DE3725315C2 - Schaltungsanordnung für eine elektronische Amtshaltedrossel in einem Amtssatz einer Fernsprechnebenstellenanlage mit impulsgebender Wahlsteuerung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für eine elek­ tronische Amtshaltedrossel in einem Amtssatz einer Fernsprech­ nebenstellenanlage mit impulsgebener Wahlsteuerung, wobei die amtsseitig an Speisespannung geschaltete Verbindungsleitung im jeweiligen Amtssatz mit einem von der Leitung gleichstrommäßig entkoppelten Übertrager abgeschlossen ist und die Leitungs­ schleife in Abhängigkeit vom Teilnehmerverhalten durch die von einer Steuereinheit gebildeten Steuerinformationen den offenen oder geschlossenen Zustand einnehmen kann.

In einer modernen Fernsprechnebenstellenanlage, in der für die Durchschaltung der einzelnen Verbindungen im Koppelfeld elek­ tronische Koppelpunkte, z. B. in Form von CMOS-Bausteinen, ein­ gesetzt werden, findet zwischen der Leitungsseite und der Kop­ pelfeldseite eine Entkopplung durch Übertrager statt. Dies ist notwendig, da von den genannten Koppelpunkten nur kleine Si­ gnalamplituden innerhalb des Arbeitsbereiches dieser Koppel­ feldbausteine durchgeschaltet werden können. Vermittels des Übertragers gelangen deshalb lediglich die Sprechwechselspan­ nungen auf das Koppelfeld. Es sollte nun vermieden werden, daß der Schleifenstrom durch die entsprechende Übertragerwicklung fließt, da sonst in ihren Abmessungen große und damit teure Übertrager verwendet werden müßten, um die nachteilige Sätti­ gung des Übertragerkerns zu vermeiden. Es wird deshalb der je­ weilige Übertrager gleichstrommäßig von der Leitung entkoppelt, jedoch das Fließen des Schleifenstromes durch die einen Quer­ zweig zwischen den beiden Leitungsadern bildende Haltedrossel ermöglicht. Damit kann dann amtsseitig der Schleifenstrom weiterhin als Indikator für die Impulswahl benutzt und der jeweilige Schleifenzustand festgestellt werden. Diese Drossel muß zur Aufrechterhaltung der Sprachverständigkeit für die Sprachwechselspannungen einen ausreichenden Scheinwiderstand aufweisen. Neben den konventionellen magnetischen Drosseln können auch elektronische Drosseln eingesetzt werden. Es wur­ de bereits vorgeschlagen, eine derartige elektronische Dros­ sel als Brückenschaltung auszubauen, die eine niederohmige und eine hochohmige Brückenhälfte aufweist. Diejenige Diago­ nale, die nicht unmittelbar mit der Betriebsspannung verbun­ den ist, enthält zum Zwecke des Brückenabgleichs einen Diffe­ renzverstärker, der ausgangsseitig mit dem Steueranschluß des in der niederohmigen Brückenhälfte angeordneten elektroni­ schen Schalters gekoppelt ist.

Um bei impulsgebender Wahlsteuerung die in Übereinstimmung mit den vom Teilnehmer eingewählten Ziffern erforderliche Taktung des Schleifenstroms zu ermöglichen, ist in der Lei­ tungsschleife eine entsprechende Kontaktanordnung vorzusehen. Es sind elektronische Schalter bekannt, die zur Impulssteue­ rung einsetzbar sind. Ein solcher elektronischer Schalter ist beispielsweise in der US-Patentschrift 4,306,119 beschrieben. Dieser elektronische Schalter ist über Optokoppler anzusteu­ ern und es wird mit Hilfe einer Graetz-Brücke ein Verpolungs­ schutz erreicht.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung zu schaffen, die neben der Drosselwirkung auch die Aufgabe der Impulsge­ bung bei einfachstem Aufbau erfüllt. Gleichzeitig sollen die hinsichtlich des Gleichstrominnenwiderstandes bei bestimmten Schleifenstromwerten von den einzelnen Postverwaltungen vor­ gegebenen Forderungen erfüllt werden, so daß eine universelle Einsatzmöglichkeit besteht.

Dies wird dadurch erreicht, daß ein mit seiner Hauptstrom­ strecke über einen Arbeitswiderstand entsprechend ihrem unterschiedlichen Potential zwischen die Leitungsadern ge­ schalteter elektronischer Schalter vorhanden ist, daß in dessen Ansteuerkreis die Schalt­ strecke eines Optokopplers liegt, dessen der Ansteuerelektrode des elektronischen Schalters ferner Anschlußpunkt A über einen Energiespeicher mit der einen Leitungsader und über einen Wider­ stand und die Schaltstrecke des weiteren Optokopplers mit der anderen Leitungsader gekoppelt ist, daß übereinstimmend für beide Optokoppler ihr Schaltzustand in Abhängigkeit von dem durch die Steuereinheit ausgewerteten Teilnehmerverhalten und den darauf­ hin von ihr bewirkten Steuersignalen bestimmt wird.

Durch den Energiespeicher wird bei der genannten Beschaltung - bezogen auf die Ansteuerelektrode - die anliegende Wechsel­ spannung kurzgeschlossen, so daß über den elektronischen Schal­ ter kein Wechselstromanteil fließen kann. Es wird bei entspre­ chender Dimensionierung des mit der Schaltstrecke des einen Optokopplers in Reihe liegenden Widerstandes ein hoher Wechsel­ stromwiderstand erreicht. Dadurch ergibt sich eine sehr geringe Einfügungsdämpfung. Gleichzeitig dient die bei inaktiven Opto­ kopplern an dem Energiespeicher entstehende Spannung dazu, bei der Impulsgabe eine schlagartige Steuerung des elektronischen Schalters zu ermöglichen, so daß keine Verflachung der Leitungs­ impulse auftritt. Gleichzeitig wirkt aber bei der beanspruchten Beschaltungsart in den für die Sprachübertragung interessanten Übertragungsbereich von etwa 300 Hz bis 4 KHz ein hoher Schein­ widerstand. Durch die Ausnutzung der am Energiespeicher ver­ bleibenden Spannung kann dann die sonst zu berücksichtigende Einschwingzeit außer Acht gelassen werden, so daß eine exakte Impulsabgabe erfolgen kann.

Im Ansteuerkreis des elektronischen Schalters ist zwischen dem steuerseitigen Ausgang des Optokopplers und der einen Leitungs­ ader ein Spannungsbegrenzungselement geschaltet. Dadurch erfolgt ab einem bestimmten Leitungsstrom eine Begrenzung des über den elektronischen Schalter fließenden Leitungsstromes, so daß sich dadurch auch gleichzeitig eine Sicherung gegenüber auf­ tretenden Querspannungen ergibt, die durch atmosphärische Beeinflussungen entstehen können.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den restlichen Unteransprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung wird anhand eines lediglich die zum Verständnis der Erfindung notwendigen Bauelemente enthaltenden Ausführungs­ beispiels näher erläutert.

Der Amtssatz AS einer Fernsprechnebenstellenanlage VE ist über die beiden Leitungsadern a und b einer Verbindungsleitung mit einem öffentlichen Vermittlungsamt A verbunden. Die Speise­ spannung UB wird in bekannter Weise über die Speisedrosseln SD an das Leitungsadernpaar angelegt. Das Koppelfeld KF der Fern­ sprechnebenstellenanlage soll aus integrierten Baueinheiten, beispielsweise CMOS-Bausteinen aufgebaut sein. Da über ein solches Koppelfeld lediglich die Sprechwechselspannungen ge­ schaltet werden können, um unter Einbeziehung einer Teilnehmer­ schaltung TS, beispielsweise die Verbindung einer Teilnehmer­ station T der Nebenstellenanlage mit einem Amtsteilnehmer her­ zustellen, wird durch den Übertrager Ue eine sogenannte Amts­ trennung vorgenommen. Durch den Kondensator Ct wird die Primärwicklung des Übertragers Ue gleichstrommäßig entkoppelt, um eine Sättigung des Übertragerkerns zu vermeiden. Es muß das Ansprechen der den Schleifenstrom im öffentlichen Fernsprechamt bewertenden Indikationsstellen sichergestellt sein. Zu diesem Zweck wird über die näher noch zu beschreibende Anordnung das Fließen des Schleifengleichstromes über den elektronischen Schalter ES während des Belegungsvorganges, der Wahlimpulsabgabe und während des Gesprächszustandes ermöglicht. Wählt ein Teil­ nehmer T nach dem Abheben des Handapparates oder nach dem Ein­ leiten einer diesem Abheben entsprechenden Funktion die Amts­ kennziffer, so wird der Amtssatz AS belegt. Durch die Steuer­ einheit ZSt, die die Steuervorgänge abwickelt wird veranlaßt, daß an die in Reihe liegenden Leuchtdioden der Optokoppler O1 und O2 eine Aufsteuerspannung angelegt wird.

Über die durchgeschalteten Optokoppler gelangt Aufsteuer­ potential an die Steuerelektrode des elektronischen Schalters ES. Dieser schaltet durch und es stellt sich unter Berücksichtigung des Widerstandes R10 ein bestimmter Leitungsschleifenstrom ein. Dies wird durch die entsprechenden Indikatoren im Fernsprechamt A erkannt und ein Leitungssatz belegt, der den Wählton an die Leitung anlegt. Dieser Wählton wird über das Koppelfeld KF bis zur Teilnehmerendeinrichtung T durchgekoppelt. Es wird nun ent­ sprechend den vom Teilnehmer eingewählten Wählziffern die Leitung in einem vorgegebenen Impuls-Pausenverhältnis getaktet. Zu diesem Zweck wird durch die Steuereinheit ZSt veranlaßt, daß an die Dioden der beiden Optokoppler, also an den Punkt E Sperr- bzw. Aufsteuerpotential angelegt wird. Mit dem Anlegen des Sperrpotentials an den Schaltungspunkt E fließt durch die Dioden des Optokopplers kein Strom mehr, so daß der elektronische Schalter ES über den Widerstand R9 gesperrt wird und den Schleif­ strom exakt abschaltet. Durch den Widerstand R9 wird der Kollektor-Basis-Reststrom des elektronischen Schalters ES ab­ geleitet. Dadurch kann dann der elektronische Schalter ES auch bei erhöhter Umgebungstemperatur nicht von selbst in den leitenden Zustand übergehen. Am Kondensator CO bleibt diejenige Spannung stehen, die sich bis zur Unterbrechung des Ansteuer­ kreises den Optokoppler eingestellt hat. Wird nach dem Sperr­ potential erneut Aufsteuerpotential an den Punkt E angelegt, so werden die Optokoppler O1 und O2 wieder leitend. Damit liegt dann unmittelbar die Kondensatorladespannung von CO über den Optokoppler O2 und den Widerstand R8 an dem Steuereingang des elektronischen Schalters ES an. Damit wird er schlagartig durch­ geschaltet, so daß sich Einschwingvorgänge nicht auswirken können. Der elektronische Schalter ES folgt also exakt, d. h., ohne irgendwelche Verschleifung den durch die zentrale Steuerung ZSt vorgegebenen Impuls- bzw. Pausenzeiten. Es wird also durch diese Art der Wahlimpulsabgabe ein Impulsrelais mit dem in der Leitung liegenden dazugehörigen Impulskontakt einge­ spart. Während der vorgenommenen Impulswahl wird durch den Kontakt nsa der Übertrager Üe abgeschaltet, um mögliche Impuls­ verzerrungen zu vermeiden. Durch die Optokoppler O1 und O2 wird auch eine potentialmäßige Trennung der vom öffentlichen Amt A angelegten Speisespannung UB von den sich davon wertemäßig unterscheidenden Versorgungsspannung für die elektronischen Einheiten der Vermittlungseinrichtung VE erreicht.

Durch den Schaltungsaufbau wird die gestellte Forderung eines niedrigen Schleifenwiderstandes und einer geringen Einfügungs­ dämpfung erfüllt. Bei niedrigen Schleifenströmen stellt sich ein Gleichstromwiderstand ein, bei dem auch ein Wählstern­ schalter hochohmig aufprüfen kann. Es ist sichergestellt, daß der Stromfluß durch den Wählsternschalter registrierbar ist. Die hierzu notwendige Niederohmigkeit im unteren Strombereich wird auch durch den Einsatz der Feldeffekttransistoren T1 bis T4 in der Graetz-Brücke erzielt. Diese Feldeffekttransistoren T1 bis T4 werden anstelle von normalen Dioden verwendet, da sie auch bei kleinen Strömen niederohmig sind. Diese Graetz-Brückenan­ ordnung schützt vor falscher Polung, d. h., die Bauteile können bei einer amtsseitig vorgenommenen Vertauschung der a/b-Adern nicht beschädigt werden. Über die Widerstände R3 und R6 wird jeweils das Gate eines Feldeffekttransistors aufgesteuert. Die Zenerdioden Z3 bis Z6 garantieren im Kleinstrombereich eine möglichst große Spannung zwischen Gate und Source des einzelnen Feldeffekttransistors. Im höheren Strombereich dienen sie auch zum Schutz dieser Transistoren. Die gegenpolig zueinander ge­ schalteten Zehnerdioden Z1 und Z2 werden als Schutzdioden immer dann leitend, wenn die Spannung zwischen der a/b-Ader größer als ein vorgegebener Wert wird. Dadurch ist die Schaltung gegen atmosphärische Entladungen geschützt. Die Vorwiderstände R1 bzw. R2 begrenzen den Zehnerstrom auf zulässige Werte.

Durch die mit dem Ansteuerkreis des elektronischen Schalters ES gekoppelte Zenerdiode Z7 wird erreicht, daß die Anordnung bei einem höheren eingeprägten Strom als Konstantstromquelle wirkt. Die Diode Z7 leitet den Basisstrom ab, wenn eine bestimmte Spannung überschritten wird. Bei einer geringen Leitungslänge wird also ein damit vorgegebener Wert für den Schleifstrom nicht überschritten. Durch die Selbstbegrenzung können sich auch Querspannungen, die beispielsweise durch atmosphärische Beeinflussung auftreten nicht nachteilig auswirken. Der Gegen­ kopplungswiderstand R10 bestimmt auch den Schwellwert für die Strombegrenzung mit.

Im Gesprächszustand liegt veranlaßt durch die Steuereinrich­ tung ZSt am Schaltungspunkt E Aufsteuerpotential für die Dioden der Optokoppler O1 und O2. Diese sind also stromdurch­ flossen, so daß sich der Transistor eines jeden Optokopplers im leitenden Zustand befindet. Dadurch liegt auch Steuerpotential am elektronischen Schalter ES, so daß er gleichfalls leitend wird. Es stellt sich der Gleichstromarbeitspunkt dieses elektro­ nischen Schalters ein und es fließt, wie bereits erläutert, ein bestimmter Schleifenstrom. Durch die Wechselstromcharakteristik der Anordnung muß nun sichergestellt sein, daß zumindest im Bereich von 300 Hz bis 4 KHz die Anordnung als Drossel wirkt und ein Fließen des Wechselstromes weitgehend unterbindet. Die Sprachwechselströme durchfließen dann lediglich die mit den Leitungsadern a/b gekoppelte Wicklung des Übertragers Ue, so daß eine gute Sprachverständigkeit sichergestellt ist. Im Hinblick auf die auftretenden Wechselströme ist der Opto­ koppler O1 voll durchgesteuert. Der elektronische Schalter ES könnte nur bei der positiven Halbwelle leitend werden, mit der negativen Halbwelle wird er grundsätzlich sowieso gesperrt. Der Widerstand R7 und der Kondensator CO bilden ein Tiefbaßglied.

In Abhängigkeit von der Größe des Kapazitätswertes werden in dem interessierenden Übertragungsbereich etwa ab 300 Hz die Wechselspannungen durch den Kondensator CO kurzgeschlossen. Die Schaltungspunkte A und F liegen demnach auf etwa gleichem Wechselspannungsniveau, so daß der elektronische Schalter ES nicht weiter aufgesteuert wird.

Ein geringer Anteil der Sprachwechselspannung läuft also über den Querzweig, der aus dem Optokoppler O1 dem Widerstand R7 und dem Kondensator CO besteht. Soll der Wechselstromwiderstand der Drosselanordnung auch bei niedrigeren Frequenzen als 300 Hz sehr hoch sein, so ist ein entsprechend großer Kapazitätswert für den Kondensator CO zu wählen.

Der elektronische Schalter ES kann einen Verbundtransistor, insbesondere eine Darlingtonschaltung, darstellen. In einem solchen Fall stellt sich dann der Gleichstromarbeitspunkt unabhängig von der Stromverstärkung von selbst ein. Es kann als elektronischer Schalter auch ein Feldeffekttransistor verwendet werden. Um eine automatische Strombegrenzung zu bewirken, wird parallel zu dem Energiespeicher CO die Schalt­ strecke eines Transistors geschaltet, dessen Basis mit dem Sourceanschluß dieses Feldeffekttransistors zu verbinden wäre.

Claims (6)

1. Schaltungsanordnung für eine elektronische Amtshaltedros­ sel in einem Amtssatz einer Fernsprechnebenstellenanlage mit impulsgebender Wahlsteuerung, wobei die amtsseitig an Speise­ spannung geschaltete Verbindungsleitung im jeweiligen Amtssatz mit einem von der Leitung gleichstrommäßig entkoppelten Über­ trager abgeschlossen ist und die Leitungsschleife in Abhängig­ keit vom Teilnehmerverhalten durch die von einer Steuereinheit gelieferten Steuerinformationen den offenen oder den ge­ schlossenen Zustand einnehmen kann, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit seiner Hauptstromstrecke über einen Arbeitswiderstand (R10) entsprechend ihrem unterschiedlichen Potential zwischen die Leitungsadern geschalteter elektronischer Schalter (ES) vor­ handen ist, daß in dessen Ansteuerkreis die Schaltstrecke eines Optokopplers (02) liegt, dessen der Ansteuerelektrode des elektronischen Schalters ferner Anschlußpunkt (A) über einen Energiespeicher (C0) mit der einen Leitungsader (b) und über einen Widerstand (R7) und die Schaltstrecke eines weiteren Optokopplers (O1) mit der anderen Leitungsader (a) gekoppelt ist, daß übereinstimmend für beide Optokoppler ihr Schalt­ zustand in Abhängigkeit von dem durch die Steuereinheit (ZSt) ausgewerteten Teilnehmerverhalten und den daraufhin von ihr bewirkten Steuersignalen bestimmt wird.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Ansteuer­ kreis des elektronischen Schalters (ES) zwischen dem steuer­ seitigen Ausgang des Optokopplers (O2) und der einen Leitungs­ ader (b) Spannungsbegrenzungselemente (Z7) geschaltet sind, die eine automatische Strombegrenzung bewirken.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopp­ lung mit den Leitungsadern (a, b) an den Diagonalpunkten einer Brückenanordnung erfolgt, deren Brückenzweige jeweils einen Feldeffekttransistor (T1 bis T4) aufweisen und die über die beiden anderen Diagonalpunkte jeweils an eine Leitungsader geschaltet ist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den mit den Leitungsadern verbundenen Diagonalpunkten gegenpolig zueinander angeordnete Spannungsbegrenzungselemente (Z1, Z2) geschaltet sind.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als elektro­ nischer Schalter ein Verbundtransistor, insbesondere eine Darlingtonschaltung verwendet wird.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 bzw. 2, dadurch gekennzeichnet, daß als elektro­ nischer Schalter (ES) ein Feldeffekttransistor verwendet wird und daß parallel zu dem Energiespeicher (C0) die Schaltstrecke eines eine Strombegrenzung bewirkenden Transistors geschaltet ist, dessen Basis mit dem Source-Anschluß des Feldeffekttransis­ tors verbunden ist.