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Schaltungsanordnung für r eine Teilnehme rsprechstelle
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mit Wähltastatur.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine nach dem Impuls -wahlverfahren
(IWV ) arbeitende Schaltungsanordnung für eine Teilnehmersprechstelle mit Wähltastatu
r, bei der in einer peripheren, diskret aufgebauten elektronischen Schaltung ein
hochintegrierter MOS -Schaltkreis für die Impulserzeugung eingebettet ist, der eine
Wiederholung der zuletzt gewählten Rufnummer ermöglicht.
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Derartige IWV- MOS - Schaltkreise, die im Speicher -betrieb wenig
Energie aufnehmen, sind neuerdings am Markt erhältlich. Sie können deshalb zu Fernsprech
-apparten mit mehr Komfort beitragen. Beim Impulswahlverfahren ( IWV ) wird nach
Drücken einer Zifferntaste der Tastatur der durch den Fernsprechapparat fließende
Schleifenstrom wie bei einem mechanischen Nummerschalter so oft im Rhytmus von 100
ms ( 40 ms Stromfluß, 60 ms Pause ) unterbrochen, wie es der Zifferntaste entspricht.
Die Impulserzeugnung erfolgt dabei durch den hochintegrierten MOS - Schaltkreis,
der zur Anpassung an die vielfältigen Forderungen der Deutschen Bundespost in eine
periphere, diskret aufgebaute elektronische Schaltung einzubetten ist.
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Die elektronischen Wähltastaturen der bisherigen Bauart unterscheiden
sich im Hinblick auf ihre Wählfunktion nicht grundsätzlich von einem herkömmlichen
Nummernschalter.
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Die Elektronik könnte ihre Vorteile jedoch besser zur Geltung bringen,
wenn zusätzliche Merkmale, wie Wahlwiederholung und " Fernwahlsperre " ermöglicht
würden, Bei der Wahlwiederholung wird die zuletzt gewählte Rufnummer bei Druck auf
die Wahlwiederholungstaste automatisch erneut ausgesandt. Die Fernwahlsperre verhindert
durch elektronisches Blockieren der ersten Ziffer Null, daß unbefugte Ferngespräche
geführt werden.
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Weitere Nullen im Zuge der Rufnummer werden jedoch akzeptiert.
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Diese Leistungsmerkmale konnten bisher in Hauptstellen vieler öffentlicher
Fernsprechnetze nicht verwirklicht werden. Beispielsweise läßt die Deutsche Bundespost
nicht zu, daß nach dem Auflegen des Handapparates Energie aus der Amtsleitung entnommen
wird. Auch ein Betrieb aus Akkumulatoren oder aus dem Stromnetz ist nicht statthaft.
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Nach dem Pflichtenheft für den neuen Tastenwahl -Fernsprechapparat
" FeTAp 82 " der Deutschen Bundespost darf jedoch während der Gesprächsphase eine
geringe Energieentnahme für elektronische Zusatzeinrichtungen im Fernsprechapparat
erfolgen, die dafür eingesetzt werden kaiin, z. B. den hochintegrierten MOS -Schaltkreis
in Wartestellung ( Abfragen der Kodierkontakte ) zu halten, Verluste eines Speicherkondensators
auszugleichen und während df r Gesprächsphase eine Fernwahlsperre mit
der
geringen erforderlichen Energie zu versorgen.
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Die aufgrund der postalischen Vorschriften zeitlich begrenzte Möglichkeit
der Wahlwiederholung ist in den allermeisten Fällen ausreichend. Entweder ist der
anzu -rufende Teilnehmer besetzt, so daß in geringem zeitlichen Abstand ein erneuter
Wahlversuch unternommen wird, oder man will nach beendetem Gespräch den Teilnehmer
noch einmal anrufen, um z. B. die im Gespräch aufgeworfenen, nunmehr geklärten Fragen
zu beantworten. In beiden Fällen reicht eine Speicherzeit von etwa 15 Minuten nach
Auflegen des Handapparates aus.
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Demzufolge ist die Erfindung gekennzeichnet durch eine Wähltastatur,
deren Ziffern- und Sondertasten lediglich die entsprechenden Kodierkontakte benötigen,
und durch eine periphere elektronische Schaltungsanordnung mit einem Hochvolttransistor,
der im Wählzustand den Schleifenstrom unterbricht und im Gesprächszustand die Versorgungsspannung
für die periphere Schaltungsanordnung regelt, die mithilfe einer Verpolungsschutzschaltung
an der Sprechschaltung abgegriffen wird, sowie mit Speicherkondensatoren, aus denen
der MOS -Schalterkreis im Wähl- und Speicherbetrieb gespeist und in Wartestellung
gehalten wird.
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Von wesentlicher Bedeutung ist dabei, daß durch Wegfall des gemeinsamen
Ruhekontaktes bei den Ziffern- und Sondertasten die Wähltastatur in ihrer Mechanik
erheblich einfacher, störunanfälliger und preiswerter ist.
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Der Hochvolttransistor erfüllt zwei Funktionen, nämlich die eines
nsi-Kontaktes und die eines Reglers für die
Versorgungsspannung,
Schließlich werden die Speicherkondensatoren während des Wählzustandes mit der dann
reichlich zur Verfügung stehenden und in bisherigen Tastaturschaltungen nutzlos
in Wärme umgesetzten Energie aufgeladen.
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Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin,
ohne eine Änderung an der Tastatur -mechanik, der peripheren elektronischen Schaltungsanordnung
und mit demselben hochintegrierten IWV-MOS -Schaltkreis einen als Fernwahlsperre
ausgebildeten zusätzlichen Schaltkreis an die Wähltastatur und an den MOS-Schaltkreis
angliedern zu können, der während des Gesprächszustandes mit der geringen erforderlichen
Energie von der Versorgung der peripheren Schaltungsanordnung mitgespeist wird.
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Die Einzelheiten einer Ausführungsform der Erfindung gehen aus der
Erläuterung der in der Zeichnung dar -gestellten Schaltungsanordnung näher hervor.
Dabei zeigen Fig. 3 : das Anschlußscklerna eines IWV- Tastenwahlblockes in einem
Fernsprechapparat gemäß dem bekannten Stand der Technik und Fig. 2 d ie die Schaltungsanordnung
gemäß der Erfin -dung mit ihren Einzelheiten für Wahlwiederholung, Fernwahlsperre
und Spannungsversorgung.
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Sowohl bei bekannten als auch bei den erfindungsgemäßen Ausführungsformen
für Teilnehmersprechstellen mit
Wähltastatur fließt im Wählzustand
der Schleifenstrom der Amtsleitung a - b über den Gabelumschalterkontakt GU, die
elektronische Schaltung zur Erzeugung der-Wählimpulse entsprechend den über die
Wähltastatur eingegebenen Ziffern und über einen kleinen Widerstanli RM zum Mithören
der Wählimpulse. Im Gesprächszustand fließt der Schleifen strom über den Gabelumschalterkontakt
GU, den Umschaltkontakt rls eines bistabilen Relais Rls der Wähltastatur und über
die Sprechschaltung Sp Sch.
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Bei dem bekannten, in Fig. 1 dargestellten Anschluß -schema eines
IWV- Tastenwahlblocks wird nach Betätigen einer Zifferntaste zunächst die der Ziffer
entsprechenden Kodierkontakte für den hochintegri4-rstelMOS- Schaltkreis und dann
der von allen Zifferntasten gemeinsam betätigten Ruhekontakt S geöffnet, so daß
der Schleifen strom durch die elektronische Wählschaltung fließen kann. Der in ihr
enthaltene hochintegrierte MOS - Schaltkreis erhält seine Versorgungsspannung und
übernimmt die Wahlinformation.
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Das in der Schaltung enthaltene bistabile Relais wird angesteuert,
so daß dessen Umschalter rls in die Wählstellung 4 - 7 gesetzt wird, Wenn die Impulsabgabe
beendet ist, gelangt der Umschalter rls wieder in die Sprechstellung 1 - 4 . Auch
der Ruhekontakt S ist wieder geschlossen, so daß die periphere Schaltung nicht mehr
vom Schleifenstrom durchflossen wird. Ohne Versorgungsspannung kann der hochintegrierte
MOS -Schaltkreis aber auch in seiner Speicherfunktion nicht mehr arbeiten, d. h.,
er " vergißt " die zuletzt gewählte Rufnummer, so daß eine Wahlwiederholung ohne
geeignete ztisätzliche Maßnahmen
nicht möglich ist.
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Um derartige Maßnahmen handelt es sich insbes.ondere bei der Schaltungsanordnung
gemäß der Erfindung; Die in Fig. 2 dargestellte Schaltung hat folgende Funktion
: Wenn der Gabelumschalterkontakt GU durch Abheben des Hand -apparates in die gezeichnete
Stellung gelangt, fließt Schleifenstrom in der Amtsleitung a-b über den in der Sprechschaltung
1-4 befindlichen Umschalter rls des bistabilen Relais Rls durch die Sprechschaltung
SpSch.
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Der mit der a - Ader verbundene Umschalterkontakt 1 ist außerdem mit
den Kathoden der Dioden Dl, D 2 und der Anode der Diode D 3 verbunden. Die an die
Sprechschaltung SpSch geführte b-Ader führt über den Mithörwiderstand RM außerdem
zu den Kathoden der Di oden D5, D6 und der Anode der Diode D4. Die Anoden der Dioden
D1, D6 sind miteinander an dem durch den Punkt P1 gekennzeichneten Punkt verbunden.
Die Anoden der Dioden D2, D5 sind am Punkt P 2 zusammengeführt und die Kathoden
der Dioden D3, D4 am Punkt P3. Durch diese Verpolungsschutzschaltung wird erreicht,
daß der an der Sprechschaltung SpSch auftretende Spannungsabfall, unabhängig von
seiner Polarität, in der elektronischen Wählschaltung an zwei elektrisch voneinander
getrennten, aber auf gleichem Potential liegenden Punkten P 1 und P 2 als positive
Spannung und an P 3 als negative Spannung zur Verfügung steht.
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An P1 ist der positive Belag des Speichenkondensators C1 angeschlossen.
Sein negativer Belag ist mit dem Kollektor des im Wählbetrieb den Schleifenstrorn.
unterbrechenden nsi-Hochvolt-Transistors T 3 verbunden, dessen Emitter am negativen
Punkt P 3 angeschlossen ist. Die Basis von T 3 ist über den Widerstand R 5 mit dem
Kollektor des pnp-Hochvolt-Transistors T 4 verbunden, dessen Emitter über den Widerstand
R 4 am positiven Punkt P 2 liegt. Da die Basis von T 4 über den Widerstand R 1 am
negativen Punkt P 3 liegt, wird T 4 und damit T 3 leitend, so daß der Kondensator
C 1 aufgeladen werden kann.
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Am positiven Belag des Kondensators C 1 ist der Emitter des pnp-Transistors
T 11 angeschlossen, dessen Basis über den Widerstand R 13 mit der Z - Diode Z 2
verbunden ist, deren Anode an negativen Belag des Kondensators C 1 führt. Steigt
nach Abheben des Handapparates die Spannung am Kondensator C 1 an, wird ab einer
Spannung von ca. 4 V die Z - Diode Z 2 leitend und bringt den Transistor T 11 zum
Leiten. Da der Kollektor von T 11 mit der Basis des npn-Transistors T 12 verbunden
ist, dessen Kollektor an die Basis von T 11 führt, wird durch diese Rückkopplung
das Transistorpaar T 11, T 12 in den leitenden Zustand gebracht. Der Emitter von
T 12 ist über den Widerstand R 15 mit dem negativen Belag von C 1 verbunden.
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Am KoUektor von T 11 ist der positive Versorgungs -spannungsanschluß
VDD2 des MOS - Schaltkreises I C angeschlossen, der mit Durchschalten von T 11 an
den positiven Punkt P 1 gelegt wird. Da zunächst noch keine Wähltaste gedrückt ist,
geht der Ausgang nsa laut innerer
Programmierung des IC nach high.
An nsa ist der Emitter des pnp-Transistors T 2 angeschlossen, dessen Basis über
den Widerstand R 2 ebenfalls an die Z - Diode Z 2 und dessen Kollektor an die Basis
des Hochvolt-Transistors T 4 geführt ist. Die Z- Diode Z 2 steuert nun die Basis
von T 2 an. Die Entkopplung des von der Z-Diode Z 2 in den leitenden Zustand ge
-brachten Transistorschalters T 11, T 12 vom Transistor T 2 wird durch den Widerstand
R 12 erreicht, der an den Verbindungspunkt zwischen der Z-Diode Z 2 mit den Widerständen
R 2 und R 13 und den positiven Punkt P 1 gelegt ist. R 12 und R 13 bilden einen
Spannungsteiler, so daß nicht die Basis-Emitter-Spannung des durchge -schalteten
Transistors T 11, sondern nur die Z -Diode Z 2 den Transistor T 2 ansteuern kann.
der Kollektor von T 2 hebt die Basis von T 4 so weit ins Positive, daß der durch
T 4 fließende Kollektorstrom gerade ausreicht, den nsi - Hochvolt-Transistor T 3
mit soviel Basisstrom zu versorgen, daß die Spannung an der Z - Diode Z 2 und damit
der elektronischen Schaltung konstant bleibt. Da die Spannung an der Sprechschaltung
SpSch höher ist als die von der Z - Diode Z 2 geregelte Spannung der elektronischen
Schaltung, kommt der normalerweise übersteuerte Transistor T 3 in den aktiven Betriebszustand.
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Spannungsschwankungen an der Sprechschaltung SpSch aufgrund unterschiedlich
langer Amtsleitungen oder aufgrund der Ruf- und Sprechwechselspannu ng bleiben so
ohne Einfluß auf die Spannung innerhalb der elektronischen Schaltung
Der
Transistor T 3 stellt in dieser Betriebsphase wechselstrommäßig einen hohen Widerstand
parallel zur Sprechschaltung dar.
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Um auch Stromschwankungen innerhalb der Schaltung nur gedämpft, d.
h. unterhalb einer für Störuiigen zulässigen Grenze nach außen dringen zu lassen,
ist zwischen die Basis und den Kollektor von T 2 der Miller-Kondensator C 2 geschaltet,
der zusammen mit dem Widerstand R 2 einen entsprechenden Tiefpaß bildet.
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Wird eine Zifferntaste gedrückt, so wird die Wählinfor -mation vom
Schaltkreis IC übernommen und der Ausgang nsa geht nach low. Dadurch wird der Transistor
T 2 stromlos und die Spannungsregelung durch den nsi -Transistor T 3 beendet. Da
aber gleichzeitig der komplementäre Ausgang nsa nach high geht, wird der npn- Transistor
T 5, der mit seiner Basis am nsa-Ausgang, mit seinem Kollektor über den Widerstand
R 6 am positiven Punkt P 2 und mit seinem Emitter am Kollektor von T 4 liegt, leitend
und führt T 4 soviel Strom zu, daß der nsi-Transistor T 3 in den tbersteuerten Zustand
übergeht.
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Der Spannungsabfall an R 6 steuert den pnp - Transistor T 6, dessen
Emitter ebenfalls an P 2 und dessen Basis am Kollektor von T 5 liegt, durch. Am
Kollektor von T 6 ist die Z - Diode Z 1 angeschlossen, die über den Widerstand R
7 an den Kollektor des nsi-Transistors T 3 gefilhrt ist. An den Verbindungspunkt
zwischen der Anode der Z-Diode Z 1 und den Widerstand R 7 ist die Basis des npn-Transistors
T 7 gelegt, dessen Emitter
ebenfalls an den Kollektor des nsi-Transistors
T 3 führt und dessen Kollektor über den (kleinen) Widerstand R 8 an den positiven
Punkt P 1 gelegt ist. Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß der Schleifen strom
zum überwiegenden Teil durch den Widerstand R 8 und von der Z - Diode Z 1 geregelten
Transistor T 7 fließt.
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An den mit dem positiven Punkt P 2 verbundenen Pol des Widerstandes
R 8 ist die Basis des npn- Transistors T 8 gelegt, dessen Emitter über den Gegenkopplungswiderstand
R 9 an den anderen Pol von R 8 führt. Der Spannungs^ abfall an R 8 steuert den Transistor
T 8 an, dessen Kollektor ar, der Basis des pnp- Transistors.T 9 liegt, der mit seinem
Emitter zum positiven Punkt P 1 führt, und an dessen Kollektor der Speicherkondensator
C 3 liegt. Die Transistoren T 8, T 9 zweigen von dem an den positiven Punkten P
1 und P 2 zur Verfügung stehenden, in R 8 und T 7 nutzlos in Wärme umgesetzten Schleifstrom
so viel ab, bis der Speicherkondensator C 3 geladen ist.
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An den Ausgang nsa ist außer dem Emitter des Tran -sistors T 2 auch
in bekannter Weise die Basis des pnp -Transistors T 1 6 angeschlossen, dessen Kollektor
mit dem negativen Belag des Kondensators C 1 und dessen Emitter über den Kondensator
C 4 und das bistabile Relais Rls mit dem positiven Belag des Kondensators e 1 verbunden
ist. Der Sprung von nsa nach low erzeugt einen Stromstoß in der Wicklung des Relais
Rls, dessen Umschalter rls dadurch in die Wählstellung 4 - 7 gebracht wird. Der
Stromstoß wird dabei dem Kondensator C 1 entnommen.
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Nach Ablauf der Vorwahlzeit ( 800 + 40 ms ) beginnen die Schleifenstromunterbrechungen
entsprechend der jeweils gedrückten Zifferntaste. Hierzu wird der nsi - Ausgang
des MOS -Schaltkreises IC low, so daß Basisstrom aus dem mit seinem Emitter am poxitiven
Punkt P 1 liegenden pnp- Transistor T 1 durch den Basiswiderstand R 17 in den nsi
- Ausgang fließen kann. T 1 schaltet durch und hebt mit seinem Kollektor, der an
die Basis des pnp -Hochvolttransistors T 4 angeschlossen ist, diese Basis auf das
Potential des positiven Punktes P 1. T 4 sperrt und dadurch auch T 3 Nach Ablauf
von 60 ms wird der nsi-Ausgang des IC stromlos. Dadurch sperrt T 1, so daß der aus
den Transistoren T 4, T 3, T 5 und T 6 bestehende Schaltungsteil für 40 ms bis zur
nächsten Schleifenunterbrechung wieder Schleifenstrom führen kann.
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Am Ende der Wahl geht nsa nach high, so daß der npn-Transistor T 15,
dessen Basis ebenfalls mit nsa, dessen Emitter mit dem Emitter von T 16 und dessen
Kollektor mit dem positiven Pol des Kondensators C 1 verbunden ist, leitend wird
und den Kondensator C 4 über das Relais Rls entlädt. Dessen Umschalter rls wird
dadurch in die Sprechstellung 1 - 4 zurückgesetzt. Im Sprechzustand wird die Ladung
des Speichenkondensators C 3 über den (hochohmigen) Widerstand R 10 und die Diode
D 7 vom positiven Potential am Punkt P 1 aufrecht erhalten.
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Der die Wählinformation speichernde Teil des integrierten MOS -Schaltkreises
IC wird über den positiven Versorgungsspannungsanschluß VDD1 von dem den Oszillator
und die
Ausgangstreiberstufen enthaltenen Teil des MOS -Schaltkreises
IC, die am Anschluß VDD2 liegen. mit Energie versorgt. An VDD1 ist deshalb vom positiven
Punkt P 1 die Diode D 8 und vom positiven Pol des Speicherkon -densators C 3 die
Diode D 9 gelegt. VDD1 erhält damit Energie aus C 1 oder C 3. Sinkt nach Auflegen
des Handapparates die Spannung an C 1 soweit ab, daß sich die komplementären Transistoren
T 11, T 12 nicht mehr am Leiten halten können, wird VDD 2 und damit der Teil des
MOS-Schaltkreises IC mit dem großen Stromverbrauch stromlos. Sein Speicherteil erhält
seine Energie weiterhin über die Diode D 9. Damit kann nach erneutem Aufheben des
Handapparates durch Betätigung der Wahlwiederholungstaste die zuletzt gewählte Rufnummer
erneut ausgesendet werden, solange noch der Speicherkondensator C 3 genügend geladen
ist. Das ist für ca. 15 Minuten zwischen den beiden Gesprächs zuständen der Fall.
Das Aussenden der Rufnummer ist über den Mithörwiderstand RM wahrnehmbar. Sollte
also die Wartestellung des Speicherbetriebes inzwischen beendet worden sein und
die Betätigung der Rufwiederholtaste ohne den gewünschten Erfolg bleiben, muß die
Rufnummer erneut über die Wähltastatur eingegeben werden.
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Die Fernwahlsperre enthält zwei komplementäre Tran -sistoren T 19,
T 20, wobei die Basis des pnp - Tran -sistors T 19 mit dem Kollektor des npn-Transistors
T 20 und die Basis von T 20 mit dem Kollektor von T 19 verbunden ist.
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Der Emitter von T 19 ist mit einem aus den Widerständen R 28 und R
29 bestehenden Spannungsteiler- und dem Spannungsanschluß VDD2 des MOS -Sctialterkreises
IC verbunden. Der Emitter von T 20 ist-über den Widerstand R 27 an den negativen
Pol von C 1 geführt. Der Verbindungspunkt der Spannungsteilerwiderstände R 28 und
R 29 ist an die Verbindung der Basis von T 19 und des Kollektors von T 20 gelegt,
während der Fußpunkt von R 29 ebenfalls am negativen Pol von C 1 liegt. An die Verbindung
des Kollektors von T 19 und der Basis von T 20 ist über den Widerstand R 25 die
Basis des npn- Transistors T 14 gelegt, dessen Emitter zu dem von der Zifferntaste
Null betätigten Kodierkontakt und dessen Kollektor zu dem Kodiereingang des MOS
-Schaltkreises IC führt. Die Widerstände R 28 und R 29 sind so dimensioniert, daß
die Transistoren T 19, T 20 zunächst nicht leitend werden, wenn der Anschluß VDD2
des IC über Transistor T 11 an den positiven Punkt P 1 gelegt wird. Dadurch bleibt
auch T 14 gesperrt, so daß eine mit der Zifferntaste Null auszulösende Fernwahl
unterdrückt wird An die Verbindung zwischen der Basis von T 19 und den Kollektor
von T 20 sind über den Widerstand R 30 die Dioden D 10, D 11 und D 12 angeschlossen,
die mit ihren Anoden an die zu den Zifferntastenkontakten 1, 2, 3, bzw. 4, 5, 6,
bzw, 7, 8, 9 führenden Kodiereingängen des MOS -Schaltkreises IC gelegt sind. Wird
eine dieser Tasten gedrückt, so werden die Transistoren T 19, T 20 leitend und bleiben
dies, solange der Handapparat
abgenommen ist und damit der Anschluß
VDD2 des IC an Spannung liegt. Dadurch erhält Transistor T 14 Basisstrom angeboten
und kann eine Ziffer Null im Zuge einer Ruf -nummer auf den Kodiereingang des MOS-Schaltkreises
des IC weitergeben, An die Verbindung des Kollektors von T 19 und der Basis von
T 20 ist der eine Pol eines mechanisch betätigbaren Schalters S 1 gelegt, dessen
anderer Pol an den Anschluß VDD2 führt. Ein bevorrechtigter Teilnehmer kann z. B.
mit einem Schlüssel diesen Schalter S 1 schließen und damit den Transistor T 19
überbrücken, so daß damit T- 14 sofort mit Basisstrom versorgt wird.
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Dadurch wird auch eine erste, die Fernwahl auslösende Null akzeptiert
und auf den M()S -Schaltkreis IC weitergegeben. Der Schalter S 1 kann z. B. für
öffentliche Fernsprechzellen auch mit einem Münzfühler oder dergleichen zusammenwirken,
durch den das Aussenden einer Fernwahl-Rufnummer erst bei einer bestimmten Anzahl
oder einer bestimmten Sorte eingeworfener Münzen ermöglicht wird.
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Obwohl die Erfindung in erster Linie dafür gedacht ist, bei Hauptstellen
öffentlicher Fernsprechnetze, d. h.
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sowohl bei privaten Teilnehmern als auch in öffentlichen Fernsprechstellen,
die zusätzlichen Dienste " Wahl -wiederholung " und " Fernwahlsperre " anbieten
zu können, lassen sich Ausführungsformen der Erfindung ohne weiteres auch in Nebensiellenanlagen
einsetzen.
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Dort dient die Ziffer Null häufig als Verkehrsaus -scheidungsyLffer,
so daß die '' Fernwahlsperre " I)ereits
zwischen @nternverkehr
und Amtsberechtigung unterscheidet.
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