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Schaltungsanordnung zur Abgabe von Wählimpulsen in einer
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Fernmelde-, insbesondere FernsDrechnnlaqe Die Erfindung betrifft eine
Schaltungsanordnung zur Abgabe von Wählimpulsen über eine mit einer Stromquelle
verbundene Leitung in einer Fernmelde-, insbesondere Fernsprechanlage, mit einem
den Wählimpulsen entsprechende Impulse abgebenden Wählimpulsgeber, der über eine
Steuereinrichtung ein in die Leitung eingefügtes Schaltglied steuert, welches mit
jedem von dem Wählimpulsgeber abgegebenen Impuls eine Veränderung des über die Leitung
fließenden Stromes bewirkt.
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Es ist bereits eine Schaltungsanordnung zur Abgabe von Nummernschalterimpulse
in Fernmeldeanlagen bekannt, welche eine Wähleinrichtung aufweist, die über einen
Schalttransistor einen in die für die Ubertragung der Nummerschalterimpulse vorgesehene
Leitung eingefügten Schalttransistor steuert (DE-AS 28 16 311). Der in die Leitung
eingefügte Schalttransistor unterbricht entsprechend den zu übertragenden Nummernschalterimpulsen
den über diese Leitung fließenden Strom.
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Beim Betrieb von Fernmeldeanlagen können im Störungsfalle, wie z.B.
bei Blitzschlag, auf den Übertragungsleitungen Spannungsspitzen auftreten, die zu
einer Erhöhung des über die betreffenden Ubertragungsleitungen fließenden Stromes
führen, falls in den Fernmeldeanlagen keine strombegrenzenden Einrichtungen vorgesehen
sind. Eine solche Stromerhöhung kann in den betreffenden Fernmeldeanlagen zu einer
Zerstörung der mit den Übertragungsleitungen verbundenen Einrichtungen führen.
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Bei der aus der DE-AS 28 16 311 bekannten Schaltungsanordnung könnte
zur Begrenzung des auf der Ubertragungsleitung fließenden Stromes zusätzlich eine
Schaltungsanordnung,wie sie aus der DE-PS 30 14 845 bekannt ist, vorgesehen werden.
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Diese zusätzliche Schaltungsanordnung würde jedoch einen schaltungstechnischen
Aufwand erfordern, der zuweilen unerwünscht ist.
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Der Erfindung liegt nun dies Aufgabe zugrunde, einen Weg zu zeigen,
wie bei einer Schaltungsanordnung der eingangs betrachteten Art eine Begrenzung
des über eine für eine Übertragung vorgesehene Leitung fließenden Stromes mit einem
geringen schaltungstechnischen Aufwand realisiert werden kann.
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Gelöst wird die vorstehend aufgezeigte Aufgabe bei einer Schaltungsanordnung
der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch, daß in die Leitung ein Sensorglied
eingefügt ist, welches mit der Steuereinrichtung verbunden ist, und daß das Schaltglied
von der Steuereinrichtung her abhängig.von dem an dem Sensorglied auftretenden Spannungsabfall
ein seinen Durchlaßwiderstand regelndes Steuersignal zugeführt erhält.
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Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, daß die Strom begrenzung
mit Hilfe der für die Abgabe von Wählimpulsen vorgesehenen Schaltungsteile erfolgt,
so daß nur geringe zusätzliche schaltungstechnische Maßnahmen erforderlich sind.
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Vorzugsweise ist als Steuereinrichtung ein eine Lumineszenzdiode und
einen Phototransistor aufweisender Opto-Koppler vorgesehen, welcher über die Lumineszenzdiode
mit dem Wählimpulsgeber und über die Basis-Emitter-Strecke des Phototransistors
mit dem Sensorglied verbunden ist. Dies bringt den Vorteil mit sich, daß zwischen
dem Wählimpuls-
geber und den mit der Ubertragungsleitung verbundenen
Schaltungsteilen eine galvanische Trennung besteht. Damit ist in einfacher Weise
eine Pegel umsetzung möglich.
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Zweckmäßigerweise ist als Schaltglied ein Feldeffekttransistor vorgesehen,
da dieser sich leistungslos steuern läßt, einen geringen Durchlaßwiderstand aufweist
und für hohe Sperrspannungen ausgelegt ist.
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Vorteilhafterweise ist das Sensorglied durch einen ohmschen Widerstand
gebildet. Hierdurch ergibt sich der.Vorteil eines besonders geringen zusätzlichen
schaltungstechnischen Aufwandes für die Strombegrenzung.
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Vorzugsweise ist die mit einer Stromquelle verbundene Leitung zusätzlich
mit einem Uberspannungsschutzelement verbunden. Dieses Überspannungsschutzelement.begrenzt
bereits die im Störungsfalle möglichen Spannungsspitzen so weit, daß eine Zerstörung
der mit der Leitung verbundenen Schaltungselemente aufgrund von unzulässig hohen
Spannungsspitzen verhindert wird.
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Anhand einer Zeichnung wird die Erfindung nachstehend beispielsweise
näher erläutert.
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Die Zeichnung zeigt eine Wähleinrichtung einer Fernmeldeanlage, die
mit den a- und b-Adern einer Übertragungsleitung verbunden ist. Die Fernmeldeanlage
möge dabei über diese Ubertragungsleitung von einer in einer Vermittlungsstelle
befindlichen Stromquelle her gespeist werden. Bei der Fernmeldeanlage kann es sich
beispielsweise um ein Fernsprechgerät oder um ein Modem handeln, welches für eine
Datenübertragung über eine Fernsprechleitung mit einem Datenendgerät verbunden ist.
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Bei der in der Zeichnung dargestellten Wähleinrichtung ist in die
a-Ader der Ubertragungsleitung ein als Sensorglied dienender Widerstand R1 und in
Reihe dazu ein Feldeffekttransistor T mit seinem Ubertragungskanal eingefügt. Der
Feldeffekttransistor T steht dabei über seinen Source-Anschluß mit dem Widerstand
R1 in Verbindung. Mit seinem Drain-Anschluß ist der Feldeffekttransistor an eineSpeiseschaltung
S angeschlossen (unterbrochene Linie). Mit Hilfe dieser Speiseschaltung S wird zwischen
a- und b-Ader der Ubertragungsleitung eine Schleife gebildet, über die ein von der
in der Vermittlungsstelle befindlichen Stromquelle für eine Signalübertragung zwischen
der betreffenden Fernmeldeanlage und der zugehörigen Vermittlungsstelle abgegebener
Schleifenstrom fließt. Die Speiseschaltung S leitet außerdem aus dem durch sie fließenden
Schleifenstrom eine Versorgungsspannung ab, die den übrigen Schaltungsteilen der
Fernmeldeanlage zugeführt wird. Auf den Aufbau dieser Speiseschaltung wird jedoch
im folgenden nicht näher eingegangen, da diese nicht Gegenstand der vorliegenden
Erfindung ist.
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An dem bereits erwähnten Widerstand R1 wird eine Spannung abgegriffen,
die der Emitter-Basis-Strecke eines Phototransistors eines Opto-Kopplers OK zugeführt
wird..
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In die zu der Basis führende Leitung ist dabei ein aus einem Widerstand
R2 und einem Kondensator C bestehendes Parallel-RC-Glied eingefügt. Mit seinem Kollektor
ist der Phototransistor direkt mit dem Gate-Anschluß des bereits erwähnten Feldeffekttransistors
T und über einen Widerstand R3 mit der b-Ader der Ubertragungsleitung verbunden.
Der Opto-Koppler OK weist zur Steuerung des Phototransistors noch eine Lumineszenzdiode
auf, die mit ihren Anschlüssen mit den Ausgängen eines Wählimpulsgebers G verbunden
ist. Zwischen a- und b-Ader ist schließlich noch ein spannungsabhängiger Widerstand
R4 geschal-
tet, der hier als Uberspannungsschutzelement wirkt.
Uber dieses Überspannungsschutzelement fließt im störungsfreien Betrieb ein gegenüber
dem über die Speiseschaltung S fließenden Strom vernachlässigbarer Strom.
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Nachdem zuvor der Aufbau der in der Zeichnung dargestellten Schaltungsanordnung
erläutert worden ist, wird nunmehr auf die Arbeitsweise dieser Schaltungsanordnung
eingegangen. Hierzu wird zunächst die Abgabe von Wählimpulsen ohne Störbeeinflussung
dargestellt. Im Ruhezustand des Wählimpulsgebers G ist die Lumineszenzdiode des
Opto-Kopplers OK stromlos. Damit befindet sich der zugehörige Phototransistor in
seinem gesperrten Zustand. Dem in die a-Ader der Ubertragungsleitung eingefügten
Feldeffekttransistor T wird demzufolge an seinem Gate-Anschluß über den Widerstand
R3 das Potential der b-Ader zugeführt. Unter der Annahme, daß an der b-Ader ein
höheres Potential als an der a-Ader vorliegt, stellt sich zwischen Gate-und Source-Anschluß
des Feldeffekttransistors eine positive Spannung ein, die diesen niederohmig steuert.
Damit kann über die Ubertragungsleitung ein entsprechender Schleifenstrom fließen.
Dieser Schleifenstrom bewirkt an dem Widerstand R1 einen Spannungsabfall, der unterhalb
der Spannung liegt, die den Phototransistor des Opto-Kopplers OK in den leitfähigen
Zustand steuert. Wird nun von dem Wählimpulsgeber G ein Wählimpuls abgegeben, so
wird die Lumineszenzdiode des Opto-Kopplers stromführend.
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Damit wird der zugehörige Phototransistor in seinen leitfähigen Zustand
überführt. Die Ansteuerung erfolgt dabei bis in den Sättigungsbereich hinein, d.h.
daß sich innerhalb des Phototransistors der minimale Innenwiderstand einstellt.
Der minimale Innenwiderstand bewirkt, daß dem Feldeffekttransistor T über den Spannungsteiler,
bestehend aus dem Widerstand R3 und dem Phototransistor, an seinen Gate- und Source-Anschlüssen
eine Spannung zuge-
führt wird, die diesen in den hochohmigen Zustand
steuert. Dieser hochohmige Zustand unterbricht den über die Speiseschaltung S fließenden
Schleifenstrom. Dieser Vorgang wiederholt sich mit jedem von dem Wählimpulsgeber
G abgegebenen Wählimpuls, so daß die zeitlich nacheinander auftretenden Wählimpulse
in Form von zeitlich nacheinander auftretenden Stromunterbrechungen überttagen werden.
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Treten auf der Ubertragungsleitung durch Störungen, wie sie beispielsweise
durch Blitzschlag hertorgerufen werden kennen, tiberspannungen auf, so werden diese
durch den spannungsabhängigen Widerstand R4, der durch diese Uberspannungen niederohmig
wird, in ihrer Amplitude so weit begrenzt, daß eine Zerstörung der mit der betreffenden
Übertragungsleitung verbundenen Schaltungsel emente der Fernmeldeanlage durch diese
Uberspannungen verhindert wird.
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Die gerade erwähnten Überspannungen bewirken eine Erhöhung der Stromstärke
des über die Speiseschaltung S fließenden Schleifenstromes, sofern durch den niederohmigen
Zustand des Feldeffekttransistors T die Schleife zwischen a- und b-Ader geschlossen
ist. Dieser erhöhte Schleifenstrom bewirkt an dem Widerstand R1 einen Spannungsabfall,
der den Phototransistor des Opto-Kopplers OK in seinen leitfähigen Zustand steuert.
Der Phototransistor wird dabei jedoch nicht bis in den Sättigungsbereich gesteuert,
wie dies der Fallbei der Ubertragung von Wählimpulsen ist. Es stellt sich hier innerhalb
des Phototransistors ein von dem -Spannungsabfall an dem Widerstand R1 abhängiger
Innenwiderstand ein.
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Dieser geänderte Innenwiderstand setzt die an dem als Spannungsteilerelement
wirkenden Phototransistor abfallende Spannung herab, so daß dem Feldeffekttransistor
T auch eine entsprechend geringere Gate-Source-Spannung zugeführt wird.
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Dadurch erhöht sich der Widerstand des Ubertragungskanals
des
Feldeffekttransistors T gegenüber dem Widerstand im störungsfreien Betrieb. Diese
Erhöhung hat ihrerseits wiederum zur Folge, daß der über die Speiseschaltung S fließende
Schleifenstrom in seiner Stromstärke begrenzt wird. Der bei Überspannungen auf der
Ubertragungsleitung auftretende Strom fließt damit zum größten Teil über den bei
Überspannungen niederohmigen spannungsabhängigen Widerstand R4 ab.
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Für die Strombegrenzung arbeitet der Feldeffekttransistor in einem
linearen Arbeitsbereich, d.h. innerhalb des Feldeffekttransistors stellt sich ein
der Steuerspannung, hier der Spannung zwischen Gate- und Source-Anschluß, proportionaler
Widerstand ein. Im Gegensatz dazu wird bei der Übertragung eines Wählimpulses dem
Feldeffekttransistor eine solche Steuerspannung zugeführt, daß dieser in seinen
Sperrzustand gelangt, in dem sein Ubertragungskanal einen vorgegebenen maximalen
Widerstand (Sperrwiderstand) einnimmt.
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Durch die Verwendung eines Opto-Kopplers bei dem vorstehend erläuterten
Ausführungsbeispiel läßt sich nicht nur die Steuerung des über eine Übertragungsleitung
fließenden Schleifenstromes mit einem geringen schaltungstechnischen Aufwand realisieren,
sondern es ist hier gleichzeitig in einfacher Weise eine pegelmäßige Umsetzung der
von dem Wählimpulsgeber abgegebenen Wählimpulse möglich. Da bei dem Opto-Koppler
eine galvanische Trennung zwischen der steuernden Lumineszenzdiode und dem zugehörigen
Phototransistor besteht, kann hier ein Wählimpulsgeber mit einem beliebigen Ausgangspegel
angeschlossen werden, ohne daß hierzu spezielle Anpaßglieder erforderlich sind.
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Wie bereits erwähnt, ist der dem Opto-Koppler zugehörige Phototransistor
mit seiner Basis über ein Parallel-RC-Glied mit dem in die a-Ader eingefügten Widerstand
R1 ver-
bunden. Dieses RC-Clied, dessen Widerstand R2 hochohmig
ist, dient zur Optimierung des Schaltverhaltens des nach geschalteten Phototransistors.
Insbesondere werden damit die für Schaltvorgänge innerhalb des Phototransistors
erforderlichen Schaltzeiten verringert.
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Bei dem hier erläuterten Ausführungsbeispiel ist als gesteuertes Schaltglied
in die a-Ader ein Feldeffekttransistor eingefügt. Anstelle dieses Feldeffekttransistors
kann aber auch ein beliebiges elektronisches.Schaltglied, wie z.B. ein pipolarer
Transistor, verwendet werden, da die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung nicht
auf eine leistungslose Ansteuerung des in die Ubertragungsleitung eingefügten Schaltgliedes
besehränkt ist.
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5 Patentansprüche 1 Zeichnung