DE3034682A1

DE3034682A1 - Elektronische signalanordnung zum anschluss an eine signaluebertragungsleitung

Info

Publication number: DE3034682A1
Application number: DE19803034682
Authority: DE
Inventors: Eilev Oslo Enggrav; Ian Sherston Malmesbury Wiltshire Phillips; Gijsbert Wilhelm Hilversum Versteeg
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1979-09-17
Filing date: 1980-09-13
Publication date: 1981-04-02
Also published as: US4376876A; FR2465384A1; GB2064268A; GB2064268B; FR2465384B1

Description

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Elektronische Signalanordnung zum Anschluss an eine Signalübertragungsleitung.

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektronische Signalanordnung zum Anschluss an eine Signalübertragungsleitung, über die die Anordnung mit einem Gleichstrom gespeist wird, welche Signalanordnung eine Anzahl Schaltungseinheiten enthält, die mit je einem Speiseklemmenpaar zum Empfangen eines Speisegleichstromes versehen sind.

Die Anordnung dieser Art ist beispielsweise ein lautsprechender Fernsprechapparat, der verschiedene Schaltungseinheiten enthält, z.B. einen sprachgesteuerten Schalter, einen Leistungsverstärker und eine elektronische Gabelschaltung.

DieseSchaltungseinheiten benötigen eine bestimmte Betriebsspeisespannung. Um den Speisegleichstrom für den Leistungsverstärker möglichst gut auszunutzen ist es wichtig, den Leistungsverstärker in Reihe mit den anderen Schaltungseinheiten der Anordnung zu speisen. Die Betriebsspeisespannungen der Schaltungseinheiten addieren sich aber dann, wodurch die Gefahr besteht, dass ein bestimmtes Maximum, das noch gerade zulässig ist, überschritten wird.

In vielen automatischen Fernsprechsystemen gilt

die Forderung, dass die Spannung zwischen den Anschlussklemmen des Fernsprechapparats unter den ungünstigsten Umständen ("worst-case") bei einem bestimmten Wert des Speisegleichstromes, einen bestimmten Wert nicht über—

schreiten darf.

Der letztgenannte bestimmte Wert kann aber

kleiner sein als die Summe der Betriebsspeisespannungen der Schaltungseinheiten, wodurch unter "worst-case"-Umständen die genannte Forderung nicht erfüllt wird.

Die Erfindung hat nun zur Aufgabe, eine elektronische Signalanordnung der eingangs erwäünten Art zu schaffen, mit der auf einfache Weise die Forderung erfüllt

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werden kann, dass die Spannung zwischen den Anschlussklemmen der Anordnung unter "worst-case"-Umständen bei einem bestimmten ¥ert des Speisegleichstromes, einen bestimmten Wert nicht überschreiten darf.

Die erfindungsgemässe elektronische Signalanordnung weist dazu das Kennzeichen auf, dass die Speiseklemmen mindestens zweier Schaltungseinheiten derart verbunden sind, dass der Speisestrom in Reihe durch die Schaltungseinheiten fliesst und die Speisespannung der einen Schaltungseinheit sich zu der Speisespannung der anderen Schaltungseinheit addiert und dass Mittel vorhanden sind, die beim Sinken des Speisegleichstromes unter einen bestimmten Wert die Speisespannung mindestens einer der Schaltungseinheiten mehr als proportional zu dem Speisegleichstrom sinken lässt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist

in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemässen Anordnung,

Fig. 2 ein Spannungs-Stromdiagramm zur Erläuterung der Wirkungsweise der erfindungsgemässen Anordnung.

In Fig. 1 ist das Blockschaltbild eines lautsprechenden Fernsprechapparates dargestellt, der ein typisches Beispiel einer elektronischen Signalanordnung der betreffenden Art ist.

Die Erfindung wird an Hand eines lautsprechenden Fernsprechapparates näher erläutert, wobei erwähnt sei, dass die Erfindung auch auf andere elektronische Signalanordnungen anwendbar ist, die eine Anzahl Schaltungseinheiten enthalten, die über die Signalübertragungsleitung gespeist werden.

Der lautsprechende Fernsprechapparat nach Fig. 1 enthält zwei Klemmen 1 und 2 zum Anschluss des Apparates an eine Signalübertragungsleitung, beispielsweise eine Teilnehmerleitung eines automatischen Fernsprechsystems. Der Fernsprechapparat wird über die Signalüber-

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tragungsleitung eine Speisegleichspannung zugeführt. Diese Speisegleichspannung rührt im Falle einer Teilnehmerleitung einer Fernsprechvermittlung von der zentralen Batterie der Vermittlung her. üblich dabei ist, dass die Teilnehmerleitung über einige Widerstände, die als Speisewiderstände bezeichnet werden, an die zentrale Batterie angeschlossen ist.

Um den Fernsprechapparat von der Polarität der Speisegleichspannung der Signalübertragungsleitung unabhängig zu machen, liegt zwischen den Anschlussklemmen 1 und 2 und den weiteren Schaltungsanordnungen des Apparates eine Gleichrichterbrückenschaltung ^. Diese Gleiehriehterbrücke sorgt dafür, dass die Spannung des Leiters k gegenüber der Spannung des Leiters 5 immer positiv sein wird.

Die Leiter h und 5 führen den Speisestrom der Schaltungsanordnungen des Fernsprechapparates, welcher Strom vom Leiter h zum Leiter 5 füesst, und gleichzeitig führen die Leiter K und 5 die anderen Signalströme, die durch Sprach— und/oder Signalisierungssignale verursacht werden.

Es sei erwähnt, dass das Blockschaltbild aus Fig. 1 nur einige wichtige Sehaltungseinheiten des lautsprechenden Fernsprechapparates darstellt. Diese können noch durch andere Schaltungseinheiten zum Durchführen weiterer für die Erfindung nicht wesentlicher Funktionen ergänzt werden. Die Erfindung kann jedoch an Hand der dargestellten Schaltungseinheiten näher erläutert werden.

Weiterhin sei erwähnt, dass die Erfindung nicht die genaue Konstruktion der Sehaltungseinheiten, aus denen ein lautsprechender Fernsprechapparat aufgebaut ist, betrifft. Die Erfindung bezieht sich auf die Gleichstromspeisung der Sehaltungseinheiten. Ein Blockschaltbild der Sehaltungseinheiten wird deswegen zur Erläuterung der Erfindung ausreichen.

Der lautsprechende Fernsprechapparat nach Fig.1 enthält eine aktive Gabelschaltung 6, einen Duplexsehalter 7 und einen Leistungsverstärker 8.

Die Gabelschaltung 6 ist mit den Speiseklemmen

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6-1 ixnd 6-2 versehen. Der Duplexs ehalt er 7 ist mit den Speiseklemmen 7-1 und 7-2 versehen. Der Leistungsverstärker 8 ±st mit den Speiseklemmen 8-1 und 8-2 versehen. Die Speiseklemmen sind derart miteinander verbunden, dass der Speisestrom in Reihe durch die Schaltungseinhei— ten fliesst und die Speisespannungen der Schaltungseinheiten sich addieren.

Lautsprechende Fernsprechapparate sind an sich bekannt, beispielsweise aus den U.S. Patentschriften 3.751.602 und 4.052.562.

Die Gabelschaltung 6 enthält weiterhin einen Anschluss für einen Sendeweg 9 und einen Anschluss für einen Empfangsweg 10. Mittels des Sendeweges 9 werden Sprachsignale der Gabelschaltung 6 ziigeführt. Diese Sprachsignale lassen zwischen den Klemmen 6-1 und 6-2 Signalströme fliessen,wodurch zwischen den Anschlussklemmen 1 und 2 ein Signalstrom fliesst. Sprachsignale, die von der Signalübertragungsleitung herrühren, lassen zwischen den Speiseklemmen 6-1 und 6-2 Signalströme fliessen. Diese

²" Signalströme haben die "übertragung von Sprachsignalen über den Empfangsweg 10 zur Folge.

Die Ausbildung der Gabelschaltung 6 ist für

Verständnis der Erfindung nicht von Bedeutung. Es reicht aus zu wissen, dass die Gabelschaltung 6 aktive Elemente in Form von Operationsverstärkern und Transistoren enthalten kann, die für ihre gute Wirkung einen Speisegleichstrom brauchen, der den Speiseklemmen 6-1 und 6-2 entnommen wird. Eine mögliche Ausführungsform der Gabelschaltung 6 ist in Fig. 3b der obengenannten U.S. Patentschrift 3.751.602 dargestellt und zwar in dem Sinne, dass die Speiseklemme 6-1 unmittelbar an den Kollektor des darin dargestellten Transistors angeschlossen wäre und die Speiseklemme 6-2 mittels des darin dargestellten Widerstandes an den Emitter desselben Transistors.

Der Duplexsehalter 7 schafft zwischen dem Mikrophon 11 und dem Sendeweg 9 oder zwischen dem Empfangsweg 10 und dem Lautsprecherkanal 12 einen Ubertra-

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gungsweg. Der Duplexschalter 7 enthält Schaltungsanordnungen, die abhängig von den Signalen, die von dem Mikrophon 11 und dem Empfangsweg 10 herrühren, einen Übertragungsweg in der einen Richtung vom Mikrophon 11 zum Sendeweg 9 oder in der anderen Richtung vom Empfangsweg 10 zum Lautsprecher 12 herbeiführt.

Die Ausbildung des Duplexschalters 7 ist zum Verständnis und zur Anwendung der Erfindung nicht von Bedeutung. Im Grunde kann jeder bekannte Duplexschalter verwendet werden. Eine besonders geeignete Ausführungsform ist in Fig. 11 der obengenannten U.S. Patentschrift 4.052.562 dargestellt, in dem Sinne, dass einer der darin dargestellten Lautprecher und der zugeordnete Leistungsverstärker durch den Sendeweg 9 und das dem Lautsprecher zugeordnete Mikrophon durch den Empfangsweg 10 ersetzt werden würde; die restlichen Leistungsverstärker mit dem daran angeschlossenen Lautsprecher entsprechen dem Leistungsverstärker 8 und dem Lautsprecher 13 und das Mikrophon, das dem Lautsprecher zugeordnet ist, würde dem Mikrophon 11 entsprechen.

Die elektronischen Schaltungsanordnungen in dem Duplexschalter 7 brauchen für eine einwandfreie Wirkung einen Speisegleichstrom, der von den Speiseklemmen 7-1 und 7—2 abgeleitet wird. Die Speisespannung zwischen den

^⁵ Speiseklemmen 7-1 und 7-2 wird durch die Zener-Diode 14 stabilisiert, die den Speiseklemmen parallelgeschaltet ist. Die ¥echselstromimpedanz der Zener-Diode 14 ist sehr niedrig, so dass die ¥echselstromsignalströme, die zwischen den Speiseklemmen 6-1 und 6-2 der Gabelschaltung

^ fliessen, durch die Zener-Diode 14 fliessen werden.

Die Leistungsverstärker 8 verstärkt die Sprachsignale, die durch den LautSprecherkanal 12 dem Verstärker zugeführt werden. Der Speisegleichstrom wird den Speiseklemmen 8-1 und 8-2 entnommen. Die Speisespannung

zwischen diesen Speiseklemmen wird durch die Reihenschaltung aus den'Zener-Dioden 15 und 16 stabilisiert, welche Reihenschaltung den Speiseklemmen parallelgeschaltet ist. Diese

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■Zener-Diode bilden auf dieselbe Art und leise wie die Zener-Diode Xh für die ¥echselStromsignalströme einen Umweg. ' · "'""""-

Ein wichtiger Grund zur Reihenschaltung der Speise strecken der ' Schältungseinheiten 7.» 6 und 8 ist, dass auf diese Weise" der Speisegleichstrom des Fernsprech— apparates für den Leistungsverstärker 8 -voll ausgenutzt werden kann. Ein Nächteil ist, dass die -Speisespannungen der·Schältungseinheiten sich addieren.

^g ^{: :} ' In einem praktischen automatischen Fernsprech— system darf die DC-Spannung zwischen den Klemmen 1 -und 2 des' Ferrisprechapparatus bei einem' bestimmten ¥ert des Speisegleichstromes 'einen bestimmten ¥ert nicht über schreiten. Die genannte Spannung darf beispielsweise nicht grosser sein als etwa 18,5 V bei 15 niA, wenn von einer Fernsprechzentrale mit einer zentralen Batterie— spannung von minimal 42 V, einem Speisewiderstandspaar mit einem Gesamtwiderstand von maximal TQOO Ohm, einer Lei— tungslänge von maximal 2 km und einem Schwellenwert für den Leitungsström von I5 mJL ausgegangen wird.

Die genannten ¥erte, die im schlimmsten Fall ("worst—-case¹*) insgesamt auftreten, führen zu einer maximal zulässigen Klemmenspannung bei dem gegebenen ■Schwellenwert des Leitungsströmes. ¥βήή dieser Spannungswert als Richtwert betrachtet wird, auch in dem Fall, bei, dem der'Speisegleichstrom grosser ist als der Schwellenwert, führt dies zu einer Beschränkung der Speisespannungen der Schaltungseinheiten. Das Entwerfen der Schaltungsein^ hexten wird dann schwieriger oder ihre Leistungen nehmen ab. Letzteres gilt insbesondere für den Leistungsverstärker

Nach der Erfindung ist eine Schaltungsanordnung vorgesehen, die den Speisegleichstrom überwacht.und die Speisespannung des Leistungsverstärkers 8 mehr als proportional zu dem Speisestrom abnehmen lässt, wenn der

Speisestrom in die Nähe des Schwellenwertes gelangt. Die Speisespannung V des Leistungsverstärkers 8 als Funktion des Speisestromes i des Fernsprechapparates zeigt den Ver-

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lauf, wie dieser in Fig. 2 dargestellt ist. Der Schwellenwert liegt beispielsweise bei 15 mA| die Speisespannung beträgt dann beispielsweise 4,5 V, während- für grössere Speiseströme die Speisespannung beispielsweise 10 V beträgt.

Die Speisespannungen der aktiven Gabelschaltung und des Duplexsehalters 7 können zusammen beispielsweise etwa 12,5 V betragen, was zusammen mit der Speisespannung von beispielsweise 10 V des Leistungsverstärkers 8 und den

1" Spannungsabfall an der Gleichrichterbrücke 2. eine Klemmenspannung von etwa 2k V zwischen den Anschlussklemmen 1 und 2 ergibt. Die Abnahme der Speisespannung des Leistungsverstärkers 8 von 10V für Ströme grosser als 15 mA bei 4,5 V bei dem Schwellenwert von 15 mA sorgt dafür, dass die Klemmenspannung bei dem Schwellenwert nicht grosser wird als der maximal zulässige ¥ert von etwa 18,5 V. Die Abnahme der Qualität der Wiedergabe der Sprache durch den Lautsprecher im schlimmsten Fall, was nxir selten auftritt, wird wegen einer qualitativ guten Lautsprecherwiedergabe

^" unter normalen Umständen akzeptiert.

Die Stromüberwachungsschaltung enthält u.a. die Transistoren 17> 18 und 19· Durch den Transistor 17 fliesst ein Strom von etwa 1 mA, der mittels des Widerstandes 20 eingestellt ist. Dieser Strom fliesst auch

^⁵ durch den Transistor 18, der als Diode geschaltet ist, und den Widerstand 21 von ca. 3OO Ohm in Reihe. Die Spannung am Transistor 18 und am Widerstand 21 in Reihe beträgt dann etwa 900 mV.

Der Speisestrom des Fernsprechapparates fliesst durch den Widerstand 22 von etwa 18 Ohm, der für Wechselstromsignalströme durch den Kondensator 23 überbrückt ist. Die genannte Spannung von 9OO mV ist an der Reihenschaltung aus dem Basis-Emitter-Ubergang des Transistors I9 und dem Widerstand 22 vorhanden. Der Transistor I9 ist dann

leitend, wenn der Speisestrom kleiner wird als etwa 16,5 mA. In diesem Fall wird der Kondensator 2k, der normalerweise für die Speisung des Leistungsverstärkers 8 einen

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Puffer bildet, durch den Transistor 19 entladen. Der Strom, der letzten Endes durch den Transistor 19 dem Widerstand 22 zugeführt wird, ist derart, dass die Summe der Spannungen an dem Basis-Emitter-Ubergang des Transistors 19 und am Widerstand 22 die genannte Spannung von 9OO mV ausgleicht.

Das Resultat der Wirkung der Stromüberwachungsschaltung' ist, dass bei einer Abnahme des Speise— gleichstromes, der zwischen den Anschlussklemmen 1 und 2 fliesst, (der Leitungsstrom), die Speisespannung des Leistungs-Verstärker 8 soweit abnimmt, dass beim Erreichen des Schwellenwertes des LeitungsStroms die maximal zulässige Klemmenspannung nicht überschritten wird. Der Leistungsverstärker kann dann für eine Speisespannung bemes— sen werden, die grosser ist als die Speisespannung, die im schlimmsten Fall bei einem Leitungsstrom von I5 mA erlaubt ist. ■

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Claims

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PATENTANSPRTJECHE:

1 y Elektronische Signalanordnung zum Anschluss

an eine Signalübertragungsleitung, über die die Anordnung mit einem Gleichstrom gespeist wird, welche Signalanordnung eine Anzahl Schaltungseinheiten enthält, die mit je einem Speiseklemmenpaar zum Empfangen eines Speisegleichstromes versehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Speiseklemmen mindestens zweier Schaltungseinheiten derart verbunden sind, dass der Speisestrom in Reihe durch diese Schaltungseinheiten fliesst und die Speisespannung den einen Schaltungseinheit sich zu der Speisespannung der anderen Schaltungseinheit addiert und dass Mittel vorhanden sind, die beim Sinken des Speisegleichstromes unter einen bestimmten ¥ert die Speisespannung mindestens einer der Schaltungseinheiten mehr als proportional zu dem Speise-

gleichstrom sinken lässt.
2. Elektronische SignalanOrdnung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, dass parallel zu den Speiseklemmen mindestens einer der Schaltungseinheiten die. Hauptstromstrecke eines Transistors geschaltet ist und dass Mittel

vorhanden sind zum Steuern des Transistors durch die Differenz zwischen einer Bezugsspannung und einer dem Speisegleichstrom proportionalen Spannung.

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