DE3520708C2

DE3520708C2 -

Info

Publication number: DE3520708C2
Application number: DE19853520708
Authority: DE
Inventors: Franz Dipl.-Ing. Htl Zuerich Ch Weisenhorn
Original assignee: Siemens Albis AG
Current assignee: Siemens Schweiz AG
Priority date: 1984-09-11
Filing date: 1985-06-10
Publication date: 1989-01-05
Also published as: CH665738A5; DE3520708A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Gabelschaltung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Solche Gabelschaltungen sind an sich aus der deutschen Patentschrift 9 44 862 bekannt.The invention relates to a hybrid circuit according to the preamble of claim 1. Such hybrid circuits are in themselves the German patent 9 44 862 known.

Die klassischen Gabelschaltungen mit Gabelübertragern und Vierdrahtverstärkern erweisen sich als nachteilig in bezug auf eine scheinwiderstandsmäßige Anpassung des Zweidrahtanschlusses an den Wellenwiderstand der angeschlossenen Zweidrahtleitung.The classic hybrid circuits with fork transformers and four-wire amplifiers prove to be disadvantageous in relation to one impedance adjustment of the two-wire connection the characteristic impedance of the connected two-wire line.

Zweck der vorliegenden Erfindung ist daher, eine Gabelschaltung anzugeben, die eine Verbesserung der Anpassung der angeschlossenen Zweidrahtleitung ermöglicht.The purpose of the present invention is therefore a hybrid circuit specify an improvement in the adaptation of the connected two-wire line enables.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angegebenen Maßnahmen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in weiteren Ansprüchen angegeben. Da bei einer solchen Gabelschaltung das Netzwerk für die Nachbildung des Zweidrahtanschlusses gleichzeitig Abschlußimpedanz für diesen Anschluß ist, ergibt sich der zusätzliche Vorteil, daß die Echoübertragungsfunktion nur von der scheinwiderstandsmäßigen Anpassung des Nachbildungsnetzwerkes an die Lastimpedanz des Zweidrahtanschlusses abhängig ist, wodurch auch die Nachbildungsgüte bzw. die Fehlerdämpfung gegenüber derjenigen einer klassischen Gabelschaltung besser wird.This object is achieved by the characterizing Part of claim 1 specified measures solved. Beneficial Embodiments of the invention are in further claims specified. Because with such a fork connection the network for the simulation of the two-wire connection, terminating impedance at the same time is for this connection, the additional results Advantage that the echo transmission function only from the Adjustment of the simulation network in terms of impedance the load impedance of the two-wire connection is dependent, whereby also the replication quality or the error damping compared to that a classic fork shift gets better.

Durch die deutsche Offenlegungsschrift 19 63 507 ist zwar eine Gabelschaltung bekannt, bei der eine besondere Dimensionierung von, in die gehende und in die kommende Leitung der Vierdrahtseite eingeschalteten Verstärkern vorgesehen ist. Diese Gabelschaltung ist jedoch nicht erdsymmetrisch. Dies ist aber eine wesentliche Voraussetzung für den Erfindungsgegenstand. Due to the German laid-open specification 19 63 507 there is a hybrid circuit known, in which a special dimensioning of, in the outgoing and in the incoming line of the four-wire side switched on amplifiers is provided. This hybrid circuit however, is not earth symmetric. But this is an essential one Prerequisite for the subject of the invention.

Die deutsche Offenlegungsschrift 31 15 892 zeigt und erläutert eine transformationslose Zwei-/Vierdrahtgabelschaltung. Auch diese Gabelschaltung gehört einer anderen Kategorie an, als die erfindungsgemäße Gabelschaltung.The German patent application 31 15 892 shows and explains a transformationless two / four wire fork circuit. Also this hybrid circuit belongs to a different category than that hybrid circuit according to the invention.

In der Zeitschrift A.E.Ü. Band 13 (1959), Heft 6, Seiten 243-252 sind Gabelschaltungen für Zweidrahtverstärker behandelt. Unter anderem wird auch die Ableitung einer Gabelschaltung mit Transformatoren aus einer Brückenschaltung mit Widerständen erläutert. Die Literaturstelle gibt aber keine Anhaltspunkte dafür, wie eine Gabelschaltung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 in der erfindungsgemäßen Weise zu gestalten ist.In the magazine A.E.Ü. Volume 13 (1959), No. 6, pages 243-252 are hybrid circuits for two-wire amplifiers. Among other things, the derivation of a hybrid circuit is included Transformers from a bridge circuit with resistors explained. However, the reference does not provide any clues as to like a hybrid circuit according to the preamble of the claim 1 is to be designed in the manner according to the invention.

Durch die deutsche Patentschrift 7 03 506 ist es an sich bekannt, eine weitere Transformatorwicklung vorzusehen.It is known per se from German patent specification 7 03 506 to provide another transformer winding.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigtThe invention is as follows explained in more detail with reference to drawings. Here shows

Fig. 1 eine Gabelschaltung mit einer Impedanzbrücke, Fig. 1 is a hybrid circuit with an impedance bridge,

Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel einer Gabelschaltung mit einem einfachen Symmetrieübertrager gemäß der Erfindung, Fig. 2 shows an embodiment of a hybrid circuit with a simple balun transformer according to the invention,

Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Gabelschaltung mit einem Übertrager mit zwei symmetrischen Wicklungen nach der Erfindung. Fig. 3 shows another embodiment of a hybrid circuit with a transformer with two symmetrical windings according to the invention.

Die Gabelschaltung nach Fig. 1 umfaßt eine drei Impedanzen aufweisende Brückenschaltung mit vier Anschlüssen A 1, B 1, C 1, D 1 zwischen denen je eine Impedanz Z 11, Z 12 bzw. N 1 eingefügt ist, wobei an den Anschlüssen A 1 und D 1 die Zweidrahtleitung ZD 1 angeschlossen wird. Ein Sendeverstärker V 11 ist ausgangsseitig mit dem Ausgangszweig VA 1 der Vierdrahtleitung und eingangsseitig mit den Anschlüssen B 1 und D 1 verbunden. Entsprechend ist ein Empfangsverstärker V 12 eingangsseitig mit dem Eingangszweig VE 1 der Vierdrahtleitung und ausgangsseitig mit den Anschlüssen C 1 und A 1 verbunden.The hybrid circuit of Fig. 1 comprises a three impedances having bridge circuit with four ports A 1, B 1, C 1, D 1, between each of which an impedance Z 11, Z 12 is inserted and N 1, wherein at the terminals A 1 and D 1 the two-wire line ZD 1 is connected. A transmission amplifier V 11 is connected on the output side to the output branch VA 1 of the four-wire line and on the input side to the connections B 1 and D 1 . Correspondingly, a reception amplifier V 12 is connected on the input side to the input branch VE 1 of the four-wire line and on the output side to the connections C 1 and A 1 .

Die Gabelschaltung nach Fig. 1 funktioniert folgendermaßen: Die Eingangsimpedanz des Sendeverstärkers V 11 ist sehr groß und die Ausgangsimpedanz des Empfangsverstärkers V 12 relativ klein gegenüber der Impedanz N 1. So verfälscht beispielsweise ein Ausgangswiderstand des Empfangsverstärkers V 12 von 0,02./N 1/ die nachgebildete Wellenwiderstandsimpedanz nur um etwa 2%. Eine Übertragung ist im abgeglichenen Zustand nur von der ankommenden Seite der Vierdrahtleitung VE 1 zu der Zweidrahtleitung ZD 1 und von dieser zu der abgehenden Seite der Vierdrahtleitung VA 1 möglich. Die Impedanzen Z 11=Z 12 können reell oder komplex sein. . The hybrid circuit of Figure 1 functions as follows: The input impedance of the transmitter amplifier 11 V is very large and the output impedance of the receiving amplifier V 12 relatively small compared to the impedance of N 1. For example, an output resistance of the receive amplifier V 12 of 0.02. / N 1 / only falsifies the simulated wave impedance by about 2%. In the balanced state, transmission is only possible from the incoming side of the four-wire line VE 1 to the two-wire line ZD 1 and from this to the outgoing side of the four-wire line VA 1 . The impedances Z 11 = Z 12 can be real or complex.

Für die Echoübertragungsfunktion E (f) giltThe following applies to the echo transmission function E ( f)

worin ZW der Wellenwiderstand der Zweidrahtleitung ist. In abgeglichenem Zustand ist N 1=ZW und damit E(f) =0.where ZW is the characteristic impedance of the two-wire line. In the balanced state, N 1 = ZW and thus E ( f) = 0.

Das Nachbildungsnetzwerk N 1 ist also zugleich Abschlußwiderstand der Zweidrahtleitung. Dies bringt den Vorteil mit sich, daß bei einer am fernen Ende mit ihrem Wellenwiderstand abgeschlossenen Zweidrahtleitung eine optimale Übergangsdämpfung zwischen den Vierdrahtanschlüssen erreicht werden kann. Da die Zweidrahtleitung ZD 1 direkt an die Brückenschaltung angeschaltet ist, muß das Nachbildungsnetzwerk N 1 nur den Wellenwiderstand ZW der Zweidrahtleitung nachbilden. Vorzugsweise sind die Impedanzen Z 11 und D 1 so zu wählen, daß ihre Leistungsaufnahme gegenüber derjenigen der Impedanz N 1 vernachlässigbar ist. The replica network N 1 is thus also the terminating resistor of the two-wire line. This has the advantage that an optimal transition loss between the four-wire connections can be achieved with a two-wire line terminated at the far end with its characteristic impedance. Since the two-wire line ZD 1 is connected directly to the bridge circuit, the simulation network N 1 only has to emulate the characteristic impedance ZW of the two-wire line. The impedances Z 11 and D 1 are preferably to be selected such that their power consumption is negligible compared to that of the impedance N 1 .

Die Gabelschaltung nach Fig. 2 umfaßt eine drei Impedanzen aufweisende Brückenschaltung mit vier Anschlüssen A 2, B 2, C 2, D 2, zwischen denen je eine Transformator-Wicklung W 21, W 22 bzw. eine Impedanz N 2 eingefügt ist. In der Zeichnung wird der Wicklungssinn des Transformators in üblicher Weise durch einen schwarzen Punkt an den Wicklungen angegeben. Die Zweidrahtleitung ZD 2 wird an den Anschlüssen A 2 und D 2 angeschlossen. Der Anschluß B 2 ist über einen ersten Kondensator C 21 mit dem einen hochohmigen Eingang und der Anschluß D 2 über einen zweiten Kondensator C 22 mit dem anderen hochohmigen Eingang eines symmetrischen Sendeverstärkers V 12 verbunden, an dessen Ausgang die abgehenden Adern VA 2 der Vierdrahtleitung angeschlossen sind. Der Transformator weist eine dritte Wicklung W 2 auf, an die der niederohmige Ausgang eines Empfangsverstärkern V 22 angeschlossen ist, zu dem die ankommenden Adern VE 1 der Vierdrahtleitung führen.The hybrid circuit of Fig. 2 comprises a three impedances having bridge circuit with four ports A 2, B 2, C 2, D 2, between each of which a transformer winding W, W is 22 and an impedance N 2 inserted 21st In the drawing, the winding sense of the transformer is indicated in the usual way by a black dot on the windings. The two-wire line ZD 2 is connected to the connections A 2 and D 2 . The connection B 2 is connected via a first capacitor C 21 to one high-resistance input and the connection D 2 via a second capacitor C 22 to the other high-resistance input of a symmetrical transmission amplifier V 12 , to the output of which the outgoing wires VA 2 of the four-wire line are connected are. The transformer has a third winding W 2 to which the low-resistance output of a receiving amplifier V 22 is connected, to which the incoming wires VE 1 of the four-wire line lead.

Die Gabelschaltung gemäß Fig. 2 mit N 2=ZW entspricht in ihrer Arbeitsweise der nach Fig. 1 mit dem Unterschied, daß sie erdsymmetrisch und angenähert spannungssymmetrisch ist, wobei in diesem Fall die über den Verstärker V 22 ankommenden Signale nicht direkt, sondern transformatorisch über die Wicklung W 2 den Anschlüssen A 2 und C 2 niederohmig zugeführt werden. Bei einem sehr hochohmigen Eingangswiderstand des Verstärkers V 12 könnte diese Schaltungsvariante gegebenenfalls auch der Bedingung für galvanische Trennung genügen.With N equal to 2 = ZW the hybrid circuit of Fig. 2 in its operation to that of FIG. 1 with the difference that it is voltage-symmetrical balanced to ground and approximated in this case not directly the incoming via the amplifier V 22 signals, but transformer via the winding W 2 are fed to the connections A 2 and C 2 with low resistance. If the input resistance of the amplifier V 12 is very high, this circuit variant could possibly also meet the condition for electrical isolation.

Die Gabelschaltung nach Fig. 3 umfaßt eine erweiterte Brückenschaltung, wobei zwischen ihren vier ersten Anschlüssen A, B, C, D, je eine Transformator-Wicklung W 31, W 32 bzw. eine Impedanz N′ eingefügt ist, und die drei weitere Anschlüsse A′, C′, B′ für die zwei Enden bzw. den Mittelabgriff einer weiteren Transformator-Wicklung W 33 bzw. W 34 aufweist, wobei der Anschluß C′ über eine weitere Impedanz N′′ mit dem Anschluß D verbunden ist. Eine weitere Wicklung W 3 des Transformators ist über den niederohmigen Ausgang eines Empfangsverstärkers V 32 an die ankommenden Adern VE 3 der Vierdrahtleitung angeschlossen.The hybrid circuit of Fig. 3 comprises an extended bridge circuit, said first between its four terminals A, B, C, D, depending on a transformer winding W, W is an impedance N 'inserted 32 and 31, respectively, and the three other ports A ', C', B ' for the two ends or the center tap of a further transformer winding W 33 or W 34 , the terminal C' being connected to the terminal D via a further impedance N '' . Another winding W 3 of the transformer is connected to the incoming wires VE 3 of the four-wire line via the low-impedance output of a receiving amplifier V 32 .

Die Anschlüsse B und B′ sind jeweils über einen Kondensator C 31 bzw. C 32 mit je einem hochohmigen Eingang eines symmetrischen Sendeverstärkers V 31 verbunden, an dessen Ausgang die abgehenden Adern VA 3 der Vierdrahtleitung angeschlossen sind. Die in Reihe geschalteten Impedanzen N′ und N′′ bilden vorzugsweise eine einzige Impedanz N, so daß der Anschluß D lediglich ein virtueller Referenzanschluß darstellt. The connections B and B ' are each connected via a capacitor C 31 and C 32 to a high-resistance input of a symmetrical transmission amplifier V 31 , at the output of which the outgoing wires VA 3 of the four-wire line are connected. The series connected impedances N ' and N'' preferably form a single impedance N , so that the terminal D is only a virtual reference terminal.

Die Gabelschaltung gemäß Fig. 3 mit N =N′ +N′′ =ZW entspricht in ihrer Arbeitsweise der nach Fig. 2 mit dem Unterschied, daß die Erd- und Spannungssymmetrie weniger stark von der Größe der Eingangsimpedanz des Sendeverstärkers V 31 und der Ausgangsimpedanz des Empfangsverstärkers V 32 abhängt. In diesem Fall werden die Signale nicht direkt, sondern transformatorisch über die Wicklung W 3 den Anschlüssen A und C bzw. A′ und C′ zugeführt.Corresponds to the hybrid circuit of Fig. 3 with N = N '+ N''= ZW in its operation to that of FIG. 2 with the difference that the ground and voltage symmetry less the size of the input impedance of the transmitter amplifier V 31 and the output impedance of the receive amplifier V 32 depends. In this case, the signals are not supplied directly, but rather in transformer form via the winding W 3 to the connections A and C or A ' and C' .

Die Kondensatoren C 31, C 32 und C 21, C 22 in Fig. 3 können entfallen, wenn eine gleichstrommäßige Trennung nicht gefordert wird. Falls die Impedanz des Nachbildungsnetzwerkes N 1, N 2 bzw. N denselben Wert hat wie der Wellenwiderstand der an die Gabelschaltung angeschlossenen Zweidrahtleitung, ist der Betrag der Echoübertragungsfunktion bei Kurzschluß oder Leerlauf am fernen Ende der Leitung gleich.The capacitors C 31 , C 32 and C 21 , C 22 in Fig. 3 can be omitted if a DC separation is not required. If the impedance of the simulation network N 1 , N 2 or N has the same value as the characteristic impedance of the two-wire line connected to the hybrid circuit, the amount of the echo transmission function in the event of a short circuit or open circuit is the same at the far end of the line.

Claims

1.Circuit connection for connecting a two-wire line on the one hand to the input branch and on the other hand to the output branch of a four-wire line with simultaneous decoupling of the two four-wire line branches from one another, in which there are at least three impedances that form a bridge circuit with four connections, between each of which one of these impedances is inserted , in which the first and the second impedance are formed by the primary winding of a transformer, the center tap of which constitutes the second connection, in which the secondary winding of the transformer is further arranged such that the signals arriving from the input branch of the four-wire line are conducted via a receiving amplifier in a transformer-like manner are supplied via the secondary winding of the transformer, and in which also the first connection with one wire of the two-wire line, the second connection via a transmitter amplifier with the output branch and the last connection with d he other wire of the two-wire line, characterized in that the input impedance of the transmission amplifier ( V 21 ) is relatively large and the output impedance of the reception amplifier ( V 22 ) is relatively low compared to the third impedance ( N 2 ).

2. hybrid circuit according to claim 1, characterized in that the input of the receiving amplifier having a low output impedance ( V 21 ) is symmetrical.

3. hybrid circuit according to claim 1 or 2, characterized in that between the fourth terminal ( C ') and the other wire ( A') of the two-wire line ( ZD 3 ) a further transformer winding ( W 34 , W 33 ) is inserted, the one Has the center tap ( B ') connected to the output branch ( VA 3 ) via the transmission amplifier ( V 31 ).

4. hybrid circuit according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the center tap ( B 2 ; B) of the primary winding of the transformer via a capacitor ( C 21 ; C 31 ) with the corresponding input of the transmission amplifier (V 21 ; V 31 ) connected is.

5. hybrid circuit according to claim 1 or 2, characterized in that the last connection ( D 2 ) of the bridge circuit is connected via a capacitor ( C 22 ) to the corresponding input of the transmission amplifier ( V 21 ).

6. hybrid circuit according to claim 3 or 4, characterized in that the center tap ( B ') of the further transformer winding ( W 33 ; W 34 ) is connected via a capacitor ( C 32 ) to an input of the transmission amplifier ( V 31 ).