DE3017568C2

DE3017568C2 - Gabelschaltung

Info

Publication number: DE3017568C2
Application number: DE3017568A
Authority: DE
Inventors: Klaus-Dieter Karl Harreveld Brockmann; Arno van Hilversum Teunis
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1979-05-11
Filing date: 1980-05-08
Publication date: 1984-10-31
Also published as: SE8003447L; FR2456430B1; FR2456430A1; GB2050772A; SE441560B; IT1194651B; AU530393B2; JPS6342890B2; IT8021901A0; AU5811980A; JPS55158742A; BE883232A; US4346266A; DE3017568A1; NL7903709A; GB2050772B; CA1155937A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Gabelschaltung mit einem Differentialübertrager, an dessen Primärwicklung eine Zwcidrahtleitung und an dessen Sekundärwicklung ein abgehendes und ein ankommendes Adernpaar einer Vierdrahtlcitung abgeschlossen sind.

Gabelschaltungen mit Transformatoren ermöglichen es, die Zweidrahtstrecke, beispielsweise eine Teilnehmerleitung, von dem Vicrdraht-Koppelsiet/.werk einer Fernsprech-Vermittlung galvanisch zu trennen.

Eine solche Gabelschaltung ist durch clic DE-OS 27 140, insbesondere F i g. 3, bekannt. Diese Gabelschaltung ist mit einem üblichen Transformator verschen.

Übliche Transformatoren zur Signalübertragung bis

auf niedrige Frequenzen mit eimer geringen Dämpfung und einer geringen Verzerrung sind sehr groß. Dies wird dadurch verursacht, daß für die Verwirklichung dieser Vorzüge ein Eisenkern größeren Querschnitts und eine große Anzahl von Windungen aus dickem Draht erforderlich sind.

In der DE-OS 26 27 140 wird nun eine Schaltungsanordnung vorgeschlagen, welche keinen Differential-Übertrager mehr enthält, so daß die Schaltungsanordnung integrierbar wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gabelschaltung der eingangs genannten Art, derart weiterzubilden, daß die Verwendung eines kleineren Gabelübertragers ermöglicht wird und die dadurch hervorgerufene, erhöhte Einfügungsdämpfung weitgehend kompensiert wird.

Die Lösung dieser Aufgabe geht aus den Merkmalen des Patentanspruchs 1 hervor.

Der beabsichtigte geringe Umfang des Transformators in der erfindungsgemäßen Gabelschaltung ohne große Verluste und Verzerrungen wird ermöglicht, indem in dieser Schaltung ein rückgekoppelter Differenzverstärker vorgesehen ist. Die Dämpfung und die Verzerrung, die durch die Kleinheit des Transformators verursacht werden, werden von diesem Verstärker bis auf Werte in derselben Größenordnung Us die der üblichen Transformatoren reduziert. Die Rückkopplung des Differenzverstärkers wird über den Transformator erzielt.

jo Ausführungsbeisjsiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. I eine Darstellung der erfindungsgemäßen Gabelschaltung,

J5 F i g. 2 einen Ausbau des Ausführungsbeispiels nach Fig.l.

In Fig. 1 ist 1 das Empfangstor und 2 das Sendetor einer Vierdrahtübertragungsstrccke. Diese müssen mit einem Zweidrahttor 3 gekoppelt werden. In einer praktischen Situation ist an das Tor 3 beispielsweise eine Teilnehmerleitung eines Fernsprechteilnehmers angeschlossen und die Vierdrahtübertragungsstrecke bildet beispielsweise den Zutritt zu dem Vierdraht-Koppelnct/wcrk einer Zeitmultiplex-Fernsprcch-Vermittlung. Die Gabelschaltung enthält einen Operationsverstärker 4, der alternativ als Differenzverstärker bezeichnet wird, und einen Transformator 5. Der Transformator ist mit einer Anzahl Wicklungen W, — VV₄ versehen, deren relative Wickelrichtungen durch Punkte bezeichnet so 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 4 angeschlossen. Der Ausgang des Differenzverstärkers 4 ist an das erste Ende der Wicklung Wi angeschlossen, deren zweites Ende an eine Impedanz 6 angeschlossen ist. Der invertierende Eingang des Differenzverstärkers 4 ist an das erste Ende der Wicklung Wj angeschlossen, deren zweites Ende an ω die Impedanz 6 und an das erste Ende der Wicklung W) angeschlossen ist. Das zweite Ende der Wicklung W, ist an das Scndctor 2 angeschlossen. Das Zweidrahttor 3 ist an die Wicklung W₄ angeschlossen.

Im Balancc-Zustand ist die Spannung an der Impe-M dan/6 infolge der F.ingangsspannung V, des Empfangstorcs 1 gleich der Spannung an der Wicklung W). Zum Sendelor 2 hin addieren sich diese Spannungen mit entgegengesetztem Vorzeichen. D-is Resultat ist. daß am

Sendetor 2 infolge der Spannung V; keine Spannung V₀ luftritt. Dieser Balance-Zustand wird erreicht, wenn die Balance-Bedingung erfüllt wird.

Die Balance-Bedingung ist, daB der Wert Z_b der Impedanz 6 in F i g. 1 der nachfolgenden Gleichung entspiicht:

(D

in der Zj die extern an das Zweidrahttor 3 angeschlossene Impedanz und m, n* /7« die Windungszahlen der Wicklungen W_x, W₃ bzw. W₄, d?*stellen.

Die innere Impedanz Z, der Gabelschaltung, wie vom Zweidrahttor 3 aus gesehen, wird gegeben durch:

-J-

(2)

Wenn Z* die Balance-Bedingung (1) erfüllt, geht der Ausdruck (2) über in:

(3)

so daß die Gabelschaltung an die Impedanz der an das Zweidrahttor 3 angeschlossenen Leitung angepaßt ist, wenn/73 — n*

Die Spannungsverstärkung des Empfangstores 1 zu dem Zweidrahttor 3 ist gleich nd(ni + Πι) und von dem Zweidrahttor 3 zu dem Sendetor 2 gleich (ni + /ijj/n«. 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 gewä! 't worden:

/7| : Πι: fl3: /U — 4 : 1 : 1 :4

Die Zwischenschaltdämpfung wird durch den Kupferwiderstand der Wicklung W* einigermaßen beeinflußt werden, sie wird aber durch die Windungsverhältnisse, die genau reproduzierbar sind, weiterhin völlig bestimmt.

Für den Anschluß an eine Teilnehmerleitung mit Gleichstromspcisung und Signalisierung kann es erwünscht sein, einen Kondensator 13 (F i g. 2) in Reihe mit dem Zweidrahttor 3 aufzunehmen. Dieser Kondensator wird auf die Übertragungskennlinie einen gewissen Einfluß haben. Dieser Einfluß kann durch eine entgegengesetzte Frequenzabhängigkeit der Impedanz 6 wenigstens teilweise kompensiert werden. In dem Beispiel nach F i g. 2 besteht die Impedanz 6 aus einer Impedanz 7 und einer Impedanz 8 in Reihe.

Die Impedanz 7 ist eine Nachahmung der Impedanz Zj₁ die extern an das Zweidrahttor 3 angeschlossen ist Die Impedanz 7 wird folgüch durch den Ausdruck (1) gegeben. Die Impedanz 8 ist die Eingangsimpedanz eines über einen Kondensator 9 und die Widerstände 10 und 11 rückgekoppelten Differenzverstärker! 12. Diese Impedanz hat eine Frequenzabhängigkeit, die der des Kondensators 13 entgegengesetzt ist Eine gute Kompensation kann erreicht werden, wenn die nachfolgende

Gleichung ei ;'ü!lt wird:

R 10
All

C9 - cn

worin R 10, R 11 die Widerstandswerte der Widerstände 10 und U und C9 und C13 die Kapazitätswerte der Kondensatoren 9 bzw. 13 darstellen.

(4)

Mit dem Wickelverhältnis (4) wird die Spannungsverstärkung des Empfangstorcs 1 zu dem Zweidrahttor 3 gleich dem Faktor zwei oder 6 dB. Die Spannungsver-Stärkung von dem Zweidrahttor 3 zu dem Sendetor 2

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

wird gleich^r-oder -6 dB. Die Ausdrücke (1) und (3)

gehen über in 7_b » Zj/4 und Z₁ - Zj.

Die Kupferwiderstände der Wicklungen des Transformators haben in der Gabelschaltung nach dieser Anmeldung weniger Einiiuß auf die Übertragungskennlinie als in den bisher üblichen Gabelschaltungen. Infolge der Rückkopplung über die Wicklung W-i wird die Dämpfung infolge des Kupferwiderstandes der Wicklung Wi durch die Verstärkung des Verstärkers 4 ausgeglichen. Der Kupferwiderstand der Wicklung W₂ hat keinen Einfluß, weil durch diesen Widerstand nur der w sehr geringe Eingangsstrom des Operationsverstärkers 4 fließt. Der Kupferwiderstand der Wicklung Wj hat aus demselben Grunde keinen Einfluß, wenn die Eingangsimpedanz des an das Sendetor 2 angeschlossenen Kreises hoch genug ist. Eine derartige hohe Eingangsimpcdanz kann gewünschtenfallE^urch einen als Spannungsfoleer eeschalteten ODerationsverstärker verwirklicht

Claims

Patentansprüche:

1. Gabelschaltung mit einem Differentialübertrager, an dessen Primärwicklung eine Zweidrahtleitung und an dessen Sekundärwicklung ein abgehendes und ein ankommendes Adernpaar einer Vierdrahtleitung angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Gabelschaltung einen Differenzverstärker (4) enthält, welcher über eine erste und zweite Wicklung (w\, w2) der Sekundärwicklung rückgekoppelt ist, wodurch eine Erhöhung des Kupferwiderstandes der ersten Wicklung (w 1) der Sekundärwicklung durch den Differenzverstärker (4) kompensiert wird, daß der Gabelübertrager eine dritte Wicklung (^3) der Sekundärwicklung aufweist, wobei zur Erzielung der Gabelwirkung der Abgriff zwischen zweiter und dritter Wicklung (w 1, w 3) mit dem Ende der ersten Wicklung (w\) verbunden ist vsd daß weiterhin mit dem Ende der ersten Wicklung (w 1) eine der Zweidrahtleitung elektrisch gleichwertige Impedanz (6) verbunden ist, wodurch die Impedanz der Zweidrahtleitung weitgehend nachgebildet wird.

2. Gabelschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Differenzverstärker (4) ein Operationsverstärker verwendet wird, mit dessen nichtinvertierendem Eingang eine Ader des ankommenden Adernpaares der Vierdrahtleitung verbunden ist, daß mit dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers (4) der Anfang der zweiten Wicklung (V 2) der Sekandär* .iklung verbunden ist und daß der Ausgang dei Operationsverstärkers (4) mit dem Anfang der ersten Wk .lung (w 1) verbunden ist.

3. Gabelschaltung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß das eine Ende der Impedanz (6), eine Ader des ankommenden Adernpaars und eine Ader des abgehenden Adernpaars der Vierdrahtleitung an Bezugspotential anliegen.

4. Gabelschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Impedanz (6) einen Operationsverstärker (12) aufweist, welcher über einen Widerstand (10) rückgekoppelt und über einen Kondensator (9) mitgekoppelt ist und daß der nichtinvertierende Eingang des Operationsverstärkers (12) über einen Widerstand (7) mit dem Ende der ersten Wicklung (w 1) verbunden ist und der invertierende Eingang des Operationsverstärkers (12) über einen weiteren Widerstand (11) an Masse anliegt.