DE2932068C2 - Schaltungsanordnung zum ständigen Erzeugen eines Rufwechselstromsignals vorgegebener Frequenz und Amplitude - Google Patents

Description

der Erfindung, und

F i g. 3 zusammen mit

Fig.4 einen detaillierten Schaltplan einer Ausführungsform der Erfindung.

In F i g. 1 ist ein Rufstromgeber 1 dargestellt, an dessen Anschluß 2 ein Ausgangssignal desselben abgegeben wird.

Der Rufstromgeber 1 enthält eine Einrichtung, die ein Impulssignal mit veränderlicher Impulsbreite liefert, z.B. vom Meßsender 3. Dieser Sender enthält eine "> Einrichtung, die ein Signal mit veränderlicher Impulsbreite liefert. Der Ausgang ist mit einer Einrichtung verbunden, welche das Signal mit veränderlicher Impulsbreite in ein Ausgangssignal des Rufstromgebers 4 mit Rufstromfrequern umsetzt vorzugsweise mit '5 Sinus-Wellenform.

Eine Überwachungseinrichtung 5 überwacht das Ausgangssignal des Rufstromgebers und stellt jegliche Abweichung seiner Wellenform von einer vorbestimmten Wellenform fest Der Meßsender 3 enthält weiterhin eine Einrichtung zum Ändern der Impulsbreite der Impulswellenform in Abhängigkeit von der Abweichung, um das Ausgangssignal des Rufstromg^bers nach Umsetzung durch die Umsetzeinrichtung 4 auf die vorbestimmte Wellenform zurückzubringen.

Die Impulswellenform ist vorzugsweise ein Hochfrequenzsignal (ζ. B. ca. 20 kHz) mit niedrigem Tastverhältnis und einer verhältnismäßig niedrigen Energiemenge bei niedriger Stromabnahme durch die Last Dieses Signal wird durch die Umsetzereinrichtung auf eine Standard-Wellenform des Rufsignals umgesetzt nämlich eine Sinuswelle mit 90 V eff bei 20 Hz.

Falls mehr Laststrom gezogen wird, als der von der Impulswellenform gelieferten Energie entspricht, tritt Verzerrung des Ausgangssignals des Rufstromgebers ^J5 ein. Das Ausgangssignal, das laufend mit einer Standardwellenform in der Überwachungseinrichtung 5 verglichen wird, liefert als Ausgang ein Differenzsignal, das dem Meßsender 3 als Fehlersignal zugeführt wird. Dieses Fehlersignal wird vom Meßsender 3 verwendet, um die Impulsbreite der erzeugten Impulse zu erhöhen und damit die Energiemenge für einige oder alle Impulse zu vergrößern, um die Wellenform zu korrigieren. Nach Umwandlung in ein Rufsignal im Umsetzer 4 wird der an den Signal-Ausgangsanschluß 2 angeschlossenen Last zusätzlicher Strom zugeführt, und die Ausgangswellenform wird wieder eine solche mit geringer Verzerrung.

Diese Schaltung liefert somit an die Last lediglich die Signalstrommenge, die von der Last abgerufen wird. "'" und arbeitet daher mit verhältnismäßig hohem Gesamtwirkungsgrad, da kein Stromüberschuß abgeführt werden muß. Gleichzeitig wird die Verzerrung des Ausgangssignals automatisch korrigiert.

F i g. 2 zeigt die Erfindung in einem mehr ins einzelne gehende Blockschaubild. Ein Oszillator 10 erzeugt ein Ausgangssignal mit Rufstromfrequenz. Eine Vergleichsschaltung 11 besitzt einen Eingang, der mit dem Ausgang des Oszillators 10 verbunden ist. und einen zweiten Eingang, an den das Ausgangssignal RUFi und RUF2 des Rufstromgebers angelegt wird.

Der Ausgang der Vergleichsschaltung U ist mit einer Umsetzerschaltung 12 verbunden, um das Ausgangssignal der Vergleichsschaltung in ein Fehlersignal umzusetzen.

Das Fehlersignal wird einer Impulsbreiten-Modulatorschaltung 13 zugeführt, die einen zweiten Eingang 14 besitzt, an den ein Hochfrequenz-Dreiecksignal (z. B.

20 kHz) angelegt wird.

Der Ausgang der Impulsbreiten-Modulatorschaltung 13 ist mit einer Stromsteuerungsschaltung 15 verbunden, deren Ausgang an einen Stromschalter 16, z. B. ein; Darlington-Schaltung angeschlossen ist Diese Schaltung Hegt in Reihe mit der Primärwicklung 17 eines Ausgangstransformators.

Die Sekundärwicklung 18 des Transformators ist durch eine Diode 19 an zwei Stromschalter 20 und 21 angeschlossen, die mit den Ausgangsleitungen RUFi und RUFI verbunden sind, wobei vorzugsweise die Widerstände 22 und 23 damit in Reihe geschaltet sind und die Kondensatoren 24 und 25 zwischen den Leitungen zu beiden Seiten der Widerstände liegen. Die letztgenannten vier Bauteile wirken als Tiefpaßfilter, die verhindern, daß Störungen durch Einschaltstöße auf die Telefonleitung gelangen.

Eine bistabile Flip-flop-Schaltung mit den beiden Abschnitten 26 und 27 ist mit den Stromsehaltern 20 und

21 für die Ansteuerung derselben verbunden. Die Flip-flop-Abschnitte 26 und 27 sind für ihren Betrieb mit dem Ausgang des Oszillators 10 verl. ^:.nden.

Ebenfalls an den Transformator angeschlossen ist eine Gleichrichter- und Filterschaliung mit einer Gleichrichterdiode 28 und einem Kondensator 29 die in bekannter Weise mit dem Transformator in Reihe bzw. parallc' geschaltet sind. Die Verbindungsstelle zwischen Gleichrichterdiode 28 und Kondensator 29 ist mit den Flip-flop-Abschnitten 26 und 27 verbunden, um den Betriebsstrom für dieselben zu liefern.

Im Betrieb liefert der Oszillator 16 ein Ausgangssignal mit einer Frequenz von 20 Hz. Dieses wird dem einen Eingang der Vergleichsschaltung 11 zugeführt Dem zweiten Eingang der Vergleichsschaltung 11 wird ein Muster des Ausgangssignals des Rufstromgebers zugeführt. Diese Signale werden miteinander verglichen und das sich ergebende Differenzsignal wird der Umsetzerschaltung 12 zugeführt wo es in ein Fehlersignal umgesetzt wird.

Ein Dreieckssignal mit verhältnismäßig hoher Frequenz (z. B. 20 kHz) wird an den zweiten Eingang 14 der mit hoher Verstärkung arbeitenden Impulsbreiten-Moduldtorschaltung 13 angelegt, während das Fehlersignal an den ersten Eingang angelegt wird.

Die Amplitude des Fehlersignals moduliert das Dreieckssignal und verändert das Tastverhältnis des nunmehr ungefähr rechteckigen Impulssignals. Dieses wird in der Treiberschaltung 15 verstärkt, und das entstehende Rechtecksignal wird auf das Tor des Stromschalters 16 geschaltet, um es während der Periode eines jeden Impulses aufzusteuern. Der sich ergebende Strom fließt durch den Stromschalter 16 und ebenfalls durch die Primärwicklung 17 des Ausgangstransformators. Dies erzeugt in der Sekundärwicklung l^ei.e Spannung. Der dadurch entstehende Strom wird in der Diode gleichgerichtet. Aufgrund der veränderlichen Impulsbreite and der Gleichrichtung ifi der Diode 19 hat die entstehende Wellenform des Signals die Form einer in einem Zweiwegegleichrichter gleichgerichteten, aber ungefilierten Sinuswel'.e.

Dieses Signal wird parallel auf die Stromschalter 20 und 21 geführt, die einzeln mit den Ausgangs-Rufleitungen RUFi und RUF2 über die Ausgsngsv^iderstände

22 und 23 verbunden sind. Die diesen zugeführten Signale haben entgegengesetzte Polarität, und die gleichgerichtete Siruswelle wird wie folgt in eine Sinuswelle umgesetzt.

Die Stromschalter 20 und 21 werden einzeln durch die

getrennten Abschnitte 26 und 27 einer bistabilen Flip-flop-Schaltung aufgesteuert. Diese Abschnitte werden abwechselnd vom Oszillator 10 synchron mit der ursprünglichen Oszillatorfrequenz betrieben. Demzufolge wird während der ersten Halbwelle die Leitung > RUF2 zur Erdleitung im Schaller 21, während die Leitung RUFi eine Amplitudenänderung zusammen mit dem Ausgangssignal erfährt. Während der zweiten Halbwelle erfolgt der umgekehrte Ablauf, und die Leitung RUFi wird zur Erdleitung im Schalter 20, w während die Leitung RUF2 zusammen mit dem Signal eine Amplitudenänderung erfährt. Die Umschaltung der das Signal übertragenden Leitung und der Erdleitung erfolgt in den Stromschaltern 20 und 21 entsprechend der Ansteuerung durch die Abschnitte 26 und 27 der ι ~> bistabilen Flip-flop-Schaltung.

Der Betriebsgleichstrom für die Flip-flop-Schaltung wird über den Kondensator 29 durch die Diode 28 zugeführt, die einen Teil des Signals in der Sekundärwicklung g'CiChnchiCi. Es iSi jtuOCn ZU bcSChtCn, uäu 2·'' vorzugsweise eine dritte Wicklung für diese zusätzliche Stromversorgung verwendet werden sollte.

Das Eingangssignal von den Leitungen RUFl und RUF2 wird der Vergleichsschaltung 11 zugeführt, wie bereits erwähnt. Falls zuviel Strom abgezogen wird. r> ändert sich die Wellenform des Ausgangssignals infolge des übermäßigen Strombedarfs. Demzufolge entsteht ein Differenzsignal zwischen der Wellenform des Oszillators 10 und dem Ausgangssignal, und die Differenz moduliert nach Umsetzung in das Fehlersi- jo gnal das Dreieckssignal. Das Tastverhältnis eines jeden Rechteckimpulses des modulierten Signals wird auf diese Weise verlängert, wodurch die im Signal enthaltene Energie erhöht wird. Damit wird die dem Transformator und mithin den Rufleitungen zugeführte Energiemenge erhöht und damit die Wellenform des Ausganfessignals wiederhergestellt und dabei gerade genügend Strom geliefert, um den Bedarf der angeschalteten Last zu befriedigen.

Bisher wurde die Wirkungsweise der Schaltung im allgemeinen beschrieben; es hat sich jedoch gezeigt, daß die reaktiven Bestandteile des Rufsatzes eine Nacheilung dps Rufstroms in der Telefonleitung verursachen. Daher eilt das ideale Sinussignal (siehe Fig.2A) um einen Betrag nach, der von der Zahl der versorgten *i Rufsätze abhängt. Es wird bevorzugt, den Leitungen RUFi und RUF2 während einer Periode Strom zuzuführen, die in Fig.2A mit A bezeichnet wird, und aus diesen Leitungen während der als B bezeichneten Periode Strom abzuziehen. Dies wird bewirkt durch Kurzschließen der Leitungen RUFi und RUF2 während der Periode B. indem beide Schalter 20 und 21 geschlossen werden.

Fig.3, die einen detaillierten Stromlaufplan der bevorzugten Ausfühningsform der Erfindung darstellt zeigt einen Sinusoszillator bekannter Bauart Der Oszillator besteht aus einem Operationsverstärker 35 mit den Rückkoppelungswiderständen 36 und 37, die zwischen seinen Ausgang und seinen invertierenden Eingang geschähet sind, und den Rückkopplungswider- «> ständen 38 und 39, die zwischen seinen Ausgang und seinen nichtinvertierenden Eingang über den Kondensator 40 geschaltet sind. Vorzugsweise sind die Widerstände 37 und 39 Potentiometer zum Einstellen der Frequenz des Oszillator-Ausgangssignals. Parallel «" zum Kondensator 20 ist ein Kondensator 41 in Reihe mit einem Widerstand 42 geschaltet Der invertierende Eingang des Operationsverstärkers 35 ist an eine Spannungsquelle — Vi über einen Widerstand 43 angeschlossen, desgleichen die Verbindungsstelle zwischen dem Kondensator 41 und dem Widerstand 43. Eine Spannungsquelle — V2. die negativer ist als die Spannungsquelle — V\ ist mit der Spannungsquelle — Vi über in Reihe geschaltete Dioden 44 und 45 verbunden, deren Anoden in Richtung auf die Spannungsquelle — V₂ geschaltet sind.

Die Verbindungsstelle der beiden Dioden ist mit der Verbindungsstelle der Kondensatoren 40 und 41 über einen Kondensator 46 verbunden.

Mit dem Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers 35 ist ein Potentiometer 47 verbunden, das auch an die Stromquelle — Vi angeschlossen ist. Der Steuerabgriff des Potentiometers 47 ist an den invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 48 über einen Widerstand 49 angeschlossen. Der nichtinvertierende Eingang des Operationsverstärkers 48 ist an die Spannungsquelle — Vi angeschlossen. Ein Rückkoppe-

Operationsverstärkers 48 mit seinem invertierenden Eingang.

Ein kurzer Blick auf Fig.4 zeigt, daß die beiden Ausgangsanschlüsse der Anordnung mit RUFi und RUF2 bezeichnet sind. Diese Leitungen sind auf die Eingänge eines Operationsverstärkers 51 (Fig. 3) über Widerstände 52 und 53 geschaltet. Ein Rückkopplungswiderstand 54 verbindet den Ausgang des Operationsverstärke :3 51 mit seinem invertierenden Eingang. Der Ausgang des Operationsverstärkers 51 ist auf den invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 58 über einen Widerstand 55 geschaltet.

Der Ausgang des Operationsverstärkers 48 ist mit dem Eingang eines Halbleiterschalters 56 und ebenfalls mit dem Eingang eines Halbleiterschalters 57 durch eine Umkehrschaitung verbunden. Die Umkehrschaltung besteht aus einem Operationsverstärker 58, dessen invertierender Eingang über einen Eingangswiderstand 59 mit dem Ausgang des Operationsverstärkers 48 verbunden ist, und dessen Rückkopplungswiderstand 60 zwischen seinem Ausgang und seinem invertierenden Eingang liegt.

Die Ausgänge der Halbleiterschalter 56 und 57 führen gemeinsam über entsprechende Reihenwiderstände 62 und 63 auf eine mit FEHLER bezeichnete Leitung. Ein Kondensator 64 ist zwischen die Leitung FEHLER und die Spannungsquelle — V₂ geschaltet.

Die Ausgänge der Schalter 56 und 57 sind auch über Leitungen, die mit ECi und EC2 bezeichnet sind, über individuelle Widerstände 69 und 70 gemeinsam auf den invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 71 geschaltet. Ein aus den Reihenwiderständen 73 uno 74 bestehender Spannungsteiler liegt zwischen den Spannungsquellen — Vz und — V₂, und der Mittelabgriff desselben ist auf den nichtinvertierenden Eingang des Operationsverstärkers 71 geführt

Der Ausgang des Operationsverstärkers 71 ist über einen Widerstand 172 auf den nichtinvertierenden Eingang eines Operationsverstärkerr 173 geschaltet, der ebenfalls über einen Widerstand 174 an die Spannungsquelle — Vz angeschlossen ist Die Leitung FEHLER ist mit dem invertierenden Eingang verbunden.

Der Ausgang des Operationsverstärkers 173 ist über Dioden 175 und 176 auf den jeweiligen Basisanschluß der PNP-Transistoren 75 und 76 geschaltet und an die Spannungsquelle — V3 über einen Widerstand 177 angeschlossen.

Das Ausgangssignal des zuvor erwähnten Sinusoszil-

lators gelangt vom Ausgang des Operationsverstärkers 35 auf den nichtinvertierenden Eingang einer Vergleichsschaltung 65 und auf den invertierenden Eingang einer Vergleichsschaltung 66. Der invertierende Eingang der Vergleichsschaltung 65 und der nichtinvertie- ■; rende Eingang der Vergleichsschaltung 66 ist auf die Spannungsquelle — Vi geführt. Der Ausgang der Vergleichsschaltung 65 ist mit dem Tor des Schalters 56 verbunden, und der Ausgang der Vergleichsschaltung 66 ist auf das Tor des Halbleiterschalters 57 geführt. Die einzelnen Ausgänge der Vergleichsschaltung 65 und 66 sind an eine Spannungsquelle — Vj über individuelle Widerstände 67 und 68 angeschlossen und ebenfalls einzeln über Dioden 178 und 179 mit den entsprechenden Basisanschlüssen der Transistoren 75 und 76 r, verbunden.

Die entsprechenden Basisanschlüsse sind an die Spannungsquelle — Vj über die einzelnen Widerstände 77 und 78 angeschlossen, und die Kollektoren sind mit einer negativeren Spannungsqueiie — V₄ (z. B. —48 V) über die individuellen Widerstände 79 und 80 verbunden. Die Emitter der Transistoren 75 und 76 sind einzeln an die Spannungsquelle — Vj über die Reihenschaltung eines Widerstandes 81 und einer Leuchtdiode 82 eines Optokopplers sowie über die Reihenschaltung eines Widerstandes 83 und einer Leuchtdiode 84 einer optischen Einwegschaltung angeschlossen. Der Optokoppler wird weiter unten beschrieben.

Wie aus F i g. 4 ersichtlich ist, sind zwei Leitungen, die eine Spannung zur Anzeige von Oberstrom führen (und weiter unten im einzelnen beschrieben werden) einzeln an die Eingänge des Operationsverstärkers 85 über Widerstände 86 und 87 angeschlossen. Die mit dem nichtinvertierenden Eingang des Operationsverstärkers 85 verbundene Leitung ist an die Spannungsquelle — V₁ r. über einen Widerstand 88 angeschlossen, während der invertierende Eingang an die Spannungsquelle — Vi über einen Widerstand SS angeschlossen ist.

Der Ausgang des Operationsverstärkers 85 ist über einen Widerstand 90 mit der Basis eines PNP-Transistors 91 verbunden, die ebenfalls an die Spannungsquelle — V) über einen Widerstand 92 angeschlossen ist. Der Emitter des Transistors 91 ist ebenfalls an die Spannungsquelle — Vj angeschlossen.

Es ist ein Dreiecksimpulsgenerator vorgesehen, der 4, aus einem Operationsverstärker 96 besteht, dessen Rückkoppelungswiderstand 97 seinen Ausgang mit seinem nicht-invertierenden Eingang verbindet, der ebenfalls an die Spannungsquelle — V\ über einen Widerstand 96 angeschlossen ist Sein Ausgang 1st an >n die Spannungsquelle — V3 über einen Widerstand 99 angeschlossen. Desgleichen ist sein Ausgang mit seinem invertierenden Eingang über einen Widerstand 100 verbunden, und dieser Eingang ist parallel dazu an die Spannungsquelle — V2 über einen Kondensator 101 angeschlossen. Die Verbindungsstelle des Widerstands 100 mit dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 96 ist mit dem nicht-invertierenden Eingang des dem Impulsbreitenmodulator 13 entsprechenden Operationsverstärkers 95 verbunden. Die Leitung FEHLER (Fig.3) ist mit dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 95 verbunden.

Der Ausgang des Operationsverstärkers 95 ist mit dem Eingang eines Analogschalters 93 verbunden. Der Ausgang des Analogschalters 93 ist über einen Widerstand 94 mit der Basis eines PNP-Transistors 102 verbunden. Die Basis des Transistors 102 ist über einen Widerstand 103 an die Spannungsquelle -V₃ angeschlossen.

Der Transistor 102 ist mit einem PNP-Transistor 104 als Darlingtonschaltung zusammengeschaltet, wobei der Kollektor des Transistors 102 mit der Basis des Transistors 104 verbunden ist. Beide Emitter der Transistoren 102 und 104 sind an die Spannungsquelle

— V4 angeschlossen. Die Basis des Transistors 104 ist an die Spannungsquelle — V2 über einen Widerstand 105 angeschlossen. Die Kollektoren der Transistoren 91 und 104 sind miteinander verbunden und über einen Widerstand 109 auf die Basis eines Transistors 111 sowie auf die Spannungsquelle — V» über einen Widerstand 110 geschaltet.

Der Ausgang des Operationsverstärkers % des Dreiecksimpulsgenerators ist mit einem der Eingänge einer Flip-flop-Schaltung 106 verbunden, die eine Halbierschaltung bildet. Der andere Eingang ist mit dem Ausgang der Flip-flop-Schaltung verbunden, die ebenfalls mit dem Tor des Analogschalters 93 verbunden ist.

Wie bereits erwähnt ist die Verbindungsstelle zwischen den Widerständen 109 und 110 mit der Basis des NPN-Transistors 111 verbunden, während der Emitter des Transistors 111 an die Spannungsquelle

— V4 angeschlossen ist. Der Kollektor des Transistors 111 ist an die Spannungsquelle — Vj über einen Widerstand 112 angeschlossen.

Der Kollektor des Transistors 111 ist ebenfalls an den Eingang eines Leistungstransistors einer Darlington-Schaltung 113 über einen Widerstand 114 parallel mit einem Kondensator 115 angeschlossen. Der Ausgang der Darlington-Schaltung 113 ist mit einem Anschluß der Primärwicklung 116 eines Ausgangstransformators verbunden. Der andere Anschluß der Primärwicklung ist an die Spannungsquelle — V₃ über den Widerstand 117 angeschlossen. Die Widerstände 86 und 87 sind mit den gegenüberliegenden Anschlüssen des Widerstands 117 verbunden.

Eine weitere Wicklung 118 des gleichen Ausgangstransformators ist zusammen mit der Primärwicklung bifilar gewickelt und zwischen die Spannungsquelle

— V₄ und, über eine Diode 119, die Spannungsquelle

— V₃ geschaltet. Eine Sekundärwicklung 120 des Transformators ist mit der Gleichrichterdiode 121 verbunden, die in Reihe mit einem Widerstand 122 liegt. Der Widerstand 122 ist mit einem bistabilen Flip-flop-Schalter verbunden, wie weiter unten beschrieben wird.

Der Flip-flop-Schalter besteht aus vier Abschnitten, wobei je zwei Abschnitte den gleichen Aufbau aufweisen. Ein erster Abschnitt besteht aus einem PNP-Transistor 123, dessen Basis mit dem Emitter über einen Widerstand 124 verbunden ist Die Basis des Transistors 123 ist mit dem Emitter des Transistors 125 verbunden, und der Kollektor des Transistors 123 ist mit dem Kollektor des Transistors 125 verbunden. Die Basis des Transistors 125 ist mit dem Emitter des Transistors 123 über einen Widerstand 126 verbunden. Die Anode einer Diode 127 ist mit den Kollektoren der Transistoren 123 und 125 verbunden, und ein Widerstand 128 ist mit der Basis des Transistors 125 verbunden.

Ein Abschnitt mit gleichem Aufbau besteht aus den PNP-Transistoren 129 und 130, die den Transistoren 123 bzw. 125 entsprechen, und die Widerstände 131,132 und 133 entsprechen jeweils den Widerständen 124,126 und 128, während die Diode 134 der Diode 127 entspricht Die Schaltungen enthalten Bauteile mit den gleichen Werten, und die Emitter der Transistoren 129 und 123 sind miteinander und mit dem Widerstand 122

verbunden.

Die beiden restlichen Schaltungsabschnitte weisen ebenfalls untereinader den gleichen Aufbau auf. Der erste besteht aus den NPN-Transistoren 135 und 136, wobei die Basis des Transistors 135 mit dem Emitter des -, Transistors 136 verbunden ist. Die Diode 137 ist zwischen die Kollektoren der beiden Transistoren geschaltet, wobei die Anode am Kollektor des Transistors 135 iiegt. Der Widerstand 138 ist zwischen die Basis und den Emitter des Transistors 135 geschaltet. _Ui

Ein Phototransistor 139, der lichtempfindliche Teil eines der obenerwähnten Optokoppler, ist mit seiner Basis an die Basis des Transistors 136 über die Dioden 181 und 182 angeschlossen, die mit dem Emitter des Transistors 135 über den Widerstand 140 verbunden ist. |-, Sein Emitter ist mit der Basis des Transistors 136 über den Widerstand 141 verbunden, und sein Kollektor ist an eine weiter unten beschriebene Gleichspannungsquelle angeschlossen.

Der !etzte Abschitill !£t ebenso angebaut wie der "v eben beschriebene. Die Transistoren 142 und 143 entsprechend den Transistoren 135 und 136, und die Widerstände 144, 145 und 146 entsprechen den Widerständen 140,138 und 141. Die Dioden 183 und 184 entsprechen den Dioden 181 und 182. Der Emitter des y, Transistors 142 ist mit dem Emitter des Transistors 135 und ebenfalls mit dem Anschluß der Sekundärwicklung 120 des Transformators verbunden, der nicht an die Diode 121 angeschlossen ist.

Die Kathode der Diode 127 ist mit dem Kollektor des j₍₎ Transistors 135 über den Widerstand 147 in Reihe mit der Diode 185 verbunden, und die Kathode der Diode 134 ist mit dem Kollektor des Transistors 142 über den Widerstand 148 in Reihe mit der Diode 186 verbunden. Die Verbindungsstelle zwischen der Diode 185 und dem Widerstand 147 ist mit dem Emitter des Transistors 135 über die Reihenschaltung der Diode 187 und des Widerstands 188 verbunden, und die Verbindungsstelle zwischen der Diode 186 und dem Widerstand 148 ist mit dem Emitter des Transistors 142 über die Reihenschaltung der Diode 189 und des Widerstands 190 verbunden. Die Dioden 185 und 186 sind in der gleichen Polaritätsrichtung geschaltet wie die Emitter-Kollektor-Übergänge der Transistoren 135 und 136, und die Dioden 187 und 189 sind mit entgegengesetzter Polarität geschaltet.

Die Kathode der Diode 127 ist mit der Ausgangsleitung RUF 1 über den Widerstand 149 verbunden, während die Kathode der Diode 134 mit der Ausgangsleitung RUF2 über den Widerstand 150 verbunden ist. Die entgegengesetzten Anschlüsse der Widerstände 149 und 150 sind über die Kondensatoren 151 und 152 miteinander verbunden.

Die obenerwähnte Gleichstromquelle für den Anschluß der Kollektoren der Transistoren 139 und 160 ergibt sich durch Anbringen einer dritten Wicklung 153 auf dem vorgenannten Transformator. Ein Anschluß der dritten Wicklung ist mit der Sekundärwicklung 120 verbunden, und der andere Anschluß ist an die Anode einer Gleichrichterdiode 154 angeschlossen. Ein Glättungskondensator 155 ist von der Kathode der Diode 154 auf die Verbindungsstelle der Sekundärwicklung mit der dritten Wicklung des Transformators geschaltet Die Verbindungsstelle der Diode 154 mit dem Kondensator 155 ist an beide Kollektoren der Phototransistoren 139 und 160 angeschlossen, um diese mit dem Betriebsstrom zu versorgen.

Ausgangssignale mit entgegengesetzter Phase stehen an den Leitungen RUFi und RUF2 zur Verfügung, durch welche die Telefonanlagen mit Rufsignalen versorgt werden. Diese Leitungen tragen auch die gleiche Bezeichnung und sind mit den Widerständen 52 und 53 (Fig. 3) für die Abtastung des Ausgangssignals verbunden.

Wenn Fig.3 und 4 im Zusammenhang betrachtet werden, ergibt sich folgende Wirkungsweise der Schaltung. Der Sinus-Oszillator mit dem Operationsverstärker 35 wird durch die Potentiometer 37 und 39 so eingestellt, daß er an seinem Ausgang ein Referenzsignal mit 20 Hz liefert. Die Dioden 44 und 45 bilden eine Klemmschaltung, um das Oszillator-Ausgangssignal zwischen den beiden Spannungsschienen — Vi und — V₂ stabil zu halten.

Das Ausgangssignal läuft durch das Potentiometer 47, mit dem die Amplitude gesteuert wird.

Das Ausgangssignal des Rufstromgebers von den Leitungen RUFi und RUF2 wird dem Operationsverstärker 51 zugeführt und erscheint an dessen Ausgang als Sinuswelle, unter der Voraussetzung, daß dieses Ausgangssignal unverzerrt ist. Dieses letztere Signal wird mit dem Oszillatorausgangssignal dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 48 zugeführt. Das Potentiometer 47 wird so eingestellt, daß die beiden Signale sich im wesentlichen gegenseitig aufheben. Demzufolge gibt der Operationsverstärker 48 kein Ausgangssignal ab.

Wenn jedoch in den Leitungen RUFi und RUF2 zuviel Strom gezogen wird, würde das an diesen erscheinende Signal verzerrt werden. Ein Differenzsignal, das die Verzerrung gegenüber dem Eingangssignal des Oszillators darstellt, erscheint dann am Ausgang des Operationsverstärkers 48. Das Differenzsignal wird auf den Eingang des Halbleiterschalters 56 und ebenfalls mit umgekehrter Phase dem Eingang des Halbleiterschalters 57 zugeführt, nach Durchlaufen einer Phasenumkehr in der Pufferstufe mit einem Operationsverstärker 58. Die beiden Ausgangssignaie mit entgegengesetzter Phase erscheinen an den Ausgangsleitungen ECi und EC 2 der Schalter 56 und 57, nach Auf tasten durch die Schalter 56 und 57. Nach Integrierung durch die Widerstände 62 und 63 mit dem Kondensator 64 erscheint das Endsignal an der FEH LER-Leitung.

Das Ausgangssignal des Oszillators wird auch den Vergleichsschaltungen 65 und 66 zugeführt, die mit entgegengesetzter Eingangspolarität geschaltet sind. Folglich tasten deren Ausgangssignale die Halbleiterschalter 56 und 57 abwechslungsweise auf, wodurch die Differenzsignale vom Operationsverstärker 48 mit entgegengesetzter Polarität am Kondensator 64 auf eine einzige Polarität umgesetzt werden. Das so entstehende integrierte Ausgangssignal ändert sich mit der Verzerrung des Ausgangssignals und wird in der FEHLER-Leitung geführt Dieses Signal wird auf den invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 95 (F i g. 4) und auf einen Eingang des Operationsverstärkers 173 (F i g. 3) geführt

Die Ausgangssignale der Vergleichsschaltungen 65 und 66, die abwechselnde Phasen der ursprünglichen Sinuswelle führen, werden über die Dioden 178 und 179 auf die Eingänge der die Transistoren 75 und 76 enthaltenden Schaltungen geleitet Dadurch leuchten die Leuchtdioden 82 und 84 abwechselnd auf.

Die Signale an den Leitungen ECl und EC2, die einen durch die Spannung — V₃ gegebenen Schwellenwert übersteigen, v/erden dem Operationsverstärker 71 zugeführt, und das Ergebnis wird auf den Operations-

verstärker 17,? geleitet. Das integrierte Fehlersignal auf der f-EHLER-Leitung wird weiterhin auf den Operationsverstärker 173 geführt, der das entsprechende Tastverhältnis für das Aufleuchten der Leuchtdioden. 82 und 84 duich die relative Amplitude des integrierten Fehlersignals und die Zeitfolge der Fehlersigna'.e auf den Leitungen EC ¹I und EC2 verändert.

Ein Dreieckimpuls-Oszillator herkömmlicher Bauart, der den Operationsverstärker 96 enthält, bringt ein Impulssignal mit vorzugsweise 20 kHz auf den nicht-invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 95. Während des schnell ansteigenden Teils jeder Halbwelle des Fehlersignals sind die 20 kHz-Impulse kurz und erfolgen mit großem Abstand; während der Zeit, die der 90 Grad-Phase jeder Halbwelle des Fehlersignals r, entspricht, sind die 20 kHz-Impulse länger mit kürzeren Abständen zwischeneinander. Das Ergebnis davon ist, daß in dem Operationsverstärker 95 die Impulsbreite entsprechend dem FEHLER-Signal geändert wird. Wenn das FEHLER-Signal klein ist, bleibt das χ, Tastverhältnis eines jeden impulses wie ursprünglich beschrieben, wobei die Einhüllende nur geringe Abweichung von der Sinusform aufweist, jede Halbwelle dem Normalzustand gegenüber umgekehrt ist und sich aus Impulsen mit einer Frequenz von 20 kHz zusammensetzt. Bei starker Verzerrung erzeugt jedoch ein größeres Fehlersignal ein verlängertes oder geändertes Tastverhältnis für jeden Impuls, um das Ausgangssignal der Schaltung in den normalen unverzerrten Zustand zurückzubringen. Da der Operations- jo verstärker 95 im Leerlauf arbeitet, ist sein Verstärkungsfaktor sehr hoch, und das Ausgangssignal ist eine Rechteckwelle.

Das entstehende Rechtecksignal wird dem Eingang des Halbleiterschalters 93 zugeführt. Der Ausgang des J5 Schalters 93 wird auf den Eingang des Transistors 102 geführt und erscheint am Kollektor des Transistors 104. Dieses Signal wird nach Subtraktion des Signals vom Kollektor des Transistors 91 auf den Basiseingang des Transistors 111 geführt, woraufhin es zum Eingang der Dariington-Schaltung 113 geleitet wird, um auf die Primärwicklung 116 des Transformators zu gelangen. Das sich ergebende Signal wird in der Sekundärwicklung 120 induziert, und aufgrund der Funktion der Diode 121 erscheint es nach Gleichrichtung als Impulssignal mit nur einer Polarität. Dieses Signal wird auf die Basisanschlüsse der Transistoren 125 und 130 durch Widerstands-Spannungsteiler und ebenfalls auf die Emitter der Transistoren 123 und 129 geleitet.

Der Schalter 93 wird jedoch vom Ausgang der so Flip-flop-Schaltung 106 aufgetastet, die vom Ausgang des Dreiecksimpuls-Generators angesteuert wird. Die Flip-flop-Schaltung 106 wirkt somit als Halbierschaltung, die den Schalter 93 bei jeder zweiten Rechteckwelle aufsteuert Dies enröglicht es, daß die Modulation des durch den Schalter 93 übertragenen Dreieckssignals 50% überschreitet und sich dem Wert von 100% nähert

Wie bereits erwähnt fließt der von den Leitungen RUFX und RUF2 gezogene Strom durch die Transformatorwicklung 116 und den Widerstand 117. Die am Widerstand 117 entstehende Spannung wird vom Operationsverstärker 85 übertragen, nachdem sie den Schwellenwert überschritten hat der durch die Spannungsteiler an seinem Eingang festgelegt ist, d. h. durch die Widerstände 86 und 88 sowie 87 und 89. In diesem Fall wird ein vom Transistor 91 verstärktes Ausgangssigna! auf den Kollektor des Transistors 104 mit umgekehrter Polarität geführt, das von seinem Ausgangssignal subtrahiert wird. Je größer die am Widerstand 117 aufgebaute Spannung ist, desto größer ist das Signal, das vom Ausgangssignal des Transistors 104 substrahiert wird.

Da ein Subtraktionssignal nur dann erzeugt wird, wenn der Eingangsschwellenwert des Operationsverstärkers 85 überschritten wird, wirkt die·: -ils Überstromschutzschalturig, welche die Amplitude des Ausgangsstroms reduziert, falls der abgezogene Strom eine vorbestimmte Stromamplitude überschreitet.

Im weiteren Verlauf des Signalflusses vom Ausgang des Transformators werden die Transistoren 123 und 129 ebenfalls aufgesteuert, wenn die Transistoren 125 und 130 leitend sind, so daß sie den Ausgangsstrom der Sekundärwicklung 120 des Transformators durch ihren Emitter-Kollektor-Übergang leiten.

Die Transistoren 123 und 125 können nur leitend sein, wenn ein Stromweg zum Anschluß der Sekundärwicklung 120 besteht, der dem Anschluß entgegengesetzt ist, an den die Diode 121 angeschlossen ist. Dieser Stromweg erfolgt durch die Transistoren i35 und i36, wenn diese in Betrieb sind. Der Stromweg für den Betrieb des Basisanschlusses des Transistors 136, der den Transistor 135 aufsteuert, wird durch den Fototransistor 139 freigegeben. Wenn demnach der Fototransistor 139 Licht von der entsprechenden optisch gekoppelten Leuchtdiode enthält, ist der genannte Stromweg offen.

In gleicher Weise besteht ein Stromweg von den Kollektoren der Transistoren 129 und 130 durch die Diode 134 und die Transistoren 143 und 142 zum Anschluß der Sekundärwicklung 120, wenn der Fototransistor 160 durch seine optisch gekoppelte Leuchtdiode freigegeben wird. Demzufolge werden beim Betrieb der Fototransistoren 139 und 160 in entsprechender Folge die Transistorpaare 123 und 125 sowie 129 und 130 abwechslungsweise leitend.

Die Optokoppler arbeiten wie folgt. Der Ausgang des oben beschriebenen 20 I Iz-Osziüators wird vorn Ausgang des Operationsverstärkers 35 auf die Eingänge der Vergleichsschaltungen 65 und 66 mit umgekehrter Polarität geführt. Jede dieser Vergleichsschaltungen leitet abwechslungsweise eine Halbwelle des 20 Hz-Eingangssignals. Demzufolge werden die Transistoren 75 und 76 in abwechselnden Halbwellen N'trieben (abgesehen von der Änderung der Zeitfolge durch die Fehlerspannungen, wie bereits beschrieben, und bringen die Leuchtdioden 82 und 84 zum Aufleuchten, die mit den entsprechenden Fototransistoren 139 und 160 in den obengenannten Optokopplern gekoppelt sind. Die Leitungen RUFi und RUF2 werden somit synchron mit dem ursprünglichen 20 Hz-Oszillator gesteuert.

Die Leitung RUFX ist mit der Verbindungsstelle der Diode 127 mit dem Widerstand 147, die Leitung RUF2 mit der Verbindungsstelle der Diode 134 mit dem Widerstand 148 verbunden. Wenn demnach der Fototransistor 139 aufgesteuert ist, wird die Leitung RUFX mit einer potentialfreien Masse verbunden (am Emitter des Transistors 135 durch den Kollektor-Emitter-Kreis des Transistors 135 und den Widerstand 147, der niederohmig sein sollte), während die Leitung RUF2 mit dem Ausgang der Diode 121 durch den Transistor 129 verbunden wird und somit die Signalspannung führt

Wenn jedoch der Fototransistor 160 aufgesteuert ist, sind die Transistoren 142 und 143 leitend, wodurch die Leitung RUF2 mit der Sekundärwicklung 120 sowie mit einem Anschluß des Widerstands 128 des von den

Widerständen 126 und 128 gebildeten Spannungsteilers verbunden wird. Dadurch werden die Transistoren 125 und 123 leitend (nicht jedoch die Transistoren 135 und 136), wodurch die Leitung RUFl an die obere signalführende Schiene angeschlossen wird, die mit der Kathode der Diode 121 verbunden ist

Demnach werden beim abwechselnden Durchsteuern der Fototransistoren 139 und 160 die Leitungen RUFl und RUF2 abwechstungsweise an die untere Schiene angeschlossen, während die entgegengesetzte, nicht angeschlossene Ri/F-Leitung das Signal mit einem höheren Pegel als die untere Schiene führt. Demnach werden die Leitungen RUFi und RUF2 abwechslungsweise geschaltet, und die oben erwähnten Signale worden nach tatsächlicher Zweiwegegleichrichtung in ein volles Sinussignal umgesetzt, das an jeder der Leitungen RUFl und RUF2 als Halbwelle von entgegengesetzter Phase erscheint.

Der Betriebsstrom für die Fototransistoren des Optokopplers wird durch Gleichrichtung und Glättung in der Diode 154 und dem Kondensator 155 aus der dritten Wicklung 153 des Transformators erzeugt von

ί dem ein Anschluß auch mit der oben erwähnten unteren ₍Schiene verbunden ist.

Zur Steuerung der Ausgangsschalter, wobei ein Ausgangssignal auf den Leitungen RUFi und RUF2 in Sinusform erscheinen würde, wird die Schaltung

ίο einschließlich des Transformators vorzugsweise in einem Vorwärtsumsetzer betrieben. Somit wird die Wicklung 118 mit der Primärwicklung 116 bifilar gewickelt und in Reihe mit der Entmagnetisierungsdiode 119 geschaltet. Die Anforderungen bei der

is Auswahl der Bauteile sowie der Betrieb eines Vorwärtsumsetzers gelten als bekannt und werden hier nicht im einzelnen beschrieben.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zum ständigen Erzeugen eines Rufwechselstromsignals vorgegebener Frequenz und Amplitude mittels eines einen hochfrequenten Rechteckwellenzug liefernden Rechteckwellengebers und einer diesem nachgeschalteten und hieraus ein von der Breite jedes Impulses des Rechteckwellenzugs abhängiges Rufwechselstromsignal bildenden Umsetzeinrichtung in Fernmeldeanlagen, insbesondere in Fernsprechvermittlungsanlagen mit schwankender Rufwechselstromentnahme, in denen eine Überwachungseinrichtung bei jeder Abweichung der Ist-Form des Rufwechsel-Stromsignals von dessen Soll-Form so lange ein die Breite der Impulse veränderndes Fehlersignal an den Rechteckwellengeber überträgt, bis die Ist-Form des Rufwechseistromsignals mit dessen Soll-Form übereinstimmt, dadurch gekennzeichnet daß der Rechteckwellengeber als Impulsbreitewnodulator (13) ausgebildet ist, an dessen Takteingang ein hochfrequentes Dreiecksignal (aus 96 bis 101) und an dessen Modulationseingang das Fehlersignal (aus 12) anliegt, daß die Umsetzeinrichtung einen Transformator enthält, dessen Primärwicklung (17) während der Dauer jedes anliegenden impulsbreite .lmodulierten Impulses an die beiden Pole (— V und Erde) einer Gleichspannungsquelle angeschaltet ist (mittels 16) und dessen Sekundärwicklung (18) ein Wechselspannungssignal gleicher Hochfrequenz liefert, dessen Amplitude Vo.i der Dauer dieser Anschaltung abhängt, daß ein nachgr-schaltc *er Gleichrichter (19) das hochfrequente Wechselspannungssignal in ein hochfrequent pulsierendes Gk' -hspannungssignal gleicher Hochfrequenz umwandelt und daß eine im niederfrequenten Rhythmus des Sollsignals angesteuerte (über 26, 27) Schalteinrichtung (20, 21) das pulsierende Gleichspannungssignal über eine nachgeschaltete Glättungseinrichtung (22 bis 2S) als Ist-Signal wechselweise an die beiden Ausgangsadern (RUF 1 und RUF2) abgibt.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch I. dadurck gekennzeichnet, daß sie eine Überstromeinrichtung (85 bis 89, 117) zum Feststellen und gegebenenfalls Reduzieren eines dem Ist-Signal entsprechenden Stroms enthält.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch I oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Betriebsstrom· quelle enthält, die mit den Ausgangskreisen (20, 21, 26,27) für die Stromsteuerung verbunden ist und aus einer dritten Windung (153) am Transformator (118, 120). einem Gleichrichter (155) und einer Filtereinrichtung (154) besteht, die in einem Strompfad damit verbunden sind, um die in der dritten Windung (153) induzierten Wechselstromsignale in Gleichstrom umzuwandeln.

4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche I bis J. dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichsschaltung (11) aus einem Operationsver stärker (48) besteht, der je einen Eingang für den Empfang des Soll-Signals und eines dem Ist-Signal entsprechenden Signals aufweist, um diese beiden Signale voneinander zu subtrahieren und damit das b=> Fehlersignal zu bilden.

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum ständigen Erzeugen eines Rufwechseistromsignals vorgegebener Frequenz und Amplitude mittels eines einen hochfrequenten Rechteckwellenzug liefeiiden Rechteckwellengebers und einer diesem nachgeschalteten und hieraus ein von der Breite jedes Impulses des Rechteckwellenzugs abhängiges Rufwechselstromsignal bildenden Umsetzeinrichtung in Fernmeldeanlagen, insbesondere in Fernsprechvermittlungsanlagen mit schwankender Rufwechselstromentnahme, in denen eine Überwachungseinrichtung bei jeder Abweichung der Ist-Form des Rufwechseistromsignals von dessen Soll-Form so lange ein die Breite der Impulse veränderndes Fehlersignal an den Rechteckwellengeber überträgt, bis die Ist-Form des Rufwechseistromsignals mit dessen Soll-Form übereinstimmt

Die Telefonnetze in Nordamerika haben die Ruffrequenzen auf 20 Hz für normale Rufsignale genormt wobei die Rufsignale eine effektive Amplitude von ca. 90 Volt besitzen. Aufgrund der verhältnismäßig niedrigen Impedanz der Telefonleitungen, an weiche die Rufsignale normalerweise angelegt werden, ist die für die Versorgung durch einen typischen Rufstromgeber einer Telefonzentrale erforderliche Leistung verhältnismäßig hoch.

Die Rufstromgeber funktionieren normalerweise im Dauerbetrieb, wobei die Ausgangssignale je nach Anforderung an verschiedene Telefoniiitungen angelegt werden. Somh ändert sich der zu liefernde Rufstrom dauernd aufgrund der laufenden Unterschiede in der Verkehrsbelastung. Daraus ergibt sich gelegentlich eine Verzerrung der Wellenform des Rufsignals durch den hohen Stromabruf, und der Wirkungsgrad der Rufstromgeber ist gewöhnlich niedrig, da dieser normalerweise für einen konstanten hohen Ausgangsstrom ausgelegt ist.

Zur Behebung dieses Nachteils ist aus der FR-PS 23 80 676 eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art bekannt. Durch die Erfindung soli die bekannte Schaltungsanordnung hins'chtlich ihrer Zuverlässigkeit und Leistungsfähigkeit verier »en werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Rechteckwellengeber als Impulsbreitenmodulator ausgebildet ist. an dessen Takteingang ein hochfrequentes Dreiecksignal und an dessen Modulationseingang das Fehlersignal anliegt, daß die Umsetzeinrichtung einen Transformator enthält, dessen Primärwicklung während der Dauer jedes anliegenden impulsbreitenmodulierten Impulses an die beiden Pole einer Gleichspannnngsquelle angeschaltet ist und dessen Sekundärwicklung ein Wechselspannungssignal gleicher Hochfrequenz liefert, dessen Amplitude von der Dauer dieser Anschaltung abhängt, daß ein nachgeschalteter Gleichrichter das hochfrequente Wechselspannungssignal in ein hochfrequent pulsierendes Gleichspannungssignal gleicher Hochfrequenz umwandelt und daß eine im niederfrequenten Rhythmus des Sollsignal angesteuerte Schalteinrichtung das pulsierende Gleichspannungssignal über eine nachgeschaltete Glättungseinrichtung als Ist-Signal wechselweise an die beiden Ausgangsadern abgibt.

In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung unter Schutz gestellt.

Anhand der Figuren wird ein Ausführungsbeisipiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild der Erfindung in der allgemeinsten Form,

F i g. 2 ein mehr ins einzelne gehendes Blockschaltbild