DE3826765A1 - Circuit arrangement for feeding electronic components in communications terminals via the connection lines - Google Patents

Circuit arrangement for feeding electronic components in communications terminals via the connection lines

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Abstract

For the line-feeding of electronic components in communications terminals, a variable-current constant current source with an allocated anti-saturation controller and, if necessary, a voltage limiter by means of which only the actually required current of the load circuit is extracted from the connection lines are inserted between the input of the terminal and the speech circuit.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Speisung elektronischer Komponenten in Kommunikations- Endgeräten über die Anschlußleitungen.The invention relates to a circuit arrangement for supplying electronic components in communication Terminal devices via the connecting lines.

In Kommunikations-Endgeräten werden in zunehmendem Maße elektronische Module eingesetzt, die immer höhere Anforde­ rungen an die Speisung der Endgeräte aus den Anschlußleitungen stellen. So beispielsweise die Speisung von elektrisch lösch- und programmierbaren nichtflüchtigen Speichern (EEPROM) mit ihrem relativ hohen Spannungsbedarf sowie Lauthör- und Freisprecheinrichtungen mit hohem Strom- und Spannungs­ bedarf. Da die Speisung solcher elektronischer Komponenten allgemein parallel zur Sprechschaltung anliegt, ist dafür eine Schaltungsanordnung mit niedrigem Gleichstrom- und hohem Wechselstromwiderstand, sogenannte elektronische Drossel, erforderlich. Weiterhin ist zu beachten, daß Wechsel­ spannungssignale hoher Amplitude nur geringfügig verzerrt werden dürfen.Communication terminals are becoming increasingly popular electronic modules used, the ever higher requirements to supply the end devices from the connecting lines put. For example, the supply of electricity erasable and programmable non-volatile memories (EEPROM) with their relatively high voltage requirements and loudspeaker and hands-free devices with high current and voltage requirement. Because the supply of such electronic components is generally parallel to the speech circuit a circuit arrangement with low DC and high AC resistance, so-called electronic Throttle, required. It should also be noted that change voltage signals of high amplitude only slightly distorted may be.

Elektronische Drosseln mit den genannten Eigenschaften sind als integrierte Bausteine am Markt bekannt. Sie sind jedoch für die Verwendung in großen Stückzahlen für Kommunikations-Endgeräte nicht wirtschaftlich.Electronic chokes with the mentioned properties are known as integrated components on the market. you are however for use in large quantities for Communication terminals are not economical.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungs­ anordnung zu bestimmen, die mit möglichst geringem wirt­ schaftlichen Aufwand und mit kostengünstigen Standard- Bauelementen die an eine Speisung über die Anschlußleitungen geforderten Eigenschaften erfüllt.The invention was based, a circuit to determine the arrangement with the lowest possible economy economic effort and with inexpensive standard Components connected to a supply via the connecting lines required properties met.

Diese Aufgabe ist durch die Erfindung gelöst, wie sie im Kennzeichnungsteil des ersten Patentanspruches dargelegt ist. This object is achieved by the invention, as in Labeling part of the first claim set out is.  

Die Unteransprüche zeigen weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung.The subclaims show further advantageous features the invention.

Anhand einer aus drei Figuren bestehenden Zeichnung wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Darin zeigen dieUsing a drawing consisting of three figures the invention is explained in more detail below. In it show the

Fig. 1 das Blockschaltbild eines Kommunikations- Endgerätes, die Fig. 1 shows the block diagram of a communication terminal, the

Fig. 2 die Schaltungsanordnung mit einer Spannungs­ begrenzer-Schaltung als Serienregler und die Fig. 2 shows the circuit arrangement with a voltage limiter circuit as a series regulator and the

Fig. 3 die modifizierte Schaltungsanordnung mit einer Spannungsbegrenzer-Schaltung als Parallelregler. Fig. 3 shows the modified circuit arrangement with a voltage limiter circuit as a parallel regulator.

In allen Figuren tragen gleiche Bauelemente gleiche Bezugs­ zeichen.The same components have the same reference in all figures character.

Der prinzipielle Aufbau der Schaltungsanordnung ist in Fig. 1 dargestellt. Zwischen Verpolungsschutz (VS) und Sprechschaltung (SS) sind eine stromveränderliche Konstant­ stromquelle (J) , eine Antisättigungssteuerung (AS) und bedarfsweise eine Spannungsbegrenzung (SB) geschaltet.The basic structure of the circuit arrangement is shown in Fig. 1. Between the reverse polarity protection (VS) and speech circuit (SS) are a constant current source ( J ), an anti-saturation control (AS) and, if necessary, a voltage limitation (SB) .

Die Antisättigungssteuerung (AS) dient zum Aufrechterhalten des Konstantstromes in dem Fall, in dem der Augenblickswert der Eingangswechselspannung kleinere Werte annimmt als die Spannung am Lastkreis (CL, RL). Die Spannungsbegrenzung (SB) hat die Aufgabe, durch spannungsabhängige Steuerung des Konstantstromes die Spannung am Lastkreis (CL, RL) auf einen maximalen Wert zu begrenzen. Durch diese spannungs­ abhängige Stromsteuerung wird der Anschlußleitung (LA, LB) nur der tatsächlich vom Lastkreis (CL, RL) benötigte Strom entzogen. Ist letzteres nicht erwünscht, so kann die Spannungsbegrenzung auch direkt durch Parallelschalten einer Zenerdiode (Z 3) zum Lastkreis (CL, RL) vorgenommen werden. The anti-saturation control (AS) serves to maintain the constant current in the case in which the instantaneous value of the input AC voltage assumes smaller values than the voltage at the load circuit (CL, RL) . The voltage limitation (SB) has the task of limiting the voltage at the load circuit (CL, RL) to a maximum value by voltage-dependent control of the constant current. This voltage-dependent current control means that only the current actually required by the load circuit (CL, RL) is withdrawn from the connecting line (LA, LB) . If the latter is not desired, the voltage can also be limited directly by connecting a Zener diode ( Z 3 ) in parallel to the load circuit (CL, RL) .

In der Schaltungsausführung nach Fig. 2 ist die strom­ veränderliche Konstantstromquelle als Emitterfolgerschaltung (T 1, R 2) ausgeführt. Die Stromkonstanz wird durch den relativ niederohmigen Gegenkopplungswiderstand (R 2) und den Konden­ sator (C 1) erzielt. Der Basiswiderstand (R 1) sorgt für den erforderlichen Basisstrom des Stromquellentransistors (T 1). Der Basiswiderstand (R 1) bildet den wesentlichen Teil des Wechselstrom-Eingangswiderstandes und ist daher groß gegenüber der Eingangsimpedanz der Sprechschaltung (SS) zu dimensionieren. Unter Vernachlässigung des Basis­ stroms des Stromquellentransistors (T 1) ist die Zeitkonstante des RC-Gliedes (R 1, C 1) groß gegenüber dem Kehrwert der tiefsten an die Anschlußleitungen (LA, LB) zu übertragenden Kreisfrequenz zu wählen.In the circuit embodiment of FIG. 2, the current variable constant current source as an emitter follower circuit (T 1, R 2) is executed. The constant current is achieved by the relatively low-resistance negative feedback resistor ( R 2 ) and the capacitor ( C 1 ). The base resistor ( R 1 ) ensures the required base current of the current source transistor ( T 1 ). The base resistance ( R 1 ) forms the essential part of the AC input resistance and is therefore large compared to the input impedance of the speech circuit (SS) . Neglecting the base current of the current source transistor ( T 1 ), the time constant of the RC element ( R 1 , C 1 ) is large compared to the reciprocal of the lowest circular frequency to be transmitted to the connecting lines (LA, LB) .

Um Verzerrungen bei - im Verhältnis zur Spannungsdifferenz zwischen den Anschlußleitungen (LA, LB) und dem Lastkreis (CL, RL) - großen Wechselspannungsamplituden zu vermeiden, darf der Stromquellentransistor (T 1) nicht in den Sättigungs­ bereich steuerbar sein. Zu diesem Zweck überwacht der Anti­ sättigungstransistor (T 2) über den Widerstand (R 3) die Kollektor-Emitter-Spannung des Stromquellentransistors (T 1). Im Normalfall, bei kleiner Wechselspannungsamplitude an den Anschlußleitungen (LA, LB), ist die Kollektor-Emitter- Spannung des Stromquellentransistors (T 1) groß genug, um den Sättigungstransistor (T 2) leitend zu steuern. Der leitend gesteuerte Sättigungstransistor (T 2) sperrt damit über die Diode (D 2) den Transistor (T 3). Die Diode (D 2) ver­ hindert, daß bei hohen Betriebsspannungen an den Anschluß­ leitungen die Durchbruch-Sperrspannung der Basis-Emitter-Diode des Transistors (T 3) überschritten wird. Sinkt die Kollektor- Emitter-Spannung des Stromquellentransistors (T 1) bei großen Wechselspannungsamplituden an den Anschlußleitungen (LA, LB) unter den zur Leitendsteuerung des Antisättigungstransistors (T 2) notwendigen Wert, wird dieser gesperrt und der Transistor (T 3) über seinen Basiswiderstand (R 4) und die Diode (D 2) augenblicksweise leitend gesteuert. Der Transistor (T 3) übernimmt den Konstantstrom vom Stromquellentransistor (T 1), so daß der gleiche Strom weiterfließt, jedoch wird der Lastkreis (CL, RL) nunmehr durch die Diode (D 1) abge­ schaltet. Die Transistoren (T 2, T 3) der Antisättigungssteu­ erung bilden somit einen Regelkreis, durch den die Kollektor- Emitter-Spannung des Stromquellentransistors (T 1) auch bei großen Wechselspannungsamplituden an den Anschlußlei­ tungen (LA, LB) sicher außerhalb des Sättigungsbereiches gesteuert wird.In order to avoid distortions in relation to the voltage difference between the connecting lines (LA, LB) and the load circuit (CL, RL) - large AC amplitudes, the current source transistor ( T 1 ) must not be controllable in the saturation range. For this purpose, the anti-saturation transistor ( T 2 ) monitors the collector-emitter voltage of the current source transistor ( T 1 ) via the resistor ( R 3 ). In the normal case, with a small AC voltage amplitude on the connecting lines (LA, LB) , the collector-emitter voltage of the current source transistor ( T 1 ) is large enough to conductively control the saturation transistor ( T 2 ). The turned-saturation transistor (T 2) thus blocks via the diode (D 2) the transistor (T 3). The diode ( D 2 ) prevents the breakdown reverse voltage of the base-emitter diode of the transistor ( T 3 ) from being exceeded at high operating voltages at the connecting lines. Decreases the collector-emitter voltage of the current source transistor (T 1) at high AC voltage amplitudes at the connection lines (LA, LB) between the various Leitendsteuerung of the anti-saturation transistor value necessary (T 2), will be blocked and the transistor (T 3) via its base resistor ( R 4 ) and the diode ( D 2 ) momentarily controlled conductive. The transistor (T 3) takes over the constant current from the current source transistor (T 1), so that the same current continues to flow, but the load circuit (CL, RL) is now switched by the diode (D 1) abge. The transistors (T 2, T 3) thus forming the Antisättigungssteu augmentation a control loop (1 T) obligations by which the collector-emitter voltage of the current source transistor even with large alternating voltage amplitudes at the Anschlußlei (LA, LB) is reliably controlled from outside the saturation range .

Da beim Ansprechen der Antisättigungssteuerung die Spannungen an der Basis des Stromquellentransistors (T 1) durch den Transistor (T 3) abgesenkt wird, entsteht eine zusätzliche Stromkomponente auf den Anschlußleitungen (LA, LB), die zu einer Erhöhung des Klirrfaktors in Abhängigkeit von der Größe des Basiswiderstandes (R 1) führt. Auch aus diesem Grund ist der Basiswiderstand (R 1) möglichst groß zu di­ mensionieren, wie bereits weiter oben ausgeführt. Keines­ falls darf der in einigen Sprechschaltungen (SS) erforder­ liche Realteil der Eingangsimpedanz als Basiswiderstand (R 1) verwendet werden.As the voltages at the base of the current source transistor ( T 1 ) are reduced by the transistor ( T 3 ) when the anti-saturation control is triggered, an additional current component is produced on the connecting lines (LA, LB) , which leads to an increase in the harmonic distortion depending on the size of the base resistance ( R 1 ) leads. For this reason too, the base resistance ( R 1 ) should be dimensioned as large as possible, as already explained above. Under no circumstances may the real part of the input impedance required in some speech circuits (SS) be used as the base resistance ( R 1 ).

Die zur Begrenzung der Spannung am Lastkreis (CL, RL) erforderliche Erweiterung der Konstantstromquelle zu einer spannungsgesteuerten Stromquelle kann prinzipiell durch Einsetzen einer Zenerdiode (Z 1) zwischen der Basis des Stromquellentransistors (T 1) und der Masse führenden Anschlußleitung (LB) vorgenommen werden. Da der Basis­ widerstand (R 1) möglichst hochohmig gewählt werden soll, ist in diesem Fall des undefinierbaren Betriebes der Zener­ diode (Z 1) im sogenannten Kennlinienknick eine Niederstrom­ Zenerdiode erforderlich. Da einerseits derartige Dioden unwirtschaftlich sind, andererseits in Kommunikations- Endgeräten sowieso eine stabile Referenzspannungsquelle (Z 2, Vref), z.B. eine Bandgap-Referenz, vorhanden ist, ist mit einem zusätzlichen Spannungsbegrenzungstransistor (T 4) eine kostengünstigere und bessere Spannungsbegrenzung erzielbar. Die Höhe der Spannungsbegrenzung wird dabei durch einen Spannungsteiler (R 5, R 6) bestimmt.The expansion of the constant current source to a voltage-controlled current source required to limit the voltage at the load circuit (CL, RL) can in principle be carried out by inserting a Zener diode ( Z 1 ) between the base of the current source transistor ( T 1 ) and the grounding connecting line (LB) . Since the base resistance ( R 1 ) should be chosen to be as high-resistance as possible, in this case the undefined operation of the Zener diode ( Z 1 ) in the so-called characteristic curve bend requires a low-current Zener diode. Since on the one hand such diodes are uneconomical, and on the other hand a stable reference voltage source ( Z 2 , Vref) , for example a bandgap reference, is present anyway in communication terminals, a more cost-effective and better voltage limitation can be achieved with an additional voltage limiting transistor ( T 4 ). The level of the voltage limitation is determined by a voltage divider ( R 5 , R 6 ).

Soll der überschüssige Strom der Sprechschaltung (SS) entzogen werden, so kann dies bei Fortfall der Spannungs­ steuerung (T 4 bzw. Z 1) der Konstantstromquelle durch die parallel zum Lastkreis (CL, RL) geschaltete Zenerdiode (Z 3) erreicht werden.If the excess current of the speech circuit (SS) is to be withdrawn, this can be achieved if the voltage control ( T 4 or Z 1 ) of the constant current source is eliminated by the Zener diode ( Z 3 ) connected in parallel with the load circuit (CL, RL) .

Für diesen letzten Fall ist ein identisches Ergebnis zum Speisen elektronischer Komponenten durch den Aufbau der Konstantstromquelle mit einem PNP-Transistor (T 11) gemäß Fig. 3 erzielbar. Die Funktionen der Konstantstromquelle und die der Antisättigungssteuerung entsprechen darin den zuvor beschriebenen, gemäß der Schaltungsanordnung nach der Fig. 2.For this latter case, an identical result for feeding electronic components can be achieved by constructing the constant current source with a PNP transistor ( T 11 ) according to FIG. 3. The functions of the constant current source and that of the anti-saturation control correspond to those described above, according to the circuit arrangement according to FIG. 2.

Kann durch Wahl der Schaltungskomponenten sichergestellt werden, daß der Stromquellentransistor (T 1) auch bei großer Wechselspannung an den Anschlußleitungen (LA, LB) nicht in die Sättigung gesteuert wird, so kann die Antisättigungs­ steuerung (T 2, T 3, D 2, R 4) entfallen. Alle oben beschriebenen Eigenschaften der übrigen Schaltungsanordnung bleiben dadurch unverändert.Can be ensured by selection of the circuit components that the current source transistor ( T 1 ) is not controlled into saturation even with high AC voltage on the connecting lines (LA, LB) , the anti-saturation control ( T 2 , T 3 , D 2 , R 4 ) not applicable. All the properties of the other circuit arrangement described above remain unchanged.

Claims (11)

1. Schaltungsanordnung zur Speisung elektronischer Kompo­ nenten in Kommunikations-Endgeräten über die Anschluß­ leitungen, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Verpolungs­ schutz (VS) und Sprechschaltung (SS) eines Endgerätes eine stromveränderliche Konstantstromquelle (J), eine Antisättigungssteuerung (AS) für den Stromquellentran­ sistor (T 1) zur Aufrechterhaltung eines Konstantstromes, wenn die Wechselspannung an den Anschlußleitungen (LA, LB) kleinere Augenblickswerte annimmt als die Spannung am Lastkreis (CL, RL), und bedarfsweise eine Spannungs­ begrenzung (SB) geschaltet sind.1. Circuit arrangement for supplying electronic components in communication terminals via the connecting lines, characterized in that between reverse polarity protection (VS) and speech circuit (SS) of a terminal a current-variable constant current source ( J ), an anti-saturation control (AS) for the current source transistor ( T 1 ) to maintain a constant current when the AC voltage on the connecting lines (LA, LB) assumes smaller instantaneous values than the voltage on the load circuit (CL, RL) , and if necessary a voltage limit (SB) are switched. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Konstantstromquelle als Emitterfolger­ schaltung (T 1, R 2) ausgeführt ist, bei der ein Konden­ sator (C 1) zwischen dem Emitterwidersand (R 2) und der Basis des Stromquellentransistors (T 1) für die Strom­ konstanz und ein hochohmiger Basiswiderstand (R 1) zwischen der Basis des Stromquellentransistors (T 1) und der Anschlußleitung (LA) geschaltet sind.2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the constant current source is designed as an emitter follower circuit ( T 1 , R 2 ), in which a capacitor ( C 1 ) between the emitter resistor ( R 2 ) and the base of the current source transistor ( T 1 ) for the current constant and a high-resistance base resistor ( R 1 ) between the base of the current source transistor ( T 1 ) and the connecting line (LA) are connected. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Antisättigungssteuerung, bestehend aus zwei Transistoren (T 2, T 3), einer Diode (D 2) und einem Widerstand (R 4), bei kleiner Wechselspannungs­ amplitude an den Anschlußleitungen (LA, LB) den Anti­ sättigungstransistor (T 2) leitend steuert und den Tran­ sistor (T 3) sperrt und bei großen Wechselspannungsampli­ tuden den Transistor (T 3) augenblicksweise leitend steuert. 3. A circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the anti-saturation control, consisting of two transistors ( T 2 , T 3 ), a diode ( D 2 ) and a resistor ( R 4 ), with a small AC amplitude on the connecting lines (LA , LB) the anti-saturation transistor (T conductively 2) controls and Tran sistor (T 3) blocks and at large amplitudes Wechselspannungsampli the transistor (T controls instantaneous as conductively 3). 4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zur Spannungsbegrenzung am Lastkreis (CL, RL) ein Spannungsbegrenzungstransistor (T 4) mit seinem Kollektor an die Basis des Stromquellentransistors (T 1) und über einen Spannungsteiler (R 5, R 6) parallel zum Lastkreis (CL, RL) geschaltet ist.4. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that for voltage limitation on the load circuit (CL, RL), a voltage limiting transistor ( T 4 ) with its collector to the base of the current source transistor ( T 1 ) and via a voltage divider ( R 5 , R 6 ) is connected in parallel to the load circuit (CL, RL) . 5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zwischen dem gemeinsamen Punkt des Gegen­ kopplungswiderstandes (R 2) und des Kondensators (C 1) der Konstantstromquelle und dem Lastkreis (CL, RL) eine Diode (D 1) geschaltet ist.5. A circuit arrangement according to claim 1 and 2, characterized in that a diode ( D 1 ) is connected between the common point of the counter coupling resistor ( R 2 ) and the capacitor ( C 1 ) of the constant current source and the load circuit (CL, RL) . 6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zwischen der Basis des Transistors (T 3) der Antisättigungssteuerung und dem Kollektor des Anti­ sättigungstransistors (T 2) die Diode (D 2) geschaltet ist.6. Circuit arrangement according to claim 1 and 3, characterized in that between the base of the transistor ( T 3 ) of the anti-saturation control and the collector of the anti-saturation transistor ( T 2 ), the diode ( D 2 ) is connected. 7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Emitter des Spannungsbegrenzungstran­ sistors (T 4) an eine Referenzspannungsquelle (Z 2, Vref) gelegt ist.7. Circuit arrangement according to claim 1 and 4, characterized in that the emitter of the voltage limiting transistor ( T 4 ) is connected to a reference voltage source ( Z 2 , Vref) . 8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, 4 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle des Spannungsbegrenzungs­ transistors (T 4), der Referenzspannungsquelle (Z 2, Vref) und des Spannungsteilers (R 5, R 6) eine Niederstrom- Zenerdiode (Z 1) zur Spannungsbegrenzung eingesetzt wird.8. Circuit arrangement according to claim 1, 4 and 7, characterized in that instead of the voltage limiting transistor ( T 4 ), the reference voltage source ( Z 2 , Vref) and the voltage divider ( R 5 , R 6 ) a low current Zener diode ( Z 1 ) is used for voltage limitation. 9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß bei Fortfall der Spannungsbegrenzung an der Basis des Stromquellentransistors (T 1) zum Ableiten überschüssigen Stromes der Sprechschaltung (SS) dem Lastkreis einer Zenerdiode (Z 3) parallel geschaltet ist. 9. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that in the event of the voltage limitation at the base of the current source transistor ( T 1 ) for deriving excess current of the speech circuit (SS) the load circuit of a Zener diode ( Z 3 ) is connected in parallel. 10. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, 3, 5, 6 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß bei Spannungsbegrenzung am Lastkreis (Z 3) die Konstantstromquelle mittels eines PNP-Transistors (T 11) betreibbar ist.10. Circuit arrangement according to claim 1, 3, 5, 6 and 9, characterized in that the constant current source can be operated by means of a PNP transistor ( T 11 ) when the voltage on the load circuit ( Z 3 ) is limited. 11. Schaltungsanorndung nach Anspruch 1, 2, 4, 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei gesichertem Ausschluß des Steuerns des Stromquellentransistors (T 1) in die Sättigung bei großen Wechselspannungen an den Anschluß­ leitungen (LA, LB) die Antisättigungssteuerung (T 2, T 3, D 2, R 4) entfällt.11. Circuit arrangement according to claim 1, 2, 4, 7 and 8, characterized in that with assured exclusion of the control of the current source transistor ( T 1 ) in the saturation at high AC voltages at the connecting lines (LA, LB) the anti-saturation control ( T 2 , T 3 , D 2 , R 4 ) does not apply.
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