DE3033037A1 - Schleifen-erfassungsschaltungen - Google Patents

Description

1. HITACHI, LTD.

5-1, Marunouchi 1-chome, Chiyoda-ku, Tokyo, Japan

2. NIPPON TELEGRAPH & TELEPHONE PUBLIC CORPORATION 1-6, Uchisaiwaicho-i-chome, Chiyoda-ku

Tokyo, Japan

Schleifen-Erfassungsschaltungen

Die Erfindung bezieht sich auf Schleifen-Erfassungsschaltungen zum Einsatz bei Teilnehmerschaltungen von Fernsprechvermittlungssystemen od. dgl., insbesondere eine Schleifen-Erfassungsschaltung, die zur Herstellung in Form einer integrierten Halbleiterschaltung geeignet ist.

Bei Fernsprechvermittlungssystemen besteht der Trend zum Aufbau mit Elektronik, wodurch eine Größenverminderung, eine verbesserte Zuverlässigkeit und eine Kostensenkung erzielt werden sollen. Große Fortschritte beim Aufbau von Systemen mit Elektronik wurden aber bisher hauptsächlich nur für den Steuerteil des Systems gemacht. In bezug auf die Teilnehmerschaltung, die eine direkte Schnittstelle für ein Teilnehmerende ist, hinkt jedoch die Elektronik-Ausbildung, insbesondere die Fertigung in Form einer integrierten Halbleiterschaltung, hinterher.

Die Schaltung nach der Erfindung zum Erfassen einer durch Betätigen eines Telefonapparats gebildeten Schleife, die eine Verbindung zwischen dem Telefonapparat und einer Vermittlungsstelle durch eine b-Ader und eine a-Ader an-

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zeigt, ist gekennzeichnet durch Mittel zum Erzeugen eines ersten Erfassungssignals mit einer Amplitude, die einem in der b-Ader fließenden Strom proportional ist, durch Mittel zum Erzeugen eines zweiten Erfassungssignals mit einer Amplitude, die einem in der a-Ader fließenden Strom proportional ist, wobei der b-Ader-Stroni und der a-Ader-Strom gleichzeitig in der Schleife fließen, durch Mittel zum Addieren der beiden Erfassungssignale, und durch eine auf das Ausgangssignal der Addiereinheit ansprechende Ausgangseinheit, die einen Vergleicher und einen Bezugssignalerzeuger umfaßt, wobei die Ausgangssignale der Addiereinheit und des Bezugssignalerzeugers dem Vergleicher zuführbar sind.

Durch die Erfindung wird also eine Schaltung zum Erfassen einer durch Betätigen eines Telefonapparats gebildeten Schleife angegeben, wobei diese Schleife eine Verbindung zwischen dem Telefonapparat und einer Vermittlungsstelle durch eine b-Ader und eine a-Ader bezeichnet. Die Erfassungsschaltung umfaßt Mittel zum Erzeugen eines ersten und eines zweiten Erfassungssignals, deren Amplituden einem b-Ader-Strom bzw. einem a-Ader-Strom proportional sind, eine Addiereinheit zum Addieren der Erfassungssignale, und einen Vergleicher, der die Ausgangssignale der Addiereinheit und einen Bezugswert vergleicht und ein Ausgangssignal in Abhängigkeit vom Vergleichsergebnis erzeugt.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Schaltbild, das ein Beispiel für eine

bekannte Schleifen-Erfassungsschaltung ist; und

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Flg. 2 Schaltbilder von Ausführungsbeispielen bis 5 der Erfindung.

Eine in elektronischer Bauweise ausgeführte bekannte Schleifen-Erfassungsschaltung wird zuerst unter Bezugnahme auf Fig. 1 erläutert. Mit "Schleifen-Erfassungsschaltung" ist eine Schaltung zum Erfassen einer Stromschleife, die zwischen dem Teilnehmerende und einer Fernsprechvermittlungsstelle gebildet ist, gemeint. Fig. 1 umfaßt einen Telefonapparat TEL, dem ein erstes Paar Anschlüsse t, und r, eines Transformators T parallelgeschaltet ist. Der Transformator T umfaßt ein zweites Paar Anschlüsse t"_ und r-, wobei der Anschluß t- über einen Widerstand R, mit dem negativen Pol einer Spannungsversorgung Vnn und der Anschluß r- über einen Widerstand R₁ ¹ mit einer gemeinsamen Potentialleitung G (d. h. mit Erde) verbunden ist. Der positive Pol' der Spannungsversorgung Vnn ist geerdet. Die Spannungsversorgung Vq_B, der Widerstand R,, der Transformator T, der Widerstand R,' und die gemeinsame Potentialleitung G bilden eine Stromversorgungsschaltung für den Telefonapparat TEL. Widerstände R-, R-., R-' und R ' bilden eine Brückenschaltung zusammen mit den vorgenannten Widerständen R-, und R,' . Die Reihenschaltung der Widerstände R- und R- ist an einem Ende mit dem Verbindungspunkt zwischen dem Anschluß t- des Transformators T und dem Widerstand R, verbunden und am anderen Ende geerdet. Die Reihenschaltung der Widerstände R-' und R-¹ ist an einem Ende mit dem Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand R, und der Spannungsversorgung V_Rn und an anderen Ende mit dem Verbindungspunkt zwischen dem Anschluß r_? des Transformators T und dem Widerstand R,' verbunden. Einem Operationsverstärker OP werden Spannungen entgegengesetzter Polarität

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von ca. 15 V von Spannungsversorgungen V„_c und VV_E zugeführt. Der Verbindungspunkt zwischen den Widerständen R- und R, ist an einen invertierenden Eingang des Operationsverstärkers OP angeschlossen, und der Verbindungspunkt zwischen den Widerständen R₃' und R-¹ ist an einen nichtinvertierenden Eingang des Operationsverstärkers angeschlossen. Die Brückenschaltung R₁-R^ und R.'-R,¹ und der Operationsverstärker OP bilden die Schleifen-Erfassungsschaltung. Der Leiter vom Telefonapparat TEL zum Anschluß t, des Transformators T und der Leiter vom Telefonapparat TEL zum Anschluß r, des Transformators T bilden jeweils einen Teil einer b-Ader und einen Teil einer a-Ader.

Der Transformator T dient dem Zweck, die Einführung von Wechselstrom-Rauschen von der Telefonapparatseite und anderswo her in die Schleifen-Erfassungsschaltung zu verhindern. Der Operationsverstärker OP dient dem Zweck, seine beiden Eingangssignale zu vergleichen und auf der Grundlage des Vergleichsergebnisses ein Erfassungs-Ausgangssignal mit niedrigem Ausgangswiderstand zu erzeugen.

Wenn der Handapparat des Fernsprechers TEL abgenommen wird, wird ein Gabelschalter im Fernsprecher TEL eingeschaltet, so daß eine Stromschleife vom Erdanschluß G über den Widerstand R,, die Anschlüsse r_ und r, des Transformators, den Fernsprecher TEL, die Anschlüsse t, und t_? des Transformators und den Widerstand R, zur Spannungsquelle Vg_B gebildet wird, so daß ein Schleifenstrom fließt. Wenn der Schleifenstrom fließt, wird zwischen den Eingängen des Operationsverstärkers OP durch die Widerstände R_?, R.., Rp¹ und R ' eine solche Potentialdifferenz erzeugt, daß der Ausgang E_n des Operationsverstärkers invertiert wird. Infolgedessen wird als Ausgangssignal E₀ ein Schleifen-Erfassungssignal erzeugt. Bei dieser Schleifen-Erfassungsschaltung nach Fig. 1 sollten jedoch die Widerstände R~,

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R-,, Rp' und R ' hochpräzise hohe Widerstandswerte in der Größenordnung von 100 k XL· aufweisen. Die Notwendigkeit für das Vorsehen solcher hochpräziser hohen Widerstandswerte ist ein wesentliches Problem, das der Bildung einer integrierten Halbleiterschaltung entgegensteht. Da ferner der Operationsverstärker OP verwendet wird, müssen zusätzlich zu der Spannungsversorgung V_Bß zwei gesonderte Spannungsversorgungen V~p und Vpp vorgesehen sein, was ebenfalls sehr nachteilig ist.

Nach Fig. 2, die ein erstes Ausführungsbeispiel wiedergibt, ist ein erstes Paar Anschlüsse t, und r, eines Transformators T wie in der Schaltung nach Fig. 1 mit einem Fernsprecher TEL parallelgeschaltet. Ein zweites Paar Anschlüsse t_ und r„ des Transformators T ist mit dem diodenseitigen Ende einer Reihenschaltung einer Diode D und eines Widerstands R,_Qbzw. mit einem Ende eines Widerstands R₁₀ ¹ verbunden. Das widerstandsseitige Ende der genannten Reihenschaltung ist an den negativen Pol einer Spannungsvrsorgung Vnn¹ angeschlossen, deren positiver Pol an eine gemeinsame Potentialleitung, z. B. Erde G, angeschlossen ist. Der andere Anschluß des Widerstands R,„' ist geerdet. Eine Stromversorgungsschaltung für den Fernsprecher TEL umfaßt die gemeinsame Potentialleitung G, den Widerstand R,_Q', den Transformator T, die Diode D, den Widerstand R,„ und die Spannungsversorgung Vgo'. Das bedeutet, daß der Fernsprecher TEL, der ein Teilnehmerende ist, an die Stromversorgungsschaltung der Vermittlungsstelle durch eine b-Ader A und eine a-Ader B angeschlossen ist. In einer Schleifen-Erfassungsschaltung umfassen Mittel zum Erzeugen eines ersten Erfassungssignals, dessen Größe dem durch die b-Ader A fließender» Strom I« proportional ist,einen Transistor Q„, dessen Basis an die b-Ader A angeschlossen ist, einen Widerstand R·,-,* dessen eines Ende an den Emitter des

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-U-

Transistors Q₀ angeschlossen ist, die Reihenschaltung der Diode D und des Widerstands R₁₀ und einen Widerstand Rip» dessen eines Ende an den Kollektor des Transistors Q_Q angeschlossen ist. Die Anode der Diode D ist an ein Ende des Widerstands R,_Q angeschlossen. Das andere Ende des Widerstands R₁₁ ist mit dem anderen Ende des Widerstands

verbunden.

Mittel zum Erzeugen eines zweiten Erfassungssignals, dessen Größe dem durch die a-Ader B fließenden Strom I_R proportional ist, umfassen den Widerstand R₁₀'> dessen eines Ende an die gemeinsame Potentialleitung (d. h. Erde) und dessen anderes Ende an die a-Ader B angeschlossen ist. Das nichtgeerdete Ende des Widerstands R₁₀' ist ferner mit dem anderen Ende des Widerstands R_1? verbunden.

Der Widerstand R_1? erzeugt an seinem einen, an den Kollektor des Transistors Q₀ angeschlossenen Ende eine Spannung, die der Summe des ersten und des zweiten Erfassungssignals entspricht. Damit bildet er ein Element zur Addition des ersten und des zweiten Erfassungssignals.

Der Verbindungspunkt zwischen dem Kollektor des Transistors Q₀ und dem Widerstand R-, ~ ist an die Basis eines Transistors Q₁ angeschlossen, dessen Kollektor durch einen Widerstand mit der Spannungsversorgung V_RR' verbunden ist. Der Emitter des Transistors Q₁ und der Emitter eines Transistors Q-, dessen Kollektor an den negativen Pol der Spannungsversorgung V_RR' angeschlossen ist, sind durch einen Widerstand gemeinsam an den positiven Pol einer weiteren Spannungsversorgung V_cc' angeschlossen, deren negativer Pol an die gemeinsame Potentialleitung (z. B. Erde) angeschlossen ist.

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Die Transistoren Q, und Q_? bilden einen Vergleicher, der eine Eingangsspannung, die der Summe einer dem b-Ader-Strom I« proportionalen Spannung und einer dem a-Ader-Strom In proportionalen Spannung entspricht, mit einer Bezugsspannung V_RFF (die bei diesem Ausführungsbeispiel eine negative Spannung ist) vergleicht. Das Vergleichsergebnis wird als Erfasser-Ausgangssignal E_n ¹ von einer Endstufe, die Transistoren Q., und Q. umfaßt, erzeugt.

Wenn der Handapparat des Fernsprechers TEL abgenommen wird, wird ein Gabelschalter (nicht gezeigt) im Fernsprecher TEL eingeschaltet, wodurch ein Schleifenstrom von dem Erdanschluß G über den Widerstand Ri₀'> die Anschlüsse r~ und r, des Transformators T, die Anschlüsse t-, und t~ des Transformators T, die Diode D und den Widerstand R,_Q zur Spannungsversorgung Vgn' fließt. Wie bereits gesagt, erzeugt eine den Transistor Q_n, die Widerstände FL, und R-, _? und die Reihenschaltung aus Diode D und Widerstand R₁₀ umfassende Schaltung eine Spannung, die dem b-Ader-Strom in bezug auf Erde proportional ist. Der Widerstand R,q' erzeugt eine dem a-Ader-Strom proportionale Spannung. Da die Widerstände R,_ und R₁₀ ¹ miteinander verbunden sind, wird an der Basis des Transistors Q₁ die Summe einer dem b-Ader-Strom proportionalen Spannung und einer dem a-Ader-Strom proportionalen Spannung erzeugt. Die Transistoren Q, und Q-, die einen Spannungsverglej eher bilden, führen den Spannungsvergleich derart durch, daß der Transistor Q^ eingeschaltet wird, wenn seine Basii.-spannung niedriger als die Bezugsspannung V_Rp_F wird. Die Transistoren Q, und Q. bilden eine Schaltung zum Umsetzen des Ein-Aus-Ausgangssignals des Transistors Q₁ auf einen TTL-Pegel (TTL = Transistor-Transistor-Logik). Es ist erforderlich, die Basis-Emitter_rDurchlaßspannungsdifferenz des Transistors Q_n und den Durchlaßspannungsabfall an der

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Diode D so einzustellen, daß sie einander im wesentlichen gleich sind. Es wird angenommen, daß die Stromschleife gebildet wird, um das Fließen des b-Ader-Stroms I. und des a-Ader-Stroms I_R zu bewirken. Die Basisspannung V_Rn am Transistor Q, ist aus dem Spannungsabfall am Widerstand R₁₀' und dem Spannungsabfall am Widerstand R,- wie folgt zu ermitteln. Es wird angenommen, daß die Stromverstärkungsfaktoren (hpp) der Transistoren Q„ und Q,
ausreichend hoch sind; dann gilt:

I77^IA⁾ · ^RI10 ⁺ 4^V · ^R12

<^RI10 ^{+ R}12> ¹A ^{+ RI}10 ¹B

Durch die Wahl von Widerstandswerten wie R,q
R , = R und R,_» R₁₀ ¹ erhält man

d. h., die Basisspannung -V_BQ des Transistors Q, ist

im wesentlichen gleich einer Spannung, die der Summe des b-Ader-Stroms I. und des a-Ader-Stroms I_R proportional ist. Da ferner die Basisspannung des Transistors Q- die Bezugsspannung Vpcp ist, so gilt bei VgQ < V_REp,

RFF

also wenn I. + I_n>—5 , daß der Transistor Q₁ einge-

A 0 K₁₀ χ

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schaltet wird, um die Transistoren CU bzw. CL leitend bzw. nichtleitend zu machen, so daß der Schleifen-Erfassungsausgang E„ invertiert wird. Auf diese Weise wird eine Schleifenbildung erfaßt. Die Werte der Widerstände R₁₁ und Rnp sollten zwar, wie oben angegeben, in bezug auf die Werte der Widerstände R₁₀ und R₁Q¹ ausreichend hoch gewählt werden, wobei R,„ = R,^¹ = 200-Ω., aber es genügt, wenn z. B. R₁₁ = R,,, = 5-10 kJTi.. Diese Widerstandswerte erlauben ohne weiteres die Bildung einer integrierten Halbleiterschaltung. Damit wird das bisher beim Stand der Technik auftretende Problem der Genauigkeit der Widerstandswerte auf eine relative Genauigkeit vermindert (z. B. wird das Widerstands-Verhältnis ca. 20-50 gemacht), und diese Schaltung ist in integrierter Halbleitertechnik leicht ausführbar. Ferner wird für TTL nur eine Spannungsversorgung von 5 V benötigt, um die Spannung zu liefern und Vpp¹ zu speisen, und die beiden 1^5 V-Spannungsversorgungen V„~ und V^p für den Operationsverstärker in der Erfassungsschaltung nach Fig. 1 werden nicht mehr benötigt.

Nachstehend wird erläutert, warum die Summe der Ströme, die in der b-Ader und der a-Ader fließen, für die Erfassung der Schleifenbildung genutzt wird. Im allgemeinen ist ein Telefonapparat bzw. Fernsprecher mit einem Fernsprechvermittlungssystem über eine große Anzahl Kilometer eines Fernsprechkabels verbunden, das häufig nicht ausreichend weit von Wechselstromversorgungskabeln beabstandet ist, so daß in dem Fernsprechkabel induktive Längs-Wechselströme fließen können. Wenn solche Längsströme durch das Fernsprechkabel in den b- und a-Adern induziert werden, geht der in der b-Ader fließende induzierte Strom und der in der a-Ader fließende induzierte Strom immer in die gleiche Richtung, d. h. entweder vom Fernsprecher TEL zur Vermittlungsstelle oder umgekehrt

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von der Vermittlungsstelle zum Fernsprecher TEL, so daß bei einer Erhöhung des induzierten b-Ader-Stroms der induzierte a-Ader-Strom vermindert wird. Wenn daher nur der b-Ader-Strom oder nur der a-Ader-Strom überwacht wird, um die Bildung einer Schleife zwischen dem Fernsprecher und der Vermittlungsstelle festzustellen, besteht die Gefahr, daß auch dann, wenn keine Gleichstromschleife gebildet ist, die Erfassungsschaltung irrtümlich ein Schleifen-Erfassungsausgangssignal infolge des induzierten Stroms erzeugt. Daraus ist ersichtlich, daß durch die Nutzung der Summe des b-Ader-Stroms I_A und des a-Ader-Stroms Iq bei der Erfassung einer Stromschleifenbildung ein fehlerhafter Betrieb der Erfassungsschaltung durch die induzierten Längsströme ausgeschlossen ist.

Die Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel zusammen mit einer Stromversorgungsschaltung, die mit elektronischen Bauteilen ausgeführt ist. Dieses Ausführungsbeispiel ist gegenüber demjenigen nach Fig. 2 gering abgewandelt. Eine Stufe 1, die durch Strichpunktlinien bezeichnet ist, umfaßt Transistoren Q₅, Q-, Q₇ und Q_Q, Widerstände ^R101» ^R102' ^R103' ^R104' ^R105' ^R106' ^R107' ^R108 ^und

sowie Kondensatoren C, und C_? und ist ein Beispiel für die Verwirklichung einer elektronischen Schaltung, die die gleiche Funktion wie der Transformator T nach Fig. 2 hat; sie bildet einen Teil einer Stromversorgungsschaltung. Diese Stromversorgungsschaltung ist in der 3A-Patentanmeldung Nr. 115 766/1978 (= 3A-Offenlegungsschrift Nr. 4-244-9/8O vom 25. März 1980) angegeben; sie bildet nicht Teil der vorliegenden Erfindung und wird nur kurz erläutert. Die Transistoren Q_c und Q.,

j 6

die Widerstände R₂₀, R_1QQ, R₁₀₁, R^₁ R₁₀₅, R₁₀₆ und R,_Q7 sowie die Kondensatoren C, und C~ bilden eine Gegenkopplungsstufe, und die Transistoren Q₇ und Q„, die

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Widerstände R._2(J·, R₁₀₃, R₁₀₂, R^, R₁₀₇, R₁₀₈ und sowie die Kondensatoren C, und C₂ bilden eine weitere Gegenkopplungsstufe. Vom Fernsprecher TEL her gesehen hat also die Schaltung 1 einen Gleichstrom-Innenwiderstand gleich dem Widerstandswert der Widerstände R₁ und R₁' von Fig. 1 (oder der Widerstände R₁₀ und R₁₀ ¹ von Fig. 2), und vom Wechselstrom her gesehen hat die Schaltung die Funktion, die gleiche Impedanz wie der Transformator T zu liefern.

Somit fließt in Fig. 3 ein dem b-Ader-Strom I. im wesentlichen gleicher Strom durch den Widerstand Ron» ^unc* ^e^-ⁿ dem a-Ader-Strom I_ß im wesentlichen gleicher Strom fließt durch den Widerstand R_2n' · D· h., die Widerstände R_?n und R₂₀ ¹ haben eine der Funktion der Widerstände R,_Q und R₁₀ ¹ von Fig. 2 im wesentlichen äquivalente Funktion, insoweit die Schleifenerfassung betroffen ist. Die Arbeitsweise dieser Schleifen-Erfassungsschaltung ist daher gleich derjenigen des Ausführungsbeispiels nach Fig. 2 und wird somit nicht näher erläutert. Allerdings hat bei diesem Ausführungsbeispiel die Basis-Emitter-Strecke des Transistors Q-, in der Schaltung 1 die Funktion der Diode D von Fig. 2, so daß die Diode D nicht mehr benötigt wird aufgrund der Verbindung der Basis des Transistors Q₀ mit der Basis des Transistors Q₁-. Ferner wird die Bezugsspannung V_RFp von der Spannungsversorgung V_RR' durch einen Spannungsteiler (bestehend aus Widerständen R₂₃ und R₂- ) geliefert, d. h. es braucht keine gesonderte Bezugsspannungsversorgung Vrjpp vorgesehen zu sein. Außerdem wird als Spannungsversorgung Vp„' nur eine 5 V-Spannungsversorgung für TTL benötigt, und die Spannungsversorgungen V _c~ = 15 V und Vpr· = -15 V für den Operationsverstärker nach Fig. 1 entfallen.

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Selbstverständlich können bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 und weiteren Ausführungsbeispielen ebenso wie in Fig. 3 Widerstände für die Teilung der Spannung der Spannungsversorgung V_RR' als Bezugsspannungsversorgung V_REp vorgesehen sein.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. k unterscheidet sich von dem jenigen nach Fig. 2 dadurch, daß zusätzlich ein Transistor Q₁-, ein Widerstand R₁₅ und eine Diode D¹ vorgesehen sind, um eine dem a-Ader-Strom I₀ proportionale Spannung am Emitter des Transistors Q₁- zu erzeugen. Das eine Ende des Widerstands R_1n ¹ ist mit der gemeinsamen Potentialleitung G (d. h. mit Erde) verbunden, und das andere Ende des Widerstands R₁₀' ist an die Anode der Diode D' angeschlossen. Die Kathode der Diode D¹ ist an die Basis des Transistors Q₅ und ferner an die a-Ader B angeschlossen. Der Kollektor des Transistors Q₁- ist an den negativen Pol der Spannungsversorgung Van¹ angeschlossen. Der Widerstand R,_ ist ein Emitterwiderstand, dessen eines Ende geerdet und dessen anderes Ende an den Emitter des Transistors Q, und das andere Ende des Widerstands Rj₂ (das nicht an die Basis des Transistors Q, gelegt ist) angeschlossen ist. Da der Transistor Q₅ in Emitterfolgerschaltung angeordnet ist, ist seine Ausgangsimpedanz niedrig genug, um sicherzustellen, daß der Spannungsabfall am Widerstand Riq¹ praktisch frei von Beeinflussungen durch den b-Ader-Strom I. ist, so daß am Emitterwiderstand R₁₅ des Transistors Q₁- eine Spannung anliegt, die dem a-Ader-Strom I_R proportional ist. Der Durchlaßspannungsabfall an der Diode D¹ ist so eingestellt, daß er im wesentlichen gleich der Basis-Emitter-Durchlaßspannungsdifferenz des Transistors Q₁- ist.

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Mit der vorstehend angegebenen Schaltung wird am Widerstand R,_? eine dem b-Ader-Strom I. proportionale Spannung erzeugt, und am Emitterwiderstand R,,- des Transistors Q₁- wird eine dem a-Ader-Strom Ir. proportionale Spannung erzeugt. Damit wird an die Basis des Transistors Q, eine Spannung angelegt, die der Summe dieser Spannungen entspricht, d. h. die Summe der den jeweiligen a- und b-Ader-Strömen proportionalen Spannungen. D. h., der Transistor Q₁-, die Diode D¹ und die Widerstände R₁₅ und R,- wirken so zusammen, daß die Summe der dem b-Ader-Strom I. proportionalen Spannung und die Summe der dem a-Ader-Strom I_ß proportionalen Spannung erzeugt wird.

Während in der Schaltung nach Fig. 2 der Kollektorstrom des Transistors Q₀ einen gewissen Spannungsabfall am Widerstand R,_? zusätzlich zu dem Spannungsabfall am Widerstand R₁₀ ¹ erzeugt, der sich gering nachteilig auf die am Widerstand R₁₀ ¹ erzeugte, dem b-Ader-Strom proportionale Spannung auswirkt, fließt in der Schaltung nach Fig. 4· der Kollektorstrom des Transistors Q₀ hauptsächlich durch die Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors Q₁- aufgrund des Stromverstärkungs-Effekts des Transistors Q₅, so daß der vorgenannte geringfügige Nachteil beseitigt ist. Somit ist in der Schaltung nach Fig. A- die Bedingung R₁₂» R₁₀ ¹ (mit R₁₀ = R₁₀ ¹ und R₁₁ = R₁₂), die in der Schaltung nach Fig. 2 erfüllt sein muß, nicht immer erforderlich, wodurch sich ein höherer Freiheitsgrad bei der Auslegung der Schaltungs-Konstanten ergibt.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 unterscheidet sich von demjenigen nach Fig. 2 durch die in Strichpunktlinien gezeichneten Schaltungsblöcke X, Y und Z. Daher werden nur diese Schaltungsblöcke erläutert. Der Block X ist eine Emitterfolger stufe und umfaßt einen Transistor Q₈,

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dessen Basis an den Kollektor des Transistors Q_n der ersten Erfassungssignal-Erzeugungseinheit angeschlossen ist; sein Kollektor ist an den negativen Pol der Spannungsversorgung Vg_B' und sein Emitter ist an die gemeinsame Potentialquelle (z. B. Erde) angeschlossen. Die Basis des Transistors Q₀ ist ferner mit der Kathode

einer Diode verbunden, deren Anode an ein Ende eines Widerstands R₁₂' ^an9^escnl°^ssen ist, dessen anderes Ende geerdet ist. Der Block Y ist eine Summenspannungs-Erzeugerstufe und umfaßt einen Widerstand Ri₅* dessen eines Ende an den Emitter des Transistors Q₀ in der Emitterfolgerstufe X ist, einen Widerstand R₁₃> dessen eines Ende an das nichtgeerdete Ende des Widerstands R_1n ¹ in der zweiten Erfassungssignal-Erzeugungseinheit angeschlossen ist, einen Transistor Q₁-, dessen Basis an die anderen Enden der Widerstände R,, und R₁₅ und dessen Kollektor an den negativen Pol der SpannungsversorgMng Vnn¹ angeschlossen ist, einen Transistor Q., dessen

DD O

Emitter mit dem Emitter des Transistors Q₅ und mit der positiven Klemme der Spannungsversorgung Vpp¹ durch einen Widerstand verbunden ist, dessen Basis geerdet und dessen Kollektor an den negativen Pol der Spannungsversorgung V_RR' über einen Widerstand R, . angeschlossen ist, einen Widerstand R_lü> der zwischen die Basis des Transistors Q₅ und die Basis eines Transistors Q,¹ in der Vergleicherstufe geschaltet ist, und einen Transistor Q_, dessen Basis mit dem Kollektor des Transistors Qs, dessen Emitter

mit dem negativen Pol der Spannungsversorgung Vnn¹ -und dessen Kollektor mit dem Verbindungspunkt des Widerstands ^14- und der Basis des Transistors Q,¹ verbunden sind. Zwischen dem Kollektor des Transistors Q₇ und dem positiven Pol der Spannungsversorgung Vpp¹ ist eine Konstantstromversorgung I_n vorgesehen, die dem Transistor Q₇ einen Vorspannungsstrom zuführt. Die Konstantstromversorgung I_n ist mit jeder bekannten Schaltung, z. B. einer Stromspiegelschaltung, verwirklichbar. Der Block Z bildet eine End-

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stufe mit einem Spannungsvergleicher. Der Spannungsvergleicher umfaßt den Transistor Q,', dessen Kollektor an den positiven Pol der Spannungsversorgung Vpp¹ angeschlossen ist, und einen Widerstand Q₂ ¹, dessen Kollektor an den positiven Pol der Spannungsversorgung Vpp¹ angeschlossen ist. Der positive Pol einer Bezugsspannungsversorgung V_REp' ist mit der Basis des Transistors Q₂ ¹ verbunden,und ihr negativer Pol ist geerdet. Die Emitter der Transistoren Q,¹ und Q₂ ¹ sind über einen Widerstand gemeinsam mit dem negativen Pol der Spannungs_T Versorgung V_RR' verbunden, deren positiver Pol geerdet ist. Der Kollektor des Transistors Q,¹ ist mit der Basis eines Transistors Q. verbunden, dessen Emitter geerdet und dessen Kollektor mit. dem positiven Pol der Spannungsversorgung Vpp¹ über einen Widerstand verbunden ist. Der Vergleicher dieses Ausführungsbeispiels funktioniert in der gleichen Weise wie der Vergleicher bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2, wobei jedoch die Betriebspolarität entgegengesetzt ist. D. h., der Transistor Q," wird eingeschaltet, wenn sein Basispotential höher als die Bezugsspannung V_Rr-p' wird, so daß der Transistor Q. eingeschaltet wird, wogegen in Fig. 2 der Transistor Q, eingeschaltet wird, wenn das Basispotential des Transistors Q₁ niedriger als die Bezugsspannung V_RFF wird.

Die Emitterfolger stufe X erzeugt am Emitter des Transistors Q₈ eine dem b-Ader-Strom I- proportionale Spannung (Vp₀ ) aus dem Spannungsabfall am Widerstand R₁₂ ¹ mit niedriger Ausgangsimpedanz. Die Summenspannungs-Erzeugungsstufe Y erzeugt eine Umkehrung einer der Summe der Ausgangsspannung Vp_n und des Spannungsabfalls (V_R ,) am

Widerstand Rtq¹ propotionalen Spannung. Durch die Wahl der Widerstandswerte wie folgt:

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R = R₁ = -j- R₁ (k>l) wird die Kollek,torspannung V_pn des Transistors Q₇, die der Ausgangswert der Summenspannungs-Erzeugungsstufe ist, wie folgt ausgedrückt: V_rn = -k(V_rn + V_R ,). Infolgedessen ist,

^Ly7 ^y8 10

wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2, die Basisspannung V₀₀ des Transistors Q₁, die die Eingangsspannung zum Vergleicner ist,

^Rl₂' ^{+ 1}B

und wenn die Widerstandswerte wie folgt sind: R,„ und R,, = Rip!

^VB_Ql ^Äk(IA ^{+ 1}B) ^R10 <*>'

Wenn V_ß0 > V_RE[r, wird der Transistor Q₁ eingeschaltet,

so daß der Transistor Q. gesperrt wird, wodurch der Zustand des Ausgangs E₀' invertiert wird und die Erfassung der Bildung einer Schleife anzeigt.

Bei diesem Ausführungsbeispiel umfaßt die Bedingung für die Bestimmung der Schleifenerfassung nunmehr den Verstärkungsfaktor "k" (> 1) entsprechend der Gleichung so daß der Freiheitsgrad in bezug auf die Auslegung der Bezugsspannungsversorgung V_R[rp in vorteilhafter Weise vergrößert wird.

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Wie vorstehend erläutert wurde, ist die angegebene
Schleifen-Erfassungsschaltung, bei der die Einstellung hochpräziser hoher Widerstandswerte nicht erforderlich ist, sehr gut als integrierte Halbleiterschaltung auszubilden. Auch benötigt sie keine relativ hohen Spannungsversorgungen, die ja in einer integrierten Schaltung normalerweise auch nicht vorgesehen sind.

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Claims (9)

1. Ansprüche

   (lj Schaltung zum Erfassen einer durch Betätigen eines Fernsprechers gebildeten Schleife, die eine Verbindung zwischen dem Fernsprecher und einer Vermittlungsstelle durch eine a-Ader und eine b-Ader anzeigt, gekennzeichnet durch

   - eine Stufe zum Erzeugen eines ersten Erfassungssignals, dessen Amplitude einem in der b-Ader (A) fließenden b-Ader-Strom (I_A) proportional ist;

   - eine Stufe zum Erzeugen eines zweiten Erfassungssignals, dessen Amplitude einem in der a-Ader (B) fließenden a-Ader-Strom (Ig) proportional ist,

   - wobei der b-Ader-Strom (I_A) ^un<^ der a-Ader-Strom (I_R) gleichzeitig in der Schleife fließen;

   - eine Stufe zum Addieren des ersten und des zweiten Erfassungssignals; und

   - eine Endstufe, die auf das Ausgangssignal der Addierstufe anspricht und einen Vergleicher und eine Bezugsspannungsversorgung umfaßt,

   - wobei die Ausgangssignale der Addierstufe und der Bezugsspannungsversorgung dem Vergleicher zuführbar sind.
2. 2. Schaltung nach Anspruch 1,

   dadurch gekennzeichnet,

   - die Endstufe schaltungsmäßig so aufgebaut ist, daß sie

   81-(A 4-92A--03)-Schö

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   ein Ausgangssignal mit einer Amplitude erzeugt, die je nach dem Vergleichsergebnis im Vergleicher zwei unterschiedliche Zustände hat.
3. 3. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

   - daß die erste Erfassungssignal-Erzeugungsstufe umfaßt:

   - einen Transistor (Q₀) > dessen Basis mit der b-Ader (A) verbunden ist,

   - einen ersten Widerstand (R,,), dessen eines Ende an den Emitter des Transistors (Q₀) angeschlossen ist,

   - eine Reihenschaltung einer Diode (D) mit einem zweiten Widerstand (R₁₀) , wobei das widerstandsseitige Ende der Reihenschaltung an das andere Ende des ersten Widerstands (R₁₁) sowie an eine Spannungsversorgung (V_RR') angeschlossen ist, während das diodenseitige Ende der Reihenschaltung an die Basis des Transistors (Qq) angeschlossen ist, und

   - einen dritten Widerstand (R,,,), dessen eines Ende an den Kollektor des Transistors (Q₀) angeschlossen ist; und

   - daß die zweite Erfassungssignal-Erzeugungsstufe umfaßt:

   - eine Widerstandseinheit (R₁₀')> deren eines Ende an die gemeinsame Potentialleitung (G) angeschlossen ist und deren anderes Ende mit dem anderen Ende des dritten Widerstands (Rip sowie mit der a-Ader (B) verbunden ist

   (Fig. 2).
4. 4. Schaltung nach Anspruch 3,
   dadurch gekennzeichnet,

   - daß die Addierstufe den dritten Widerstand (R_1?) aufweist, dessen eines Ende an den Vergleicher angeschlossen ist, und

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   - daß die Widerstandsstufe (R-iq¹) einen vierten

   Widerstand aufweist
   (Fig. 2).
5. 5. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

   - daß die erste Erfassungssignal-Erzeugungsstufe umfaßt:

   - einen Transistor (Qq), dessen Basis mit der b-Ader (A) verbunden ist,

   - einen ersten Widerstand (R₁₁), dessen eines Ende an den Emitter des Transistors (Q₀) angeschlossen ist,

   - eine Reihenschaltung aus einer Diode (D) und einem zweiten Widerstand (Riq)> wobei das widerstandsseitige Ende der Reihenschaltung mit dem anderen Ende des ersten Widerstands (R,,) sowie mit einer Spannungsversorgung (V_RR') verbunden ist, während das diodenseitige Ende der Reihenschaltung mit der Basis des Transistors (Qr₁) verbunden ist, und

   - einen dritten Widerstand (R,,,), dessen eines Ende an den Kollektor des Transistors (Q₀) angeschlosen ist;

   - daß die zweite Erfassungssignal-Erzeugungsstufe umfaßt:

   - eine Reihenschaltung aus einer weiteren Diode (D¹) und einem fünften Widerstand (R,,-) , wobei das diodenseitige Ende mit der a-Ader (B) und das vyiderstandsseitige Ende mit einer gemeinsamen Potentialleitung (G) verbunden ist; und

   - daß die Addierstufe umfaßt:

   - den dritten Widerstand (R₁₂) ^und einen weiteren Transistor (Q₅) in Emitterfolgerschaltung, wobei ein Ende des Emitterwiderstands (R₁₅) des weiteren Transistors (Qn) an die gemeinsame Potentialleitung (G) angeschlossen ist, während das andere Ende des Emitterwiderstands (Ri₅) des weiteren Transistors (Q₅)

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   mit dem anderen Ende des dritten Widerstands (R₁₂) sowie mit dem Emitter des weiteren Transistors (Q₁-) verbunden ist, und wobei die Basis des weiteren Transistors (Q₁-) mit dem diodenseitigen Ende der Reihenschaltung (D¹, R₁₅) verbunden ist (Fig. 4).
6. 6. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

   - daß die erste Erfassungssignal-Erzeugungsstufe umfaßt:

   - einen ersten Transistor (Qq) > dessen Basis an die b-Ader (A) angeschlossen ist,

   - einen ersten Widerstand (R,,), dessen eines Ende mit dem Emitter des ersten Transistors (Q₀) verbunden ist,

   - eine Reihenschaltung aus einer Diode (D) und einem zweiten Widerstand (R,„), wobei das widerstandsseitige Ende der Reihenschaltung an das andere Ende des ersten Widerstands (R₁₁) sowie an eine Spannungsversorgung (Von¹) und das diodenseit'ige Ende der Reihenschaltung an die Basis des ersten Transistors (Q₀) angeschlossen ist,

   - einen dritten Widerstand (R₁₂ ¹), dessen eines Ende elektrisch an den Kollektor des ersten Transistors (Qq) angeschlossen ist und dessen anderes Ende mit einer gemeinsamen Potentialleitung (G) verbunden ist, und

   - einen zweiten Transistor (Q₈) in Emitterfolgerschaltung, dessen Basis mit dem Kollektor des ersten Transistors (Q₀) und elektrisch mit dem anderen Ende des dritten Widerstands (R,-¹) verbunden ist;

   - daß die zweite Erfassungssignal-Erzeugungsstufe umfaßt:

   - eine Widerstandseinheit (Ri₀ ¹)* deren eines Ende mit der gemeinsamen Potentialleitung (G) und deren anderes Ende mit der a-Ader (B) verbunden ist; und

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   - daß die Addierstufe umfaßt:

   - einen vierten Widerstand (R₁₅), dessen eines Ende

   an den Emitter des zweiten Transistors (Q₀) ange-

   schlossen ist,

   - einen fünften Widerstand (R,,), dessen eines Ende an das andere Ende der Widerstandseinheit (R₁₀ ¹) angeschlossen ist,

   - einen dritten Transistor (Qc), dessen Basis mit den anderen Enden des vierten und des fünften Widerstands (Ricj Ri3) verbunden und dessen Kollektor mit der Spannungsversorgung (Vqr¹) verbunden ist,

   - einen vierten Transistor (Q,.), dessen Basis mit der

   gemeinsamen Potentialleitung (G) und dessen Kollektor mit der Spannungsversorgung (VgD¹) über einen sechsten Widerstand (R_1n) verbunden ist,

   - wobei die Emitter des dritten und des vierten Transistors (Q₁-, Qy.) gemeinsam an eine weitere Span-

   P D

   nungsversorgung (V_cc') angeschlossen sind,

   - einen siebten Widerstand (Ri₁,)* dessen eines Ende an die Basis des vierten Transistors (Q,.) angeschlossen

   ist, und

   - einen fünften Transistor (Q₇), dessen Basis an den Kollektor des vierten Transistors (Q^), dessen Emitter

   an die erstgenannte Spannungsversorgung (V_Rn') ^un<l dessen Kollektor an das andere Ende des eibten Widerstands (RiJ.) angeschlossen ist,

   - wobei der Verbindungspunkt des Kollektors des fünften Transistors (Q₇) und des siebten Widerstands (R,.) das Ausgangssignal der Addierstufe abgeben

   (Fig. 5).
7. 7. Schaltung zum Erfassen einer durch Betätigen eines Fernsprechers gebildeten Schleife, die eine Verbindung zwischen dem Fernsprecher und einer Vermittlungsstelle durch eine a-Ader und eine b-Ader anzeigt,

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   ORIGINAL INSPECTED

   gekennzeichnet durch

   - eine Stufe zum Erzeugen eines ersten Span lungssignals, dessen Amplitude proportional einem in de~ b-Ader

   (A) fließenden b-Ader-Strom (I_A) ist;

   - eine Stufe zum Erzeugen eines zweiten Spa inungssignals, dessen Amplitude proportional einem in der a-Ader

   (B) fließenden a-Ader-Strom (I_ß) ist;

   - eine Addierstufe zum Addieren des ersten und des zweiten Spannungssignals; und

   - einen Vergleicher, der eine Bezugsspannunqsversorgung (V_D[-r-) umfaßt und der die Ausgangssignale der Addier-

   Htr

   stufe und der Bezugsspannungsversorgung empfängt und ein Ausgangssignal erzeugt, das in Abhängigkeit vom Vergleichsergebnis im Vergleicher zwei ge ;onderte Zustände annehmen kann.
8. 8. Schaltung zum Erfasser, einer durch Betätigen eines Fernsprechers gebildeten Schleife, die eine Verbindung zwischen dem Fernsprecher und einer Vermittlungsstelle durch eine a-Ader und eine b-Ader anzeigt, gekennzeichnet durch

   - einen ersten Transistor (Q_o> dessen Basis mit der b-Ader (A) verbunden ist, deesen Emitter an ein Ende eines ersten Widerstands (R,,) und dessen Kollektor

   an ein Ende eines dritten Widerstands (R₁ p) gelegt ist, - wobei die Basis des ersten Transistors (Q~ ferner an ein Ende einer Diode (D) angeschlossen ist, deren anderes Ende an ein Ende eines zweiten Widerstands (R_1n) gelegt ist, dessen anderes Ende mit dem anderen Ende des ersten Widerstands (R,,) sowie mit einer Spannungsversorgung (Vg₀ ¹) verbunden ist;

   - eine Widerstandseinheit (R,«')) deren eines Ende mit einer gemeinsamen Potentialleitung (G) und deren anderes Ende mit dem anderen Ende des dritten Widerstands (R,~ sowie mit der a-Ader (B) verbunden iit;

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   - einen Vergleicher (Q-., Q?), dessen einer Eingang an den Verbindungspunkt des Kollektors des ersten Transistors (Q_n) mit dem einen Ende des dritten Widerstands (R,_? und dessen anderer Eingang an eine Bezugsspannungsversorgung (V_RFp) gelegt ist; und

   - eine Endstufe (Qo, Qa)* die das Ausgangssignal des Vergleichers (Q₁, Q_?) empfängt und ein Ausgangssignal abgibt, das in Abhängigkeit vom Ausgangssignal des Vergleichers einen von zwei gesonderten Zuständen annimmt

   (Fig. 2).
9. 9. Schaltung zum Erfassen einer durch Betätigen eines Fernsprechers gebildeten Schleife, die eine Verbindung zwischen dem Fernsprecher und einer Vermittlungsstelle durch eine a-Ader und eine b-Ader anzeigt, gekennzeichnet durch

   - einen ersten Transistor (Q_n), dessen Basis an die b-Ader (A) angeschlossen ist, dessen Emitter mit einem Ende eines ersten Widerstands (R,,) und dessen Kollektor mit einem Ende eines dritten Widerstands (Ri₂) verbunden ist, wobei seine Basis ferner mit einem Ende einer Diode (D) verbunden ist, deren anderes Ende mit einem Ende eines zweiten Widerstands (Ri₀) verbunden ist, dessen anderes Ende¹ an das andere Ende des ersten Widerstands (R,,) sowie an eine Spannungsversorgung (V_ßB') gelegt ist;

   - eine Reihenschaltung aus einer weiteren Diode (D¹) und einem fünften Widerstand (R_1n ¹),

   - deren diodenseitiges Ende mit der a-Ader (B) und deren widerstandsseitiges Ende mit einer gemeinsamen Potentialleitung (G) verbunden ist;

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   - einen zweiten Transistor (Q₁-) in Emitterfolgeranordnung, wobei ein Ende des Emitterwiderstands (Ri₅) des zweiten Transistors (Q₁-) mit der gemeinsamen Potentialleitung (G) und das andere Ende mit dem anderen Ende des dritten Widerstands (Ri₂) ^{sowie mit} dem Emitter des zweiten Transistors (Q₁-) verbunden ist, und wobei die Basis des zweiten Transistors (Q₅) mit dem diodenseitigen Ende der Reihenschaltung (D¹, Riq¹) verbunden ist;

   - einen Vergleicher (Q,, Q-), dessen einer Eingang an den Verbindungspunkt des Kollektors des ersten Transistors (Q_n) mit dem einen Ende des dritten Widerstands (R₁₇) und dessen anderer Eingang an eine Bezugsspannungsversorgung (V_REp) angeschlossen ist; und

   - eine Endstufe (Q^, 0λ)> die das Ausgangssignal des Vergleichers empfängt und ein Ausgangssignal abgibt, das in Abhängigkeit vom Ausgangssignal des Vergleichers einen von zwei gesonderten Zuständen annimmt

   (Fig. k).

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