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ELEKTRONISCHE SPEISEBRÜCKE UND LÄUTEINHEIT ZU
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FERNSPRECHZENTRALEN
Die Erfindung bezieht sich auf eine elektronische
Speisebrücke und eine Läuteinheit zu Fernsprechzentralen.
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Die Versorgung der Linien der Fernsprechnetze des Systems CB mit
Gleichstrom oder eventuell mit Gleichstrom mit elternierender Polarität wird auf
bekannter Weise, unter Zuhilfenahme einer aus induktiven Elementen aufgebauten Speisebrücke
vorgenommen. Wird eiri Erdungs-/FnB
knopf angewendet, ist mit der
Induktivität der Speisebrücke ein, die Betätigung des Erdungsknopfes wahrnehmende
Differentialrelais in Reihe geschaltet. Die Läuteinheit der Zentrale ist aus, von
der Speisebrücke unebhängigen, elektro-mechanischen Schaltungselementen aufgebaut.
Unter anderen ist in der Schaltung ein Relais enthalten, welches die Speisebrücke
von den Zweigen a und b des Aderpaare für die Dauer des Lbutens abtrennt.
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Die bekennte Speisebrücke und Läuteinheit weisen zahlreiche Nachteile
auf. Die Induktivität der Speisebrücke stellt einen erbeitsaufwendigen Bestendteil
dar, der eben infolge des erhöhten Arbeitseufwande recht teuer ist. Mit Hinsicht
darauf, daß die Induktivität ein Bestandteil von großer Dimension ist, ist der Reumbedarf
als ein besonderer Nechteil zu betrechten. Die Induktivität der Speisebrücke bringt
bei Scheltungen des Stromkreises große Transienten zustande, für deren Begrenzung
unbedingt zu sorgen ist. trotzdem üben die rückbleibanden Transienten auf die Funktion
der Stromkreise der Zentrale eine störende Wirkung aus, der Betrieb der Zentrale
wird verlangsamt. Die Induktivität der Speisebrücke hat notwendigerweise einen glaichetromohmischen
Wlderetand, auf den eine Gleichspannung entfällt. Die Größe des ohmischen Widerstands
beträgt bei den herkömmlichen Speisebrückeninduktivitäten durchschnittlich 700 ohm,
auf den bei einem durchschnittlichen Linienstrom von 38 mA eine Spannung von 21
V entfällt. Die Spannung der zentralen Spannungsquelle der Fernsprechzentralen beträgt
48 V, wodurch der Verlust an 21 V an der Speisebrücke die anwendbare maximale Linienlänge
bedeutend begrenzt.
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In der letzten Zeit tendiert die Entwicklung
gegen
die elektronischen Zentralen; gleichzeitig werden auch bei den bereits entwickelten
elektronischen Zentralen Speisebrücken mit herkömmlichen Induktivitäten angewendet.
Die Anwendung elektronischer Mittel, die zur Beseltigung der erwähnten Nachteile
geeignet wären, konnte bisher nicht gelöst werden. Nicht einmal die en die Speisebrücke
gestellten Forderungen konnten befriedigt werden, d.h. es stand keine elektronische
Scheltungsanordnung zur Verfügung, die einen hohen Wechselstromwiderstand, gleichzeitig
aber einen niedrigen Gleichstromwiderstend aufweist und in der Speisebrücke von
Fernsprechzentrelen vorteilheft angewendet werden könnte.
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Unserer Erfindung wurde das Ziel gesetzt eine elektronische Speisebrücke
zu entwickeln, die die Beseitigung der obenbeschriebenen Nachteile der herkömmlichen
Speisebrücken ermöglicht.
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Eine weitere Zielsetzung bestand darin, eine kombinierte elektronische
Speisebrücke zu scheffen, welche mit einer Läuteinheit ergänzt ist.
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Des gesetzte'Ziel wird dadurch erreicht, daß die elektronische Speisebrücke
wenigstens aus einer Stromquelle und einer Stromsenke besteht, aus denen die eine
dem Zweig a des Abonnentenaderpaare, die andere dem Zweig b angeschlossen ist, desweiteren
zwischen den Ausgangspolcn der Stromquelle, sowie der Stromsenke der Emitter-Kollektorstromkreis
eines Transistors sich anschließt. In dem Fell, wenn auf die Zweigen a und b des
Abonnentenaderpaars eine Spannung mit fallweise veränderlicher Polerität angelegt
wird, enthält die erfindungsgemäße Speisebrücke zwei Stromquellen und zwei Stromsenken,
wobei die beiden Stromquellen dem einen Pol der zentralen Spannungsquelle sowie
den Zwei-
gen a und b des Abonnentenaderpaars angeschlossen sind,
während die beiden Stromsenken sich dem ans' rein Pol der zentralen Spannungsquelle,
sowie den Zweigen a und b des Abonnentenaderpaare anschließen. Erfindungsgemäß ist
in der Stromquelle, wie auch in der Stromsenke die Basis des Transistors über einen
Kondensator dem einen Pol der zentralen Spannungsquelle angeschlossen.
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Der Besieteiler des in der Stromquelle vorhandenen Transistors ist
den beiden Polen der Spannunsquelle angeschlossen, während der Basisteiler des in
der Stromsenke vorhandenen Transistors dem Kollektor des Transistors, sowie der
zentralen Spannungsquelle angeschlossen ist.
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Besteht die Forderung,den Quellenstrom der Speisebrücke mit höchster
Genauigkeit auf einem stabilen Wert zu behelten, ist zwischen dem Basisteiler der
Stromquelle und der Basis des Transistors ein Differentielverstärker auf die Weise
eingesetzt, daß der nicht-invertieren,de Eingang des Differenzialverstärkers der
Abzapfung des Beeisteilers, der invertierende Eingang dem Emitter des Transistors,
der Ausgeng der Basis des Transistors angeschlossen ist. Die Stromquelle, sowie
die Stromsenke weisen einen Steuereingang und einen Anzeigeausgeng auf, die der
Steuerlogik der Zentrale angeschlossen sind. Mit dem Anzeigeausgang ist in dem Emitter-Kollektorstromkreia
des in der Stromquelle vorhandenen Transistors ein Widerstand in Reihe geschaltet,
dessen Pole über den Anzeigeausgang mit der Steuerlogik der Zentrale verbunden sind.
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Zwischen der Basis des in der Stromsenke vorhandenen Transistors und
dem Emitterstromkreis ist vorteilhaft ein Spannungsbegrenzelement eingeschaltet,
das zweckmäßig durch eine oder mehrere, in Durchlaßrichtung in Reihe geschalteten
Dioden gebildet ist, oder durch den Basis
Emitterstromkreis des
mit den ihnen in Reihe geschalteten Transistors ausgestaltet ist und der Kollektor.
des Transistors über den Anzeigeausgang der Steuer logik der Zentrale angeschlossen
ist.
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Zwischen der Basis und dem Emitterstromkreis der Stromquelle ist
ein Schalter eingeschaltet, dessen Steuereingang mit der Steuerlogik der Zentrale
verbunden tat. Mit dem Emitter-Kollektorstromkreis der Stromeenke ist ein Schalter
in Reihe geschaltet, dessen Steuereingang mit der Steuerlogik der Zentrale verbunden
ist.
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Bei einem weiteren möglichen Ausführungsbeispiel der Stromsenke ist
mit dem Emitter-Kollektorstromkreis ein Widerstand in Reihe geschaltet, dessen Enden
sich Ober den Anzeigsausgang der Steuerlogik der Zentrale angeschlossen sind. Bei
dieser Ausführung ist der Schalter zwischen der Basis des Transistors und dem Emitterstromkreis
desselben eingesetzt, dessen Steuereingang mit der Steuerlogik der Zentrale verbunden
ist.
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Die erfindungsgemäße Speisebrücke wird anhand eines vorteilhaften
Ausführungsbeispiels, mit Hilfe der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es
zeigen: Figur 1 des Schalt bild der erfindungsgemäßen elektronischen Speisebrücke
und der Läuteinheit, Figur 2 ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel einer Stromquelle
der Speisebrücke, Figur 3 ein mögliches Ausführungsbeispiel einer Strom senke.
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Der in Figur 1 dargestellten elektronischen Speisebrücke wurde die
Aufgabe zugeteilt, die Spannung einer zentralen Spannungsquelle 1 den Zweigen a
und b des Abonnentenaderpaare zuzuführen. Einem Pol der zentralen Spannungsquelle
1 - bei unserem Beispiel dem
positiven Pol - schließt sich ein
Pol einer Stromquelle 2 en. Ein anderer Pol der Stromquelle 2 ist mit dem Zweig
o des Abonnentenederpaars verbunden. Einem anderen Pol der zentralen Spannungsquelle
1 - bei unserem Beispiel dem negativen Pol - schließt sich eine Stromeenke 6 en,
wobei einer der Pole der erwähnten Stromsenke dem Zweig b des Abonnentenaderpaars
angeschlossen ist.
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Besteht jedoch die Forderung auf die Zweigen a und b eine Spannung
mit einer, der obenerwähnten entgegengesetzten Polarität anzulegen, so werden der
Figur gemäß eine Stromquelle 3 und eine Stromsenke 4 zwischen den Zweigen a und
b und der zentralen Spannungsquelle 1 eingeschaltet. Die Stromquellen 2 und 3, sowie
die Stromsenken 4 und 5 können einen vollkommen gleichen Aufbau aufweisen.
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An die Stromquellen 2 und 3, sowie an die Strom senken 4, 5 wird
jedoch die Forderung gestellt, daß beide Pole über einen möglichst hohen Wechselstromwiderstand
verfügen, während bei dem Gleichetromwiderstand ein niedriger Wert erforderlich
ist. Dee gesetzte Ziel kann auf die Weise erreicht werden, daß ebenso bei den Stromquellen
2 und 3, wie auch bei den Stromsenken 4, 6 zwischen den sich anschließenden Polen
der Emitter-Kollektorstromkrei's eines Transistors. eingeschaltet wird. Zu diesem
Zwecke ist in die Stromquelle 2 ein Transistor 6 eingebaut, dessen Kollektor mit
dem Zweig o des Abonnentenaderpaare, der Emitter dagegen mit dem positiven Pol der
zentralen Stromquelle 1 verbunden ist.
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Der Arbeitspunkt des Transistors' 6 wird von einem, aus Widerständen
7, 8, 9 bestehenden Spannungsteiler
bestimmt. Das eine Ende des
Spannungsteilers schließt sich dem positiven Pol der zentralen Spannungsquelle 1
en, während das andere Ende des Spannungsteilers der negativen Spannung einer beliebigen
Spannungsquelle angeschlossen ist. Der zwischen den Widerständen 7,8 Ende gemeinsame
Punkt des Spannungsteilers schließt sich bei dem, in Figur 1 dargestellten Beispiel
der Basis des Transistors 6 an.
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In dem Fell, wenn der Quellenstrom mit höchster Genauigkeit auf einem
stabilen Wert zu halten ist, ist die stabilisierende Wirkung eines in dem Emitterstromkreie
des Transistors 6 eingesetzten Widerstands 12 ungenügend.
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Um den Quellenstrom der Stromquelle 2 weiter stabilisieren zu können,
wird - wie dies aus Figur 2 ersichtlich ist -ein Differenzialverstärker 25 angewendet.
Der nicht-invertierende Eingeng des Differenzialverstärkers 25 schließt sich dem
gemeinsamen Punkt zwischen den Widerständen des Basisteilers an, während der invertierende
Eingang dem Emitter des Transistors 6, der Ausgang der Basis des Transistors 6 angeschlossen
ist.
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Der Arbeitspunkt des Transistors 6 wird einerseits auf die Weise
eingestellt, daß die auf die Anschlußpunkte der Stromquelle 2 entfallende Gleichstromspannung
den Höchstwert der an diesen Punkten erscheinenden, größten Tonfrequenzspannung
überschreite. In der Praxis liegt dieser Spannungswert - wischen 3 und 3,5 V; anderseits
kann der Quellenstrom der Stromquelle 2 woimmer auf den dem optimalen Linienstrom
entsprechenden Wert eingestellt werden, der in der Praxis etwa 30 mA beträgt. Um
diesen Wert erreichen zu können, ist mit dem Emitterstromkreis des Transistors 6
der Stromquelle 2 der Widerstand 12 in Reihe geschaltet, so wird die Größe des durch
den
Abonnentenstromkreis hindurchströmenden Stromes durch die Stromquelle 2 bestimmt.
Es ist wohl ersichtlich, daß die auf die Stromquelle 2 entfallende Gleichspannung
die auf die Induktivität der herkömmlichen Speisebrücke entfallende Gleichspannung
wesentlich unterschreitet. Um sicherstellen zu können, daß der Wechselstromwiderstand
zwischen den Polen des Kollektor-Emitters des Transistors 6 den möglichst höchsten
Wert erreichte, ist der Basis des Transistors 6 ein Kondensator 10 angeschlossen.
Ein enderer Pol des Kondensators 10 schließt sich einem Punkte konstanten Potentials
- vorteilhaft dem einen Pol der zentralen Spannungsquelle 1 - an.
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Demzufolge verbindet die Stromquelle 2 den einen Pol der zentralen
Spannungsquelle 1 und den Zweig e oder b des Abonnentenaderpears miteinander. Zwischen
dem anderen Pol der zentralen Stromquelle 1 und dem Zweig b des Abonnentenaderpaars
ist ebenfalls ein Zweipol einzusetzen, unter Zuhilfenahme dessen die Senkung des
Stromes der Stromquelle 2 erreicht werden kann, gleichzeitig eber der Wert der auf
den Zweipol entfallenden Spannung so hochfein solldaß er den Höchstwert der an den
Anschlußpunkten euftretenden Tonfrequenznpannung überschreitet desweiteren der Wechselstromwiderstand
zwischen den Anschlußpunkten ebenfalls möglichst hoch sein soll. Deae'ntsprechend
ist bei unserem Ausführungsbeispiel zwischen dem negativen'Pol der zentralen Stromquelle
1 und dem Zweig b des Abonnentenaderpaars die Stromsenke 5 eingeschaltet Zwischen
den Anschlußpunkten der Stromsenke 5 ist der Emitter-Kollektorstromkreis eines Transistors
16 eingeschaltet. Der Arbeitspunkt des Transistors 16 wird durch einen, aus Widerständen
20, 21 bestehenden
Spannungsteiler bestimmt. Das eine Ende des
Spannungsteilers ist mit dem Kollektor des Transistors 16, das andere Ende mit dem
negativen Pl der zentralen Spannungsquelle 1 verbunden. Um den hohen Wechselstromwiderstand
sichern zu können, ist der Basis des Transistors 16 ein Kondensator 24 angeschlossen.
Der andere Pol des Kondensators 24 schließt sich einem Punkt konstanten Potentiale,
vorzugweise dem negativen Pol der zentralen Spannungsquelle 1 an. Mit dem Emitterstromkreis
des Transistors 16 ist ein Widerstand 17 in Reihe geschaltet.
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Die bisher beschriebenen einzelnen Teile der Stromquelle 2 und der
Stromsenke 5 sichern die Befriedigung der an die Speisebrücke gestellten primären
Forderungen, d.h. den verhältnismäßig niedrigen Gleichstromwiderstand und den Wechselstromwiderstand.
Um die weiteren, an die Speisebrücken gestellten Forderungen befriedigen zu können,
sind ergänzende Stromkreiselemente erforderlich. Sollte z. B. der Linienwiderstand
aus irgendwelchen Gründen einen so hohen Wert erreichen, daß der eingestellte Strom
der Stromquelle 2 in dem Abonnentenaderpaar sich auszustalten nicht imstande ist,
würde der Transistor 6 in eine Sättigung übergehen, was die Verzerrung des Sprachsignals
mit sich bringt.
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Um die Sättigung vermeiden zu können, ist zwi schen dem Kollektor
des Transistors 6 und der Abzweigung des Spannungsteilers des Basiskreises eine
Diode 14 eingesetzt Bei dem in der Figur veranschaulichten Beispiel ist die Diode
14 dem gemeinsamen Anschlußpunkt der Widerstände.B, 9 angeschlossen.
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Zweckiäß'i6 wird der Transistor 6 der Stromquelle 2 gegen Störspennungen
entgegengesetzter Polarität geschützt; zu diesem Zweck ist zwischen dem Kollektor
des
Transistors 6 und dem Anschlußpunkt der Stromquelle 2 und des
Zweiges a des Abonnentenaderpeares eine Diode 13 in Reihe eingeschaltet.
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In der Stromsenke 5 wird der Schutz gegen die Störspannung entgegengesetzter
Polarität durch eine Diode 19 sichergestellt, die zwischen dem Kollektor des Transistors
16 und dem Anschlußpunkt zu dem Zweig b des Abonnentenaderpaars in Reihe eingeschaltet
iet.
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In der Abonnentenlinie kann auch ein Kurzschluß vorkommen. In diesem
Fall erscheint beinehe die gesamte Spannung der zentralen Spannungsquelle 1 en dem
Transistor 16 der Stromsenke 5, wobei der Basisteiler den Transistor 16 in Sättigung
überführt und eine StromstErke hervorruft, die zum Schadhaftwerden des Transistors
16 führen kann. Um dies vermeiden zu können, sind der Basis des Transistors 16 eine
oder mehrere in Durchlaßrichtung in Reihe geschelteten Dioden angeschlossen, welche
die an der Basis erscheinende Spannung begrenzen und damit den durch den Transistor
fließenden maximalen Strom beschrenken.
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An verschiedenen Stellen der Ferneprechzentrale und in den verschiedenen
Scheltungsphasen ist die Speisebrücke von den Zweigen a und b abzuschalten oder
eine entgegengesetzte Polarität auf diese anzulegen ist. Die Läutspannung wird auf
die Weise erzeugt, daß die 48 V Spannung der zentralen Spannungsquelle 1 mit alternierender
Polarität en die Zweige a und b engelegt.wird; zu diesem Zwecke werden zwei Stromquellen
2 und 3, sowie zwei Stromsenken 4, 5 angewendet. In die Stromquellen 2, 3 und in
die Stromsenken 4, 5 sind solche Schaltelemente einzusetzen, durch deren Steuerung
die Stromquellen und Stromsenken von außen her abgeschlossen werden
können
und ein Spannungsriß zwischen der zentralen Spannungsquelle, sowie den Zweigen a
und b zustandekommt. Um dies erreichen zu können, wird in den Stromquellen 2, 3
ein Schalter 17 angewendet, der die Basis des Transistors 6 abschließt. In der Stromsenke
4, 5 ist ein Schalter 18 bei der Ausführung nach Figur 1 in den Emitter-Kollektorstromkreis
des Transistors 16 eingeschaltet. Die Schalter 11 und 18 sind über Steuereingänge
V1 und V2,'bzw.
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Steuereingänge V3, V4 einer Steuerlogik 15 der Fernsprechzentrale
angeschlossen. Durch die Steuerlogik 15 wird die Betätigung der Schalter 11 und
18 in der Läutefrequenz sichergestellt. Dementsprechend befindet sich in der einen
Läuthalbperiode der in der Stromquelle 2 vorhandene Schalter 11 in einem geschlossenen
Zustand.
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während der Schalter 18 der Stromsenke 5 in einem getrennten Zustand
sich befindet. In der enderen Läuthelbperiode befindet sich der in der Stromquelle
3 vorhandene Schalter 11* in einem geschlossenen Zustand, während der Schalter 18
der Stromsenke 4 in einem getrennten Zustand sich befindet. Auf dieser Weise erscheint
an den Zweigen a und b eine Läutspannung, die eine annähernd quadratische Form aufweist,
und deren Amplitude auf etwa +48 V beläuft.
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Die erfindungsgemäße elektronische Speisebrücke kann mit einem Empfänger
für Scheibenimpulse, sowie mit einem Linienkurzschlußanzeiger und bei der Anwendung
eines Erdungsknopfes mit einem, die Betätigung dessen anzeigenden Stromkreis ergänzt
werden. Die Scheibenimpulse können z.B. von den Polen des Widerstands 12 ebgenommen
werden, die über Anzeigeausgänge 31, 32 der Steuerlogik 15 zugeführt werden.
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In dem Fell, wenn eine in den Stromsenken 4, 5
angewendete
Diode 22 mit dem Basis-Emitterstromkreis eines Transistors 23 in Reihe geschaltet
wird, erscheint nach erfolgter Betätigung des Erdungsknopf!>s ein Signal auf
dem Kollektor des Transistors 23; sollte die Linie kurzschlüssig sein, ist das Frscheinen
des Signals dauerhaft. Zur Anzeige der vorhererwähnten Zustände ist der Kollektor
des Transistors 23 über einen Anzeigeausgang a3 und J4 mit der Steuerlogik 15 der
Zentrale verbunden.
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In Figur 3 ist ein weiteres mögliches Ausführungsbeispiel der Stromsenken
4 und 5 dargestellt. Hier wird das Signal von einem mit dem Emitterstromkreis des
Transistors 16 in Reihe geschalteten Widerstand 17 ebgenommen und durch den Anzeiqeausgang
33 der Steuerlogik 15 zugeführt. Bei dieser Lösung ist der Schalter 18 zwischen
der Basis und dem Emitterstromkreis des Transistors 16 eingeschaltet. Auf dieser
Weise ist bei der Abgabe des Läutsignals in der einen Halbperiode der in der Stromquelle
2 vorhandene Schalter 11 , sowie der in der Stromsenke 5 vorhandene Schalter 18
eingeschaltet, während in der anderen Halbperiode der Schalter 11 der Stromquelle
3 und der Schalter 18 der Stromsenke 4 eingeschaltet sind. In dem gegenwärtigen
Fall erhält der Schalter 18 über den Steuereingang V3 bzw. V4 die Steuerung, wobei
bloß die Phase der Steuerung der Steuerungsphase der Ausführung nach Figur 1 entgegongesetzt
ist.
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Obiges zusammenfassend, sichert die erfindungsgefäße elektronische
Speisebrücke alle die Vorteile, die wir zu erreichen gewünscht hatten. Die auf die
Linie entfallende nützliche Spannung ist bedeutend höher, auf der Weise kann entweder
ein kleinerer Leitungsquerschnitt
oder eine größere Linien länge
angewendet werden; so stellt die erfindungsgemäße elektronische Speisebrücke gleichzeitig
eine Läuteinheit dar und ist auch zum Empfang von Gleichstromsignale geeignet. Mit
Hinsicht darauf, daß induktive Elemente nicht enthalten sind, werden TrensJenten
nicht erzeugt. Der Aufbau ist einfach, die Herstellungskosten und der Raumbedarf
sind niedriger, als bei den früher gebräuchlichen induktiven Speisebrücken und den
angewendeten elektromechanischen Läuteinheiten.
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Zusammenfassend betrifft die Erfindung eine elektronische Speisebrücke
und Läuteinheit zu Fernsprechzentralen, über welche zwei Pole der zentralen Spannungsquelle
den Zweigen a und b des Abonnentenaderpaares angeschlossen ist.
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Im Sinne der Erfindung besteht die Speisebrücke aus wenigstens einer
otronquelle und einer tromsenkc, von denen eine an den Zweig a, die andere an den
Zweig b angeschlossen und zwischen den Poler der Stromquelle, sowie der Stromsenke
der Emitter-Kollektrostromkreis des Transistors eingeschaltet sind.
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Bei einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Lösung enthält die Speisebrücke zwei Stromquellen und zwei Stromsenken, wobei die
zwei Stromquellen dem einen Pol der zentralen Spannungsquelle, sowie den Zweigen
a und b des Abonnentenade#paares angeschlossen sind, während die beiden Stronsonken
des anderen Pol der sentralen Spannungsquelle, sowie den Zweigen a und b des Abonnentenaderpaares
angeschlossen sind.
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In der Stromquelle und der Stromsenke ist ein die Speisebrücke trennendes
Schalter vorhanden, der aus der Steuerlogik der Zentrale betätigt wird. Die Stromquelle
und die Stromsenke sind mit Anzeigeausgängen versehen, die ebenfalls mit der Steuerlogik
der Zentrale verbunden sind.