DE3841814C2 - Verbindungsschaltung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Verbindungsschaltung zum Anschließen eines Zusatzgeräts wie eines Anrufbeantworters oder eines Fernkopierers an das öffentliche Fernsprechnetz, wie sie im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 im einzelnen angegeben ist.

Eine Verbindungsschaltung dieser Art ist aus der US 4 203 006 A bekannt. Bei dieser bekannten Verbindungsschaltung ist an die dem Netz abgewandte Seite der Gleichrichterbrücke eine als Sendeelement des Optokopplers dienende Leuchtdiode angeschlossen, während das anzukoppelnde Modem über ein dreiadriges Kabel mit Basis, Emitter und Kollektor eines das Empfangselement des Optokopplers wirkenden Fototransistors verbunden ist. Die umgekehrte Verbindung vom Modem zum Netz erfolgt über einen weiteren Optokoppler, der an gleicher Stelle an die Gleichrichterbrücke angeschlossen ist. Als weitere Baustufe ist eine Konstantstrom-Umlenkschaltung vorgesehen, die je nach den Vorspannungsstrom- und Impedanzbedürfnissen der Optokoppler in Serie oder parallel dazu liegen kann.

Wegen der Notwendigkeit der Konstantstrom-Umlenkschaltung, die ein relativ aufwendiges Bauteil darstellt, weist die bekannte Verbindungsschaltung trotz der Verwendung von Optokopplern anstelle der in herkömmlichen Schaltungen zur galvanischen Entkopplung üblichen großen Entkopplungstransformatoren insofern ähnliche Mängel auf, als sie ebenfalls mit kostspieligen und relativ großen Bauteilen arbeitet und damit insgesamt teuer wird und unerwünscht viel Platz in Anspruch nimmt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Verbindungs­ schaltung der eingangs erwähnten Art so auszugestalten, daß sie eine ausreichende Entkopplung und Isolierung aller in Betracht kommenden Zusatzgeräte gegen das öffentliche Fernsprechnetz bei kleinerem Bauvolumen und niedrigeren Gestehungskosten als bisher sicherzustellen gestattet.

Die gestellte Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch eine Ver­ bindungsschaltung, wie sie im Patentanspruch 1 angegeben ist; vorteil­ hafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich im einzelnen aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung ergibt eine Verbindungsschaltung für den Anschluß an das öffentliche Fernsprechnetz, die sich klein und kostengünstig bauen läßt und dennoch das anzuschließende Zusatzgerät zuverlässig gegen das Fernsprechnetz entkoppelt. Dabei kann sogar ein höherer Isolierwider­ stand als bisher mit zulässigen Potentialunterschieden bis zu 5000 Volt erreicht werden. Außerdem gibt es keine antennenartige Störsignalsamm­ lung, wie sie bei Verwendung eines großen Entkopplungstransformators häufig zu beobachten ist, und darüber hinaus läßt sich auf einfache Weise sogar eine Umsetzung eines postnetzseitigen Zweidrahtsystems in ein anwenderseitiges Vierdrahtsystem erhalten, was eine sichere Ent­ kopplung auch zwischen Eingangs- und Ausgangsanschluß des Zusatzgeräts ermöglicht.

Dabei werden gemäß einer Grundidee der Erfindung die den Gleichstrom­ widerstand der Verbindungsschaltung festlegende Schleife einerseits und die vom Fernsprechnetz her erkennbare Impedanz andererseits durch unterschiedliche Bauelemente bestimmt. Dem ersten Zweck dienen der Transistor mit hoher Stromverstärkung, der mit dessen Emitter/Kollek­ tor-Strecke in Reihe geschaltete feste Widerstand und der im Basiszweig des Transistors liegende erste Optokoppler, während die zweite Funktion dem ersten Spannungsteiler zugeordnet ist.

Für die weitere Erläuterung der Erfindung wird nunmehr auf die Zeich­ nung Bezug genommen, in der bevorzugte Ausführungsbeispiele für eine Verbindungsschaltung gemäß der Erfindung veranschaulicht sind, die alle Merkmale und Vorteile der Erfindung deutlich werden lassen. Dabei zeigen in der Zeichnung:

Fig. 1 ein Schaltbild für eine Verbindungsschaltung gemäß der Erfindung mit nur einem Optokoppler und

Fig. 2 ein weiteres Schaltbild für eine Verbindungsschaltung gemäß der Erfindung mit zwei Optokopplern.

Die in Fig. 1 dargestellte Verbindungsschaltung dient zum Anschließen eines in der Zeichnung nicht eigens gezeigten und in dem Schaltbild je­ weils rechts in Fortsetzung eines NF-Eingangs bzw. eines NF-Ausgangs zu denkenden Zusatzgeräts wie beispielsweise eines Anrufbeantworters oder eines Fernkopierers an ein öffentliches Fernsprechnetz, das in der Zeichnung nur durch zwei Leitungsadern La und Lb angedeutet ist. An diese beiden Leitungsadern La und Lb sind bei dem dargestellten Ausfüh­ rungsbeispiel die Schaltkontakte eines Umschalters mit zwei Kontakt­ paaren angeschlossen, die wahlweise eine Verbindung zwischen dem Fern­ sprechnetz und dem Zusatzgerät oder eine Verbindung zwischen dem Fern­ sprechnetz und einem Telefonapparat herstellen können, von dem in der Zeichnung nur zwei Anschlüsse a und b gezeigt sind. In der dargestellten Stellung der Schaltkontakte des Umschalters ist der Telefonapparat an das Fernsprechnetz angeschlossen. Für einen Anschluß des Zusatzgeräts an das Fernsprechnetz bedarf es der Überführung der Schaltkontakte des Umschalters in ihre zweite Schaltstellung, womit die Signalspannung aus dem Fernsprechnetz an die eine Diagonale einer Vollweggleichrichter­ brücke V1 gelangt, die den Eingang der Verbindungsschaltung für den Anschluß des Zusatzgeräts bildet. In dieser zweiten Schaltstellung der Schaltkontakte des Umschalters wird an den Leitungsadern La und Lb des Fernsprechnetzes die Impedanz der Verbindungsschaltung wirksam.

Die Darstellung des Umschalters in der Zeichnung ist die für ein Doppelkontakt-Relais. Anstatt in Form eines solchen Relais kann der Umschalter jedoch auch durch zwei in den Zug der Leitungsadern La bzw. Lb eingefügte Transistorschalter realisiert werden. Soweit die posta­ lischen Vorschriften dies zulassen, kann auch mit nur einem Transistor­ schalter gearbeitet werden, der dann im Zuge der Leitungsader La liegt.

Die Betätigung des Umschalters im Sinne eines Anschlusses des Zusatz­ geräts an das Fernsprechnetz kann dann, wenn der Telefonapparat unbe­ setzt ist, auch unter Rufsignalsteuerung aus dem Fernsprechnetz erfol­ gen. Für den Betrieb nur eines Zusatzgeräts ohne dessen Kombination mit einem Telefonapparat schließlich bedarf es überhaupt keines Umschalters.

An die Endpunkte der zweiten Diagonalen der Vollweggleichrichter­ brücke V1 ist im weiteren Aufbau der Verbindungsschaltung für den Anschluß des Zusatzgeräts an das Fernsprechnetz eine Reihenschaltung aus einem festen Widerstand R3 und der Emitter/Kollektor-Strecke eines Transistors V2 mit hoher Stromverstärkung angeschlossen. Parallel zu dieser Reihenschaltung liegt als Schutz vor Überspannungen aus dem Fern­ sprechnetz eine Zenerdiode V3.

Zwischen der Basis und dem Kollektoranschluß des Transistors V2 ist als Koppelglied zu einem vom Zusatzgerät kommenden NF-Eingang ein erster Optokoppler U1 angeschlossen, der einen Fototransistor als Empfangs­ element und eine mit dem NF-Eingang verbundene Leuchtdiode als Sende­ element enthält. Die Emitter/Kollektor-Strecke des Fototransistors des ersten Optokopplers U1 liegt dabei zwischen der Basis und dem Kollektor­ anschluß des Transistors V2. Dieser Transistor V2, der feste Widerstand R3 und der Optokoppler U1 legen auf diese Weise den Gleichstromwider­ stand der Verbindungsschaltung fest, der auf einem den Postvorschriften entsprechenden Wert gehalten werden kann.

Die Größe der vom Fernsprechnetz her erkennbaren Impedanz der Ver­ bindungsschaltung wird zunächst und grundsätzlich durch einen ersten Spannungsteiler aus einem ersten Widerstand R1 und einem zweiten Wider­ stand R2 bestimmt, von denen der Widerstand R1 mit einem Ende am Kollektoranschluß des Transistors V2 liegt und der Widerstand R2 mit dem dem Transistor V2 abgewandten Ende des festen Widerstandes R3 verbunden ist.

Von dem Verbindungspunkt der Widerstände R1 und R2 des ersten Span­ nungsteilers führt eine Verbindung zur Basis des Fototransistors des ersten Optokopplers U1 über einen zweiten Spannungsteiler aus einem dritten Widerstand R4 und einem vierten Widerstand R5, an deren Verbin­ dungspunkt ein Ende eines Kondensators C1 angeschlossen ist, der den dritten Widerstand R4 zu einem RC-Glied ergänzt. Dieser Kondensator C1 wirkt zum einen als Entkopplungskondensator und legt zum anderen den Arbeitspunkt für den Fototransistor des ersten Optokopplers U1 fest. Außerdem bildet er zusammen mit dem dritten Widerstand R4 einen Tiefpaß mit frequenzbestimmender Wirkung. Über den Fototransistor des ersten Optokopplers U1 bestimmen die Widerstände R4 und R5 des zweiten Span­ nungsteilers indirekt die Gleichstrom-Basisspannung für den Transistor V2. Der dritte Widerstand R4 im zweiten Spannungsteiler ist dabei groß bemessen gegenüber den Widerständen R1 und R2 des ersten Spannungs­ teilers, der impedanzbestimmend wirkt.

Der von der Vollweggleichrichterbrücke V1 gelieferte Strom I teilt sich auf in einen Strom I₁′ durch den Transistor V2 und den Widerstand R3, einen Strom I₁′′ durch die Emitter/Kollektor-Strecke des Foto­ transistors des ersten Optokopplers U1 zur Basis des Transistors V2 und einen Strom I₂ durch den ersten Widerstand R1 im ersten Spannungsteiler.

In der Verbindung zwischen der Leuchtdiode des ersten Optokopplers U1 und dem NF-Eingang vom Zusatzgerät liegen als Entkopplungsglied ein dritter Spannungsteiler aus zwei Widerständen R6 und R7 und ein an deren Verbindungspunkt angeschlossener Kondensator C2. Ein zum Zusatzgerät führender NF-Ausgang ist bei dem Ausführungsbeispiel über einen Trans­ formator TR angekoppelt, der sekundärseitig mit dem NF-Ausgang verbunden ist und primärseitig unter Reihenschaltung mit einem RC-Glied aus einem Widerstand R und einem Kondensator C zwischen den vom Fernsprechnetz kommenden Leitungsadern La und Lb liegt. Da die Entkopplung für den NF-Ausgang vom Fernsprechnetz zum Zusatzgerät weniger kritisch ist, kann der Transformator TR elektrisch und geometrisch klein dimensioniert werden, wobei dennoch eine zufriedenstellende Entkopplung erreicht wird, sofern dafür gesorgt ist, daß Hochohmigkeit für die Auskopplung gewähr­ leistet ist und kein Gleichstrom fließen kann, was sich durch entspre­ chende Bemessung für den Widerstand R und den Kondensator C sicher­ stellen läßt.

Das in Fig. 2 gezeigte zweite Ausführungsbeispiel für eine Verbin­ dungsschaltung zum Anschließen eines Zusatzgeräts an das Fernsprechnetz ist dem oben beschriebenen und in Fig. 1 dargestellten Ausführungs­ beispiel weitgehend ähnlich; die Verbindung zwischen dem Fernsprechnetz und dem vom Zusatzgerät kommenden NF-Eingang ist praktisch gleich aus­ gebildet, Unterschiede bestehen im wesentlichen nur bei der Anbindung des zum Zusatzgerät führenden NF-Ausgangs an das Fernsprechnetz, die bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel so ausgebildet ist, daß sich eine volle Entkopplung auch zwischen NF-Eingang und NF-Ausgang erzielen läßt.

Dazu wird der NF-Ausgang in Fig. 2 mit dem Transistor V2 über einen zweiten Optokoppler U2 gekoppelt, der wiederum eine Leuchtdiode als Sendeelement und einen Fototransistor als Empfangselement enthält. Dabei liegt die Leuchtdiode des zweiten Optokopplers U2 zwischen dem zweiten Widerstand R2 des ersten Spannungsteilers und dem mit der Emitter/- Kollektor-Strecke des Transistors V2 in Reihe geschalteten festen Wider­ stand R3, und der Kollektor des Fototransistors des zweiten Optokopplers U2 ist über ein entkoppelndes RC-Glied aus einem Widerstand R10 und einem Kondensator C3 an den NF-Ausgang zum Zusatzgerät gelegt, während der Emitter dieses Fototransistors über eine Parallelschaltung aus einem Widerstand R11 und einem Kondensator C4 an Masse liegt und seine Basis an den Verbindungspunkt eines vierten Spannungsteilers aus zwei Wider­ ständen R8 und R9 angeschlossen ist, wobei der Widerstand R9 an seinem anderen Ende an Masse liegt.

Bei der sowohl in Fig. 1 als auch in Fig. 2 gezeigten Art der Anbin­ dung des vom Zusatzgerät kommenden NF-Eingangs liefert der Widerstand R6 den Gleichstrom für den Betrieb der Leuchtdiode des ersten Optokopplers U1. Da dieser Widerstand R6 groß bemessen ist gegen den Widerstand R7, bestimmt dabei der Widerstand R7 den Eingangswiderstand für die Ein­ speisung von NF-Leistung aus dem Zusatzgerät in das Fernsprechnetz.

Durch die bei dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel gewählte Art der Anbindung des NF-Ausgangs an das Fernsprechnetz erhält man außerdem nicht nur eine völlige Entkopplung des Zusatzgeräts gegen das Fernsprechnetz, sondern auch eine völlige Entkopplung von NF-Eingang und NF-Ausgang gegeneinander. Am NF-Ausgang für die Abgabe von NF-Leistung aus dem Fernsprechnetz an das Zusatzgerät ergibt sich in Fig. 2 ein normaler NF-Verstärker, wobei die Leuchtdiode des zweiten Optokopplers U2 durch den ersten Spannungsteiler aus den Widerständen R1 und R2 im linearen Bereich betrieben wird, so daß eine lineare Übertragungs­ charakteristik für die Leistungsübertragung erhalten wird.

Die völlige Trennung von NF-Eingang und NF-Ausgang gemäß Fig. 2 bedeutet in der Praxis eine Umsetzung von dem Zweidrahtsystem der Leitungsadern La und Lb des Fernsprechnetzes auf ein Vierdrahtsystem für den Anschluß des Zusatzgeräts, so daß sich dieses eingangsseitig und ausgangsseitig völlig unabhängig voneinander betreiben läßt. Außerdem erlaubt die Entkopplung einen anwenderseitigen Betrieb mit Potential­ unterschieden bis zu 5000 Volt bei völliger Isolierung gegenüber dem Fernsprechnetz.

Kurz zusammenfassend läßt sich die Erfindung beschreiben als eine Verbindungsschaltung zum Anschließen eines Zusatzgeräts wie eines Anrufbeantworters oder eines Fernkopierers an das öffentliche Fernsprechnetz unter galvanischer Entkopplung davon, bei der zu voller Erfüllung der postalischen Vorschriften hinsichtlich einer ausreichenden Abtrennung des Zusatzgeräts zur Vermeidung einer Einkopplung von Störungen in das Fernsprechnetz an die vom Fernsprechnetz kommenden Leitungsadern die eine Diagonale einer Gleichrichterbrücke, an deren anderer Diagonalen eine Reihenschaltung aus einem festen Widerstand und der Emitter/Kollektor-Strecke eines Transistors mit hoher Stromverstär­ kung liegt, anschließbar und außerdem dieser Transistor an seiner Basis mit einem vom Zusatzgerät kommenden NF-Eingang über einen ersten Opto­ koppler gekoppelt ist. In Ausgestaltung dieser Grundidee der Erfindung kann für die Anbindung eines zum Zusatzgerät führenden NF-Ausgangs ein zweiter Optokoppler vorgesehen sein.

Claims (9)

1. Verbindungsschaltung zum Anschließen eines Zusatzgeräts wie eines Anrufbeantworters oder eines Fernkopierers an das öffentliche Fernsprechnetz unter galvanischer Entkopplung davon mit
- einer Gleichrichterbrücke, deren eine Diagonale an die vom Fernsprechnetz kommenden Leitungsadern angeschlossen ist, und
- einem Optokoppler, der zwischen der netzfernen Seite der Gleichrichterbrücke und dem Zusatzgerät liegt,
dadurch gekennzeichnet,
daß an der anderen Diagonalen der Gleichrichterbrücke (V1) eine Reihenschaltung aus einem festen Widerstand (R3) und der Emitter/Kollektor- Strecke eines Transistors (V2) mit hoher Stromverstärkung liegt, der an seiner Basis über den Optokoppler (U1) mit einem vom Zusatzgerät kommenden NF-Eingang verbunden ist, und
daß der Optokoppler (U1) als Empfangselement einen Fototransistor enthält, dessen Emitter/Kollektor-Strecke zwischen der Basis und dem Kollektor des Transistors (V2) mit hoher Stromverstärkung liegt und der seine Basisspannung über einen ersten Spannungsteiler aus einem an den Kollektor des Transistors (V2) mit hoher Stromverstärkung angeschlossenen ersten Widerstand (R1) und einem anschließenden zweiten Widerstand (R2) erhält, wobei zwischen dem Verbindungspunkt dieser beiden Widerstände (R1 und R2) und der Basis des Fototransistors des Optokopplers (U1) ein zweiter Spannungsteiler aus einem dritten Widerstand (R4) und einem vierten Widerstand (R5) liegt.

2. Verbindungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Widerstand (R4) im zweiten Spannungsteiler groß ist gegen den ersten und den zweiten Widerstand (R1 bzw. R2) im ersten Spannungsteiler.

3. Verbindungsschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an den Verbindungspunkt des dritten und des vierten Widerstandes (R4 bzw. R5) im zweiten Spannungsteiler ein den Arbeitspunkt für den Fototransistor des ersten Optokopplers (U1) festlegender Kondensator (C1) angeschlossen ist.

4. Verbindungsschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator (C1) den dritten Widerstand (R4) im zweiten Spannungsteiler zu einem Tiefpaß ergänzt.

5. Verbindungsschaltung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Reihenschaltung aus dem festen Widerstand (R3) und der Emitter/ Kollektor-Strecke des Transistors (V2) mit hoher Stromverstärkung eine Zenerdiode (V3) als Überspannungsschutz parallelgeschaltet ist.

6. Verbindungsschaltung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Gleichrichterbrücke (V1) und den vom Fernsprechnetz kommenden Leitungsadern (La und Lb) ein Umschalter zum alternativen Anschließen entweder des Zusatzgeräts oder eines Telefonapparats an das Fernsprechnetz eingefügt ist.

7. Verbindungsschaltung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Transistor (V2) mit hoher Stromverstärkung an seinem Emitter mit einem zum Zusatzgerät führenden NF-Ausgang über den festen Widerstand (R3) und einen zweiten Optokoppler (U2) gekoppelt ist.

8. Verbindungsschaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Optokoppler (U2) eine in Reihe mit dem ersten Spannungsteiler (R1, R2) zwischen Emitter- und Kollektoranschluß des Transistors (V2) mit hoher Stromverstärkung liegende Leuchtdiode als Sendeelement enthält.

9. Verbindungsschaltung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß beide Optokoppler (U1 und U2) jeweils auf ihrer dem Zusatzgerät zugewandten Seite über je ein Anpassungsnetzwerk aus Widerständen (R6, R7 bzw. R8, R9, R10, R11) und Kondensatoren (C2 bzw. C3, C4) zu je einem eigenen und unabhängigen Zweileitungssystem ergänzt sind.