DE3334367C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Erzeugung von Sinusspannungen mit unterschiedlicher Frequenz und Amplitude in einer Leitungssimulationseinrichtung zwecks Nachbildung von über Verbindungsleitungen in Fernmeldanlagen, insbesondere Fernsprechnebenstellenanlagen, übertragenen Frequenzkennzeichen und Hörzeichen unter Verwendung voreinstellbarer Taktfrequenzen.

In einer für die Anschaltung an Verbindungsleitungen in einer Fernmeldeanlage, insbesondere Fernsprechnebenstellenanlage vorzusehene Leitungssimulationseinrichtung ist die Erzeugung von Sinusspannungen mit unterschiedlicher Frequenz und Amplitude zur Nachbildung von Frequenzkennzeichen und Hörzeichen einer solchen Fernmeldeanlage, insbesondere Fernsprechnebenstellenanlage, erforderlich. Eine solche Anordnung soll aus vollintegrierbaren Bauteilen bestehen. Bisher sind nur partielle Lösungen mit integrierten und mit diskreten Bauteilen bekannt.

Aus der DE-OS 26 27 114 ist ein digitaler Multiton-Signalgenerator für das Wählsystem in Telefonanlagen bekannt, der Sinusspannungen unterschiedlicher Frequenz und Amplituden erzeugt.

Für jede zu erzeugende Frequenz ist eine Folge von digital kodierten Multi-Bit-Datenworten erforderlich, die die Amplitudenwerte von einander folgenden Datenpunkten entlang der Wellenform repräsentieren. Amplituden-Datenworte für zwei ausgewählte Frequenzen werden summiert und einem Deltamodulator zugeführt, der das summierte Amplituden-Datenwort mit einem gespeicherten, digital kodierten Wort vergleicht, das eine Näherung der unmittelbar vorausgegangenen Summen-Amplitude darstellt. In Abhängigkeit dieses Vergleichs erzeugt der Deltamodulator einen aperiodischen digitalen Impulszug, der von einem nachgeschalteten Ausgangsmodul, das aus einem integrierten Stromkreis besteht, in eine Analog-Wellenform-Näherung transformiert wird.

Aus der DE-AS 21 60 863 ist eine Schaltungsanordnung zum Erzeugen von Sinusschwingungen durch Summieren mehrerer gleichfrequenter Rechteckschwingungen bekannt. Zwei zueinander symmetrische Taktimpulsfolgen werden dabei einem mehrstufigen Schieberegister zugeführt, das in Abhängigkeit von der Anzahl der Schieberegisterstufen eine an die Sinusfunktion angenäherte Treppenspannung mit nur einer Frequenzkomponente (abgesehen von unerwünschten Oberwellen) erzeugt.

Aus der Zeitschrift "radio fernsehen elektronik" 30 (1981), Heft 5, Seite 324-326 ist ein Sinusgenerator für tiefe Frequenzen bekannt, der aus einem Taktgenerator, einem Zähler, einem PROM-Speicher, einer eine konstante Referenzspannung liefernden Spannungsquelle und einem D/A-Wandler besteht. Der von dem Taktgenerator angesteuerte Zähler läuft kontinuierlich um und ruft nacheinander alle Eingangsadressen des PROM-Speichers auf. Jeder Eingangsadresse ist ein 8-Bit-Speicherwort zugeordnet, das an den Ausgängen des PROM-Speichers zur Verfügung steht und einen Treppenstufenwert in digitaler Form repräsentiert. Die Ausgänge des PROM-Speichers sind mit einem D/A-Wandler verbunden, dem die konstante Referenzspannung zugeführt wird und der an seinem Ausgang die synthetisierte Sinuskurve bildet. Der D/A-Wandler enthält eine Operationsverstärker und ist mittels digitaler Adressen in seinen analogen Amplitudenwerten steuerbar. Die erzeugten Sinusschwingungen weisen dabei stets den gleichen Amplitudenscheitelwert auf.

Aus der US-Patentschrift 43 85 385 ist eine Schaltungsanordnung zur Überwachung eines Digitalsignalgenerators bekannt. Der Generator erzeugt Signale unterschiedlicher Frequenz, die durch vorgegebene Koeffizienten bestimmt sind. Aus den Signalen wird ein Redundanzfaktor errechnet, der mit einem vorgegebenen Wert verglichen wird. In Abhängigkeit von einer gewünschten Signalfrequenzgenauigkeit wird der Vergleich in unterschiedlichen Zeitabständen wiederholt.

Aus "Valvo", Technische Information Nr. 8 30 309 sind integrierte Schaltungen für die Mehrfrequenzwahl bekannt. Zu bildende Tonfrequenzkombinationen werden von einem Quarzoszillator abgeleitet, der Rechteckschwingungen einer Frequenz erzeugt. Eine für eine nachfolgende Tonfrequenzsynthese erforderliche Taktfrequenz wird mittels Teilung durch einen konstanten Faktor gebildet. Zwei von einer Tastenabfrage gesteuerte Teiler bilden aus der Taktfrequenz zwei Frequenzen, die einer gedrückten Taste entsprechen. Die Rechteckspannungen werden in Sinusschwingungen gleicher Frequenz gewandelt, wobei die Sinusform durch eine Treppenfunktion approximiert wird. Die Treppenfunktion entsteht durch Summenbildung jeweils verschiedener Stromquellen in äquidistanten Zeitabständen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, in einer Fernmeldeanlage, insbesondere Fernsprechnebenstellenanlage die Nachbildung von Frequenzkennzeichen und Hörzeichen durch Erzeugung von Sinusspannungen mit unterschiedlicher Frequenz und Amplitude mittels vollintegrierbaren Bausteinen in einfacher Weise so vorzunehmen, daß nicht nur Einzelfrequenzen sondern auch Kombinationen von Frequenzen für die Erzeugung solcher Zeichen ohne Schaltungsänderung verarbeitbar sind.

Dies wird dadurch erreicht, daß ein von einer den Teilungsfaktor der gewünschten Frequenz bzw. Frequenzkombination kennzeichnenden Adresse, einer Taktfrequenz und eine Steuerkennung einstellbarer Zeitgeber so viele Ausgänge aufweist, als Frequenzen für die zu erzeugende Sinusspannung erforderlich sind und über diese Ausgänge erzeugte Rechteckspannungen jeweils einem Schieberegister zugeführt werden, welches die zugeführten Rechteckspannungen und Treppenspannungen umwandelt und wobei die Eingangsfrequenz des Schieberegisters um einen bestimmten Faktor größer als die Ausgangsfrequenz ist und die erzeugten Ausgangsspannungen über Tiefpässe einem einzigen Eingang eines diese Spannungen addierenden Operationsverstärkers als angenäherte Sinusspannungen zugeleitet werden, dem ein mittels Adressen zur Auswahl von Amplitudenwerten steuerbarer Digital-/Analogwandler nachgeordnet ist, dessen amplitudengeregelte Ausgangswerte einem weiteren, die Rückkopplung in zwei Werten schaltenden Operationsverstärker zugeführt werden, so daß am Ausgang des zweiten Operationsverstärkers das für die Simulationseinrichtung zu erzeugende Kennzeichen angeschaltet wird.

Auf diese Weise wird es mittels integrierten Schaltungen möglich, Sinusspannungen mit unterschiedlicher Frequenz und Amplitude in einfacher, beliebiger, vorgegebener Weise zu erzeugen und an entsprechenden Verbindungsleitungen anzuschalten.

Anhand der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Es sind nur die für das Verständnis wichtigen Einzelheiten dargestellt.

Die erfindungsgemäße Anordnung zur Erzeugung von Sinusspannungen besteht im wesentlichen aus drei Funktionsbereichen nämlich

• a) eine durch digitale Adressierung des Teilungsfaktors programmierbare Taktfrequenz
• b) eine Treppenspannungserzeugung aufgrund der Betriebsart und des Taktverhältnisses
• c) eine programmierbare Amplitudensteuerung.

Der Zeitgeberbaustein ZGB erzeugt mit einer Taktfrequenz von 2 MHz in einer bestimmten Betriebsart eine Rechteckspannung, dessen Frequenz bzw. dessen Frequenzkombination durch ein von einem Steuerwerk STw vorgegebenes Steuerwort und einer von einer Einrichtung Zaw vorgegebenen Ausgabefrequenz bestimmt wird. Hierdurch sind an verschiedenen Ausgängen A 0, A 1 bzw. Ax des Zeitgeberbausteines ZGB die in einem Zeitdiagramm dargestellten Rechteckspannungen mit den Frequenzen f 1 bzw. f 2 an den Ausgängen A 0 bzw. A 1 anschaltbar. Diese Rechteckspannungen liegen mit einem Tastverhältnis von 1 : 1 an den genannten Ausgängen an. An dem Ausgang Ax kann eine weitere Rechteckspannung im Bedarfsfall angeschaltet werden. Mittels der Adresse Adr. 1 wird das Taktverhältnis eingestellt. Die Ausgangsfrequenz berechnet sich nach der Formel

Hierbei ist fa die Ausgangsfrequenz und fr die Taktfrequenz, im vorliegenden Beispiel 2 MHz. Jede dieser Rechteckspannungen wird getrennt auf ein Schieberegister SR 0 bzw. SR 1 bzw. SRx gegeben und von dem jeweiligen Schieberegister in einer Treppenspannung, wie in der Figur angedeutet, umgewandelt. An den Ausgängen S 0, S 1, Sx sind Tiefpässe in Form von Kondensatoren C 1, C 2, Cx anschaltbar, um eine Glättung der Treppenspannungen zu bewirken. Es sei noch erwähnt, daß die Eingangsfrequenz an den genannten Schieberegistern SR 0, SR 1, SRx um einen wesentlichen Faktor, beispielsweise 16, größer ist als die Ausgangsfrequenz. Die ausgegebenen Treppenspannungen sind mit unter Einfluß der Tiefpässe annähernd Sinusspannungen wie mit dem zusätzlichen Diagramm mit der Frequenz f 3 angedeutet ist. Die gelieferten Sinusspannungen unterschiedlicher Frequenz werden über entsprechende Widerstandsschaltungen einem ersten Operationsverstärker OVSt 1 zugeleitet und entsprechend addiert. Über einen mit dem Operationsverstärker OVSt 1 in Reihe geschalteten Kondensator CC 1 wird die kombinierte Ausgangsspannung einem Digital-/Analogwandler zugeführt, der durch entsprechende Zuführung von Adressen Adr. 2 eine programmierbare Amplitudenregelung beispielsweise in 2⁸ = 256 Stufen vornimmt. Die so entstehenden Ausgangswerte am Ausgang des Digital-/Analogwandlers werden dann über einen zweiten Operationsverstärker OVSt 2 einer Übertragerwicklung I eines Übertragers U und damit über die Wicklung II einer Verbindungsleitung VL 1 zugeführt. Der Operationsverstärker OVSt 2 enthält eine in zwei Werten schaltbare Rückkoppelung, womit eine unterschiedliche Verstärkung der Spannungen erreicht wird, so daß am Ausgang zwei Pegelbereiche zur Verfügung stehen, die sich jeweils in 2⁸ = 256 Stufen unterteilen lassen.

Auf diese Weise können mit der erfindungsgemäßen Anordnung alle für die Leitungssimulationseinrichtung benötigten Frequenzzeichen und Hörzeichen mit einer Toleranz von ± 0,5% der Sollfrequenz erzeugt werden.

Aus dem Vorstehenden geht hervor, daß ein von einer den Teilungsfaktor der gewünschten Frequenz bzw. Frequenzkombination kennzeichnenden Adresse, einer Taktfrequenz und einer Steuerkennung einstellbarer Zeitgeber ZGB soviele Ausgänge A 0 bis Ax aufweist, als Frequenzen für die zu erzeugende Sinusspannung erforderlich sind und über diese Ausgänge A 0 bis Ax erzeugte Rechteckspannungen jeweils einem Schieberegister SR 0 bis SRx zugeführt werden, welches die zugeführten Rechteckspannungen in Treppenspannungen umwandelt und wobei die Eingangsfrequenz des Schieberegisters, z. B. SR 0, um einen bestimmten Faktor größer als die Ausgangsfrequenz ist und die erzeugten Ausgangsspannungen über Tiefpässe, z. B. C 1, einem einzigen Eingang eines diese Spannungen addierenden Operationsverstärkers, z. B. UVSt 1 als angenäherte Sinusspannung zugeleitet werden, dem ein mittels Adressen zur Auswahl von Amplitudenwerten steuerbarer Digital-/Analogwandler (D/A) nachgeordnet ist, dessen amplitudengeregelte Ausgangswerte über einem weiteren, die Rückkopplung in zwei Werten schaltenden Operationsverstärker OVSt 2 zugeführt werden, so daß am Ausgang des zweiten Operationsverstärkers OVSt 2 das für die Simulationseinrichtung zu erzeugende Kennzeichen angeschaltet wird.

Claims (1)

1. Anordnung zur Erzeugung von Sinusspannungen mit unterschiedlicher Frequenz und Amplitude in einer Leitungssimulationseinrichtung zwecks Nachbildung von über Verbindungsleitungen in Fernmeldeanlagen, insbesondere Fernsprechnebenstellenanlagen, übertragenen Frequenzkennzeichen und Hörzeichen unter Verwendung voreinstellbarer Taktfrequenzen, dadurch gekennzeichnet, daß ein von einer den Teilungsfaktor der gewünschten Frequenz bzw. Frequenzkombination kennzeichnenden Adresse, einer Taktfrequenz und einer Steuerkennung einstellbarer Zeitgeber (ZGB) so viele Ausgänge (A 0 bis Ax) aufweist, als Frequenzen für die zu erzeugende Sinusspannung erforderlich sind und über diese Ausgänge (A 0 bis Ax) erzeugte Rechteckspannungen jeweils einem Schieberegister (SR 0 bis SRx) zugeführt werden, welches die zugeführten Rechteckspannungen in Treppenspannungen umwandelt und wobei die Eingangsfrequenz des Schieberegisters (z. B. SR 0) um einen bestimmten Faktor größer als die Ausgangsfrequenz ist und die erzeugten Ausgangsspannungen über Tiefpässe (z. B. C 1) einem einzigen Eingang eines diese Spannungen addierenden Operationsverstärkers (OVSt 1) als angenäherte Sinusspannungen zugeleitet werden, dem ein mittels Adressen zur Auswahl von Amplitudenwerten steuerbarer Digital-/ Analogwandler (A/D) nachgeordnet ist, dessen amplitudengeregelte Ausgangswerte einem weiteren, die Rückkopplung in zwei Werten schaltenden Operationsverstärker (OVSt 2) zugeführt werden, so daß am Ausgang des zweiten Operationsverstärkers (OVSt 2) das für die Simulationseinrichtung zu erzeugende Kennzeichen angeschaltet wird.