DE4105462C2 - Verfahren und Anordnung zur Erzeugung einer Rufwechselspannung in einer Fernmeldeanlage - Google Patents

Description

Aus dem "Lehrbuch der Fernmeldetechnik", Bergmann, Fachverlag Schiele & Schön GmbH Berlin, 1970, Seiten 371 bis 373 ist eine Ruf- und Signalmaschine bekannt, die eine Orts­ vermittlungsstelle mit einem 25-Hz-Rufstrom versorgt.

Die deutsche Patentschrift DE 29 32 06 822 betrifft eine Schaltungsanordnung zum ständigen Erzeugen eines Ruf­ wechselstromsignals vorgegebener Frequenz und Amplitude mittels eines einen hochfrequenten Rechteckwellenzug liefernden Rechteckwellengebers und einer diesem nachge­ schalteten und hieraus ein von der Breite jedes Impulses des Rechteckwellenzugs abhängiges Rufwechselstromsignal bildenden Umsetzeinrichtung in Fernmeldeanlagen, insbeson­ dere in Fernsprechvermittlungsanlagen mit schwankender Ruf­ wechselstromentnahme, in denen eine Überwachungseinrich­ tung bei jeder Abweichung der Ist-Form des Rufwechselstrom­ signals von dessen Soll-Form so lange ein die Breite der Impulse veränderndes Fehlersignal an den Rechteckwellenge­ ber überträgt, bis die Ist-Form des Rufwechselstromsignals mit dessen Soll-Form übereinstimmt.

Der Rechteckwellengeber ist als Impulsbreitenmodulator aus­ gebildet, an dessen Takteingang ein hochfrequentes Dreieck­ signal und an dessen Modulationseingang das Fehlersignal anliegt. Die Umsetzeinrichtung enthält einen Transformator, dessen Primärwicklung während der Dauer jedes anliegenden impulsbreitenmodulierten Impulses an die beiden Pole einer Gleichspannungsquelle angeschaltet ist und dessen Sekundär­ wicklung ein Wechselspannungssignal gleicher Hochfrequenz liefert, dessen Amplitude von der Dauer dieser Anschaltung abhängt, daß ein nachgeschalteter Gleichrichter das hoch­ frequente Wechselspannungssignal in ein hochfrequenz-pul­ sierendes Gleichspannungssignal gleicher Hochfrequenz um­ wandelt und eine im niederfrequenten Rhythmus des Soll­ signals angesteuerte Schalteinrichtung des pulsierenden Gleichspannungssignals über eine nachgeschaltete Glättungs­ einrichtung als Ist-Signal wechselweise an die beiden Ausgangsadern abgibt.

Aus der schweizer Patentschrift CH 657 729 A5 ist eine weitere Teilnehmerleitungs-Schaltung bekannt, enthaltend einen Hochspannungsverstärker - wobei "Hochspannung" im Sinne der Telefonie verstanden werden muß, also bis zu 120 V_eff - speist den a- und b-Draht einer Teilnehmerleitung. Der Verstärker wird aus einer programmierbaren Spannungs­ quelle - mit einem Gleichspannungswandler und Mitteln zur Steuerung der Amplitude und Polarität der Spannung - ge­ speist. Alle benötigten Signale, d.h. Speisen, Sprachen, unsymmetrische Ruf- und Zählimpulse, werden durch den Ver­ stärker geliefert. Der Einsatz von Wechsel-Hochspannungs­ schaltern, also von Relaiskontakten, erübrigt sich, da das Rufsignal derselben Quelle entstammt wie das Sprach- und das Gleichspannungssignal, nämlich dem Ausgangsverstärker. Es sind Mittel zur Herabsetzung von Energieverlust vorge­ sehen, welche die Amplitude der Spannung des Gleich­ spannungswandlers steuern. Eine Steuerung der Gleich­ spannungs-Nullpunktverschiebung wird durch Nachführen der Spannung des Gleichspannungswandlers gemäß der Verstärker- Ausgangsspannung erreicht. Eine Leitungsspeisungs- und Ruf­ überwachungsschaltung dient zur Steuerung der Schaltvor­ gänge, die durch Festkörperelemente durchgeführt werden.

In einem Datenblatt "Subscriber Line Interface Circuit Kits" der Firma SGS-Thomson, Microelectronics, Bretonischer Ring 4, W-8011 Grasbrunn, sind Baugruppen L3000 und L3090 beschrieben, die einen Rufstrom für je­ weils eine Teilnehmerschaltung erzeugen. Diese Baugruppen benötigen unter anderem eine zusätzliche Versorgungsspan­ nung von 80 Volt.

Aus der deutschen Patentschrift 27 48 522 ist weiter ein fremdgesteuerter Sperrwandler bekannt.

Aus dem Buch "Halbleiter-Schaltungstechnik", Tietze/ Schenk, 2. Auflage, Seiten 381 bis 383 ist schließlich ein Sinussignalformer bekannt.

Der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Verfahren zur Ruf-Wechselspannungserzeugung für eine Teilnehmerschaltung zu entwickeln, das geringere Speisespannungen benötigt. Dabei darf die Verlustleistung je Teilnehmerschaltung 300 mW nicht übersteigen. Jede Teilnehmerschaltung muß jedoch mit 1 Erl belastbar sein.

Die Lösung dieses Problems erfolgt mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Die Zuordnung der Quadranten ist aus der Fig. 2 ersichtlich.

Ein mit der Erfindung erzielbarer Vorteil besteht darin, daß der für eine verlustleistungsarme Bereitstellung und Begren­ zung des Speisestroms für eine Teilnehmerschleife ohnehin er­ forderlicher Sperrwandler auch für die Ruf-Wechselspannungser­ zeugung verwendet wird. Für den Ruf-Wechselspannungsgenerator ist eine übliche Amtsspannung ausreichend.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind den Ansprüchen 2 bis 6 zu entnehmen. Merkmale einer An­ ordnung zur Durchführung dieses Verfahrens enthalten die An­ sprüche 7 und 8.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dar­ gestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Es zeigt

Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Ruf-Wechselspannungs­ generator und

Fig. 2 eine Sinusperiode zur Erläuterung der Erfindung.

Fig. 1 zeigt den Ruf-Wechselspannungsgenerator. Er enthält einen Taktteiler 1, einen Sperrwandler 3 mit Impulsbreiten­ regler 5 und Schaltübertrager 9, einen Umpoler 10, einen Opto­ koppler 11, einen Speiseübertrager 12, einen Fernsprechapparat 13, Komparatoren 14 und 15, Umschalter 16 und 17, eine Umschalt­ zeitpunktsteuerung 18 mit NOR-Gatter 19 und D-Flipflop 20, ein weiters D-Flipflop 24 und einen Sinusspannungsformer 27.

Dem Impulsbreitenregler 5 wird über seinen Takteingang 4 von der Taktzentrale 1 ein 64-kHz-Takt T1 zugeführt. In Abhängig­ keit von der Steuerspannung S an seinem Steuereingang 6 gibt er über seinen Ausgang 7 Impulse I bestimmten Impuls/Pause-Ver­ hältnisses an den Schaltübertrager 8 ab. Empfängt der Umpoler 10 kein Umschaltsignal U vom Anschluß 23, dann ist der Aus­ gang 9 des Schaltübertragers 8 für eine Polarität mit dem Kon­ densator im Speiseübertrager 12 verbunden, der die Ausgangsim­ pulse des Schaltübertragers 8 durch Siebung in eine Gleichspan­ nung G umsetzt. Der Gleichstrom fließt vom Speiseübertrager 12 über die a- und b-Ader zum fernen Fernsprechapparat 13 und zurück. Der Optokoppler 11 koppelt eine Spannung aus, die über den x-Kon­ takt des Umschalters 17 als Steuerspannung S an den Steuereingang 6 des Impulsbreitenreglers 5 gelangt und die den am Ausgang 9 des Sperrwandlers 3 fließenden Gleichstom konstant hält.

Soll der Teilnehmer am Fernsprechapparat 13 gerufen werden, wird der Schalter 17 auf den y-Kontakt umgelegt. Damit wird der Steuereingang 6 auf die Ausgänge der Komparatoren 14 und 15 umgeschaltet. Die Steuerspannung S am Steuereingang 6 des Im­ pulsbreitenreglers 5 wird nun über der Zeit derart variiert, daß sich das Impuls/Pause-Verhältnis der vom Impulsbreiten­ regler 5 abgegebenen Impulse I so verändert, daß sich nach pe­ riodischer Umpolung im Umpoler 10 und Siebung durch den Konden­ sator im Speiseübertrager 12 eine Rufwechselspannung Ru er­ gibt. In den Komparatoren 14 und 15 wird diese mit einer Re­ ferenzwechselspannung Re aus dem Sinussignalformer 27 vergli­ chen. Beim Vergleich positiver Spannungen wird der Steuerein­ gang 6 des Impulsbreitenreglers 5 über den x-Kontakt des Um­ schalters 16 mit dem Ausgang des Komparators 14 verbunden; sind die zu vergleichenden Spannungen negativ, dann erfolgt die Ver­ bindung über den y-Kontakt des Umschalters 16 zum Ausgang des Komparators 15. Der Umschalter 16 und der Umpoler 10 werden von der Umschaltzeitpunktsteuerung 18 über deren Ausgang 23 gesteuert.

An das NOR-Gatter 19 werden die am Ausgang 7 des Impulsbreiten­ reglers 5 auftretenden, in der Dauer modulierten Impulse I und ein am Eingang 29 bereitgestellter 64-kHz-Takt T1′ angelegt, der gegenüber dem am Eingang 4 des Impulsbreitenreglers 5 anlie­ genden 64-kHz-Takt T1 um 434 ns in der Phase verschoben ist. Das NOR-Gatter 19 gibt an seinem Ausgang nur dann eine logische "1" ab, wenn an beiden Eingängen eine logische "0" anliegt. Dies ist dann der Fall, wenn der Impuls I am Ausgang 7 den Zustand logisch "0" angenommen hat, bevor der Takt T1′ am Eingang 21 auf logisch "1" übergeht. Die logische "1" am Ausgang des NOR-Gat­ ters 19 dient als Taktsignal für das D-Flipflop 20. Mit diesem Takt wird der 25-Hz-Takt T2 am Eingang 22 vom D-Eingang zum Q- Ausgang 23 mit seiner Flanke als Umschaltzeitpunkt verzögert weitergegeben.

Zur Formung der Rufwechselspannung Ru wird eine Vierquadran­ tensteuerung verwendet. Fig. 2 zeigt eine Periode der Rufwech­ selspannung Ru im zeitlichen Anschluß an eine Gleichspannung G mit Quadranten I bis IV.

Die Umschaltung des Umpolers 10 in beiden Richtungen erfolgt nicht in den Scheitelpunkten der Referenzwechselspannung Re des Sinussignalformers 27. Es wird vielmehr mit dem Umschalten ge­ wartet, bis der vom Schaltübertrager 8 abgegebene Strom der je­ weiligen Polarität gegen Null geht. Dies ist daraus erkennbar, daß die Impulse sehr kurz geworden sind. Das ist bei einer ka­ pazitiven Belastung der Rufspannungsquelle, die neben dem Konden­ sator im Speiseübertrager 12 aus dem ebenfalls einen Kondensator enthaltenden Wecker des Fernsprechapparats 13 oder auch aus meh­ reren Weckern besteht, in einer Zeitspanne kleiner 8 ms nach dem Scheitel der Fall. Ist der Strom in der Teilnehmerschleife zu diesem Zeitpunkt noch nicht gegen Null gegangen, liegt eine ohmsche Belastung des Ruf-Wechselspannungsgenerators vor, weil der Teilnehmer den Handapparat des Fernsprechapparates 13 aus­ gehängt hat und damit dessen Kondensator abgeschaltet wurde. Dieser Umstand wird als Rufabschaltekriterium ausgewertet.

Die Abschaltung übernimmt das D-Flipflop 24, dem über den Takt­ eingang 25 ein gegenüber dem 25-Hz-Takt T2 am Eingang 20 ein um 8 ms in der Phase verschobener 25-Hz-Takt T2′ zugeführt wird. Mit diesem wird ein Signal vom -Ausgang des D-Flipflops 20 zum D-Eingang und zum -Ausgang 26 des D-Flipflops 24 als Rufabschal­ tesignal Ra weitergegeben, mit dem der Umschalter 17 phasenrich­ tig umgeschaltet wird.

Der Sinussignalformer 27 wird mit dem 25-Hz-Takt T2 am Taktein­ gang 22 gespeist. Er ist so ausgelegt, daß die Referenzwechsel­ spannung Re unsymmetrisch auftritt. Während die negativen Halb­ wellen einen der Speisespannung von 48 Volt äquivalenten Wert an­ nehmen, erreichen die positiven Halbwellen wesentlich höhere Wer­ te. Die generierte Rufwechselspannung ist demnach unsymmetrisch, um - ausgehend von der Höhe der negativen Gleichspannung G - den erforderlichen Effektivwert der Rufwechselspannung Ru sicher­ stellen zu können.

Das Ein- und Ausschalten der Rufwechselspannung Ru erfolgt zur Vermeidung von steilen Flanken an den Sprechadern a und b im negativen Scheitel der Referenzwechselspannung Re. Nach Schlie­ ßung des y-Kontakts des Umschalters 17 wird die Rufwechselspan­ nung Ru wieder von der Gleichstromspeisung abgelöst.

Alle Takte werden im Taktteiler 1 aus einem 2,304-MHz-Takt am Eingang 2 abgeleitet.

Claims (9)

1. Verfahren zur Erzeugung einer Rufwechselspannung (Ru) in einer Teilnehmerschaltung einer Fernmeldeanlage, bei dem
durch Regeln des Impuls/Pause-Verhältnisses von Impulsen (I) eine steuerbare Gleichspannung (G) erzeugt wird, aus der die Rufwechselspannung (Ru) abgeleitet wird,
eine sinusförmige Referenzspannung (Re) erzeugt wird, daß die Rufwechselspannung (Ru) mit der Referenzspannung verglichen wird,
das Impuls/Pause-Verhältnis der Impulse (I) in Abhängigkeit von einer vom Vergleichsergebnis abhängigen Steuerspannung (S) eingestellt wird,
die Breite der Impulse (I) überwacht wird,
ein Umschaltsignal (U) erzeugt wird, wenn im ersten Quadran­ ten (I) oder im dritten Quadranten (III) der Periode der Rufwechselspannung (Ru) die Breite der Impulse (I) einen definierten Zeitwert unterschreitet und
das Umschaltsignal (U) durch Umpolen der gesteuerten Gleich­ spannung (G) die Rufwechselspannung (Ru) erzeugt und daß die Rufwechselspannung (RU) abgeschaltet wird, wenn im dritten Quadranten (III) der Periode nach einem definier­ ten zweiten Zeitwert das Umschaltsignal (U) nicht erzeugt wurde.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Impulse (I) durch Koinzidenz des Impulses (I) und eines phasenverschobenen Taktes (T1′) festgestellt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als erster Zeitwert 434 ns gewählt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Abschaltsignal durch fehlende Koinzidenz eines Umpolsignals (U) und eines zweiten phasenverschobenen Taktes (T2′) ausgelöst wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als zweiter Zeitwert 8 ms gewählt werden.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz der Rufwechselspannung (Ru) zu 25 Hz gewählt wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Referenzwechselspannung (Re) die Amplitude der positiven Halbwelle größer als die der negativen gewählt wird.

8. Ruf-Wechselspannungsgenerator bei dem
ein Sperrwandler (3) mit einem eingangsseitigen Impuls­ breitenregler (5) und einem nachgeschalteten, ausgangssei­ tigen Schaltübertrager (8) vorgesehen ist, der Impulsbrei­ tenregler (5) mit einem Takteingang (4) für einen ersten Takt (T1) ausgestattet ist, ein Umpoler (10) vorgesehen ist, dessen Eingänge mit den Ausgängen (9) des Schaltüber­ tragers (8) verbunden sind, ein Referenz-Wechselspannungs­ generator (27) vorgesehen ist, ein erster Komparator (14) für positive Spannungen und ein zweiter Komparator (15) für negative Spannungen vorgesehen sind, deren erste Ein­ gänge mit dem Ausgang des Umpolers (10) und dessen zweite Eingänge mit dem Ausgang des Referenz-Wechselspannungsgene­ rators (27) verbunden sind, ein erster Umschalter (16) vor­ gesehen ist, dessen Eingänge mit dem Ausgang jeweils einer der Komparatoren (14, 15) verbunden sind, dem Ausgang des Umpolers (10) ein Optokoppler (11) nachgeschaltet ist, ein zweiter Umschalter (17) vorgesehen ist, dessen erster Ein­ gang mit dem Ausgang des ersten Umschalters (16), dessen zweiter Eingang mit dem Auskoppelausgang des Optokopplers (11) und dessen Ausgang mit dem Eingang (6) des Impulsbrei­ tenreglers (5) verbunden ist, ein NOR-Gatter (19) vorge­ sehen ist, dessen erster Eingang mit dem Ausgang (7) des Impulsbreitenreglers (5) verbunden ist und dessen zweiter Eingang (21) der Aufnahme des in der Phase verschobenen ersten Takts (T1′) dient, ein erstes D-Flipflop (20) vor­ gesehen ist, dessen D-Eingang (22) der Aufnahme eines zweiten Taktes (T2) dient, dessen Q-Ausgang (23) mit den Steuereingängen des Umpolers (10) und des Umschalters (16) verbunden ist, und ein zweites D-Flipflop (24) vorgesehen ist, dessen D-Eingang mit dem -Ausgang des ersten D-Flip­ flops (20) verbunden ist, dessen Takteingang (25) der Auf­ nahme des in der Phase verschobenen zweiten Taktes (T2′) dient und dessen -Ausgang (26) der Abgabe eines Ruf-Ab­ schaltesignals (Ra) dient.

9. Ruf-Wechselspannungsgenerator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß der erste Takt (T1) eine Frequenz von 64 kHz aufweist,
daß der in der Phase verschobene erste Takt (T1′) eine Phasen­ verschiebung von 434 ns aufweist,
daß der zweite Takt (T2) die Frequenz der Rufwechselspannung (Ru) aufweist und
daß der in der Phase verschobene zweite Takt eine Phasenver­ schiebung in Höhe der Wartezeit aufweist.