DE3629938A1 - Schaltungsanordnung mit einer elektronischen drossel - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung mit einer elektronischen Drossel, die in einer Fernsprechanlage zwischen eine erste Ader und eine zweite Ader zum Auf­ rechterhalten eines Schleifenschlusses einer Fernsprech­ verbindung geschaltet ist, insbesondere für einen Amts­ verbindungssatz einer Nebenstellenanlage.

Für die Herstellung einer Fernsprechverbindung zwischen einer Nebenstellenanlage und einem Amt des öffentlichen Fernsprechnetzes erfolgt ein Schleifenschluß der Amtslei­ tung üblicherweise mittels einer sogenannten Haltedros­ sel. Diese ist in einem Amtsverbindungssatz der Neben­ stellenanlage zwischen eine erste Ader - a-Ader und eine zweite Ader - b-Ader eines Sprechadernpaares geschaltet.

Die Haltedrossel hat einen kleinen Gleichstromwiderstand, so daß auch bei verhältnismäßig langen Amtsleitungen ein Schleifenschluß im Amt noch sicher erkannt wird. Außerdem wird der Sprechweg aufgrund der hohen Induktivität der Haltedrossel nicht gedämpft.

Da bei kurzen Amtsleitungen der Leitungsschleifenstrom einen verhältnismäßig hohen Wert einnimmt, erfolgt eine hohe Gleichstromvormagnetisierung der Haltedrossel. Um nun die geforderte hohe Induktivität der Haltedrossel zu realisieren, ergeben sich räumlich große und entsprechend teuere Wickelgüter.

Die technische Aufgabe gemäß der Erfindung besteht darin, in einer Fernsprechanlage einen Schleifenschluß mit einer Amtsleitung zum Aufrechterhalten einer Fernsprechverbin­ dung herzustellen.

Eine Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit den im Patentan­ spruch 1 angegebenen Mitteln.

Die symmetrisch aufgebaute Gleichstromsenke weist für den Schleifenstrom ein besonders niederohmiges Verhalten und für symmetrisch eingespeiste Signalspannungen aufgrund des ersten Kondensators einen hohen dynamischen Wider­ stand auf. Aufgrund der symmetrischen, potentialfreien Schaltungsanordnung ("schwimmende" Anordnung) werden die Transistoren durch eingekoppelte Längsstörspannungen nicht übersteuert, da sie diese Längsstörspannung nicht mit ausregeln müssen. Durch einen nachgeschalteten in den Abmessungen kleinen Übertrager (da nicht mehr gleich­ stromvormagnetisiert) kann die Längsstörspannung vom Sprechadernpaar entkoppelt werden.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die symmetrisch aufgebaute Gleichstromsenke mit einem festen Erdpotential verbunden und wird durch zwei sym­ metrisch angeordnete Konstantstromquellen auf einen festen vom Schleifenstrom unabhängigen Arbeitspunkt gehalten. Dabei werden die Konstantstromquellen aufgrund ihrer hohen Versorgungsspannung durch eingekoppelte Längsstörspannungen nicht übersteuert und die Längsströme zur Erde abgeleitet. In der erfindungsgemäßen Schaltungs­ anordnung können herkömmliche Bauelemente für eine extrem platzsparende und daher kostengünstige Hybridbauweise verwendet werden.

Ein Ausführungsbeispiel wird im folgenden anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Schaltungsanordnung mit einer elektro­ nischen Drossel gemäß der Erfindung, und

Fig. 2 eine vorteilhafte Weiterbildung der Schaltungs­ anordnung nach Fig. 1.

Eine elektronische Drossel Dr, wie in Fig. 1 gezeigt, ist zwischen eine erste Ader a und eine zweite Ader b eines Sprechadernpaares in einem Amtsverbindungssatz einer Nebenstellenanlage geschaltet.

Die elektronische Drossel Dr weist eine Gleichstromsenke auf, die symmetrisch aus enem ersten Darlington-Transi­ stor T 1, T 1′ (vom pnp-Typ) und einem zweiten, komplemen­ tären Darlington-Transistor T 2, T 2′ (vom npn-Typ) aufge­ baut ist. Dabei ist die erste Ader a über eine Reihen­ schaltung aus der Kollektor-Emitter-Strecke K 1, E 1 des ersten Transistors T 1, T 1′, einem vergleichsweise nieder­ ohmigen Stromeinstellwiderstand SR und der Emitter-Kol­ lektor-Strecke E 2, K 2 des zweiten Transistors T 2, T 2′ mit der zweiten Ader b verbunden.

Die Basis B 1 und der Kollektor K 1 des ersten Transistors T 1, T 1′ sind über einen ersten im Vergleich zum Stromein­ stellwiderstand SR hochohmigen Spannungsteiler R 10, R 11 verbunden und der Kollektor K 2 und die Basis B 2 des zwei­ ten Transistors T 2, T 2′ sind über einen zweiten ebenfalls vergleichsweise hochohmigen Spannungsteiler R 20, R 21 mit­ einander verbunden. Die Mittelabgriffe 1, 2 der beiden Spannungsteiler sind über einen ersten ebenfalls hoch­ ohmigen Widerstand R 1 miteinander gekoppelt. Der Strom­ einstellwiderstand wird hier zu SR = 160 Ω und die Span­ nungsteilerwiderstände zu R 10 = R 20 = 25 KΩ und R 11 = R 21 = 50 KΩ gewählt. Der erste Widerstad R 1 weist hier einen Wert von R 1 = 200 KΩ auf. Ferner ist die Basis B 1 des ersten Transistors T 1, T 1′ über einen ersten Kon­ densator C 1 mit der Basis B 2 des zweiten Transistors T 2, T 2′ direkt verbunden. Übliche Dioden D 1, D 2 dienen als Schutz vor Umpolung.

Ein von einer Amtsbatterie über die Sprechadern einge­ speister Schleifenstrom i teilt sich in der erfindungs­ gemäßen Schaltungsanordnung in einen Hauptstrom i 1 und einen Nebenstrom i 2 auf. Der Nebenstrom i 2 verursacht über den ersten Spannungsteiler R 10, R 11 und dem zweiten Spannungsteiler R 20, R 21, deren Mittelabgriffe 1, 2 über den ersten Widerstand R 1 verbunden sind, einen definier­ ten Spannungsabfall an der Kollektor-Basis-Strecke K 1, B 1 des ersten Transistors T 1, T 1′ bzw. an der Kollektor- Basis-Strecke K 2, B 2 des zweiten Transistors T 2, T 2′, so daß die beiden Darlington-Transistoren in den aktiven Zu­ stand gesteuert werden. Der Spannungsabfall an den beiden Spannungsteilern ist zwar nicht konstant, aber eine ge­ ringe Änderung der Kollektor-Basis-Spannungen an den bei­ den Transistoren T 1, T 1′; T 2, T 2′ infolge von Spannungsschwankungen der Amtsbatterie und aufgrund un­ terschiedlicher Vor- und Leitungswiderstände RV (unter­ schiedlich lange Leitungen) kann vernachlässigt werden, da die Spannungsteilerwiderstände vergleichsweise sehr hochohmig ausgelegt sind.

Der Hauptstrom i 1 fließt über die Reihenschaltung aus der durchgeschalteten Kollektor-Emitter-Strecke K 1, E 1 des ersten Transistors, dem Stromeinstellwiderstand SR und der durchgeschalteten Emitter-Kollektor-Strecke E 2, K 2 des zweiten Transistors von der ersten Ader a zur zweiten Ader b, so daß ein Schleifenschluß in dem Amtsverbin­ dungssatz erfolgt.

Solange also ein Hauptstrom i 1 fließt, d. h. der Schlei­ fenschluß aufrechterhalten wird, fließt auch der Neben­ strom i 2, so daß die anliegenden Kollektor-Basis-Span­ nungen an den beiden Transistoren eine Übersteuerung ver­ hindern. Eine Übersteuerung ist weder bei sehr großen Vor- und Leitungswiderständen RV, noch bei kleinen Amts­ batteriespannungen zu erreichen. Die Gleichstromsenke weist somit für den Schleifenstrom i einen kleinen Innen­ widerstand auf.

Für Wechselspannungen, z. B. Sprachsignale stellt die Gleichstromsenke, aufgrund der beiden vergleichsweise hochohmigen Spannungsteiler und dem ersten Kondensator C 1, eine hochohmige Wechselstromimpedanz dar (Gyrator­ prinzip), so daß die Sprachsignale praktisch ungedämpft über das Sprechadernpaar weitergeleitet werden. Der Kapa­ zitätswert des ersten Kondensators C 1 ergibt sich für eine untere Grenzfrequenz des Sprachsignalbereichs von ca. 300 Hz zu C 1 = 0,47 µF.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung verhält sich also wie eine ideale Drosselspule, solange ein Schleifen­ strom i fließt.

Auftretende symmetrisch eingekoppelte Längsstörspannungen (longitudinale Längsspannungen) beeinflussen die erfin­ dungsgemäße Schaltungsanordnung aufgrund ihres völlig po­ tentialfreien symmetrischen Aufbaus nicht (schwimmende Anordnung). Mittels eines nachgeschalteten Übertragers kleiner Abmessung (und damit sehr kostengünstig, da keine Gleichstromvormagnetisierung durch den Schleifenstrom i erfolgt) wird die Längsstörspannung einfach vom Sprech­ adernpaar entkoppelt.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung, wie Fig. 2 zu entnehmen ist, ist anstelle des ersten Wi­ derstandes R 1 der Mittelabgriff 1 des ersten Spannungs­ teilers R 10, R 11 mit einer ersten Konstantenstromquelle 10 und der Mittelabgriff 2 des zweiten Spannungsteilers R 20, R 21 mit einer zweiten, symmetrisch aufgebauten, kom­ plementären Konstantstromquelle 20 verbunden. Die beiden Konstantstromquellen 10, 20 sind an eine im Vergleich zu auftretenden Längsstörspannungen U _L höheren internen Versorgungsspannung U _B angelegt.

Die erste Konstantstromquelle 10 weist einen dritten Transistor T 3 (vom npn-Typ) auf, dessen Kollektor K 3 mit dem Mittelabgriff 1 des ersten Spannungsteilers R 10, R 11 und dessen Basis B 3 und dessen Emitter E 3 über einen zweiten Widerstand R 2 bzw. einen dritten Widerstand R 3 mit dem negativen Pol - der internen Versorgungsspannung U _B verbunden sind. Entsprechend weist die zweite Konstantstromquelle 20 einen vierten, komplementären Transistor T 4 (vom pnp-Typ) auf, dessen Kollektor K 4 mit dem Mittelabgriff 2 des zweiten Spannungsteilers R 20, R 21, und dessen Basis B 4 und Emitter E 4 über einen vier­ ten Widerstand R 4 bzw. fünften Widerstand R 5 mit dem positiven Pol + der internen Versorgungsspannung U _B verbunden sind. Weiterhin ist die Basis B 3 des dritten Transistors T 3 über einen sechsten Widerstand R 6 mit der Basis B 4 des vierten Transistors T 4 verbunden. Bei einer zu U _B = -60 V gewählten internen Versorgungsspannung wurden die Widerstandswerte zu R 2 = R 4 = 6,6 KΩ, R 3 = R 5 = 60 KΩ und R 6 = 100 KΩ gewählt.

Ferner ist der Stromeinstellwiderstand SR der Gleich­ stromsenke, wie Fig. 2 zu entnehmen ist, in Form zweier in Reihe geschalteter gleichgroßer Stromeinstellwider­ stände SR 10, SR 11 ausgebildet, wobei deren mit 3 bezeich­ neter gemeinsamer Verbindungspunkt über eine Reihen­ schaltung aus einem zweiten Kondensator C 2 und einem siebten Widerstand R 7 mit einem festen Erdpotential ver­ bunden ist. Die Dioden D 1, D 2 dienen hier wiederum als Schutz vor Umpolung.

Die Konstantstromquellen 10, 20 liefern je einen gleich­ großen Gleichstrom, hier ca. 50 µA, wodurch an den beiden Spannungsteilern ein konstanter Spannungsabfall und so­ mit ein konstanter Arbeitspunkt für den ersten Transistor T 1, T 1′ bzw. den zweiten Transistor T 2, T 2′ erzeugt wird. Es ergibt sich ein konstanter Gleichspannungsabfall an den beiden Transistoren und damit ein kleiner Gleich­ strominnenwiderstand.

Für die auftretenden symmetrisch eingekoppelten Längs­ störspannungen U _L ist die symmetrische Gleichstromsenke schwimmend angeordnet, jedoch fällt die gesamte Längsstörspannung an den Konstantstromquellen 10, 20 ab. Da die Konstantstromquellen 10, 20 mit einer im Vergleich zu den in der Praxis auftretenden höheren in­ ternen Versorgungsspannung U _B verbunden sind, werden die Transistoren T 3, T 4 der Konstantstromquellen 10, 20 nicht übersteuert.

Durch die Reihenschaltung aus dem zweiten Kondensator C 2 und dem siebten Widerstand R 7, die zwischen dem Verbin­ dungspunkt 3 der aufgeteilten Stromeinstellwiderstände SR 10, SR 11 und festem Erdpotential geschaltet ist, ergibt sich in vorteilhafter Weise eine Längsstörspannungsver­ besserung. Denn durch diese Schaltungsmaßnahme wird ein symmetrisch eingekoppelter Längsstörstrom i _L über die Kollektor-Emitter-Strecken des ersten Transistors T 1, T 1′ und des zweiten Transistors T 2 , T 2′ und über die aufge­ teilten niederohmigen Stromeinstellwiderstände SR 10, SR 11 symmetrisch zur Erde abgeleitet, so daß der Längsstör­ spannungsabfall an den beiden Konstantstromquellen 10, 20 herabgesetzt wird.

Somit entfällt der eingangs genannte nachgeschaltete Überträger zum Auskoppeln der Längsstörspannungen.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung benötigt nur herkömmliche Bauelemente ohne besondere Toleranzanforde­ rungen, so daß eine extrem platzsparende und kosten­ günstige Hybridbauweise möglich ist.

Claims (5)

1. Schaltungsanordnung mit einer elektronischen Drossel (Dr), die in einer Fernsprechanlage zwischen eine erste Ader (a) und eine zweite Ader (b) zum Aufrechter­ halten eines Schleifenschlusses einer Fernsprechverbin­ dung geschaltet ist, insbesondere für einen Amtsverbin­ dungssatz einer Nebenstellenanlage, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Dros­ sel (Dr) eine Gleichstromsenke aufweist, daß die Gleich­ stromsenke symmetrisch aus einem ersten Transistor (T 1, T 1′) und einem zweiten, komplementären Transistor (T 2, T 2′ ) aufgebaut ist, daß die erste Ader (a) über eine Reihenschaltung aus der Kollektor-Emitter-Strecke (K 1, E 1) des ersten Transistors (T 1, T 1′), einem vergleichs­ weise niederohmigen Stromeinstellwiderstand (SR) und der Emitter-Kollektor-Strecke (E 2, K 2) des zweiten Transi­ stors (T 2, T 2′) mit der zweiten Ader (b) verbunden ist, daß die Basen (B 1, B 2) der beiden Transistoren über einen ersten Kondensator (C 1) miteinander verbunden sind, daß die Basis (B 1) und der Kollektor (K 1) des ersten Transi­ stors (T 1, T 1′) über einen ersten, vergleichsweise hoch­ ohmigen Spannungsteiler (R 10, R 11) verbunden sind, daß die Basis (B 2) und der Kollektor des zweiten Transistors (T 2, T 2′) über einen zweiten, auch vergleichs­ weise hochohmigen Spannungsteiler (R 20, R 21) verbunden sind, und daß die Mittelabgriffe (1, 2) der beiden Span­ nungsteiler über einen ersten, ebenfalls hochohmigen Wi­ derstand (R 1) miteinander verbunden sind.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß anstelle des ersten Widerstandes (R 1) der Mittelabgriff (1) des ersten Spannungsteilers (R 10, R 11) mit einer ersten Konstantstromquelle (10) und der Mittelabgriff (2) des zweiten Spannungsteilers (R 20, R 21) mit einer zweiten symmetrisch aufgebauten, komplementären Konstantstromquelle (10) verbunden ist und daß die beiden Konstantstromquellen (10, 20) an eine im Vergleich zu auftretenden Längsstörspannungen (U _L ) höheren internen Versorgungsspannung (U _B ) angelegt sind.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die erste Konstantstromquelle (10) einen dritten Transistor (T 3) und die zweite Konstant­ stromquelle (20) einen vierten, komplementären Transistor (T 4) aufweist, daß der Kollektor (K 3) des dritten Transi­ stors (T 3) und der Kollektor (K 4) des vierten Transistors (T 4) mit dem Mittelabgriff (1) des ersten Spannungstei­ lers (R 0, R 11) bzw. mit dem Mittelabgriff (2) des zweiten Spannungsteilers (R 20, R 21) verbunden sind, daß die Basis (B 3) und der Emitter (E 3) des dritten Transistors (T 3) über einen zweiten (R 2) bzw. einen dritten Widerstand (R 3) mit dem negativen Pol (-) der internen Versorgungs­ spannung (U _B ) verbunden sind, daß die Basis (B 4) und der Emitter (E 4) des vierten Transistors (T 4) über einen vierten (R 4) bzw. einen fünften Widerstand (R 5) mit dem positiven Pol (+) der internen Versorgungsspannung (U _B ) verbnden sind, und daß die Basis (B 3) des dritten Transistors (T 3) über einen sechsten Widerstand (R 6) mit der Basis (B 4) des vierten Transistors (T 4) verbunden ist.

4. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromein­ stellwiderstand (SR) als zwei in Reihe geschaltete, gleichgroße Stromeinstellwiderstände (SR 10, SR 11) ausge­ bildet ist, deren gemeinsamer Verbindungspunkt (3) über eine Reihenschaltung aus einem zweiten Kondensator (C 2) und einem siebten Widerstand (R 7) mit einem festen Erdpo­ tential verbunden ist.

5. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Transistor (T 1, T 1′) und der zweite Transistor (T 2, T 2′) als komplementäre Darlington-Transistoren ausgebildet sind.