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Die Erfindung wurde für ein PCM-Fernsprech-Vermittlungsanlage entwickelt,
in der durch Großintegra-
tion hergestellte Dekodierer und 2-Draht/4-Draht-Gabelschaltungen
angebracht sind, an die Teilnehmerstationen in der Umgebung des jweiligen Amtes
über teils lange, teils kurze Teilnehmerleitungen angeschlossen sind. Die Erfindung
eignet sich aber aucti für andere Vermittlungssysteme bzw. Ämter, z. B. auch für
analoge Signale übertragende Anlagen, selbst wenn sie keine Gabelschaltung enthalten.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur spulen-, relaiskontakt-
und transformatorfreien Rufstrom- und Schleifenstromeinspeisung in eine eine erste
und eine zweite Ader aufweisende Teilnehmerleitung zu einer Teilnehmerstation in
Fernmelde-, insbesondere PCM-Fernsprechvermittlungsanlagen. mit einer Einspeiseeinheit,
die eine während des Rufens von Rufstromgenerator-Taktimpulsen gesteuerte Stromquelle
enthält, nämlich eine erste an die erste Ader angeschlossene Stromquelle, wobei
die Einspeiseeinheit während des Rufens einen abwechselnden Betriebszustand aufweist,
bei dem rhythmisch die erste Stromquelle entweder, gesteuert von einer Taktimpulsphase,
einen ersten Rufstromimpuls der ersten Strompolarität über die erste Ader zur Teilnehmerstation
einspeist, oder, gesteuert von einer Taktimpulspause, keinen Strom über diese erste
Ader zur Teilnehmerstation einspeist, so daß die erste Stromquelle über die Teilnehmerleitung
eine Folge erster unipolarer Rufstromimpulse als Rufstrom zur Teilnehmerstation
einspeist, und wobei die Einspeiseeinheit nach dem Abheben des Teilnehmers, zur
Einspeisung des - mit dem Teilnehmer gelieferten Empfangsinformationen - modulierbaren
Schleifenstromes, in einen andauernden Betriebszustand gesteuert wird, bei dem die
erste Stromquelle den Schleifenstrom über dei Teilnehmerleitung zur Teilnehmerstation
einspeist.
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Ein solches Verfahren ist bereits z. B. durch die DE-OS 26 27 140,
insbesondere Fig. Ii bekannt. Solche Einspeiseeinheiten haben den Vorteil, zusammen
mit der dort ebenfalls gezeigten 2-Draht/4-Draht-Gabelschaltung vollintegrierbar
zu sein und damit kostengünstig sowie raum- und arbeitsaufwandspal end gleichzeitig
zur Rufstrom- und Schleifenstromversorgung der an die 2-Drahtseite über die Teilnehmerleitung
angeschlossenen Teilnehmerstation mitausgenutzt werden zu können. Dabei können die
Länge bzw. der Widerstand der Teilnehmerleitung zur Teilnehmerstation und der Eingangswiderstand
der Teilnehmerstation im aufgelegten ond im abgehobenen Zustand, sowie die Bauteile
innerhalb der Gabelschaltung bestimmte Toleranzen aufweisen, ohne den Betrieb zu
gefährden. Die insgesamt vier Stromquellen, nämlich zwei an der ersten Ader und
zwei an der zweiten Ader, senden hier eine aus zwei unipolaren Impulsfolgen durch
Überlagerung gebildete bipolare Rufstromimpulsfolge aus und können auch zur Verstärkung
jener Modulation mitausgenutzt werden, die den von den beiden ankommenden 4-Drahtseite-Anschlüssen
zu den 2-Drahtseite-Anschlüssen übertragenen Empfangsinformationen entspricht.
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Ein ähnliches, aber nur zwei erste und nicht auch zwei zweite Stromquellen
ausnutzendes Verfahren mit nur einer unipolaren Rufstromimpulsfolge ist auch durch
die DE-OS 26 49 024, insbesondere durch deren Figur bekannt. Darüber hinaus sind
noch weitere Verfahren mit einer transformatorfreien 2-Draht/4-Draht-Gabelschaltung
bekannt, die sich ebenfalls zusammen mit ihren Einspeiseeinheiten zur Integration
eignen und meistens nur zwei Stromquellen aufweisen, vgl. zum Beispiel die DE-OS
18 14 956, Fig. 10.
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je größer die Toleranz des Eingangswiderstandes der Teilnehmerstation,
und je länger und je inhomogener die Teilnehmerleitung ist, umso verschiedener werden
die Laufzeiten bzw. der zeitliche Verlauf der Spannung oder Ströme jedes Rufstromimpulses
auf den Adern der Teilnehmerleitung. Der Anwendung solcher Einspeiseeinheiten in
Fernsprechanlagen sind daher oft unangenehme enge Grenzen durch die zulässigen Toleranzen,
insbesondere von Länge und Widerstand der Adern zur Teilnehmerstation und durch
die zulässigen Toleranzen der Eingangswiderstände insbesondere der Teilnehmerstation
im aufgelegten Zustand gesetzt. Es ist daher erstrebenswert, eine unnötige Verkleinerung
solcher Toleranzen zu vermeiden. Die gleiche Einspeiseeinheit soll also für möglichst
verschiedene Teilnehmerleitungslängen bei weiten Toleranzen der Eingangswiderstände
der Teilnehmerstationen einsetzbar sein.
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Ob der Teilnehmer schon abgehoben hat oder noch nicht, ist aus dem
von der jeweiligen Teilnehmerleitungslänge, Teilnehmereingangswiderstand usw. abhängigen
Stromverlauf (bzw. Spannungsverlauf) während eines Rufstromimpulses auf der Teilnehmerleitung
erkennbar. Im aufgelegten Zustand der Teilnehmerstation ist deren Eingangswiderstand
und damit, bei konstantem Strom, deren nötige Eingangsspannung, höher als im abgehobenen
Zustand.
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Es ist bekannt, daß, bei Verwendung von Konstantstromquellen als
Stromquellen. leitungslängenunabhängig, also auch bei großer Leitungslänge, eine
recht hohe Energie an den angeschlossenen Verbraucher geliefert wird.
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Um die Stromquelle von ihrem ersten, die Rufstromimpulse einspeisenden
Zustand nach dem Abheben in ihren zweiten. den Schleifenstrom einspeisenden Zustand
zu steuern, dient der mit beachtlichen Toleranzen behaftete Stromverlauf bzw. Spannungsverlauf
während eines Rufstromimpulses auf der Teilnehmerleitung als Kriterium dafür, ob
der Teilnehmer schon abhob. Um dieses Kriterium zu erhalten, kann man an sich den
Strom bzw. die Spannung auf der Teilnehmerleitung selbst messen. Dies hat aber den
Nachteil, daß ein Widerstand, der die maximal zulässige Teilnehmerleitungslänge
vermindert bzw. die zur Teilnehmerstation übertragene Rufenergie mindert, an der
Teilnehmerleitung angebracht werden muß oder daß eine besondere Spannungsmeßeinheit
an die Teilnehmerleitung angeschlossen werden muß. Überdies muß dann erst noch eine
automatisierte Auswertung des gemessenen Strom- bzw. Spannungsverlaufes durchgeführt
werden, um ein Kriterium in JA/NEIN-Art dafür zu bilden, ob der Teilnehmer abhob
oder nicht.
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Die Aufgabe der Erfindung ist, das eingangs sowie im Oberbegriff
genannte Verfahren so auszubilden, daß beim Rufen eine von der Teilnehmerleitungslänge
unabhängige, möglichst hohe Rufenergie in die Teilnehmerstation eingespeist wird,
ohne den genauen Verlauf des Stromes oder der Spannung selbst auf der Teilnehmerleitung
zur Erhaltung eines jA/NEIN-Kriteriums für die Rufstromabschaltung messen und auswerten
zu müssen.
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Ein für weitgehend beliebige, also große Toleranzen aufweisende Leitungslängen
geeignetes Kriterium wird erfindungsgemäß dadurch erhalten, daß die Stromregeleinheit
der ausgangsseitig gleichstrommäßig einen sehr hochohmigen Innenwiderstand aufweisenden,
daher als gesteuerte Konstantstromquelle wirkenden Stromquelle bei Übersteuerung
die Rufstromabschaltung veran-
laßt, indem a) die Stromregeleinheit,
bei Betrieb in ihrem übersteuerten Bereich während zumindest eines Teils der Rufstromimpulsdauer,
die Einspeiseeinheit in deren abwechselnden Betriebszustand zur Fortsetzung der
Rufstromeinspeisung steuert und indem b) die Stromregeleinheit, bei ständigem Betrieb
in ihren aktiven also nicht übersteuerten Bereich während der Rufstromimpulsdauer,
die Einspeiseeinheit in deren andauernden Betriebszustand zur Einspeisung des Schleifenstromes
steuert.
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Die Übersteuerung der Stromregeleinheit tritt nämlich nur ein, wenn
der Eingangswiderstand der Teilnehmerleitung, gesehen von der hochohmigen Gleichstromquelle,
wegen des Noch-Nicht-Abhebens des Teilnehmers besonders hoch ist, so daß zumindest
während eines Teils der Dauer des Rufstromimpulses die Stromregeleinheit der Stromquelle,
ziB. mindestens ein Transistor dieser Einheit, wegen Übersteuerung nicht mehr die
Stromquelle veranlassen kann, den momentanen Rufstrom mit der vollen Amplitude von
Strom und Spannung in die Teilnehmerleitung einzuspeisen. Diese Übersteuerung bzw.
Nichtübersteuerung der Stromregeleinheit bildet also bei der Erfindung das Kriterium
dafür, ob der Teilnehmer abhob oder nicht.
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Falls nämlich der Teilnehmer abhob, fließt der Rufstrom mit einer
verminderten Spannung zwischen den Teilnehmerleitungsadern, so daß dann die Stromregeleinheit
in ihrem aktiven, nicht übersteuerten Bereich betrieben wird.
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Die zulässigen Toleranzgrenzen für die Teilnehmerleitungslängen und
für den Teilnehmereingangswiderstand ergeben sich daraus, daß im eingehängten Zustand
bei minimal zulässiger Teilnehmerleitungslänge, z. B. bei der Länge Null Meter,
der Eingangswiderstand der Teilnehmerstation noch groß genug sein muß, daß die Übersteuerung
der Stromregeleinheit noch eintritt. Dies entspricht der Regel, daß im eingehängten
Zustand bei minimal zulässiger Leitungslänge, auch bei minimal zulässigem Isolationswiderstand
zwischen den Adern und minimal zulässigem Teilnehmerstation-Eingangswiderstand noch
zuverlässig eine Übersteuerung eintritt. Die maximal zulässige Teilnehmerleitungslänge
ist z. B. dadurch festgelegt, daß bei maximaler Leitungslänge, also bei höchstmöglichem
Eigenwiderstand der Teilnehmerleitung, im abgehobenen Zustand der Teilnehmerstation
noch nicht eine Übersteuerung der Stromregeleinheit auftritt, damit nicht der eingehängte
Zustand der Teilnehmerstation vorgetäuscht wird.
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Um die Erfindung in optimaler Weise für möglichst viele verschiedene
Fälle einsetzen zu können, sollte der Eingangswiderstand der Teilnehmerstation im
eingehängten Zustand möglichst hoch und im abgehobenen Zustand demgegenüber sehr
klein sein, wobei bei gleichzeitigem Zusammentreffen der unteren Toleranzgrenzen
von Teilnehmerleitungslänge und von Teilnehmerstation-Eingangswiderstand im eingehängten
Zustand noch zuverlässig eine Übersteuerung der Stromregeleinheit auftreten soll.
Andererseits soll bei gleichzeitigem Zusammentreffen der oberen Toleranzgrenzen
von Teilnehmerleitungslänge und von Teilnehmerleitungs-Eingangswiderstand im abgehobenen
Zustand zuverlässig noch keine so starke Übersteuerung der Stromregeleinheit auftreten,
daß ein Kriterium für den eingehängten Zustand vorgetäuscht wird.
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Da zur Bildung des Kriteriums kein zusätzlicher Widerstand oder Meßkreis
in der Rufstrombahn innerhalb der Stromquelle oder in den Adern der Teilnehmerleitung
eingefügt werden muß, wird durch die Erfindung die maximal zulässige Teilnehmerleitungslänge
nicht beeinträchtigt und es wird auch die in die Teilnehmerleitung einspeisbare
Rufenergie nicht beeinträchtigt. Zur Einspeisung der von der Leitungslänge unabhängigen,
hohen, vom Teilnehmer empfangenen Rufenergie ist ohnehin im allgemeinen die Stromregeleinheit
der Stromquelle nötig, deren Zustand zur Bildung des Kriteriums bei der Erfindung
geschickt mitausgenutzt wird.
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Die Übersteuerung äußert sich in der Stromregeleinheit je nach deren
Aufbau anders. An sich kann diese Einheit beliebig aufgebaut sein, denn grundsätzlich
jede solche Einheit wird übersteuert, wenn der Ausgang der Konstantstromquelle zu
hochohmig wird. Die Ubersteuerung äußert sich z. B. in einer völligen Sperrung eines
Regeltransistors der Stromregeleinheit, oder z. B.
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in der starken Sättigung eines Regeltransistors, oder z. B. im Sperren
oder Durchlässigwerden von Dioden, z. B. Zenerdioden, der Stromregelschaltung.
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Die Erfindung fördert die Anwendung standardisierter hochintegrierter
Einspeiseeinheiten in Fernmelde-, insbesondere Fernsprechvermittlungsanlagen, und
verringert damit den Aufwand insbesondere beim Bau und Betrieb von Ämtern bzw. bei
Neuanschluß von Teilnehmerstationen, im Vergleich zu den heutzutage noch allgemein
üblichen, nichtintegrierten, teueren Einspeiseeinheiten. Das Prinzip der Erfindung
eignet sich dabei nicht nur für eine mehrere Stromquellen aufweisende Einspeiseeinheit.
Dieses Prinzip der Erfindung löst die Aufgabe der Erfindung an sich bereits dann,
wenn die Einspeiseeinheit sogar nur eine einzige Stromquelle enthält.
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Wenn die Einspeiseeinheit nur eine einzige Stromquelle enthält, schwankt
das Potential der ersten Ader, an die diese Stromquelle angeschlossen ist, beim
Rufen mit erheblich größerer Amplitude um einen Mittelwert, als das Potential der
anderen zweiten Ader der Teilnehmerleitung, was oft nicht stört.
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Zum Rufen des Teilnehmers braucht man meistens besonders hohe Energien.
Daher ist oft die Anbringung einer einzigen Stromquelle in der Einspeiseeinheit
nicht befriedigend, vor allem um auch große Toleranzen für die Länge der verlustbehafteten
Teilnehmerleitung zulassen zu können.
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Durch die im Anspruch 2 genannte Maßnahme wird die zum Rufen verwendbare
Energie vervierfacht, indem die Einspeiseeinheit vier gesteuerte Stromquellen statt
einer einzigen enthält. Außerdem schwankt bei dieser Weiterbildung das Potential
jeder der beiden Adern der Teilnehmerleitung mit der gleichen Amplitude um einen
Mittelwert, so daß beim Rufen trotz der hohen Rufenergien kapazitive und induktive
Kopplungen der ersten Ader zu anderen Teilnehmerleitungen angenähert kompensiert
werden durch die kapazitiven und induktiven Kopplungen der zweiten Ader zu jenen
anderen Teilnehmerleitungen. Durch diese Weiterbildung werden also vor allem auch
die besonders störenden höherfrequenten Komponenten der Nebensprechstörungen weniger
stark auf die benachbarten Teilnehmerleitungen gekoppelt und damit solche Störungen
weitgehend beseitigt, obwohl die zum Rufen verwendete Energie bzw. Leistung sogar
vervierfacht ist. Diese Vorteile werden also dadurch erreicht, daß eine weitere
erste, aber an die zweite Ader angeschlossene Stromquelle der Einspeiseeinheit während
des Rufens, gesteuert von der Taktimpulsphase, über die
zweite Ader
der Teilnehmerleitung einen Rufstromimpuls der ersten, die Rückleitung des Rufstromimpulses
der ersten Stromquelle der ersten Ader über die Teilnehmerstation in die weitere
erste Stromquelle unterstützenden Strompolarität einspeist, daß eine zweite, an
die erste Ader angeschlossene Stromquelle sowie eine weitere zweite, an die zweite
Ader angeschlossene Stromquelle während des Rufens, gesteuert von der Taktimpulspause,
einen Rufstromimpuls der zweiten, der ersten Strompolarität jeweils entgegengesetzten
Strompolarität einspeisen, so daß die ersten Stromquellen im abwechselnden Betriebszustand
erste unipolare Stromimpulse der ersten Strompolarität und die zweiten Stromquellen,
in den Pausen zwischen den ersten unipolaren Stromimpulsen, zweite unipolare Stromimpulse
der zweiten Strompolarität einspeisen, so daß damit dann die Einspeiseeinheit bipolare
Rufstromimpulse einspeist, und daß im andauernden Betriebszustand der Einspeiseeinheit,
also nach dem Abheben des Teilnehmers, nur die ersten Stromquellen oder nur die
zweiten Stromquellen, aber nicht die beiden übrigen Stromquellen der Einspeiseeinheit
den Schleifenstrom in die Teilnehmerleitung einspeisen.
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Zur Bildung des Kriteriums kann z, B. gemäß Anspruch 3 die Stromregeleinheit
einen Regeltransistor enthalten, der bei Übersteuerung der Stromregeleinheit in
seinen gesättigten Zustand, nach dem Abheben aber in seinen ungesättigten Zustand
gesteuert wird, und daß dieser Regeltransistor in seinem gesättigten Zustand an
ein Verknüpfungsglied ein das Nichtabheben anzeigendes, die Einspeiseeinheit wieterhin
in ihren abwechselnden Zustand steuerndes Rufen-Fortsetzen-Signal abgibt.
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Erdschlüsse, einen Erdtastendruck und Kurzschlüsse zu Drittspannungen,
z. B. zur Versorgungsspannung, werden als solche erkennbar, indem gemäß Anspruch
4 beide erste Stromquellen, getrennt voneinander, bei Übersteuerung ihre Rufen-Fortsetzen-Signale
an eine Verknüpfungseinheit abgeben und indem, bei Fehlen eines dieser Rufen-Fortsetzen-Signale,
diese Verknüpfungseinheit, evtl. zusätzlich je nach der Höhe der gemessenen Momentanamplituden,
ein Unsymmetriesignal, nämlich z. B. ein Erdschluß-Signal bzw. Fremdspannungs-Signal,
abgibt.
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Die den Schleifenstrom nach dem Abheben des Teilnehmers einspeisenden
Stromquellen können zur Übertragung bzw. Verstärkung der der Empfangsinformation
entsprechenden Informationen mitausgenutzt werden, indem gemäß Anspruch 5 im andauernden
Betriebszustand der Einspeiseeinheit der Schleifenstrom, durch Steuerung der den
Schleifenstrom einspeisenden Stromquelle mit den Empfangsinformatonen, die dem Teilnehmer
geliefert werden sollen, mit den betreffenden Empfangsinformationen moduliert wird.
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Insbesondere bei einer aus hochintegrierten Bausteinen aufgebauten
Vermittlungsanlage erwies sich als günstig, gemäß Anspruch 6 die Einspeiseeinheit
zusammen mit einer transformatorfreien 2-Draht/4-Draht-Gabelschaltung auf einem
gemeinsamen monolithischen Baustein anzubringen und die an die 2-Drahtseite angeschlossene
Einspeiseeinheit ihre Ströme über die 2-Drahtseite in die an die 2-Drahtseite angeschlossene
Teilnehmerleitung einspeisen zu lassen. Hier bildet die Einspeiseeinheit mit der
Gabelschaltung eine hochintegrierte, platzsparende, aufwandsarme und entsprechend
billige Baueinheit.
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Insbesondere für eine PCM-Fernsprechvermittlungsanlage erwies sich
auch als günstig, gemäß Anspruch 7 die einspeiseeinheit zusammen mit einem D/A-Wandler
- evtl. auch noch zusammen mit einem A/D-Wandler und zusammen mit der nach Anspruch
6 verwendeten Gabelschaltung, alle gemeinsam auf einem gemeinsamen monolithischen
Baustein anzubringen und an der Analogseite des D/A-Wandlers angeschlossene, den
Schleifenstrom einspeisende Stromquellen der Einspeiseeinheit in deren andauerndem
Betriebszustand mit den dekodierten Empfangsinformationen zu steuern.
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Diese hochintegrierte Weiterbildung ist, besonders wenn sie neben
dem Wandler noch die Gabelschaltung in sich enthält, besonders günstig hinsichtlich
der Aufwandseinsparung. Bei einer Vermittlungsanlage, besonders bei einer PCM-Vermittlungsanlage,
ist der Anteil der Kosten von Einspeiseeinheiten, Gabelschaltungen und Wandlern
an den Gesamtkosten oft sehr hoch, nämlich oft über 50% der Gesamtkosten, wenn man
diskrete einzelne Bauelemente anwendet. Gemäß den heutigen Entwicklungstendenzen
wird sogar oft angestrebt, möglichst jeder Teilnehmerstation einer PCM-Vermittlungsanlage
individuell eine eigene Einspeiseeinheit, eine Gabelschaltung und einen Wandler
im Amt zuzuordnen. Durch die im Anspruch 7 erfaßte Weiterbildung ist es möglich,
gerade diese Kosten bzw.
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den sie bewirkenden Aufwand, stark zu senken, da nun trotz Großintegration
die Toleranzeinhaltung hinsichtlich insbesondere der Teilnehmerleitungslänge bzw.
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-widerstand, und die Toleranzeinhaltung hinsichtlich der Eingangswiderstände
der Teilnehmerstation entsprechend gut beherrschbar sind.
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Die Erfindung wird anhand von in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispielen
weiter erläutert, wobei Fig. 1 und 2 ein Ausführungsbeispiel mit einer zusätzlichen
Gabelschaltung und F i g. 3 ein Ausführungsbeispiel zweier erster Stromquellen der
Einspeiseeinheit zeigen.
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F i g. 1 zeigt einen schematischen Überblick über ein Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäß betriebenen Einspeiseeinheit Es, die hier an der 2-Drahtseite
einer 2-Draht/4-Draht-Gabelschaltung angebracht ist.
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Diese Gabelschaltung ist frei von Spulen, insbesondere frei von Transformatoren
aufgebaut und zusammen mit der Einspeiseeinheit EE aus integrierten Bausteinen oder
vollständig durch einen einzigen integrierten Baustein herstellbar. Die Rufstromeinspeisung
und die Schleifenstromeinspeisung erfolgt hier über die aus Widerständen gebildete
Widerstandsbrücke WB der Gabelschaltung, wobei der eine Zweigwiderstand Z dieser
Widerstandsbrücke durch den Widerstand der ersten Ader a, der zweiten Ader b der
Teilnehmerleitung und durch den Eingangswiderstand der Teilnehmerstation gebildet
wird. Der in F i g. 1 gezeigte Zweigwiderstand Z ist also nicht innerhalb der Gabelschaltung
angebracht, sondern stellt nur symbolisch den außen angeschlossenen Widerstand zwischen
den 2-Drahtseite-Anschlüssen a und b dar.
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Die Einspeiseeinheit EE enthält z.B. vier, in Fig. 2 gezeigte Stromquellen
Sla, S1b, S2a, S2b, nämlich je eine erste 5ta, Sfb und eine zweite S2a, S2b, sich
in der eingespeisten Strompolarität IS oder IR unterscheidende Stromquelle an jeder
Ader a, b. Bei Verminderung der Anforderungen an die Energie der Rufimpulse genügt
sogar schon, daß die Einspeiseeinheit nur die erste, an die erste Ader, z. B. a,
angeschlossene Stromquelle Sis enthält, die Ströme ISmit einer ersten Polarität
einspeisen kann.
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Diese Stromquellen sind steuerbar, d. h. sie liefern jeweils Ströme,
deren- Amplitude von einem Steuersignal abhängig ist. Als Steuersignal dient hier
z. B. ein Taktimpuls TI eines 25- Hz-Taktimpulsgenerators, der nach Verknüpfung
mit dem Rufbefehl RuB in der Einheit RS dem Steuereingang der Stromquellen bzw.
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der Einspeiseeinheit-zugeleitet wird und die Amplitude des. von der
betreffenden Stromquelle gelieferten Stromes 15 bzw. IR einstellt, vgl. F i g. 1
und 2.
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Die Widerstandsbrücke WB ist außerdem mit den abgehenden Anschlüssen
Vab der 4-Drahtseite bzw. mit dessen Verstärker verbunden, vgl. F i g. 1 und 2.
Die ankommenden Anschlüsse Van der 4-Drahtseite bzw.
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dessen Verstärker, sind hier mit den ersten Stromquellen S1a, Slb
der Einspeiseeinheit EE verbunden, um diese zu steuern und so zur Modulation des
Schleifenstromes ISzu veranlassen.
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Die Einspeiseeinheit EE wird während des Rufens in einen abwechselnden
Betriebszustand gesteuert, bei dem abwechselnd ein Rufstromimpuls der ersten Polarität
15 und anschließend, bei Anbringung nur einer ersten Stromquelle, kein Strom, bei
Anbringung von vier Stromquellen hingegen jeweils ein Rufstromimpuls der zweiten,
entgegengesetzten Polarität IR, über die 2-Drahtseite-Anschlüsse a, b in die Teilnehmerleitung
eingespeist wird. Die vier Stromquellen der Einspeiseeinheit EE speisen also hinsichtlich
-der Stromrichtung jeweils bipolare Rufstromimpulsfolgen IS, IR in die Teilnehmerleitung
a, bein.
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Nach dem Abheben des Teilnehmers wird die Einspeiseeinheit EE in
ihren anderen, nämlich in den andauernden Betriebszustand gesteuert, damit sie den
mit Empfangsinformationen modulierbaren Schleifenstrom IS zum Empfang an die betreffende
Teilnehmerstation liefert. Dazu wird, bei Anbringung-nur der einen ersten Stromquelle
Sla;'diese Stromquelle den Schleifenstrom IS einspeisen und, bei Anbringung von
vier Stromquellen, werilen.jeweils zwei Stromquellen der vier Stromquellen, z. B.
Sla, Slb, den Schleifenstrom einspeisen, wohingegen - die beiden anderen Stromquellen,
dann S2a, S2b, keinen Strom über die 2-Drahtseite-Anschlüsse der Gabelschaltung
einspeisen.
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Um die zulässige Toleranzen für die Länge und die Homogenität der
Teilnehmerleitung, sowie um die Toleranzen der elektrischen Eigenschaften der Teilnehmerstation
nicht zu beeinträchtigen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß während des Rufens
im eingehängten Zustand eine Stromregeleinheit. z. B. ein Regeltransistor in der
einspeisenden Stromquelle der Einspeiseeinheit übersteuert wird, und daß ein diese
Übersteuerung anzeigendes Signal SU z. B. über eine Stromüberwachungseinheit SU
oder direkt, an eine Verknüpfungseinheit; die die Rufstromabschaltung überwacht,
weitergeleitet wird. Diese Verknüpfungseinheit- besteht z. B. aus einem in den Figuren
nicht gezeigten UND-Gli-ed, das den Rufbefehl RuB mit dem die Übersteuerung anzeigenden
Signal 5U verknüpft, und nur bei Übersteuerung der Stromregeleinheit den Taktimpuls
Trüber RSan die Stromquellen weiterleitet.
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Das Signal 5Ü schaltet aber den bisher anliegenden Rufbefehl RuB bei
Fehlen der Übersteuerung ab, sö daß die Einspeiseeinheit EE in ihren andauernden
Zustand gesteuert wird.
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Die in Fig.2 gezeigte Einspeiseeinheit EE enthält also vier Stromqüellen.51b,
S2b, Sla, S2a und speist daher besonders viel Rufenergie in die Adern über a, b
ein. Diese vier Stromquellen sind von der Rufschaltung RS gesteuert, die hier den
Rufbefehl RuB mit den Taktimpulsen Tldes Rufstromgenerators verknüpft und so die
Steuerung in den abwechselnden Zustand übernimmt. Dabei enthält die Einspeiseeinheit
EE eine erste Stromquelle Sla für die Einspeisung über den Schaltungspunkt a'in
die erste Ader a, sowie eine erste Stromquelle 51 b für die Einspeisung über den
Schaltungspunkt b' in die zweite Ader b. An die erste Ader a ist zudem über a' eine
zweite Stromquelle 52a angeschlossen, welche Ströme der zweiten entgegengesetzten
Polarität an die erste Ader abgeben kann, im Vergleich zu den Strömen der ersten
Stromquelle der ersten Ader 5 1a. An die zweite Ader ist über b' auch noch die zweite
Stromquelle 52b angeschlossen. Von diesen vier Stromquellen sind während einer Rufstromeinspeisung
jeweils die ersten Stromquellen 5 1a, 5 1b oder jeweils die zweiten Stromquellen
S2a, S2b mit der Teilnehmerleitung, hier mit den 2-Drahtseite-Anschlüssen a, b,
verbunden. Dabei liefern die zweiten Stromquellen 52a, 52b jeweils Ströme der entgegengesetzten
Polarität IR, im Vergleich zu den Strömen ISder ersten Stromquellen 51a, 51b, über
die 2-Drahtseite-Anschlüsse a, b an die Teilnehmerstation.
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Nach dem Abheben des Teilnehmers liefern bei diesem Beispiel nur
noch die ersten Stromquellen 5 1a, 5 1b Strom über a: b' und über die 2-Drahtseite-Anschlüsse
a, b an die Teilnehmerstation. Die zweiten Stromquellen S2a, S2b sind hingegen bei
diesem Ausführungsbeispiel völlig abgeschaltet. Der von den ersten Stromquellen
5 1a, 5 1b gelieferte Strom bzw.
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Teile dieses Stromes stellen dann den der Teilnehmerstation zugeleiteten
Schleifenstrom dar.
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Bei dem in Fig.2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der abgehende
Verstärker Vab der abgehenden Richtung der 4-Drahtseite zusätzlich an die Widerstandsbrücke
WB angeschlossen. Ein ankommender Verstärker Van der ankommenden Richtung der 4-Drahtseite
wirkt hier direkt auf die beiden ersten Stromquellen 51a, Slb und moduliert so den
an die Teilnehmerstation über a: b'und über die Anschlüsse a, b gelieferten Schleifenstrom.
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Die Modulation der übertragenen Informationen kann eine PCM-Modulation
sein. Es kann jedoch auch eine analoge Amplitudenmodulation oder eine andere Modulation,
z. B. Frequenzmodulation, vorgesehen sein.
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Bei PCM-Modulation kann insbesondere vorgesehen sein, daß die Umwandlung
der Analogsignale in PCM-Signale und die Umwandlung der PCM-Signale in Analogsignale
in der in F i g. 2 gezeigten, an die 4-Drahtseite-Anschlüsse angeschlossenen Einheit
Codec durchgeführt wird. Es ist jedoch auch möglich, digitale Signale, z. B. für
einen Fernschreiber, über die Teilnehmerleitung zur Teilnehmerstation 7U senden,
so daß dann die ersten Stromquellen Sta, Slb durch digitale statt analoge Signale
moduliert werden und so mit den digitalen Signalen modulierte Schleifenströme in
die betreffende Teilnehmerleitung eingespeist werden.
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Fig. 2 zeigt außerdem eine Einrichtung zum Überspannungsschutz 55.
Sie besteht aus vier in Brückenschaltung geschalteten Dioden, welche bei Überspannungen
auf der ersten Ader oder auf der zweiten Ader durchlässig werden'rund auf diese
Weise insbesondere die Stromquellen Sla, Slb, S2a, S2b, sowie die Verstärker Vab,
Van vor Überspannungen schützen. Bei starken, länger andauernden Überspannungen
wird zuerst diese Schutzeinrichtung zerstört werden, bevor die Einspeiseeinheit,
die Gabelschaltung oder gar sonstige Einrichtungen des Amtes zerstört werden.
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Außerdem sind innerhalb der Schutzeinrichtung SS noch zwei ohmsche
Längswiderstände in Reihe zur ersten und zweiten Ader eingefügt, welche insbesondere
bei Kurzschluß, z. B. zwischen der ersten oder zweiten Ader einerseits und den Spannungsversorgungs-Anschlüssen
0 V/-60 V oder 220 V/380 V andererseits, die auftretenden Ströme begrenzen. Die
Kurzschlußfestigkeit der Gabelschaltung kann auch dadurch gefördert werden, daß
die Ausgänge der Stromquellen 5 pa, S 1b, S2a, 52b jeweils durch Transistoren gebildet
werden, die eine hohe Spannungsfestigkeit aufweisen und außerdem ausreichend hochohmig
sind, um den auftretenden Strom ISbzw. IR zu begrenzen.
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Dadurch. daß hochohmige Widerstände, vergleiche 10k, in der Einspeiseeinheit
EE an den Ausgängen der Stromquellen angebracht werden, sind die Innenwiderstände
dieser Stromquellen besser definiert, wodurch diese Stromquellen auch bei Serienfertigung
solcher integrierter Bausteine einen ausreichend definierten hohen Innenwiderstand
aufweisen und damit einen ausreichend definierten Schleifenstrom bzw. Rufstrom mit
hohem Innenwiderstand abgeben.
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Außerdem enthält das in F i g. 2 gezeigte Ausführungsbeispiel in
der Widerstandsbrücke WB noch den elektronischen Schalter Sp zum Prüfen der Funktionstüchtigkeit
der Gabelschaltung. Schließt nämlich dieser Schalter Sp den überbrückten Widerstand
der Widerstandsbrücke WB kurz, dann ist diese Widerstandsbrükke WB verstimmt. In
diesem Falle werden die über den Verstärker Van empfangenen Signale an der Widerstandsbrucke
WB reflektiert und daher über den Verstärker Vab und über die 4-Drahtseite zurückgeliefert.
Gleichzeitig kann dabei geprüft werden, ob die Meßeinheit ME (nicht dargestellt)
bei leitendem Schalter Sp wirklich die Einspeiseeinheit EEbzw. deren Stromquellen
in den andauernden Zustand steuert, weil das Leiten des Schalters Sp den abgehobenen
Zustand der an die Anschlüsse a, b angeschlossenen Teilnehmerstation vortäuscht.
Gelegentlich ist es zweckmäßig, den Schalter Sp durch eine verstärkende Prüfeinrichtung
Pr zu steuern, die ihrerseits durch einen Prüfbefehl PB gesteuert wird.
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In Fig.3 ist ein Beispiel für die beiden ersten Stromquellen gezeigt.
Es enthält in den Transistorkaskaden Ka, Kb Regeltransistoren T3, T1, die bei Übersteuerung,
d. h. bei Noch-nicht-Abheben des Teilnehmers, in ihren stark gesättigten Zustand
gesteuert werden. Bei Sättigung liefern sie, wie später noch erläutert wird, entsprechende,
die Sättigung anzeigende Signale SUüber T4, T2 an die Übersteuerungsüberwachungseinheit
SU Weitere Details werden weiter unten angegeben.
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Der Aufbau der zweiten Stromquellen S2a. S2b kann an sich gleich
wie der in Fig.3 gezeigte Aufbau der ersten Stromquellen Sls Slb sein, jedoch mit
dem Unterschied, daß an den in F i g. 3 gezeigten Ausgang a' nicht die erste Ader
a, sondern die zweite Ader b, und an den in F i g. 3 gezeigten Ausgang b' nicht
die zweite Ader b, sondern die erste Ader a angeschlossen wird, vgl.Fig.2.
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Im folgenden soll der Aufbau und die Arbeitsweise der in F i g. 3
gezeigten ersten Stromquellen noch ausführlicher beschrieben werden.
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Die erste Stromquelle Sla enthält einen Hilfsspannungsgeber UHa,
einen dritten Operationsverstärker OP3, einen Pegelschieber PS, eine Indikationsstelle
INa und eine Transistorkaskade Ka.
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Die erste Stromquelle Slb enthält einen Hilfsspannungsgeber UHb,
ferner einen ersten Operationsverstärker Opi, der z. B. von der in F i g. 2 angedeuteten
Rufschaltung RS gesteuert wird, einen zweiten, von OP1 gesteuerten Operationsverstärker
OP2, eine Indikationsstelle INb und eine Transistorkaskade Kb.
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Die Bauelemente R 5, R 6, T5, T6 im Hilfsspannungsgeber UHb sowie
die Bauelemente R 7, R 8, T7, TS im Hilfsspannungsgeber UHa erzeugen Hilfsspannungen
für die Operationsverstärker OP 1, OP2, OP3. Die vom ersten Operationsvcrstärker
OP 1 und von dem Hilfsspannungsgeber UHb erzeugten Spannungen bzw.
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Ströme werden über den Pegelschieber PS mit einem veränderten Spannungspegel
an den Hilfsspannungsgeber UHa zur Steuerung des Operationsverstärkers OP3 weitergeleitet.
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Dem ersten Operationsverstärker OP t wird über R 1 der Taktimpuls
TJ direkt, oder über ein den Taktimpuls Tl hinsichtlich Amplitude, Form und/oder
Dauer beeinflussendes Zwischenglied, zugeleitet. Der innere Aufbau der Operationsverstärker
OPI, OP2, OP3 ist dabei derart, daß die an die Anschlüsse a: b' von den Transistorkaskaden
Ka, Kb gelieferten eingeprägten Ströme ASa, ISb direkt proportional zu der dem Bauelement
R1 über RS zugeführten Spannung ist, solange der Regeltransistor Ti, T3 in seinem
aktiven Bereich statt in seinem Sättigungsbereich arbeitet. Es gilt nämlich für
R 2= R 3 und R 4 = R 9 die Beziehung J5a=J5b=(U5.R2)/(Rl t R 2) /(R 1 - R 4).
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Der Pegelschieber PS wurde insbesondere deswegen angebracht, um die
Betriebsspannungen für den Operationsverstärker OP3 zu erniedrigen. Es sind nämlich
relativ hohe Betriebsgleichspannungen 0 V, -60 V zugeführt, um hohe Enrgien der
Rufstromimpulse zu erreichen. Auch die Transistorkaskaden Ka, Kb verändern den Spannungspegel
der eingeprägten Ströme ISa, ISb, so daß diese Transistorkaskaden Ka, Kb ebenfalls
die Spannungsfestigkeit der in F i g. 5 gezeigten Stromquellen erhöhen.
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Im eingehängten Zustand der an die Anschlüsse a: b' angeschlossenen
Teilnehmerstation kann während des Rufens nicht der eingeprägte Strom ISa, ISb während
der ganzen Dauer des betreffenden Rufstromimpulses fließen. Bei Übersteuerung des
Regeltransistors T1, T3 wird daher über die Anschlüsse a: b' während des betreffenden
Rufstromimpulses entweder kein Strom oder ein zu kleiner Strom fließen. Dann gehen
also die Regeltransistoren T1, T3 von ihrem aktiven Zustand in ihren übersteuerten,
hier in ihren Sättigungszustand über, da diese Regeltransistoren nicht mehr fähig
sind, den eingeprägten Strom ISb, ISa, z. B. gegen Ende des betreffenden Taktimpulses,
in seiner vollen Amplitude aufrecht zu erhalten.
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Den Sättigungszustand der Regeltransistoren T1, T3 erkennen die Transistoren
T2, T4 in den Indikationsstellen INb, INa. Diese Indikationsstellen haben also die
Aufgabe, Signale So an die Leitungen Ib, la abzugeben, die als Kriterium für die
Eingangszustand der Teilnehmerleitung dienen. Sobald nämlich die Regeltransistoren
Ti, T3 in den Indikationsstellen INb, INa in ihren gesättigten Zustand übergehen,
werden die Transistoren T2, T4 dieser Indikationsstellen leitend, wodurch die Einheit
SU den Sättigungszustand der Regeltransistoren T1, T3 gemeldet erhält.
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Es ist bekannt, daß auf der ersten Ader und zweiten Ader eine Längsspannungsbeeinflussung
auftreten kann. Solche Längsspannungen stören das in Fig.3 gezeigte Ausführungsbeispiel
der beiden ersten Strom-
quellen Sla, Slb nur wenig, weil die Stromquellenausgänge
durch Transistoren' gebildet werden, vergleiche die Transistorkaskaden Ka, Kb an
den Ausgängen a: b' in F i g. 3 und weil diese Längsspannungen, insbesondere deren
- höherfrequente Komponenten, an den Ausgängen a: b'der Stromquellen 5 1a, Slb,
S2a, S2b auftreten. Diese Stromquellenausgänge sind nämlich nicht nur gleichstrommäßig
hochohmig, sondern auch wechselstrnmmäßig hochohmig, vgl. in gleichstrommäßiger
Hinsicht die in F i g. 2 gezeigten 10k in der Einspeiseeinrichtung ES sowie in dynamischer
Hinsicht die in F i-g 3 gezeigten Transistorkaskaden Ka, Kb.
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Diese Längsspannungen stören außerdem die Feststellung der obersteuerung
der Stromregeleinheit, vergleiche Ti, T3 in den Transistorkaskaden Ka, Kb in Fig.
3 nur wenig, weil nur ein geringer Anteil der mit den induzierten Längsspannungen
verbundenen Längsströme über.die Ausgänge a' b' der Stromquellen fließen. Stattdessen
fließen bei diesem Beispiel die Längsströme, insbesondere auch deren hochfrequente
Komponenten, weitgehend über die in F i g. 2 gezeigten ohmschen Widerstände 10k
Es hat sich als besonders günstig erwiesen, getrennt die Übersteuerung der Stromregeleinheiten
der ersten und der zweiten Adern festzustellen. Die F i g. 2 und 3 zeigen ein solches
Beispiel, bei dem die Signale SU der beiden ersten Stromquellen Sla, Slb über getrennte
Leitungen Ja, Ib, an eine z. B. durch eine Verknüpfungsglied gebildete Übersteuerungsüberwachungseinheit
SU geliefert werden. Dadurch kann diese Einheit SU neben dem Abheben bzw. Noch-nicht-Abheben
des Teilnehmers auch Erdschlüsse, Kurzschlüsse zu spannungsführenden Leitungen,
oder Kabelbrüche auf den Adern feststellen. In den zuletzt genannten Fällen wird
nämlich nur über eine der beiden Leitungen Ja, Ib ein die Übersteuerung anzeigendes
Signal geliefert, aber nicht gleichzeitig über die andere dieser beiden Leitungen.
In diesem Falle kann die Einheit SU, zB. mittels eines Exklusiv-Oder-Gliedes, ein
solchen unsymrnetrisch auftretenden Störungen entsprechendes Unsym metriesignal
erzeugen.