DE3017647C2

DE3017647C2 - Teilnehmerschaltung zum Regeln des Speisestromes in Fernsprechteilnehmerleitungen

Info

Publication number: DE3017647C2
Application number: DE3017647A
Authority: DE
Inventors: Aloysius Jozef Nijman; Franciscus Adrianus Cornelis Maria Eindhoven Schoofs
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1979-05-10
Filing date: 1980-05-08
Publication date: 1985-06-20
Also published as: CA1159174A; FR2456438A1; US4306122A; BE883193A; GB2050116B; IT8021866A0; SE451170B; DE3017647A1; IT1193390B; JPS55156465A; JPH0258830B2; SE8003418L; FR2456438B1; NL7903662A; AU5812180A; AU534278B2; GB2050116A

Description

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Die Erfindung betrifft eine Teilnehmerschaltung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine derartige Teilnehmerschaltung ist aus der US-Patentschrift 40 41 252 bekannt.

Vermiltlungseinrichtungen mit Zeitmuliplex- oder Raummultiplex-Koppeleinrichtungen erfo-dern eine preisgünstige Teilnehmerschaltung für jede Teilnehmerleitung. Dies ist verwirklichbar mit einem möglichst hohen Integrationsgrad der Leitungskreise sowie mit einer möglichst großen Packungsdichte der Leitungskreise auf einer Leitungskarte in einem Gestell einer Fernsprechzentrale.

Aus der DE-OS 29 37 424 ist eine Schaltungsanord- b5 nung für eine eine Fernsprechleitung speisende Speisebrücke mit Konstantstromquellen bekannt, wobei die Speisebrücke so abgeglichen ist, daß die Schaltungsanordnung für symmetrische Wechselstromsignale eine hohe Impedanz und für unsymmetrische Wechselstromsignale eine niedrige Impedanz aufweist.

Zum Liefern eines Leitungsgleichstromes enthält die Speisequelle der bekannten Teilnehmerschaltung eine Gleichspannungsquelle, die normalerweise eine Spannung von 48 Volt oder von 60 Volt hat. Die Größe dieses Leitungsstromes ist von der Länge der Teilnehmerleitung abhängig. Um zu vermeiden, daß bei sehr kurzen Leitungen oder bei einem Kurzschluß der Teilnehmerleitung ein zu großer Leitungsstrom fließt, wird in Reihe mit der Leitung ein Speisewiderstand von 400 bis 800 Ohm gefordert. Dieser Wert ist deshalb so gewählt worden, damit der Gleichstrom für sehr lange Teilnehmerleitungen noch ausreicht, etwa 20 mA, und damit der maximale Gleichstrom auf 100 bis 120 mA begrenzt ist

Weil eine Teilnehmerschaltung eine symmetrische Zweidrahtübertragungsleitung ist, muß diese für die optimale Übertragung ausgelegt werden, und die Teilnehmerschaltung muß für jede Ader der Teilnehmerleitung einen Verstärker enthalten, der derart ausgebildet ist daß der Leitungskreis ebenfalls symmetrisch aufgebaut ist.

So ist der Speisewiderstand der aus der US-Patentschrift bekannten Teilnehmerschaltung durch zwei in Reihe mit den Adern der Teilnehmerleitung liegende Widerstände gebildet worden, die je den halben Wert des Speisewiderstandes haben. Diese Widerstände bilden zugleich die Abschlußimpedanz der Teilnehmerleitung.

Um zu vermeiden, daß »GIeichtakt«-Signale, die an der Teilnehmerleitung auftreten und beispielsweise von einer kapazitiven Kopplung der beiden Adern mit »Gleichtakt«-Störquellen, wie nicht benachbarte Nachbarkanäle oder den Versorgungsnetz, herrühren, durch Ungleichheit der Widerstände in »Gegentakt«-Signale umgewandelt werden, müssen diese Widerstände auf etwa 0,1% genau sein. Bei den obenstehend erwähnten Werten der Widerstände und Speisespannungen verbrauchen diese Widerstände bei kurzen Leitungen maximal je 2,8 bis 3 Watt, was in Kombination mit der geforderten Genauigkeit von 0,1% diese Widerstände teuer macht. Mehrere Teilnehmerschaitungen werden auf einer Schalungsplatte in einem Gestell der Fernsprechzentrale montiert. Die genannte große Verlustleistung in den Widerständen ergibt, daß die Packungsdichte auf einer Leitungsplatte nicht groß sein kann oder erfordert ein Kühlgebläse großer Leistung.

Die Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Teilnehmerschaltung zum Regeln des Speisestromes von Fernsprechteilnehmerleitungen anzugeben, deren Verlustleistung niedrig ist.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Unter einer geregelten Spannungsquelle wird in diesem Zusammenhang eine Spannungsquelle verstanden, deren Ausgangsspannung sich als Funktion deb entnommenen Stromes nahezu linear ändert. Die Proportionalitätskonstante entspricht annähernd dem vorgeschriebenen Wert des Leitungsspeisewiderstandes oder einem entsprechend dem Rückkopplungskreis bestimmten Teil dieses Leitungsspeisewiderstandes.

Die mit Hilfe des Rückkopplungskreises herbeigeführte Ausgangsimpedanz bildet die Abschlußimpedanz der Teilnehmerleitung. Diese ergibt eine Erhöhung der Emitter-Kollektorspannung des Endtransistors. Mit Hilfe der geregelten Spannungsquelle wird diese Spannungserhöhung weggeregelt, wodurch keine andere

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Verlustleistung in dem Endtransistor auftritt, als die von dem Leistungsstrom und einer infolge der Sprachsignale erforderlichen Vorspannung von etwa 6 Volt des Endtransistors bestimmten Restverlustleistung.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Patentanspruch 2 gekennzeichnet. Damit ist erreicht worden, daß die impedanz durch den ersten Widerstand bestimmt wird, der einen dem Rückkopplungsfaktor des Spannungsteilers proportionalen und einen niedrigeren Wert hat als der erforderliche Speisewiderstand und wodurch die Verlustleistung des ersten Widerstandes um einen durch den Rückkopplungsfaktor proportionalen Wert kleiner ist als der in einem reellen Speisewiderstand. Der restliche Teil der Verlustleistung wird zum großen Teil durch die geregelte Speisequelle vermieden.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist im Patentanspruch 4 gekennzeichnet.

Diese Ausführungsform bietet den Vorteil, daß die Speise- und Leitungsabschlußimpedanz nur durch die Ausgangsimpedanz des Verstärkers gebildet wird.

Durch eine Ausführungsform der Teilnehmerschaltung gemäß Patentanspruch 5 ist das Verlustleistungselement der Treiberstufe zur Speisequelle hin verschoben.

Um die Verlustleistung in der Speisequelle zu verringern wird die Teilnehmerschaltung gemäß Patentanspruch 6 ausgeführt.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist im Patentanspruch 7 angegeben.

Diese Ausführungsform bietet den Vorteil, daß die beim Bilden der Ausgangsimpedanz entstandenen großen Emitter-Kollektorspannungen weggeregelt werden, wodurch die in den Speisewiderständen der bisher bekannten Schaltungsanordnung auftretende Verlustleistung vermieden ist.

Wird die Erfindung gemäß der Ausführungsform nach Patentanspruch 11 ausgestaltet, so ist es auf sehr einfache Weise möglich, für jede Spannung zwischen den Ausgängen der Differenzverstärker, d. h. für jeden Leitungsstrom, die Speisespannung der Endtransistoren der Differenzverstärker derart zu wählen, daß die Verlustleistung minimal ist.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind den übrigen Patentansprüchen angegeben.

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

F i g. 1 ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Leitungskreises,

F i g. 2 eine Treiberstufe für den Leitungskreis nach Fig. 1,

F i g. 3 eine graphische Darstellung des Ausgangsstroms zur Speisespannung der in F i g. 2 dargestellten Treiberstufe.

F i g. 4 eine andere Treiberstufe für den Leitungskreis nach F ig. 1,

F i g. 5 eine geregelte Speisung für den Leitungskreis nach F ig. 1,

F i g. 6 eine geregelte Speisung für den Leitungskreis nach F i g. 1 mit Treiberstufen, die in F i g. 2 dargestellt sind,

F i g. 7 eine geregelte Speisung für den Leitungskreis nach F i g. 1 mit Treiberstufen, die in F i g. 2 und F i g. 4 dargestellt sind.

Das in F i g. 1 dargestellte Blockschaltbild eines Leitungskreises für eine Fernsprechzentrale enthält zwei Treiberstufen 1 und 2 mit Anschlußklemmen a und b zum Anschließen der a- und b-Adern einer nicht dargestellten Teilnehmerleitung. An die Signaleingänge 9 und 10 dieser Treiberstufen ist eine Signalquelle mit Spannungsquellen 3 und 4 angeschlossen, die Sprachsignale + V und — V mit entgegengesetzter Phase den Treiberstufen 1 und 2 und damit der Teilnehmerleitung zuführen. Weiterhin enthält der Leitungskreis eine Speisequelle 5 von der ein erster Pol 6 der Pluspol und ein zweiter Pol 7, der Minuspol an die Treiberstufen 1 und 2 angeschlossen sind zum Speisen dieser Stufen und zum Liefern eines Leitungsstromes an die Teilnehmerleitung. Die Größe des Leitungsstromes wird außer durch die Spannung der Bezugsquelle 8 und die Impedanzen der Treiberstufen 1 und 2 durch die Länge der Teilnehmerleitung bestimmt. Um für sehr lange Teilnehmerleitungen einen ausreichenden Strom liefern zu können, beträgt die Speisespannung normalerweise 48 oder 60 Volt und um bei sehr kurzen Teilnehmerleitungen oder bei einem Kurzschluß an der Teilnehmerleitung den Leitungsstrom zu begrenzen, ist vorgeschrieben, daß der Leitungsstrom über Speisewiderstände von je 200 bis 400 Ohm geliefert wird. Daher beträgt bei den genannten Werten der Speisespannung die Verlustleistung in jedem dieser Speisewiderstände etwa 3 Watt.
In Fig. 2 ist eine Treiberstufe dargestellt, die mittels einer sogenannten Impedanzmultiplikation eine virtuelle Ausgangsimpedanz hat und sich deswegen für einen Leitungskreis nach F i g. 1 besonders gut eignet.

Diese Treiberstufe enthält einen Verstärker 11, der zwei komplementäre Endtransistoren 12 und 13 enthält, die als parallelgeschaltete Emitterfolger ausgebildet und an den Ausgang 14 angeschlossen sind. Die Basiselektroden dieser Transistoren sind miteinander verbunden und in nicht dargestellter Weise mit dem das Signal nicht invertierenden Eingang 15 und dem signalinvertierenden Eingang 16 verbunden. Der Verstärker 11 ist über einen ersten Widerstand 17 an die Anschlußklemme a angeschlossen.

Zum Liefern des Leitungsstromes sind die Kollektorelektroden der Transistoren 12 und 13 an die Pole 6 und 7 der geregelten Speisequelle angeschlossen. Wird dem das Signal nicht invertierenden Eingang 15 eine positive Bezugsspannung zugeführt, und zwar dadurch, daß beispielsweise an den Eingang 9 der positive Pol einer in Fig. 1 dargestellten Bezugsspannungsquelle 8 angeschlossen ist, so fließt der Leitungsstrom von dem positiven Pol 6 der geregelten Speisequelle über die Hauptstromstrecke des Endtransitors 12 und den ersten Widerstand 17 zu der Anschlußklemme a, wenn es zwischen der a- und der £>-Klemme eine Belastung gibt.

Wird dem das Signal nicht invertierenden Eingang 15 eine negative Bezugsspannung zugeführt, und zwar dadurch, daß beispielsweise die negative Klemme der in F i g. 1 dargestellten Bezugsspannungsquelle 8 angeschlossen ist, so fließt der Leitungsstrom von der Anschlußklemme a über den ersten Widerstand 17 und die Hauptstomstrecke des Endtransistors 13 zum negativen Pol 7 und weiterhin zur geregelten Speisequelle 5.

Die Größe des Stromes wird dabei u. a. durch die Größe des ersten Widerstandes 17 bestimmt. Damit ein Widerstand geringen Wertes ausreicht, ist ein Rückkopplungskreis zwischen der Anschlußklemme a und dem das Signal nicht invertierenden Eingang 15 des Verstärkers 11 vorgesehen. Dieser Rückkopplungskreis enthält einen Spannungsteiler, der aus den Widerständen 18 und 19 und einer an den Eingang 9 angeschlossenen Bezugsspannungsquelle besteht, die durch die Bezugsspannungsquelle 8-1 aus F i g. 1 gebildet wird. Um einen Verstärker mit einem definierten Verstärkungs-

faktor zu erhalten, ist der Ausgang 17 des Verstärkers 11 an den signalinvertierenden Eingang 16 des Verstärkers angeschlossen.

Es läßt sich darlegen, daß die Ausgangsimpedanz R₀, zwischen den Klemmen a und g gesehen, bei einem rückgekoppelten Operationsverstärker zwischen den Kemmen 14 und 16 gemäß Fig. 2 dem nachfolgenden Wert entspricht

R₀ =

■Ri

Dabei entsprechen die Bezugszeichen der durch R bezeichneten Widerstände denen in F i g. 2.

Bei einer geeigneten Wahl des Wertes dieser Widerstände, beispielsweise R\$ = 1 kOhm und /?i8 = 9 kOhm, wird eine Ausgangsimpedanz R₀ von 200 bzw. 400 Ohm erhalten, bei einem Wert von 20 bzw. 40 Ohm für 7?i 7.

Dies bietet den Vorteil, daß der Widerstand 17 nur 0,3 Watt verbraucht. Obschon dieser Widerstand auf 0,1% genau sein soll, ist er wegen der geringen Verlustleistung relativ preisgünstig. Es sei bemerkt, daß wenn der Leitungskreis für nur eine Stromrichtung verwendet wird, beispielsweise der Endtransistor 13 fortfallen kann. Weiterhin ist der Verstärker 11 der zweiten Treiberstufe 2 dem der ersten Treiberstufe 1 komplementär, d. h., daß mindestens der Endtransistor, beispielsweise der Transistor 12 der zweiten Treiberstufe 2, dem Endtransistor 12 der ersten Treiberstufe komplementär ist. Ist der Verstärker 11, wie in Fig.2 angegeben, für die beiden Stromrichtungen geeignet, so enthält er bereits einen dem ersten Endtransistor 12 komplementären Endtransistor 13, was bedeutet, daß in diesem Fall die Verstärker der ersten und zweiten Treiberstufe identisch sind und folglich auch die Treiberstufen 1 und 2 identisch sind.

Weiterhin kann jede Art von Verstärker verwendet werden, solange er nur einen definierten Verstärkungsfaktor hat. Auch ist es möglich die Kollektoranschlüsse der Endtransistoren 12 und 13 mit den Emitteranschlüssen umzutauschen. In diesem Fall müssen die Basiselektroden der Endtransistoren 12 und 13 gegenüber den Spannungen der Pole 6 und 7 der Speisequelle gesteuert werden.

In Fig.3 ist der Leitungsstrom // gegenüber der Spannung Van der Ausgangsimpedanz R₀ aufgetragen. Bei einer Speisespannung V_c und einem Leitungsstrom / liegt an dem ersten Widerstand 17 eine Spannung gleich V₁-Vi. Um den Verstärker als Klasse A-Verstärker arbeiten zu lassen isi für die Sprachsignale ein Gleichspannungsbereich von Vb- Va von beispielsweise 6 Volt notwendig.

Die Spannung Vf,- V₀ ist die Kollektor-Emitter-Spannung des Ausgangstransistors und dabei bildet V_a— V₀ das Übermaß des Kollektorspannungsbereiches desselben. Es ist der Bereich, der durch die geregelte Speisespannung 5 aus F i g. 1 weggeregelt wird.

Bei den erwähnten Werten der In F i g. 2 dargestellten Widerstände 20 Ohm bei einer Bezugsspannung von OVoIt am Eingang 9 und -6OVoIt am Eingang 10 (F i g. 1) und bei einer zwischen den Anschlußklemmen a und b liegenden kurzen Teilnehmerleitung mit einem Widerstand von beispielsweise 200 Ohm reicht ein Wert der Gleichspannung zwischen dem Ausgang 14 des Verstärkers 11 und dem entsprechenden Ausgang des Verstärkers in der Treiberstufe 2 von 24 Volt zum Liefern eines Leitungsstromes von 100 mA. Bei der Gleichspannungseinstellung von 6 Volt für den Verstärker der Sprachsignale muß die geregelte Speisequelle eine Spannung entsprechend 36 Volt liefern. Die Verlustleistung des Endtransistors 12 bzw. 13 ist dann nicht größer als 0,6 Watt.

Eine andere Ausführungsform einer Treiberstufe mit virtueller Ausgangsimpedanz ist in F i g. 4 dargestellt.

Diese Treiberstufe enthält eine nicht dargestellte Stufe mit hoher Spannungsverstärkung und eine Leistungsendstufe (28), von der die Stromstrecke des Ausgangssignals an die Klemme 25 angeschlossen ist. Die Speisung der genannten Spannungsverstärkerstufe mit hoher Spannungsverstärkung wird beispielsweise unmittelbar dem Pol 6 der Speisequelle entnommen. Der das Signal nicht invertierende Eingang 21 des Verstärkers 20 ist an den Signaleingang 9 angeschlossen und der Ausgang 23 an die Anschlußklemme a.

Um eine virtuelle Ausgangsimpedanz zu erhalten, ist ein Rückkopplungskreis vorgesehen, der einen Stromverstärker 24 enthält mit einer gemeinsamen Anschlußklemme, die an den Pol 6 der geregellen Speisequelle angeschlossen ist, mit einem Stromeingang 25, der an die Hauptstromstrecke des Transistors 28 des Verstärkers 20 angeschlossen ist und mit einem Stromausgang 26, der an den signalinvertierenden Eingang 22 über einen zweiten Widerstand 30 sowie an den Signaleingang 9 über einen dritten Widerstand 31 angeschlossen ist. Weiterhin ist der Ausgang 23 über einen vierten Widerstand 32 an den signalinvertierenden Eingang 22 angeschlossen.

Der Stromverstärker 24 kann jeder bekannte Stromverstärker sein. Als Beispiel enthält der Stromverstärker zwei Transistoren 33 und 34, deren Emitterelektroden an die gemeinsame Anschlußklemme angeschlossen sind, deren Basiselektroden miteinander verbunden sowie an den Kollektor des Transistors 34 angeschlossen sind, der den Stromeingang 25 bildet und wobei der Kollektor des Transistors 33 den Stromausgang bildet.
Die Emitteroberfläche des Transistors 34 ist um einen Faktor d (d>0) größer als die Emitteroberfläche des Transistors 33, wodurch der Ausgangsstrom am Stromausgang 26 des Stromverstärkers 24 um den Faktor d —7 größer ist als der Eingangsstrom an dessen Stromeingang 25.

Es läßt sich darlegen, daß die Ausgangsimpedanz R₀ des Verstärkers dem folgenden Wert entspricht:

R₀ =

Ri\ ■ Ry.

wobei die Ziffern der durch R bezeichneten Widerstände den Bezugszeichen dieser Widerstände in F i g. 4 entsprechen.
Für einen Leitungsstrom, den der Verstärker 20 der Anschlußklemme a entnehmen muß, ist der Verstärker mit einer komplementären Ausgangsstufe (29) versehen, die mit einem zweiten Stromverstärker 27, der dem Stromverstärker 24 komplementär ist, versehen ist, dessen gemeinsame Anschlußklemme an den Pol angeschlossen ist dessen Stromeingang an die Hauptstromstrecke eines komplementären Endtransistors 29 des Verstärkers 20 und dessen Stromausgang an den Verbindungspunkt des zweiten Widerstandes 30 und des dritten Widerstandes 31 angeschlossen ist

Von dem durch die virtuelle Impedanz hervorgerufenen Kollektorspannungsbereich wird das Übermaß wieder durch die geregelte Speisequelle 5 weggeregelt.
Eine für diesen Zweck sehr geeignete geregelte Spei-

sequelle ist in F i g. 5 dargestellt.

Diese enthält einen Impulsgenerator 35 mit einer Impulswiederholungsfrequenz von beispielsweise 100 kHz und zwei an den Impulsgenerator angeschlossene Spulen 75 und 76 mit einer Induktivität von beispielsweise 0,29 mH oder 0,58 mH. An diese Spulen ist eine Gleichrichterschaltung 36 bis einschließlich 39 angeschlossen, deren Ausgänge die Pole 6 und 7 der geregelten Speisequelle 5 (F i g. 1) bilden. Zwischen den Polen 6 und 7 liegt ein Glättungskondensator40.

Der von dem Impulsgenerator 35 abgegebene Strom durchfließt die Spulen 75 und 76, wonach er in der Gleichrichterschaltung 36 bis einschließlich 39 gleichgerichtet und von dem Kondensator 40 geglättet wird. Der auf diese Weise erhaltene Gleichstrom wird über die Endtransistoren der Treiberstufen 1 und 2 als Gleichstrom der Teilnehmerleitung zugeführt. Die von den Spulen 75 und 76 gebildeten Impedanzen haben je bei den obenstehend genannten Werten eine Größe von etwa 170 bzw. etwa 340 Ohm entsprechend den virtuellen Impedanzen an den Ausgängen der Verstärker der Treiberstufen 1 und 2 in Richtung der Bezugsspannungen gesehen.

Diese geregelte Speisung bietet gegenüb.. einer geregelten Speisung aufgebaut aus einer Gleichspannungsquelle mit einem an jedem Pol angeschlossenen Widerstand von 170 bzw. 340 Ohm den Vorteil, daß sie weniger Energie verbraucht. Bei Verwendung der letztgenannten geregelten Speisung ist ein großer Teil der Verlustleistung in den Widerständen von 170 bzw. 340 Ohm vermieden.

Die bisher beschriebenen geregelten Speisungen werden unmittelbar von dem von der Speisequelle gelieferten Strom geregelt.

In F i g. 6 ist eine geregelte Speisequelle 5 detailliert dargestellt, die indirekt von dem Leitungsstrom gesteuert wird. Diese geregelte Speisequelle enthält eine Detektionsanordnung 41, die mit einer Eingangsklemme 43 an einen Pol 6 dieser Speisequelle und mit einer Eingangsklemme 44 an den Ausgang des Verstärkers der Steuerstufe 1 angeschlossen ist, die nach F i g. 2 ausgebildet ist und wie es in F i g. 1 durch eine gestrichelte Linie 5-1 angegeben ist.

Mit einer Spannung Vi zwischen den Polen der Speisequelle und einer Spannung Vj zwischen den Ausgängen des Verstärkers ist die Spannung zwischen den Eingangsklemmen 43 und 44 der Detektionsanordnung 41 gleich (Vi-V₂)ZZ

Diese Detektionsanordnung enthält eine zwischen der Eingangsklemme 43 und einer gemeinsamen Erde 45 liegende erste Reihenschaltung aus zwei Widerständen 46 und 47 und eine identisch? Reihenschaltung aus zwei Widerständen 48 und 49 zwischen der Eingangsklemme 44 und einer Ausgangsklemme 50. Weiterhin enthält die Detektionsanordnung einen Differenzverstärker 51, dessen das Signal nicht invertierender Eingang an den Verbindungspunkt der Widerstände 46 und 47 angeschlossen ist und dessen signalinvertierender Eingang an den Verbindungspunkt der Widerstände 48 und 49 und dessen Signalausgang an die Ausgangsklemme 50 angeschlossen ist

Wenn der Widerstand 46 bzw. 48 sich zu dem Widerstand 47 bzw. 49 wie B: 1 verhält ist die Ausgangsspannung an der Ausgangsklemme 50 gleich (Vi — V₂)IlB.

An die Ausgangsklemme 50 ist eine Differenzverstärkerschaltung 52 angeschlossen zum Verstärken der Differenz der Ausgangsspannung der Ausgangsklemme und einer Bezugsspannung V_s für die erforderliche Einstellspannung der Verstärker in den Treiberstufen 1 und 2 von beispielsweise 6 V um diese als Klasse-A-Verstärker arbeiten zu lassen.

Diese Differenzverstärkerschaltung 52 enthält einen invertierenden Differenzverstärker, der aus einem Operationsverstärker 53 und den Widerständen 54 und 55, die zwischen der Ausgangsklemme 50 und dem signalinveriierenden Eingang des Operationsverstärkers und zwischen dem signalinvertierenden Eingang und der Ausgangsklemme 56 der Differenzverstärkerschaltung liegt, aufgebaut ist. Dem das Signal nicht invertierenden Eingang des Differenzverstärkers 53 wird eine Spannung V_s zugeführt, mit der die Eingangsspannung verglichen werden muß, um e .e gewünschte Steuersignalspannung zu erhalten. Weiterhm ist an die Ausgangsklemme 56 ein Tiefpaßfilter 57 angeschlossen. Dieses Tiefpaßfilter hat einen Kippunkt unterhalb der Schaltfrequenz der Anordnung 59 und bezweckt, die Schaltfrequenz der Anordnung zu unterdrücken. Wird die Grenzfrequenz oberhalb des Sprachbandes der Fernsprechsignale gewählt, so ändert sich die Speisespannung mit der Spannung der Sprachsignale. Wenn dies nicht erwünscht ist, kann die Grenzfrequenz des Filters unterhalb dieses Sprachbandes gewählt werden, wodurch vermieden wird, daß die Spannung der Speisequelle durch die Sprachsignale beeinflußt wird. Eb s*i bemerkt, daß, wenn die Speisespannung mit den Sp; c:i .isignalen mitläuft, die Spannung Vb- V„ aus F i g. 3 niedriger als 6 Volt gewählt werden kann, was den Vorteil einer noch niedrigeren Verlustleistung ergibt.

Die auf diese Weise erhaltene Steuersignalspannung wird einem Steuereingang 58 einer Anordnung 59 zugeführt, die einen Wandler enthält, der aus einem Differenzverstärker 60 und einem Sägezahngenerator 61 besteht, der an den signalinvertierenden Eingang angeschlossen ist, während der das Signal nicht invertierende Eingang an die Steuerklemme 58 angeschlossen ist. Dieser Wandler verwandelt die Amplitude des Steuersignals auf an sich bekannte Weise in die Impulsbreite einer Impulsreihe. Diese Impulsreihe wird der Basis eines Transistors 81 zugeführt, dessen Hauptstromstrecke in Reihe mit einer ersten Wicklung 62 eines Transformators 65 zwischen einem ersten Pol 66 und einem zweiten Pol 67 einer nicht dargestellten Spannungsquelle liegt wobei der zweite Pol 67 mit der gemeinsamen Erde verbunden ist. Weiterhin liegt zwischen dem Pol 67 und dem Pol 66 die Reihenschaltung aus einer zweiten Wicklung 63 des Transformators 65 und einer Diode 68.

Beim Auftreten eines Impulses ist der Transistor 81 leitend, und durch die Wicklung 62 fließt von dem Pol 66 zu dem Pol 67 ein Strom. Am Ende jedes Impulses kehrt sich die Spannung in den Wicklungen um, und der dann in der zweiten Wicklung 63 fließende Strom wird der Quelle zurückgeliefert.

Der Transformator 65 ist mit einer dritten Wicklung 64 versehen, an die eine zweite Gleichrichterschaltung angeschlossen ist, die eine Diode 69 und einen Glättungskondensator 70 enthält Der beim Auftreten eines Impulses in der ersten Wicklung fließende Strom induziert in der dritten Wicklung eine Spannung, die nach Gleichrichtung durch die Diode 69 und nach Glättung durch den Kondensator 70 die durch die geregelte Speisespannung abgegebene geregelte Speisespannung bilden.

In F i g. 7 ist eine andere Ausführungsform einer geregelten Speisequelle 5 für den Leitungskreis nach Fi g. 1 dargestellt
Diese geregelte Speisequelle 5 enthält einen Analog-

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Digital-Wandler 72, dessen Eingang 71 an die Ausgänge der Verstärker der Treiberstufen 1 und 2 angeschlossen ist, wie dies durch die gestrichelten Linien 5-1 und 5-2 in F i g. 1 auf schematische Weise dargestellt ist. Die Differenzspannung der Ausgänge der Verstärker, die in F i g. 6 mit Vi bezeichnet ist, wird in dem A/D-Wandler 72 in digitale Signale umgewandelt. Diese digitalen Signale werden als Adressen einem Speicher 73 zugeführt, in dem eine Umwandlungstafel der gemessenen Ausgangsspannung V2 zu einer Spannung, die für die gewünschte (geregelte) Speisespannung Vi (siehe Fig.6) repräsentativ ist, in digitaler Form gespeichert ist. Der an einer bestimmten Adresse in digitaler Form gespeicherte Wert einer Spannung, die für die gewünschte Speisespannung repräsentativ ist, wird beim Ansteuern dieser Adresse einem Digital-Analog-Wandler 74 zugeführt, in dem das digitale Ausgangssignal in die repräsentative analoge Spannungsform umgewandelt wird. Diese repräsentative Spannung wird als Steuersignal dem Steuereingang 58 der Anordnung 59 zugeführt, die an Hand des in Fig. 6 bereits eingehend beschriebenen detaillierten Schaltplans dieser Anordnung näher erläutert ist. Die zwischen den Polen 6 und 7 erhaltene Speisespannung bildet dabei eine optimale geregelte Speisespannung, weil die Umwandlungstafel nur einmalig empirisch optimal festgestellt wird.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Teilnehmerschaltung zum Regeln des Speisestromes von Fernsprechteilnehmerleitungen mit mindestens einer Treiberstufe, die einen Signaleingang und einen daran angeschlossenen linearen Verstärker mit mindestens einem Endtransistor enthält, wobei der Endtransistor mit einer Anschlußklemme zum Anschließen einer Ader der Teilnehmerleitung und mit einer Speisequelle gekoppelt ist, damit der Speisegleichstrom über die Kollektor-Emitter-Strecke des Endtransistors und die Anschlußklemme fließt, dadurch gekennzeichnet, daß die Treiberstufe (1) einen Rückkopplungskreis (18, 19) enthält, der zwischen einer von dem Strom der Kollektor-Emitter-Strecke des Endtransisto<-s (12) d'irchflossenen Stromstrecke (5,12,17) und dem Signaleingang (9) der Treiberstufe (1) liegt, um einen Eingang (15) des Verstärkers (11) eine dem Strom in der Kollektor-Emitter-Strecke des Endtransistors (12) proportionale Spannung zuzuführen zur Verwirklichung einer Ausgangsimpedanz, die einen Teil des Leitungsspeisewiderstandes darstellt, und daß die Speisequelle (5, 8) eine geregelte Spannungsquelle (5) zur Regelung der Speisespannung des Endtransistors (12) und eine Bezugsspannungsquelle (8) mit festem Spannungswert enthält, welche mit dem Signaleingang (9) der Teiberstufe (1) verbunden ist(Fig. I₁Fig. 2).

2. Teilnehmerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärker (11) einen definierten Verstärkungsfaktor hat und die Kollektor-Emitter-Strecke des Endtransistors (12) über einen ersten Widerstand (17) mit der Anschlußklemme (a) verbunden ist und daß der Rückkopplungskreis (18, 19) einen zwischen der Bezugsspannungsquelle (8) und der Anschlußklemme (a) liegenden Spannungsteiler (18, 19) enthält, von dem ein Abgriff an den Eingang (15) des Verstärkers (11) angeschlossen ist (F ig. 2).

3. Teilnehmerschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärker (11) ein Differenzverstärker mit einem signalinvertierenden (16). einem das Signal nichtinvertierenden Eingang (15) und einem Signalausgang (14) ist, wobei der Signalausgang (14) mit dem signalinvertierenden Eingang (16) verbunden ist und der das Signal nichtinvertierende Eingang (15) des Verstärkers mit dem Signaleingang (9) der Treiberstufe (1) über einen Widerstand (18) des Spannungsteilers (18,19) gekoppelt ist (Fig. 2).

4. Teilnehmerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärker (20) ein Differenzverstärker mit einem das Signal nicht invertierenden Eingang (21), einem signalinvertierendem Eingang (22) und einem Signalausgang (23) ist, wobei der Signalausgang (23) durch ein Ende der Kollektor-Emitte^r-Strecke des Endtransistors (28) gebildet wird und an die Anschlußklemme (a) angeschlossen ist, daß der Rückkopplungskreis (24,30,31,32) einen Stromverstärker (24) mit einer gemeinsamen Anschlußklemme (6), einem Stromeingang (25) und einem Stromausgang (26) enthält, wobei die gemeinsame Anschlußklemme an einem ersten Pol (6) der geregelten Spannungsquelle (5), der Stromeingang (25) an das andere Ende der Kollektor-Emitter-Strecke des Endtransistors (28) und der Stromausgang (26) über einen zweiten Widerstand (30) an den signalinvertierenden Eingang (22) des Verstärkers (20) angeschlossen ist, daß die Bezugsspannungsquelle (8) einerseits an dem des Signal nichtinvertierenden Eingang (21) des Verstärkers (20) und andererseits über einen dritten Widerstand (31) an dpm Strornausgang (26) des Stromverstärkers (24) angeschlossen ist und daß ein vierter Widerstand (32) zwischen dem signalinvertierenden Eingang (22) des Verstärkers (20) und der Anschlußklemme (a) liegt (F ig. 4).

5. Teilnehmerschaltung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die geregelte Spannungsquelle (5) eine innere Impedanz hat, die der Ausgangsimpedanz nahe zu proportional ist (F i g. 3).

6. Teilnehmerschaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die geregelte Spannungsquelle (5) einen Impulsgenerator (35) enthält und daß die innere Impedanz Induktivitäten (75, 76), die an den Impulsgenerator angeschlossen sind, und eine an die Induktivitäten (75, 76) angeschlossene erste Gleichrichterschallung (36—39), deren Ausgänge (6,7) Pole der Spannungsquelle (5) bilden, enthält (Fig. 5).

7. Teilnehmerschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, mit einer zweiten Treiberstufe (2), die der Treiberstufe (1) komplemäntär ist, wobei ein Endtransisior des Verstärkers (11) der zweiten Treibersti'fe (2) mit einem zweiten Pol (7) der Spannungsquelle (5) gekoppelt ist, so daß der Gleichstrom und ein überlagerter von einer Signalquelle (4), die an einen zweiten Signaleingang (10) angeschlossen ist, herrührender Wechselstrom (— V) über die Kollektor-Emitter-Strecke des Endtransistors (12) einer an eine zweite Anschlußklemme (b) angeschlossenen anderen Ader der Teilnehmerleitung zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß zum Ermitteln eines Differenzsignals, das der Differenz der Spannung zwischen den Anschlußklemmen (a, b) der Treiberstufen (1, 2) und den Polen (6, 7) der Spannungsquelle (5) proportional ist, die Spannungsquelle (5) eine Anordnung (59) mit Steuereingang (58) enthält, der mit einem Ausgang (50) der Detektionsanordnung (41) über eine Differenzverstärkerschaltung (52) und ein Tiefpaßfilter (57) gekoppelt ist, um dem Endtransistor (12) eine Speisespannung zuzuführen, die dem ermittelten Differenzsignal proportional ist (F ig. 6).

8. Teilnehmerschaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zum Unterdrücken der Schaltfrequenz der geregelten Spannungsquelle (5), zwischen der Detektionsanordnung (41) und dem Steuereingang (58) der Anordnung (59) ein Tiefpaßfilter (57) mit einer Grenzfrequenz, die unter der Schaltfrequenz der geregelten Spannungsquelle (5) liegt, vorgesehen ist (F i g. 6).

9. Teilnehmerschaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zum Verstärken der Differenz der Ausgangsspannung am Ausgang (50) der Detektionsanordnung (41) eund einer Bezugsspannung (Vs), zwischen der Detektionsanordnung (41) und dem Steuereingang (58) eine Differenzverstärkerschaltung (52) angeordnet ist (F i g. 6).

10. Teilnehmerschaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung (59) einen mit dem Steuereingang (58) gekoppelten Analog-Digital-Wandler (60, 61), zum Umwandeln des Differenzsignals in eine impulsdauermodulierte Impuls-

reihe, deren Impulsdauer der Amplitude der Spannung des Differenzsignals proportional ist, und eine mit dem Wandler (60,61) gekoppelte zweite Gleichrichterschaltung (69, 70) enthält, deren Ausgangsklemmen die Pole (6, 7) der geregelten Spannungsquelle (5) bilden (F ig. 6).

11. Teilnehmerschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, mit einer zweiten Treiberstufe (2), die der Treiberstufe (1) komplementär ist, wobei ein Erdtransistor(12) des Verstärkers (11) der zweiten Treiberstufe (2) mit einem zweiten Pol (7) der Spannungsquelle (5) gekoppelt ist so daß der Gleichstrom und ein überlagerter von einer Signalquelle (4), die an einen zweiten Signaleingang (10) angeschlossen ist, herrührender Wechselstrom (—V) über die KoUektor-Emitter-Strecke des Endtransistors (12) einer an eine zweite Anschlußklemme (b) angeschlossenen anderen Ader der Teilnehmerleitung zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die geregelte Spannungsquelle (5) einen mit den beiden Treiberstufen (1, 2) gekoppelten Analog-Digital-Wandler (72) enthält, um die Spannung zwischen den Anschlußklemmen (a, b) der Verstärker (11) an den beiden Treiberstufen (1,2) in ein digitales Eingangssignal umzuwandeln, und daß die Spannungsquelle (5) eine an den Analog-Digital-Wandler (72) angeschlossene Speicheranordnung (73) enthält, in der eine Umwandliingstafel zum Umwandeln des digitalen Eingangssignals in ein digitales Ausgangssignal gespeichert ist, das für eine dem Eingangssignal zugeordnete Speisespannung repräsentativ ist, daß die geregelte Spannungsquelle (5) weiterhin einen an die Speicheranordnung (73) angeschlossenen Digital-Analog-Wandler (74) enthält zum Umwandeln des digitalen Ausgangssignals in eine Signalspannung, daß die geregelte Spannungsquelle (5) weiterhin einen an den Digital-Analog-Wandler (73) angeschlossenen Wandler (60, 61) enthält zum Umwandeln der diesem Wandler (60, 61) zugeführten Signalspannung in eine impulsdauermodulierte Impulsreihe, deren Impulsdauer der Amplitude der Spannung der diesem Wandler (60, 61) zugeführten Signalspannung proportional ist, und daß die geregelte Spannungsquelle (5) weiterhin eine mit dem Wandler (60, 61) gekoppelte zweite Gleichrichterschaltung (69, 70) enthält, deren Ausgangsklemmen die Pole (6, 7) der geregelten Spannungsquelle (5) bilden(Fig.6,Fig. 7).