DE3042608C2 - Schaltungsanordnung für die Stromversorgung von Anschlußleitungen in Fernsprechanlagen - Google Patents

Description

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die veränderbare Spannungsquelle (PVSi) im Zuge einer Leitungsader (B) angeordnet ist und daß zwischen den Leitungsadern eine Konstantstromschaltung (CC) parallel zur Symmetrierungsimpedanz (Ri, R 2) liegt, wobei die Konstantstromschaitung abhängig von den Anschlußleitungsbedingungen durch die Steuerschaltung (C)gesteuert wird.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Anschlußleitung (L) zu übertragenden Sprachsignale der Konstantstromschaitung (CC) zugeführt werden und damit den Leitungsstrom modulieren.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die veränderbare Spannungsquelle (PVS2) parallel zur Symmetrierungsimpedanz (R 3, R 4) liegt und auch als Konstantstromschaitung ausgebildet ist.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die der Anschlußleitung (L) zuzuführenden Sprachsignale der veränderbaren Spannungsquelle (PVS 2) zur Modulation des Leitungsstroms zugeleitet werden.

6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die veränderbare Spannungsquelle (PVS 1, PVS 2) einen Kondensator (C2) aufweist, dessen Spannung geändert wird und mit dessen Spannungsänderung sich die Ausgangsspannung (V₀) der veränderbaren Spannungsquelle ändert.

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die veränderbare Spannungsquelle (PVSi, PVS2) einen Komparator (OA 5) aufweist, der die Spannung der Anschlußleitung mit der genannten Referenzspannung vergleicht, derart, daß die Frequenz oder Breite der dem Kondensator zugeführten Impulse verändert wird.

8. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet daß die Anschlußschaltung eine aktive Gabelschaltung (G) aufweist, die den Zweidrahtweg der Anschlußleitung

(L) in einen Vierdrahtweg verzweigt

9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die aktive Gabelschaltung einen ersten Operationsverstärker (OA 1), an dessen Eingang die Anschlußleitung (A, B) über Widerstände zur Erhöhung der Eingangsimpedanz des Verstärkers angeschlossen ist, einen zweiten Operationsverstärker (OA 2), an dessen einem Eingang der Ausgang des ersten Operationsverstärkers (OA 1) angeschlossen ist und dessen Ausgang den abgehenden Vierdrahtweg bildet, einen dritten Operationsverstärker (OA 3), der den ankommenden Vierdrahtweg mit der Zweidrahtleitung verbindet, und einen Ausgleichswiderstand aufweist, der zwischen dem Ausgang des dritten Operationsverstärkers (OA3) und dem anderen Eingang des zweiten Operationsverstärkers (OA 2) angeordnet ist

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für die Stromversorgung von Anschlußleitungen in Fernsprechanlagen.

Bekannte Schaltungsanordnungen für die Stromversorgung von Anschlußleitungen verwenden einen mit zwei Primärwicklungshälften versehenen Übertrager, deren Außenanschlüsse mit der Anschlußleitung und deren Innenanschlüsse mit einer Stromversorgungsquelle verbunden und mittels eines Kondensators gekoppelt sind. Dies ist lästig, vom Energieverbrauch her gesehen unwirtschaftlich und führt zu Schwierigkeiten, wenn Anschlußleitungen verschiedener Länge mit Speisestrom zu versorgen sind.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten An zu schaffen, die wirtschaftlicher arbeitet und die den mit den verschiedenen Längen der Anschlußleitungen verbundenen Schwierigkeiten wirksam begegnet.

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

Die Erfindung wird nun anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 ein prinzipielles erstes Ausführungsbeispiel in vereinfachter Form, bei dem eine sogenannte program-⁵⁽¹ mierbare Spannungsquelle in Reihe mit der Anschlußleitung benutzt wird,

Fig. 2 ein der Fig. 1 ähnliches Ausführungsbeispiel, bei dem aber die programmierbare Spannungsquelle zwischen den Leitungsadern liegt,

F i g. 3 eine das Prinzip der F i g. 1 verkörpernde, detaillierte Schaltungsanordnung,

F i g. 4 eine das Prinzip der F i g. 2 verkörpernde, detaillierte Schaltungsanordnung,

F i g. 5 und 6 weitere Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung, die den Prinzipien der F i g. 1 oder 2 folgen, und

Fig.7, 8, 9 und 10 Schaltungseinzelheiten der verschiedenen Ausführungsbeispiele.

Die Schaltungsanordnung in Fig. 1 vermeidet die Notwendigkeit eines Leitungsübertragers und benutzt zwei Widerstände Ri, R 2 zur Leitungssymmetrierung.

Diese beiden Widerstände bilden den LeitungsabschluB und sorgen für die notwendige Erdsymmetrierung der

Leitung. Somit ist die Abschlußimpedanz der Anschlußleitung gleich dem Wert dieser beiden Widerstände. Die Abschlußimpedanz kann, wenn erforderlich, durch Verbinden anderer Komponenten mit den Widerständen R i ,R 2 komplex gemacht werden.

Der Speisestrom für die AnschluSleitung wird mittels einer programmierbaren Spannungsquelle PVSi erzeugt, die irn Zuge der einen Leitungsader B liegt Der Ausdruck »programmierbar« bedeutet, daß die erzeugte Spannung gemäß den angelegten Steuersignalen einstellbar ist, wobei diese Steuersignale den aktuellen Leitungszustand beinhalten. Diese Spannungsquelle erzeugt jede erforderliche Gleichspannung, die zur Speisung der Anschlußleitung L nötig ist, und besitzt eine dynamische negative Rückkopplung mit hoher Verstärkung, so daß die Ausgangsspannung konstant gehalten wird. Ferner hat die Spannungsquelle eine vernachlässigbare Impedanz gegenüber der Wechselspannung und damit gegenüber der Sprechspannung, vorausgesetzt, daß genügend Verstärkung im Rückkopplungsweg vorhanden ist. Das dieser Spannungsquelle zugrunde liegende Prinzip wird später in Verbindung mit Fig.8 näher beschrieben. Die Spannungsquelle PVS1 wird so gesteuert, daß eine Spannung von etwa 4 V an der Parallelschaltung der Widerstände R\,R2 und der Konstantstromschaltung CCauftritt.

Die Konstantstromschaltung CC lenkt den Leitungsstrom derart, daß er nicht zu den Widerständen R 1, R 2 fließt, so daß durch diese Widerstände bedingte erhebliche Verluste vermieden werden. Diese programmierbare, d. h. einstellbare Konstantstromschaltung ist hochohmig gegenüber Sprachsignalen ausgebildet. Das ihr zugrunde liegende Prinzip wird später in Verbindung mit F i g. 7 näher erläutert.

Da die Spannungsquelle PVS1 so gesteuert wird, daß nur 4V an der Konstantstromquelle CC und den Widerständen Ri, R 2 abfallen, beträgt das Potential der Ader A gegenüber Erde —2V. In gleicher Weise beträgt das Potential der Ader B gegenüber Erde (-Vo+ 2)V, wobei Ko die Ausgangsspannung der Spannungsquelle PVSl ist. Da die Spannung V₀ immer größer als 4V ist, besitzen die Adern A und B immer ein negatives Potential gegenüber Erde. Dadurch werden Probleme vermieden, die sich durch galvanische Korrosion in der Vermittlungsanlage ergeben könnten.

Das von einer aktiven Gabelschaltung G kommende Sprachsignal wird durch Modulation des Konstantstroms der Konstantstromschaltung CC zur Anschlußleitung L übertragen. Das dieser Modulation zugrunde liegende Prinzip wird später in Verbindung mit Fig. 10 näher erläutert. Aus dieser Erläuterung geht hervor, daß ein einzelner Treibertransistor einen symmetrischen Sprechstrom erzeugt, der aus einer Quelle mit einer Quellenimpedanz von 2T, (wobei (R, der Wert des Widerstandes R 1 oder R 2 ist) stammt. Im Prinzip ist es auch möglich, die Sprachsignale durch Modulation des Konstantstroms in der Spannungsquflle PVSl zur Anschlußleitung zu übertragen. Aber dadurch würde der Sprechstrom unsymmetrisch sein, was aus der Sicht des Nebensprechens nicht wünschenswert wäre.

Die aktive Gabelschaltung G verwendet als aktive Komponenten Operationsverstärker. Die von der Anschlußleitung ankommenden Sprachsignale werden durch einen Eingangsverstärker verstärkt, der eine hohe Eingangsimpedanz aufweist und parallel zur Reihenschaltung der Widerstände R 1, R 2 liegt. Aufgrund der benutzten Schaltungskonfiguration betragen die Potentiale an diesem Punkt nur wenige Volt gegenüber Erde; diese Potentiale sind daher kompatibel mit der niedrigen Spannung elektronischer (integrierter) Schaltungen, ungeachtet der hohen Spannung (von bis zu etwa 80V), die mittels der Spannungsquelle PVS1 λιγ Leitungsspeisung erzeugt wird.

In der in F i g. 2 gezeigten Schaltungsanordnung wird die Leitungssymmetrie durch die Symmetrierungswiderstände A3, A4 erreicht, wobei der gemeinsame Verbindungspunkt dieser Widerstände über einen Kondensator mit Erde, d.h., mit dem das negative Potential —48V führenden Anschluß der vermittlungseigenen Spannungsquelle, verbunden ist Der Wert jedes Widerstandes A3, R4 liegt im Bereich von 20kOhm, wobei der Wert so gewählt ist, daß keine wesentlichen Gleichstromverluste oder Wechselstromverluste durch diese Widerstände entstehen. Die zwischen den Leitungsadern angeordnete, programmierbare Spannungsquelle PVS 2 besitzt eine dynamisehe Rückkopplung, so daß sie damit als Konstantstromschaltung ausgebildet ist und eine hohe Impedanz gegenüber Sprachsignalen aufweist Das Prinzip dieser Spannungsquelle PVS 2 wird später in Verbindung mit Fig.9 näher erläutert Da der gemeinsame Verbindungspunkt der Widerstände A3, A4 mit dem negativen Pol der vermittlungseigenen Spannungsquelle gekoppelt ist betragen die Potentiale der Leitungsadern gegenüber Erde:

A- Ader: -48V +V₀,
ß-Aden-48V- V₀,

so daß die Potentiale dieser Adern immer negativ sind, vorausgesetzt daß die Ausgangsspannung V₀ der Spannungsquelle PVS 2 einen niedrigeren Wert als 96V hat. Das gibt genügend Spielraum, um sehr lange Leitungen mit Speisestrom zu versorgen, und es gibt keine Schwierigkeiten mit der galvanischen Korrosion in der Vermittlungsanlage.

Da ein Trennkondensator C1 vorhanden ist, wird der Übertrager T nicht von Gleichstrom durchflossen. Daher kann dieser Übertrager räumlich klein ausgebildet werden. Somit wird eine vollständige galvanische Trennung vorgesehen, so daß keine Beschränkung in der Verwirklichung der an die Sekundärwicklung des

Übertragers ^angeschlossenen Leitungsabschlußimpedanz Zr vorhanden ist. Die Gebalschaltung G kann aus Operationsverstärkern gebildet sein.

Wie im Fall der Schaltungsanordnung gemäß F i g. 1 können die zur Anschlußleitung zu übertragenden Sprachsignale über die programmierbare Spannungsquelle PVS 2 laufen, sofern es gewünscht wird. Dadurch wird ein symmetrierter Sprechstrom erreicht, weil die Spannungsquelle PVS 2 parallel zur Lsitungsabschlußimpedanz liegt. Die Fig.3 und 4 zeigen für die Schaltungsanordnungen der F i g. 1 und 2 vorgesehene Ergänzungen, damit jede gewünschte Leitungsspeisungscharakteristik verwirklicht werden kann. In beiden Figuren ist ein Spannungsfühler HIM hoher Impedanz zwischen den Leitungsadern angeschlossen. Dieser Spannungsfühler spricht auf Leitungszustände an und steuert die Spannungsquelle PVSl oder PVS 2 über eine Zwischensteuerschaltung C In F i g. 3 wird die Konstantstromquelle CC ebenso gesteuert Beide Schaltungen können entweder als Konstantspannungsquelle oder als Konstantstromquelle für die Leitungsspeisung arbeiten, bei der die Leitungsspannung sich bei offener Leitungsschleife im Bereich von 15 bis 20V bewegt. Dieses ergibt bedeutend weniger Leitungsablei-

• tung als mit einer festen 48-V-Batterie. Da der Handapparat des Teilnehmers zumeist aufgelegt ist und da in einer Fernsprechvermittlung mehr Anschlußleitungen im Frei- als im Besetztzustand sind, sorgt dies für eine nützliche Verminderung des Stromverbrauchs.

In den beiden Fig.3 und 4 überwachen die Spannungsfühler HIM die Leitungsspannung und/oder den Leitungsstrom, und die Steuerschaltung C hat eine derartige Zeitkonstante, daß ihr Ausgang nicht Leitungssprachsignale weitergibt, so daß sie nur Leitungsgleichstrom- und Leitungsgleichspannungspegel steuert. Nun werden die F i g. 5 und 6 beschrieben, die zeigen, wie eine die Prinzipien der F i g. 1 und 3 verkörpernde Schaltungsanordnung in eine vollständige Leitungsschaltung integriert werden kann.

In Fig.5 wird ein Netzwerk aus Relaiskontakten dazu verwendet, um den Rufstrom der Anschlußleitung L zuzuführen und die Anschlußleitung L mit der Prüfsammelleitung (Prüf-Bus) zu verbinden. Diese Relais werden von einer Anpassungssteuerschaltung Cl gesteuert, die selbst wieder über die vom Rest der Vermittlungsanlage kommenden Verbindungen gesteuert wird. Die Gabelschaltung G besteht in bekannter Weise aus drei Operationsverstärkern OA 1, OA 2 und OA 3. Die Arbeitsweise der Relais R, T, J und RVund deren Steuerung mittels der Anpassungssteuerschaltung C/werden nicht beschrieben, weil sie klar aus der F i g. 5 hervorgeht.

Der Spannungsfühler HIM steuert die Konstantstromschaltung und Spannungsquelle PVSi über eine Rückkopplungssteuerschaltung FC: diese führt die Funktionen der Zwischensteuerschaltung C in F i g. 3 aus und übt auch einen Einfluß auf die Anpassungssteuerschaltung CI aus, so daß die letztere durch die Leitungszustände beeinflußt wird.

In Fig.6 ist das Relaiskontaktnetzwerk der Fig.4 durch einen Schalterchip SC ersetzt, der eine Anzahl von Hochspannungs-DMOS-Schaltern aufweist. Diese Schalter werden von einem logischen Steuerchip CLC gesteuert, der auch als Zwischensteuerschaltung mit dem Rest der Vermittlungsanlage zusammenarbeitet. Die Speisesteuerschaltung, die in F i g. 5 den Spannungsfühler HIM, die Rückkopplungssteuerschaltung FQ die Konstantstromschaltung CC und die Spannungsquelle PVS1 umfaßt, und die Gabelschaltung G sind auf einem anderen Chip GC realisiert, der mit dem Schalterchip SC zusammenarbeitet So ist der die Spannungsquelle PVS1 steuernde Transistor einer von einer Gruppe von Hochspannungstransistoren auf dem DMOS-Chip SC. Ähnliche Schaltungen wie die der F i g. 5 und 6 können von den F i g. 2 und 4 abgeleitet werden. Sie sind aber nicht gezeigt, um die Zeichnungen nicht unnötig kompliziert zu gestalten.

F i g. 7 .7 zeigt einen einfachen Weg, um eine Konstantstromschaltung mit einem Operationsverstärker OA 4 und einem bipolaren Transistor BT zu realisieren. Der Augenblickswert des Ausgangsstroms /_c wird durch eine Referenzspannung Vref mitbestimmt, die selbst durch die Zwischensteuerschaltung C in F i g. 3 gesteuert wird.

F i g. 8 zeigt ein Ausführungsbeispiel für die Spannungsquelle PVS1, wobei eine dynamische Rückkopplungsschleife gezeigt ist, in der die Ausgangsspannung zwischen Anschlüssen 1 und 2, die von einer »Energiepumpenschaltung« aus einem Kondensator C2, einer Diode D1, einem Übertrager T2 und einem Feldeffekttransistor FETi stammt, mit der Referenzspannung Vref verglichen wird. Der Ausgang des !Comparators OA 5 wird dazu benutzt, die an die Energiepumpenschaltung gelieferte Impulsenergie so zu steuern, daß die Ausgangsspannung durch die Referenzspannung Vref gesteuert wird. Der Betrag der an die Energiepumpenschaltung gelieferten Energie wird durch verschiedene Maßnahmen gesteuert, z. B. durch Änderung der Frequenz oder der Breite der dem Gatter G i zugeführten Impulse.

F i g. 9 zeigt das Prinzip der Schaltung der F i g. 8, angewendet auf die Spannungsquelle PVS 2, wobei die Ausgangsspannung an den Anschlüssen 3 und 4 erscheint. Hier wird die Spannung an einem Widerstand R 6 abgenommen, die dem Ausgangsstrom der Energiepumpenschaltung proportional ist Damit steuert die Steuerschaltung wie in Fig.8 die Ausgangsspannung durch Steuern des Wertes der Referenzspannung Vref

Fig. 10 zeigt, wie die Konstantstromschaltung der F i g. 7 modifiziert werden kann, so daß das Sprachsignal den an die Leitungsschleife gelieferten Ausgangsstrom /_r modulieren kann.

In allen beschriebenen Schaltungen kann die Leitungsspannung verhältnismäßig niedrig gehalten und gemäß den Leitungsbedingungen einschließlich der Leitungslänge eingestellt werden.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung für die Stromversorgung von Anschlußleitungen in Fernsprechanlagen, d a durch gekennzeichnet, daß

a) zwischen den Leitungsadern (A, B) eine hohe Ausgleichsimpedanz (R 3, RA) angeordnet ist, deren Mittelabgriff für Sprechsignale geerdet ist,

b) eine veränderbare Spannungsquelie (PVSi, PVS 2) vorgesehen ist, die von der vermittlungseigenen Spannungsquelle versorgt und über deren Ausgang die Anschlußleitung (LJ gespeist wird,

c) ein Spannungsfühler (HHd) hober Impedanz zwischen den Adern (A, B)aer Anschlußleitung (L) zur Überwachung der Spannung an diesen Adern angeordnet ist,

d) eine Steuerschaltung (C) mit ihrem Eingang an den Ausgang des Spannungsfühlers (HlM) und mit ihrem Ausgang an die veränderbare Spannungsquelle (PVSi, PVS2) angeschlossen ist und mit Hilfe einer Referenzspannungsquelle (Vref) eine derartige Steuerspannung erzeugt, daß die Spannungsquelle Änderungen der Anschlußleitungsbedingungen durch Änderungen der Anschlußleitungsspeisung kompensiert.