eingangsimpedanz der Schaltung nach Fig. 8 ist diejenige von zwei in Reihe geschalteten Dioden.

Die verschiedenen Transistoren der Ausführungsformen nach Fig. und Pig, 9 können vorzugsweise durch gleichzeitige Diffusion in einem

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einsigen monolithischen Halbleitersubstrat hergestellt und somit sehr genau aufeinander angepaßt werden«

Wie nunmehr ersichtlich wird, bieten Gabelschaltungen, die nach der Lehre der Erfindung aufgebaut sind, Leistungskennwerte, die den Eigenschaften von Gabelschaltungen mit Übertragern ähnlich sind, jedoch ohne die eingangs aufgeführten Nachteile. Wie dem Fachmann einleuchtet, können derartige Schaltungen mit niedrigeren Kosten als Gabelschaltungen mit Übertragern hergestellt werden, und sie sind viel kleiner in ihrer räumlichen Größe.

Während die obigen Ausführungen vollständig die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung offenbaren, so können verschiedene Abwandlungen, andere konstruktive und gleichwertige Anordnungen eingesetzt werden, ohne den Gedanken und den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Daher sollte die obige Beschreibung und die Abbildungen nicht als Einschränkung des Rahmens der Erfindung ausgelegt werden, der vielmehr durch die bexgefügten Patentansprüche festgelegt ist.

- Patentansprüche -

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ee if e

Claims

1. Direkt gekoppelte, transforaatorlose Gabelschaltung zur Schaffung einer Signalumwandlung zwischen einem symmetrischen

, Zweirichtungs-Vbertragungsweg und zwei unsymmetrischen Zweirichtungs-wbertragungswegen, dadurch gekennzeichnet, daß sie

Schleifenanschlüsse (11,12) urafa3t, die mit dem genannten Zwei- ; richtungs-ytic-rtragungsweg (ld) verbunden sind, sowie einen ersten ; und zweiten Anschluß (19, 18), der jeweils mit einem der beiden ■'■ Einriebtungs-Übertragungswege verbunden ist, dais eine Vielzahl von Stromspiegelungsschaltungen (4Q-4-4-) mit den genannten Schleifenanschlüssen (11, 12) und den genannten ersten und zweiten Anschluß (19ι 18) verbunden ist, dS3 die genannte Vielzahl von Stromspiegelungsschaltungen (40-44·) solche Stromspiegelungsschaltungen (40-4-2) einschließt, die an den genannten Schleifenanschlüssen (11, 12) erscheinende symmetrische Signale auf den genannten zweiten Anschluß (18) für eine Richtung koppeln, sowie Stroraspiegelungsschaltungen (4-5,4-4-) zur Sinkopplung der aus der anderen Übertragungsrichtung an dem genannten ersten Anschluß (19) ankommenden Signale auf die genannten Schleifenanschlüsse (.11, 12), daß die genannte Vielzahl von Stroiaspiegelungsschaltungen (40-44) untereinander derart verbunden ist, daß Gleichtaktsignale unter-

drückt werden, die an den genannten Schleifenanschlüssen (11, 12) erscheinen, und daß eine Signalkompensation zur Unterdrückung von 'reflektierten SchoSignalen von dem genannten ersten Anschluß (19) zum genannten zv/eiten Anschluß (18) für die andere Übertragungsrichtung geschaffen wird«

2. Gabelschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie Anschlüsse (1?) für Heide- und Steuersignale aufweist, sowie eine Schaltung (70-72) zur Aufschaltung der aus dem genannten

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Zweirichtungs-Übertragungsweg (10) stammenden Steuer- und Meldesignale auf die genannten Anschlüsse (17) für Steuer- und Meldesignale.

3. Gabelschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Stromspiegelungsschaltungen (40-44) ferner eine Schaltung (107-110, 115,117,120) zur Einstellung der Signalverstärkung zwischen dem genannten ersten Anschluß (19) für den Binrichtungs-Übertragungsweg und den genannten Schleifenanschlüssen (11, 12) einschließt»

4. Gabelschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Schaltung zur Symmetrierung des Signals eine Schaltung (122, 123) einschließt zum Abgleich der genannten Schaltung zur Unterdrückung in Abhängigkeit von dem und ansprechend auf den Widerstand des genannten Zweirichtungs-Übertragungsweges (10).

5· Gabelschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie ferner eine Vielzahl von Dioden (81-84) einschließt, die mit den genannten Schleifenanschlüssen (33, 34) und mit den genannten Stromspiegelungsschaltungen (40-44) verbunden sind zur Aufrechterhai tung des Stromflusses durch die genannten Anschlüsse (33, 34) in einer Richtung»

6. Gabelschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest zwei aus der Vielzahl der Stromspiegelungsschaltungen (40-44) Halbleiterbauelemente vom zueinander entgegengesetzten oder komplementären Leitungstyp einschließen.

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7. Gabelschaltung nach Anspruch 1 zur Schaffung einer Signalumwandlung zwischen einem symmetrischen Zweirichtungs-Übertragungsweg und zwei unsymmetrischen Sinrichtungs-Übertragungswegen, die einen ankommenden und einen abgehenden Übertragungsweg umfassen, dadurch gekennzeichnet, daß die Gabelschaltung einen ersten und einen zweiten Schleifenanschluß (11, 12) zum Anschluß an den genannten Zweirichtungs-Übertragungsweg (10) umfaßt, sowie einen ersten und einen zweiten Einrichtungs-Anschluß (19» 18) zum Anschluß an den ankommenden Einrichtungs-Übertragungsweg, bzw» an den abgehenden Einrichtungs-Übertragungsweg, ferner eine erste Vielzahl von Stromspiegelungsschaktungen (40, 4-1, 42) mit Halbleiter-Schaltungselementen von einem ersten Leitungstyp, sowie eine zweite Vielzahl von Stromspiegelungsschaltungen (4-3, 44) mit Halbleiter-Schaltungselementen von dem entgegengesetzten oder komplementären Leitungstyp, daß jede der genannten Stromspiegelungsschaltungen (40-44) einen Eingangsanschluß (45, 47, 49, 52, 54-), zumindest einen Ausgangsanschluß (46, 48, 50, 49, 53» 55» 56), einen Anschluß (57» 58, 59» bzw. 60, 61) für die Versorgungsspannung (+V, bzw. -V) und eine Schaltung zur Zuführung eines Stromes zu dem mindestens einen Ausgangsanschluß umfaßt, wobei dieser Strom dem Strom am genannten Eingangsanschluß proportional ist, daß der Eingangsanschluß (45; 52) jeweils einer ersten Stromspiegelungsschaltung aus der genannten ersten und zweiten Vielzahl von Stromspiegelungsschaltungen (40-44) an den ersten Schleifenanschluß (11), bzw. den zweiten Schleifenanschluß (12) über einen ersten, bzw. zweiten Widerstand (65, 66) angeschlossen ist, daß die Ausgangsanschlüsse (46, 48, 51) bei jeder Stromspiegelungsschaltung aus der genannten ersten Vielzahl (40, 41, 42) mit dem genannten zweiten Einrichtungs-Anschluß (18) verbunden sind, daß der EingangsaüHchluß (47) einer zweiten Stromspiegelungsschaltung (41) aus der genannten ersten

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Vielzahl von Stromspiegelungsschaltungen (40, 41, 4-2) mit einem Ausgangsanschluß (53) einer ersten Stromspiegelungsschaltung (43) aus der genannten zweiten Vielzahl von Stromspiegelungsschaltungen (43_} 44) verbunden ist, daß der Eingangsanschluß (54) einer zweiten Stromspiegelungsschaltung (44-) der genannten zweiten Vielzahl von Stromspiegelungsschaltungen (4-3, 44·) mit dem genannten ersten Einrichtungs-Anschluß (19) verbunden ist, daß ein erster Ausgangsanschluß (55) der genannten zweiten Stromspiegelungsschaltung (44) aus der genannten zweiten Vielzahl mit dem genannten zweiten Schleifenanschluß (12) verbunden ist, daß ein zweiter Ausgangsanschluß (56) der zweiten Stromspiegelungsschaltung (44·) aus der genannten zweiten Vielzahl mit dem Bingangsanschluß (4-9) einer dritten Stromspiegelungsschaltung (42) aus der genannten ersten Vielzahl von Stromspiegelungsschaltungen (40, 41, 4-2) verbunden ist, und daß ein zweiter Ausgangsanschluß (50) der genannten dritten Stromspiegelungsschaltung (4-2) aus der genannten ersten Vielzahl von Stromspiegelungsschaltungen (40, 41, 4-2) an den genannten ersten Schleifenanschluß (11) angeschlossen ist.

8. Gabelschaltung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß sie ferner einen ersten und einen zweiten Steuer- und Meldesignalanschluß (17) eisnchließt, sowie eine Schaltung (70-72) zur Weiterleitung des Melde- und Steuersignals, die mit dem genannten Eingangsanschiuß (4-7) der zweiten Stromspiegelungsschaltung (4-1) aus der genannten ersten Vielzahl verbunden ist, sowie mit dem genannten Ausgangsanschluß (53) der genannten ersten Stromspiegelungsschaltung (43) aus der genannten zweiten Vielzahl und mit dem genannten ersten und zweiten Melde- und Steuersignalanschluß (17) zur Weiterleitung der Melde- und Steuersignale von dem genannten ersten und zweiten Schleifenanschluß (11_S 12) su dem genannten

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ersten und zweiten Melde- und Steuersignalanschluß (17).

9„ Gabelschaltung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß sie ferner eine Vielzahl von Dioden (81-84) einschließt, die mit dem genannten ersten und zweiten Schleifenanschluß (33, 34) und dem ersten und zweiten Widerstand (65» 66) zur Aufrechterhaltung des Stromflusses durch die genannten Schleifenanschlüsse (33» 34·) in einer Richtung verbunden sind»

10. Gabelschaltung nach Anspruch 1 zur Schaffung einer Signalumwandlung zwischen einem symmetx'ischen Zweirichtungs-Übertragungsweg und zwei unsymmetrischen Einrichtungs-Übertragungswegen, die einen ankommenden und einen abgehenden Übertragungsweg einschließen, dadurch gekennzeichnet, daß die Gabelschaltung einen ersten und einen zweiten Zweirichtungs-Schleifenanschluß (11, 12) umfaßt, sowie einen ersten und einen zweiten Einrichtungs-Anschluß (19> 18), ferner eine erste und eine zweite Stromspiegelungsschaltung (40,41) mit Halbleiter-Bauelementen von einem ersten Leitungstyp, daß eine dritte Stromspiegelungsschaltung (43) vorgesehen ist, die Halbleiter-Bauelemente von dem entgegengesetzten oder komplementären Leitungstyp aufweist, daß jede der genannten Stromspiegelungsschaltungen (40, 41, 43) einen Eingangsanschluß (45, 47, 52), einen Ausgangsanschluß (46, 48, 53), einen Anschluß (57, 58, 60) für die Versorgungsspannung (+V, -V) und eine Schaltung (140-143) zur Zuführung eines Stromes zu dem genannten Ausgangsanschluß (46, 48, 53) aufweist, der dem Strom am Eingangsanschluß (45, 47, 53) proportional ist, daß ein Transistor (100) vom genannten ersten Leitungstyp mit seinem Kollektor an den Eingangsanschluß (45) der genannten ersten Stromspiegelungsschaltung (40) vom ersten

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Leitungstyp, mit seinem Emitter an einen ersten Anschluß eines
ersten Widerstandes (65), und mit seiner Basis an den genannten
ersten Einrichtungs-Anschluß (19) angeschlossen ist, daß der
Eingangsanschluß (52) der genannten dritten Stromspiegelungsschaltung (43) vom komplementären Leitungstyp mit dem ersten Anschluß eines zweiten Widerstandes (66) verbunden ist, daß der
zweite Anschluß des genannten ersten und zweiten Widerstandes (65, 66) jeweils mit dem ersten und zweiten Schleifenanschluß (11, 12)
verbunden ist, daß der Eingangsanschluß (47) der genannten zweiten Stromspiegelungsschaltung (41) vom ersten Leitungstyp mit dem Ausgangsanschluß (53) der genannten dritten StromspiegelungsseJaal1;ung (43) vom komplementären Leitungstyp verbunden ist, daß ein dritter Widerstand (102) mit seinem ersten Anschluß mit dem Eingangsanschluß (47) der genannten zweiten Stromspiegelungsschaltung (41) vom
ersten -^eitungstyp, und mit seinem zweiten Anschluß mit dem EJäitrter des genannten Transistors (IOO) verbunden ist, und daß die Ausgangsanschlüsse (46, 48) der genannten ersten und zweiten Stromspiegelungsschaltung (40, 41) vom ersten Leitungstyp mit dem zweiten Einriehtungs-Anschluß (18) verbunden sind.

11. Gabelschaltung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß sie ferner einen ersten und einen zweiten Melde- und Steuersignalanschluß (17) und eine Schaltung (70-72) zur Weiterleitung des
Melde- und Steuersignales umfaßt, die mit dem genannten Eingangsanschluß (47) der zweiten Stromspiegelungsschaltung (41) vom ersten Leitungstyp verbunden ist, sowie mit dem Ausgangsanschluß (53) der genannten Stromspiegelungsschaltung (43) vom komplementären Leitungstyp, und mit dem ersten und zweiten Melde- und Steuersignalanschluß (17) verbunden ist zur Weiterleitung von Melde- und Steuersignalen von den genannten Schleifenanschlüssen (11,12) zu den genannten

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ersten und zweiten Melde- und Steuersignalanschltissen (17).

12. Gabelschaltung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte dritte Widerstand (102, 130) einen Fotowiderstand (131) und ferner eine Lichtstrahlungsquelle (133) einschließt, die zwischen den genannten Eingangsanschluß (47) der genannten zweiten Stromspiegelungsschaltung (41) vom ersten Leitungstyp und den genannten Ausgangsanschluß (53) der genannten Stromspiegelungsschaltung (43) vom komplementären Leitungstyp derart geschaltet ist, daß sich der Widerstandswert des Fotowiderstandes (131) gemäß der von der Lichtstrahlungsquelle (133) ausgesandten Strahlungsintensität ändert»

13. Gabelschaltung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß sie ferner eine Vielzahl von Dioden (81-84) einschließt, die mit dem ersten und zweiten Schleifenanschluß (11, 12) und dem genannten zweiten Anschluß des genannten ersten und zweiten Widerstandes (65, 66) verbunden sind zur Aufrechterhaltung des Stromflusses durch die genannten Schleifenanschlüsse (11, 12) in nur einer Richtung,,

14. Gabelschaltung nach Anspruch 1 und 7» dadurch gekennzeichnet, daß sie einen ersten und zweiten Widerstand (65, 66) umfaßt, daß ein erster Anschluß des genannten ersten Widerstandes (65) mit dem Eingangsanschluß (45) einer ersten Stromspiegelungsschaltung (40) vom ersten Leitungstyp verbunden ist, daß ein erster Anschluß des genannten zweiten Widerstandes (66) mit dem Eingangsanschluß (52) einer ersten Stromspiegelungsschaltung (43) vom entgegengesetzten oder komplementären Leitungstyp verbunden ist, daß der zweite Anschluß des genannten ersten und zweiten Widerstandes (65, 66)

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jeweils mit dem ersten, bzw. zweiten Schleifenanschluß (11, 12) verbunden ist, daß der Ausgangsanschluß (46) der genannten ersten Stromspiegelungsschaltung (4o) und ein Ausgangsanschluß (48) einer zweiten Stromspiegelungsschaltung (41) vom ersten Leitungstyp an den zweiten Einrichtungs-Anschluß (18) angeschlossen ist, daß der Eingangsanschluß (47) der genannten zweiten Stromspiegelungsschaltung (41) vom ersten Leitungstyp mit dem Ausgangsanschluß (53) der ersten Stromspiegelungsschaltung (43) aus der genannten Vielzahl von komplementären Stromspiegelungsschaltungen angeschlossen ist, daß die Basis eines ersten Transistors (109) niit dem ersten Einrichtungs-Anschluß (19), der Kollektor desselben mit dem Eingangsanschluß (112) einer dritten Stromspiegelungsschaltung (110) aus der Vielzahl von Stromspiegelungsschaltungen vom ersten Leitungstyp, und der Emitter desselben mit einem ersten Anschluß eines dritten Widerstandes (120) verbunden ist, daß der zweite Anschluß des dritten Widerstandes (120) mit dem Eingangsanschluß (117) einer zweiten StromspiegelungsschaEtung (115) aus der Vielzahl der Strom-Spiegelungsschaltungen vom komplementären Leitungstyp angeschlossen ist, daß der Ausgangsanschluß (116) der genannten zweiten Stromspiegelungsschaltung (115) vom komplementären Leitungstyp mit dem genannten zweiten Schleifenanschluß (12) verbunden ist, daß der Ausgangsanschluß (111) der genannten dritten Stromspiegelungsschaltung (110) vom ersten Leitungstyp an den genannten ersten Schleifenanschluß (11) angeschlossen ist, daß ein zweiter Transistor (122) vorgesehen ist, dessen Kollektor mit dem Eingangsanschluß (47) der zweiten Stromspiegelungsschaltung (41) vom ersten Leitungstyp, dessen Basis mit der Basis des genannten ersten Transistors (109), und dessen Emitter mit einem ersten Anschluß eines vierten Widerstandes (123) verbunden ist, daß der zweite Anschluß dieses vierten Widerstandes (123) mit dem Anschluß (60, 118) für die

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Versorgungsspannung (-V) von mindestens einer Stromspiegelungsschaltung (4-5, 115) vom komplementären Leitungstyp angeschlossen ist.

15. Gabelschaltung nach Anspruch 14-, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Widerstand (12O) verstellbar ist.

16. Gabelschaltung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß d^r genannte vierte Widerstand (125) einen veränderlichen Widerstand (125) mit einem Steuereingang einschließt, und ferner eine mit dem zweiten Schleifenanschluß (12) verbundene Schaltung (126, 127) zur Erzeugung einer Vorspannung für den genannten Steuereingang, deren Größe von der Höhe des durch den zweiten Schleifenanschluß (12) fließenden Stromes abhängig ist.

17. Gabelschaltung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß sie ferner eine Vielzahl von Dioden (81-84) umfaßt, die mit den genannten Schleifenanschlüssen (11, 12) und dem zweiten Anschluß des genannten ersten und zweiten Widerstandes (65, 66) zur Aufrechterhaltung des Stromflusses durch die genannten Schleifenanschlüsse (11, 12) und zur Beibehaltung der Richtung dieses Stromflusses verbunden sind·

18. übertragungseinrichtung unter Verwendung der Gabelschaltung nach Anspruch 1-17 zur Übertragung von Nachrichtensignalen zwischen zwei Zweirichtungs-Übertragungswegen, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungseinrichtung eine Übertragungsverbindung mit einem ersten und einem zweiten Einrichtungs-Übertragungsweg umfaßt, sowie eine erste und eine zweite Gabelschaltung, von denen jeweils eine mit einem anderen Ende der genannten Übertragungsver-

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bindung durch erste und zweite Einrichtungs-Anschlüsse (19, 18) verbunden und dU3?ch entsprechende Schleifoenanschlüsse (11, 12) mit ge einem der zwei Zweirichtungs-Übertragungswege (1O) verbunden ist, daß jede Gabelschaltung eine Vielzahl von Stromspiegelungsschaltungen (40-44) zur Einkopplung der an den Schleifenanschlüssen (11, 12) erscheinenden, symmetrischen Signale auf den genannten zweiten Einrichtungs-Anschluß (18) und zur Einkopplung der an dem genannten ersten Einriehtungs-Anschluß (19) ankommenden Signale auf die genannten Schleifenanschlüsse (11, 12) umfaßt, daß die genannten Stromspiegelungsschaltungen (40-44) derart geschaltet sind, daß Gleichtakt-Signale unterdrückt werden, die auf den genannten Schleifenanschlüssen (11, 12) erscheinen, und daß eine Signalsymmetrierung oder -kompensation zwischen dem ersten Einrichtungs-Anschluß (19) und dem zweiten Einrichtungs-Anschluß (16) geschaffen wird, um Signalreflexionen über die Übertragungsverbindung zu unterbinden.

19· Übertragungseinrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Übertragungsverbindung ferner einen Übertragungsweg für Melde- und Steuersignale einschließt, daß eine der genannten Gabelschaltungen Melde- und Steuersignalanschlüsse (17) einschließt, die mit dem genannten Übertragungsweg für Melde- und Steuersignale verbunden sind, daß eine Schaltung (70-72) mit den genannten Schleifenanschlüssen (11, 12) und den MeMe- und Steuersignalanschlüssen (17) verbunden sind zur Einkopplung der Melde- und Steuersignale vom zugeordneten Zweirichtungs-Übertragungsweg auf den genannten Übertragungsweg für die Melde- und Steuersignale.

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20. Übertragungseinrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß eine der "beiden Gabelschaltungen eine Vielzahl von Dioden (81-84-) umfaßt, die mit dem zugeordneten Zweirichtungs-Übertragungsweg und den genannten Stromspiegelungsschaltungen
(zj-0-44-) verbunden sind, um den Stromfluß durch den zugeordneten Zweirichtungs-Übertragungsweg in einer Richtung aufrechtzuerhalten.

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