DE3211811C2

DE3211811C2 -

Info

Publication number: DE3211811C2
Application number: DE3211811A
Authority: DE
Inventors: Frederik Hendrik Hilversum Nl Gerritsen; Daniel Johannes Gerardus Eindhoven Nl Janssen
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1981-04-01
Filing date: 1982-03-31
Publication date: 1991-10-02
Also published as: GB2097632A; FR2503376B1; NL8103419A; FR2503376A1; GB2097632B; SE8201980L; BE892702A; DE3211811A1; SE448043B; CA1189208A; US4476352A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung mit zwei Anschlußklemmen, die innerhalb eines Fernsprechapparats nach dem Gabelkontakt parallel zur übrigen Apparateschaltung an die beiden Adern der Teilnehmerleitung angeschaltet ist, um der Teilnehmeranschlußschaltung im Amt die Detektion eines Teilnehmerleitungsstromes bei Schließen des Gabelschalters zu ermöglichen.

Eine derartige Schaltungsanordnung kann in Fernsprechsystemen verwendet werden. Die Überprüfung durch eine Fernsprechzentrale auf den etwaigen geschlossenen Zustand des Gabelkontaktes in einer Teilnehmerschleife kann auf eine erste Art und Weise dadurch erfolgen, daß zwischen die beiden Adern der Schleife eine feste Spannung gebracht wird und daß daraufhin der Strom durch diese Schleife gemessen wird; das Überprüfen kann auch auf eine zweite Art und Weise erfolgen und zwar dadurch, daß durch die Schleife ein fester Strom geschickt und die Spannung an der Schleife gemessen wird. Bei diesem Überprüfungsverfahren wird der Gabelkontakt als geschlossen vorausgesetzt wenn der Strom einen gewissen vorbestimmten Wert (weiterhin als minimaler Detektionsstrom bezeichnet) überschreitet bzw. wenn die Spannung einen vorbestimmten Wert (weiterhin als maximale Detektionsspannung bezeichnet) nicht überschreitet. Bei dem ersten Überprüfungsverfahren kann die zentrale Speisequelle beim Überprüfen an die Teilnehmerschleife angeschlossen sein und zwar über Speisewiderstände hohen Wertes gegenüber dem Wert der Speisewiderstände, über die die Verbindung unter Gesprächsverhältnissen erfolgt. Ein elektronischer Teilnehmerapparat, der in diese Schleife aufgenommen ist, hat einen hohen Widerstand wenn kein Strom hindurchfließt. Durch das Vorhandensein hochohmiger Speisewiderstände und durch den hohen Apparatwiderstand ist es möglich, daß bei dem erstgenannten Überprüfungsverfahren der Strom in der Teilnehmerschleife bei geschlossenem Gabelkontakt niedriger ist als der minimale Detektionsstrom, so daß die Zentrale den Anruf durch den Teilnehmer nicht erkennt. Bei dem zweiten genannten Überprüfungsverfahren wird die Detektion dadurch verhindert, daß die Spannung an der Teilnehmerschleife, worin aufgenommen die Apparatelektronik, höher ist als die maximale Detektionsspannung und auch in diesem Fall wird der Aufruf nicht erkannt.

Es ist bekannt, die obenstehenden Detektionsprobleme durch Verwendung einer Schaltungsanordnung zu lösen die unmittelbar hinter dem Gabelkontakt und parallel zu der Apparatelektronik angeschlossen wird und die bei Gleichströmen unterhalb eines bestimmten Wertes einen relativ niedrigen Widerstand aufweist und bei größeren Gleichströmen einen relativ hohen Widerstand.

Eine Schaltungsanordnung mit derartigen Eigenschaften ist aus der niederländischen Patentanmeldung Nr. 74 02 575 bekannt. Ein Nachteil dieser Schaltungsanordnung ist die verwickelte Struktur. Dies wird außer einer weniger wirtschaftlichen Produktion auch eine geringere Betriebssicherheit mitsichbringen.

Die Erfindung hat nun zur Aufgabe, die obenstehenden Nachteile zu vermeiden. Dazu ist die Leitungsprüfschaltung der eingangs erwähnten Art nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsanordnung einen ersten Erschöpfungs-FET- Transistor und einen ersten Widerstand aufweist, daß die Anschlußklemmen der Schaltungsanordnung über eine Reihenschaltung aus der Hauptstromstrecke des Transistors und dem Widerstand miteinander verbunden sind und daß die Steuerelektrode des Transistors mit der anderen als der bereits mit dem Transistor verbundenen Seite des Widerstandes verbunden ist, welcher Widerstand einen derartigen Wert hat, daß die Schaltungsanordnung unter normalen Betriebsverhältnissen einen Strom führt, der gegenüber dem von den Verwaltungen vorgeschriebenen minimalen Leitungsstrom gering ist.

Ist die Schaltungsanordnung mit der richtigen Polarität angeschlossen, so läßt Kurzschluß des Gabelkontaktes durch die Hauptstromstrecke des Transistors einen Strom fließen. Diese Hauptstromstrecke des Transistors hat für einen niedrigen Spannungsunterschied zwischen den Elektroden der Hauptstromstrecke, den sogenannten Drain- und Source-Elektroden, einen niedrigen Widerstand; der Widerstand der Schaltungsanordnung wird in diesem Fall fast völlig durch den Reihenwiderstand bestimmt. Bei einem weiter ansteigenden Spannungsunterschied zwischen der Drain-Elektrode und der Source-Elektrode wird die Größe des Stromes durch die Hauptstromstrecke annähernd einen konstanten Wert annehmen.

In dem Buch von Tietze, Schenk "Halbleiterschaltungstechnik", Springer Verlag, 1980, 5. Auflage ist auf Seite 87 in Abbildung 5.11 eine FET- Konstantstromquelle ohne Hilfsspannung gezeigt. Bei dieser Anordnung wird nur der Abschnürbereich des Feldeffekttransistors benutzt. Für eine Anwendung in einem Fernsprechapparat ist die Schaltungsanordnung nicht geeignet, weil sie keinen relativen niedrigen Widerstand bei einem kleinen Strom hat.

Es sei bemerkt, daß es aus der britischen Patentanmeldung Nr. 20 37 128 an sich bekannt ist, eine Reihenschaltung aus einem FET-Transistor und einem Widerstand zwischen die Adern einer Teilnehmerleitung anzuschließen. Diese Reihenschaltung bildet aber den Gabelkontakt und bei geschlossenem Gabelkontakt die Leitungsabschlußimpedanz. Außerdem muß diese Schaltung über die Gate-Elektrode des FET- Transistors extern angesteuert werden.

Ein weiterer Nachteil der Schaltungsanordnung entsprechend der genannten Patentanmeldung ist, daß diese Schaltungsanordnung an sich nicht polaritätsunempfindlich ist. Dadurch wird die Verwendbarkeit dieser Schaltungsanordnung beschränkt. Um diesen Nachteil auszuschalten weist die Schaltungsanordnung der eingangs erwähnten Art nach einem weiteren Kennzeichen der Erfindung einen zweiten FET-Transistor und einen zweiten Widerstand auf, die derart angeordnet sind, daß die Schaltungsanordnung, was die Anordnung und die Verbindung der Elemente anbelangt, gegenüber der mit der Steuerelektrode des ersten Transistors verbundenen Seite des ersten Widerstands symmetrisch ist, so daß die Anschlußklemmen der Schaltungsanordnung mit den nicht mit den Widerständen verbundenen Elektrode der Hauptstromstrecken der beiden Transistoren verbunden sind. Durch diese äußerst einfache Maßnahme ist eine Schaltungsanordnung erhalten worden, die polaritätsunempfindlich ist und dadurch eine größere Verwendbarkeit hat. Der Transistor, der mit derjenigen Ader der Teilnehmerschleife verbunden ist, die gegenüber der anderen Ader ein positives Potential aufweist, arbeitet über einem bestimmten Wert des Kreisstromes strombegrenzend. Der zweite Transistor ist bei der vorausgesetzten Polarität der Kreisspannung völlig aufgesteuert, wodurch dieser Transistor für den Kreisstrom fast keine Hemmung bildet. Bei Polaritätswechsel der Spannung an der Schaltungsanordnung wechseln die beiden Transistoren ihre Funktion. Bei untereinander gleichen Widerständen und Transistoren weist diese Schaltungsanordnung einen Gleichstromwiderstand auf, der von der Richtung des Stromes, der hindurchfließt, unabhängig ist.

Die Schaltungsanordnung der eingangs erwähnten Art ist nach einer weiteren Maßnahme nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsanordnung einen zweiten Erschöpfungstyp- FET-Transistor enthält, dessen Hauptstromstrecke zwischen der nicht mit der Hauptstromstrecke des ersten Transistors verbundenen Anschlußklemme und dem Widerstand angeordnet ist und daß die Steuerelektrode des zweiten Transistors mit derjenigen Hauptstromstreckenelektrode des ersten Transistors verbunden ist, die mit dem ersten Widerstand verbunden ist.

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

Fig. 1 einen Teilnehmerapparat mit einer nicht polaritätsunempfindlichen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung,

Fig. 2 eine polaritätsunempfindliche Ausführungsform einer Schaltungsanordnung nach der Erfindung,

Fig. 3 eine polaritätsunempfindliche Ausführungsform einer Schaltungsanordnung nach der Erfindung mit einer minimalen Anzahl Elemente.

In Fig. 1 ist ein Teilnehmerapparat mit einer Leitungsdetektionsschaltung nach der Erfindung dargestellt. Diese Schaltungsanordnung 12 liegt über dem Gabelkontakt 10 zwischen den Adern 8 und 9 der Teilnehmerleitung, an die der Teilnehmerapparat angeschlossen ist. Aus der Zentrale gesehen befindet sich die Schaltungsanordnung 12 hinter dem Gabelkontakt 10 und ist parallel zu der übrigen Apparatur 11 des Teilnehmerapparates angeordnet.

Die Schaltungsanordnung 12 besteht aus einer Reihenschaltung aus einer ersten Anschlußklemme 1, der Hauptstromstrecke eines FET-Transistors 2, einem Widerstand 3 und zum Schluß einer zweiten Anschlußklemme 4, die ebenfalls mit der Steuerelektrode des Transistors 2 verbunden ist. Wird die Anschlußklemme 1 auf eine Spannung gebracht, die höher ist als die Spannung der Anschlußklemme 4, so wird durch die Schaltungsanordnung ein Strom fließen, der an dem Widerstand 3 einen Spannungsabfall verursacht; dieser Spannungsabfall entspricht dem Betrag, um den die Spannung der Steuerelektrode (die sogenannte Gate-Elektrode) niedriger ist als die Spannung der mit dem Widerstand 3 verbundenen Elektrode. Um die Schaltungsanordnung auf die gewünschte Art und Weise funktionieren zu lassen ist es notwendig, daß der Transistor Strom führen kann, wenn die Steuerelektrode eine gegenüber jeder der Elektroden der Hauptstromstrecke negative Spannung hat. Außerdem ist es erforderlich, daß die Hauptstromstrecke dieses Transistortyps einen relativ niedrigen Widerstand aufweist bei kleinen negativen Steuerspannungen und bei größeren negativen Steuerspannungen einen relativ hohen Widerstand. Weil Feldeffekttransistoren vom Erschöpfungstyp dieses gewünschte Verhalten aufweisen, werden in den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung diese Feldeffekttransistoren verwendet. Wo weiterhin in dieser Beschreibung von Transistoren die Rede ist, sind diese Feldeffekttransistoren gemeint. Der Kreisstrom wird bei gegebener Kreisspannung durch die Summe der Werte des Widerstandes 3 und des Widerstandes der Hauptstromstrecke des Transistors 2 bestimmt. Ein geringer Strom verursacht einen kleinen Spannungsabfall am Widerstand 3, also auch eine kleine (negative) Gate-Spannung des Transistors 2. Die Hauptstromstrecke des Transistors 2 hat für kleine Gate- Spannungen einen Widerstand, der gegenüber dem Wert des Widerstandes 3 vernachlässigbar ist, so daß das Strom- Spannungsverhalten im Falle eines geringen Kreisstromes hauptsächlich durch den Widerstand 3 bestimmt wird. Wird der Spannungsunterschied zwischen den Anschlußklemmen vergrößert, so wird zunächst der Kreisstrom proportional zu dem Spannungsunterschied ansteigen, bis die Spannung am Widerstand 3 einen derartigen Wert erreicht hat, daß der Transistor 2 Strombegrenzend wirkt. Eine weitere Spannungserhöhung führt dann nur noch zu einer sehr geringen Stromänderung, so daß die Schaltungsanordnung in diesem Fall einen sehr hohen differentiellen Widerstand erhalten hat. Die Schaltungsanordnung wird derart bemessen, daß der Kreisstrom einen festgelegten Maximalwert fast erreicht, wenn die Kreisspannung einen festgelegten Wert überschreitet. Dieser Spannungswert wird durch die Kennlinie des Transistors 2 bestimmt. Der maximale Kreisstrom wird durch das Verhältnis dieses Spannungswertes zu dem Wert des Widerstandes 3 bestimmt. Dieser Widerstand 3 wird derart gewählt, daß der maximale Kreisstrom gegenüber dem Strom durch die Teilnehmerschleife unter Gesprächsverhältnissen klein ist.

Im Falle von Spannungen mit einer Polarität, die der obengenannten Polarität entgegengesetzt ist, wird der Widerstand der Schaltungsanordnung abhängig von der Kreisspannung und von den Kennlinien des verwendeten Transistors entweder entsprechend dem Wert des Widerstandes 3 oder entsprechend dem Widerstand der leitenden Gate-Source-Diode des Transistors 2.

In Fällen, wo es unerwünscht ist, daß eine der beiden obenstehend beschriebenen Situationen auftritt, kann das in Fig. 2 dargestellte Ausführungsbeispiel der Schaltungsanordnung 12 verwendet werden. Die in Fig. 2 dargestellte Schaltungsanordnung umfaßt eine Reihenschaltung aus einer Anschlußklemme 1, der Hauptstromstrecke des Transistors 2, dem Widerstand 3, einem Widerstand 5, der Hauptstromstrecke eines Transistors 6 und zum Schluß der Anschlußklemme 4. Die Steuerelektroden der Transistoren 2 und 6 sind miteinander und mit dem Verbindungspunkt der beiden Widerstände 3 und 5 verbunden. Ist das Potential der Anschlußklemme 1 höher als das der Anschlußklemme 4, so funktioniert die Kombination des Transistors 2 und des Widerstandes 3 auf dieselbe Art und Weise wie bei Fig. 1 beschrieben. Der Strom durch den Widerstand 5 verursacht, daß die Gate-Spannung des Transistors 6 gegenüber der Drain-Spannung dieses Transistors positiv wird. Dadurch erhält die Hauptstromstrecke des Transistors 6 einen Widerstand, der gegenüber der Summe der Widerstände 3 und 5 vernachlässigbar ist, so daß der Widerstand zwischen den Anschlußklemmen der Schaltungsanordnung nach Fig. 2 durch die Summe der Widerstände 3 und 5 und des Widerstandes der Hauptstrom strecke des Transistors 2 gebildet wird. Dies bedeutet, daß diese Schaltungsanordnung für Kreisströme, bei denen der Transistor 2 noch völlig ausgesteuert ist, einen Widerstand hat, der der Summe der Widerstände 3 und 5 fast entspricht. Größere Kreisspannungen haben, dadurch, daß dabei der Transistor 2 Strombegrenzend wirkt, nur kleine Stromschwankungen zur Folge, so daß die Schaltungsanordnung dann einen hohen differentiellen Widerstand erhält. Wechselt die Spannung an der Schaltungsanordnung die Polarität, so übernehmen die Transistoren 2 und 6 gegenseitig ihre Funktion, wodurch die Schaltungsanordnung polaritätsunempfindlich geworden ist. Sind die Transistoren und die Widerstände untereinander gleich, so ist die Folge, daß die Schaltungsanordnung bei gleichen aber entgegengesetzt gerichteten Kreisströmen denselben Widerstand aufweist.

Ohne jegliche Funktionsverringerung kann die Schaltungsanordnung nach Fig. 2 vereinfacht werden. Dies erfolgt dadurch, daß die Funktion der Widerstände 3 und 5 in einem Widerstand mit einem Wert entsprechend dem Wert der Widerstände 3 oder 5 kombiniert wird. Auf diese Weise entsteht das in Fig. 3 dargestellte Ausführungsbeispiel der Schaltungsanordnung 12. Das in Fig. 3 dargestellte Ausführungsbeispiel umfaßt eine Reihenschaltung aus der Anschlußklemme 1, der Hauptstromstrecke des Transistors 2, einen Reihenwiderstand 7, der Hauptstromstrecke des Transistors 6 und zum Schluß der Anschlußklemme 4. Die Steuerelektroden jedes der Transistoren sind mit derjenigen Elektrode der Hauptstromstrecke des anderen Transistors verbunden, die mit dem Widerstand 7 verbunden ist. Die Wirkungsweise dieser Schaltungsanordnung entspricht der der Schaltungsanordnung nach Fig. 2 mit dem Unterschied, daß in der nicht strombegrenzenden Phase der Widerstand der Schaltungsanordnung nach Fig. 3 die Hälfte des Widerstandes der Schaltungsanordnung nach Fig. 2 ist. Auch die Schaltungsanordnung nach Fig. 3 ist folglich polaritätsunempfindlich.

Claims

1. Schaltungsanordnung mit zwei Anschlußklemmen, die innerhalb eines Fernsprechapparats nach dem Gabelkontakt parallel zur übrigen Apparateschaltung an die beiden Adern der Teilnehmerleitung angeschaltet ist, um der Teilnehmeranschlußschaltung im Amt die Detektion eines Teilnehmerleitungsstromes bei Schließen des Gabelschalters zu ermöglichen, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsanordnung einen ersten Erschöpfungstyp-FET- Transistor und einen ersten Widerstand aufweist, daß die Anschlußklemmen der Schaltungsanordnung über eine Reihenschaltung aus der Hauptstromstrecke des Transistors und dem Widerstand miteinander verbunden sind und daß die Steuerelektrode des Transistors mit der anderen als der bereits mit dem Transistor verbundenen Seite des Widerstandes verbunden ist, welcher Widerstand einen derartigen Wert hat, daß die Schaltungsanordnung unter normalen Betriebsverhältnissen einen Strom führt, der gegenüber dem von den Verwaltungen vorgeschriebenen minimalen Leitungsstrom gering ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese Schaltungsanordnung einen zweiten Erschöpfungstyp-FET-Transistor und einen zweiten Widerstand aufweist, die derart angeordnet sind, daß die Schaltungsanordnung, was die Anordnung und Verbindung der Elemente anbelangt, gegenüber der mit der Steuerelektrode des ersten Transistors verbundenen Seite des ersten Widerstandes symmetrisch ist, so daß die Anschlußklemmen der Schaltungsanordnung mit den nicht mit den Widerständen verbundenen Elektroden der Hauptstromstrecken der beiden Transistoren verbunden sind.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsanordnung einen zweiten Erschöpfungstyp-FET-Transistor enthält, dessen Hauptstromstrecke zwischen der nicht mit der Hauptstromstrecke des ersten Transistors verbundenen Anschlußklemme und dem Widerstand angeordnet ist und daß die Steuerelektrode des zweiten Transistors mit derjenigen Hauptstromstreckenelektrode des ersten Transistors verbunden ist, die mit dem ersten Widerstand verbunden ist.