DE3017568A1

DE3017568A1 - Gabelschaltung

Info

Publication number: DE3017568A1
Application number: DE19803017568
Authority: DE
Inventors: Klaus-Dieter Karl Brockmann; Teunis Arno Van Harreveld
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1979-05-11
Filing date: 1980-05-08
Publication date: 1980-11-13
Also published as: AU530393B2; NL7903709A; IT1194651B; SE441560B; JPS55158742A; GB2050772B; US4346266A; BE883232A; SE8003447L; DE3017568C2; IT8021901A0; GB2050772A; FR2456430B1; CA1155937A; AU5811980A; JPS6342890B2; FR2456430A1

Description

N.V.Philips'ül.:i^-i.;.ii^okn, 5nuhnm 3017568

IO.2.I98O /J PHN 9456

Gab e1s chaitun g

Die Erfindung bezieht sich, auf eine Gabelschaltung zum Koppeln eines Zweidrah-ttores zum Anschliessen einer Zweidrah-tüber tragungss trecke mit einem Sende tor und einem Empfangstor zum Ansctiliessen der Sendestrecke und der Empfangsstrecke einer Vierdralitübertragungsstrecke, mit einem Transformator, der mit einer Anzahl Wicklungen versehen ist.

Gabelschaltungen mit Transformatoren ermöglichen es, die Zweidrahtstrecke, beispielsweise eine Teilnehmerin leitung, von dem Vierdraht—Koppelnetzwerk einer Fernsprechvermittlung galvanisch zu trennen.

Übliche Transformatoren zur Signalübertragung bis auf niedrige Frequenzen mit einer geringen Dämpfung und einer geringen Verzerrung sind sehr umfangreich. Die Erfindung hat nun zur Aufgabe, eine Gabelschaltung zu schaffen mit einem Transformator geringen Umfangs, dessen Verhalten in bezug auf die Signalübertragung mit der der üblichen Transformatoren wenigstens vergleichbar ist.

Die erfindungsgemässe Gabelschaltung weist dazu das Kennzeichen auf, dass das Empfangstor an einen Eingang eines Differenzverstärkers angeschlossen ist, dessen Ausgang an ein -Ende einer Wicklung angeschlossen ist, deren anderes Ende an-eine Impedanz angeschlossen ist, wobei ein zweiter Eingang des Differenzverstärkers, der mit dem ersten Eingang einen differentiellen Eingang bildet, an ein Ende einer zweiten Wicklung angeschlossen ist, deren anderes Ende an den Verbindungspunkt der ersten Wicklung und der Impedanz und an ein Ende einer dritten Wicklung angeschlossen ist, deren anderes Ende an das Sendetor und das Zweidrahttor an eine vierte Wicklung angeschlossen ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden naher be-

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schrieben. Es zeigen

Fig. 1 eine Darstellung der erfindungsgemässen Gabelschaltung,

Fig. 2 einen Ausbau des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1.

In Fig. 1 ist Λ_ das Empfangstor und 2. das Sendetor einer Vierdrahtübertragungsstrecke. Diese müssen mit einem Zweidrahttor J3 gekoppelt werden. In einer praktischen Situation ist an das Tor J3 beispielsweise eine Teilnehmerleitung eines Fernsprechteilnehmers angeschlossen und die Vierdrahtübertragungsstrecke bildet beispielsweise den Zutritt zu dem Vierdraht-Koppelnetzwerk einer Zeitmultiplex-Fernsprech-Vermittlung.

Die Gabelschaltung enthält einen Operationsverstärker k, der alternativ als Differenzverstärker bezeichnet wird, und einen Transformator 5· Der Transformator ist mit einer Anzahl Wicklungen W₁-Wi versehen, deren relative Wickelrichtungen durch Punkte bezeichnet sind. Das durch einen Punkt bezeichnete Ende einer Wicklung wird als erstes Ende bezeichnet, das andere Ende als zweites Ende.

Das Empfangstor _1_ ist an den nicht invertierenden Eingang des Differenzverstärkers k angeschlossen. Der Ausgang des Differenzverstärkers 4 ist an das erste Ende der Wicklung W₁ angeschlossen, deren zweites Ende an eine Impedanz 6 angeschlossen ist. Der· invertierende Eingang des Differenzverstärkers 4 ist an das erste Ende der Wicklung W angeschlossen, deren zweites Ende an die Impedanz 6 und an das erste Ende der Wicklung ¥_ angeschlossen ist. Das zweite Ende der Wicklung W_ ist an das Sendetor _2 angeschlossen. Das Zweidrahttor J3 ist an die Wicklung Wr angeschlossen.

Im BaIance-Zustand ist die Spannung an der Impedanz infolge der Eingangs spannung V. des Empfangstores J_ gleich der Spannung an der Wicklung ¥„, Zum Sendetor _2 hin addieren sich diese Spannungen mit entgegengesetztem Vorzeichen. Das Resultat ist, dass am Sendetor Z_ infolge der Spannung V. keine Spannung V auftritt. Dieser Balance— Zustand wird erreicht, wenn die Belance-Bedingung erfüllt

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wird.

Die Balance-Bedingung ist, dass der Wert Z, der Impedanz 6 in Fig. 1 der nachfolgenden Gleichung entspricht:

ⁿ4

in der Z_ die extern an das Zweidrahttor 2 angeschlossene Impedanz und n.., n„, n. die Windungszahlen der Wicklungen W₁, W„ bzw. W. darstellen.

Die innere Impedanz Z. der Gabelschaltung, wie vom

Zweidrahttor _3_ aus gesehen, wird gegeben durch:

ι ⁿiⁿ2

Wenn Z, die Balance-Bedingung (i) erfüllt, geht der Ausdruck-(2) über in:

Z. = — Z_n (3)

1 n₂ 3 ^wy

so dass die Gabelschaltung an die Impedanz der an das Zwei— drahttor 2 angeschlossenen Leitung angepasst ist, wenn ⁿ3 ^{= n}2 '

Die Sp annungsver Stärkung des Empfangstores J_ zu dem

Zweidrahttor _3_ ist gleich n./(n_o + n„) und von dem Zweidrahttor 2 ^zu dem Sendetor 2^ gleich (n„ + n„)/n2, . Dabei sind Verluste in dem Transformator nicht berücksichtigt worden. Das Produkt der Spannungsverstärkungen entspricht dem Wert eins. Werden die Verluste berücksichtigt, so ist die umlaufende Verstärkung kleiner als eins, was zu einem stabilen Verhalten der Gabelschaltung führt.

in einem praktischen Fall ist für das folgende Wickelverhältnis gewählt worden: -

η · η ■ τι · η — Ii- · 1 · 1 · h (h}

Mit dem Wickelverhältnis (4) wird die Spannungsverstärkung des Empfangs tores _1_ zu dem Zweidraht tor 2. gleich ~ dem Faktor zwei oder 6 dB. Die SpannungsverStärkung von dem Zweidrahttor J3 zu dem Sendetor Z wird gleich ■§- oder -6 dB. Die Ausdrücke (1) und (3) gehen über in Z- = Z„/4 und Z. = Z .

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Die Kupferwiderstände der Wicklungen des Transformators haben in der Gabelschaltung nach dieser Anmeldung weniger Einfluss auf die Ubertragungskennlinie als in den bisher üblichen Gabelschaltungen. Infolge der Rückkopplung über die Wicklung W„ wird die Dämpfung infolge des Kupferwiderstandes der Wicklung W durch die Verstärkung des Verstärkers h ausgeglichen. Der Kupferwiderstand der Wicklung W„ hat keinen Einfluss, weil durch diesen Widerstand nur der sehr geringe Eingangsstrom des Operationsverstärkers K fliesst. Der Kupferwiderstand der Wicklung W„ hat aus demselben Grunde keinen Einfluss, wenn die Eingangsimpedanz des an das Sendetor 2_ angeschlossenen Kreises hoch genug ist. Eine derartige hohe Eingangsimpedanz kann gewünschtenfalls durch einen als Spannungsfolger geschalteten Operationsverstärker verwirklicht werden.

Die Zwischenschaltdämpfung wird durch den Kupferwiderstand der Wicklung Wr einigermassen beeinflusst werden aber wird durch die Windungsverhältnisse, die genau reproduzierbar sind, weiterhin völlig bestimmt.

Für den Anschluss an eine Teilnehmerleitung mit DC-Speisung und Signalisierung kann es erwünscht sein, einen Kondensator 7 (Fig. 2) in Reihe mit dem Zweidrahttor aufzunehmen. Dieser Kondensator wird auf die Ubertragungskennlinie einen gewissen Einfluss haben. Dieser Einfluss kann durch eine entgegengesetzte Frequenzabhängigkeit der Impedanz 6 wenigstens teilweise ausgeglichen werden. In dem Beispiel nach Fig. 2 besteht die Impedanz 6 aus einer Impedanz 7 und einer Impedanz 8_ in Reihe.

Die Impedanz 7 ist eine Nachahmung der Impedanz Z„, die extern an das Zweidrahttor J3 angeschlossen ist. Die Impedanz 7 wird folglich durch den Ausdruck (1) gegeben. Die Impedanz 8_ ist die Eingangsimpedanz eines über einen Kondensator 9 und die Widerstände IO und 11 rückgekoppelten Differenzverstärker 12. Diese Impedanz hat eine Frequenzabhängigkeit, die der des Kondensators 7 entgegengesetzt ist. Ein guter Ausgleich kann erreicht werden, wenn die nachfolgende Gleichung erfüllt wird:

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Ιπ · ^C9 - °⁷

worin R10, R11 die ¥iderstandswertr der Widerstände und 11 und C9 und C7 die.Kapazitätswerte der Kondensatoren 9 bzw. 7 darstellen.

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Claims

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PATENTANSPRÜCHE

Gabelschaltung zum Koppeln eines Zweidrahttores zum Anschliessen einer Zweidrahtübertragungsstrecke mit einem Sendetor und einem Empfangstor, zum Anschliessen der Sendestrecke und der Empfangsstrecke einer Vierdrahtübertragungsstrecke, mit einem Transformator, der mit einer Anzahl Wicklungen versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Empfangstor an einen Eingang eines Differenzverstärkers angeschlossen ist, dessen Ausgang an ein Ende einer Wicklung angeschlossen ist, deren anderes Ende an eine Impedanz angeschlossen ist, wobei ein zweiter Eingang des Differenzverstärkers, der mit dem ersten Eingang einen differentiellen Eingang bildet, an ein Ende einer zweiten Wicklung angeschlossen ist, deren anderes Ende an den Verbindungspunkt der ersten Wicklung und der Impedanz und an ein Ende einer dritten Wicklung angeschlossen ist, deren anderes Ende an das Sendetor angeschlossen ist und wobei das Zweidrahttor an eine vierte Wicklung angeschlossen ist.

2. Gabelschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Impedanz eine Ausgleichsimpedanz enthält zum Ausgleichen des Einflusses auf die Ubertragungskennlinie eines in Reihe mit dem Zweidrahttor geschalteten Kondensators .

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