DE4337530A1

DE4337530A1 - Modul für die Anschaltung von Geräten an das öffentliche Telefonnetz

Info

Publication number: DE4337530A1
Application number: DE19934337530
Authority: DE
Inventors: Franz Bergermann; Hans Dipl Ing Volkmann
Original assignee: BERGERMANN PETRA
Current assignee: BERGERMANN PETRA
Priority date: 1993-11-04
Filing date: 1993-11-04
Publication date: 1995-05-11

Description

Um Endeinrichtungen an das öffentliche Telefonnetz an zuschalten, müssen die geltenden gesetzlichen Bestim mungen bzw. technische Forderungen der Netzbetreiber eingehalten werden. In herkömmlichen Schaltungen er folgt die geforderte galvanische Trennung in der Regel durch NF-Übertrager, die eine komplizierte Impedanzan passung notwendig macht. Zusätzlich sind Relais für an dere Funktionen, wie Wahl, Schleifenstromerkennung etc. erforderlich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schal tungsanordnung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 zu erstellen, die die Forderung nach geringem Raumbedarf und kostengünstiger Produktion erfüllt. Die hier vorge stellte Schaltung erfüllt alle geforderten Kriterien ohne den Einsatz von kostspieligen und voluminösen Re lais und Übertragern.

Die Schaltung wird zweckmäßig in Hybrid-Technik herge stellt, wodurch ein Bauelement mit sehr geringen Abma ßen entsteht. Das ist besonders wichtig, da Endeinrich tungen neuerer Bauart immer kleiner werden.

Das Herstellungsverfahren ermöglicht durch den aktiven Abgleich sehr geringe Toleranzen der elektrischen Para meter. Es entsteht somit ein universell einsetzbares Bauelement, das ohne aufwendige Entwicklungs- und Anpassungsarbeiten zwischen dem Telefonnetz und den verschiedensten Endeinrichtungen, wie MODEM, Telefon apparate, Anrufbeantworter und ähnliche Geräte, ange schlossen werden kann.

Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnungen Abb. 1 und 2 Ruferkennung

Die Rufwechselspannung führt zu einem Stromfluß durch die Dioden des Optokopplers 6, wobei die Z-Dioden 2 und 3 die Ansprechempfindlichkeit herabsetzen. Der Opto koppler 11 ist stromlos und hat somit keinen Einfluß. Die Dioden 5 und 7 verhindern eine Verdoppelung der Ruffrequenz. Durch den Tiefpaß 51/52 werden Störimpulse wirkungsvoll unterdrückt und durch die sich anschlie ßende Logik entstehen am Ruf/Schleifenstrom-Ausgang Low-aktive, CMOS-kompatible Rechteckimpulse entspre chend der Ruffrequenz.

Erkennung des Betriebszustandes einer nachgeschalteten Endeinrichtung

Im Ruhezustand ist der Ruf/Schleifenstrom-Ausgang auf High-Pegel. Bevor z. B. ein MODEM an das Telefonnetz an geschaltet wird, muß geprüft werden, ob bereits ein nachgeschaltetes Endgerät die Leitung belegt. Nach dem Anspruch 8 erfolgt die Auswertung nicht wie üblich durch das Erkennen des fließenden Schleifenstromes son dern durch die Auswertung der Spannung an der Telefon leitung a/b während einer Verzögerungszeit t_v, nachdem der Eingang -OH auf Low geschaltet wurde. In dieser Zeit ist der Optokoppler 11 aktiviert. Die Zeit t_v wird durch das RC-Glied 43/44 und die Schaltschwelle des Triggers 45 festgelegt.

Ist die Leitung belegt, so ist die Spannung an a/b kleiner als die Z-Spannung der Z-Diode 10 und ein Stromfluß durch den Optokoppler 6 wird verhindert. Der Gleichrichter 9 macht die Schaltung polungsunabhängig. Das Aktivieren des -OH-Einganges bewirkt, daß der elek tronische Schalter 55 umschaltet und am Ruf/Schleifen strom-Ausgang ein Low-Signal entsteht: ein Schleifen strom fließt durch die nachgeschaltete Endeinrichtung.

Ist die Leitung frei, so übersteigt die Spannung an a/b die Spannung der Z-Diode 10, es fließt ein Gleichstrom durch den Optokoppler 6. Durch die sich anschließende Logik, bestehend aus dem Inverter 53 und den elektroni schen Umschaltern 54/55, entsteht am Ruf/Schleifenstrom Ausgang ein High-Signal: es fließt kein Schleifenstrom durch die nachgeschaltete Endeinrichtung.

Erkennung des eigenen Schleifenstroms

Nach Ablauf der Verzögerungszeit t_v wird jetzt über den Relaistreiber 46 das Relais 48 aktiviert. Gleichzeitig schaltet die elektronische Umschaltlogik 54 um. Dadurch wird der Ruf/Schleifenstrom-Ausgang zunächst auf High geschaltet. Mit dem Umschalten des Relais 48 fließt durch den Empfängeroptokoppler 59 Strom und der Ausgang des invertierenden Triggers 57 und damit auch der Ruf/Schleifenstrom-Ausgang nimmt Low-Pegel an. Durch diese logische Verknüpfung wird erreicht, daß der eige ne Schleifenstrom überwacht wird. Kurzzeitige Leitungs unterbrechungen werden somit nach dem Anschalten an das Telefonnetz über den Ruf/Schleifenstrom-Ausgang ausge geben. Über den Widerstand 49 wird durch den Transistor des Optokopplers 11 ein Strom < 0,5 mA eingestellt. Da durch wird sichergestellt, daß während der Schleifen strom-Abfrage bei nicht belegter Leitung und hoher Spannung ein Widerstand an a/b wirksam wird, der einen vernachlässigbaren Einfluß auf das Telefonnetz hat.

Gleichstromhalteschaltung

Durch den Gleichrichter 14 arbeitet die Halteschaltung polungsunabhängig. Der Transistor 24 arbeitet zusammen mit den Bauelementen 15, 16, 17, 18, 25, 26, 27 als gleichspannungsgesteuerte Gleichstromquelle. Die NF an a/b wird dadurch nicht beeinflußt. Der Stromfluß durch die Dioden 22, 23 bewirkt, daß der Transistor 29 als Schalter betrieben wird und es fließt durch Transistor 29 ein annähernd konstanter Gleichstrom.

Die Widerstände 15, 16, 25, 26 sind so dimensioniert, daß der Strom durch den Transistor 24 und der Strom durch den Transistor 29 zusammen den geforderten Gleichstrom ergeben. Die Widerstands-Dioden-Kombination 25, 26, 27 ist erforderlich, um den geforderten Mindeststrom bei kleinen Spannungen an a/b zu gewährleisten.

Stromversorgungseinrichtung und Impedanzanpassung

Die Stromversorgung der Sende- und -empfangsschaltung erfolgt aus dem Telefonnetz.

Der Resonanzkreis bestehend aus der Spule 13 und dem Kondensator 12 unterdrückt die Gebührenimpulse und stellt sicher, daß eine minimale Spannung am Gleich richter 14 nicht unterschritten wird.

Die Erzeugung einer konstanten Gleichspannung erfolgt erfindungsgemäß nach Anspruch 3, indem ein Referenzele ment 31 mit einem sehr geringem dynamischen Innenwider stand über die geforderte Normimpedanz 30 gespeist wird. Zusätzlich erfolgt eine Stromeinspeisung über ei ne Konstantstromquelle 32, die durch ihren hohen Innen widerstand keinen Einfluß auf die Wechselspannung an a/b hat. Über dem Referenzelement 31 steht somit eine belastbare konstante Gleichspannung für die Sende- und Empfangsschaltung zur Verfügung.

Wechselspannungsmäßig wirkt nur die Impedanz 30 zwi schen a/b, wodurch praktisch ideale Werte für die Netz anpassung erreicht werden.

Bidirektionale NF-Übertragung

Die Sendedaten TX wie auch die Empfangsdaten RX werden über Optokoppler 37 bzw. 59 übertragen, um die Forde rung der Potentialtrennung zwischen Telefonnetz und Endgerät zu erfüllen.

Der Arbeitspunkt der Optokoppler-Diode 37 wird durch eine Stromquelle 39 eingestellt, die durch die Sendeda ten TX moduliert wird. Am Verstärker 36 stehen die TX-Daten niederohmig zur Verfügung und steuern über den Verstärker 33, 34, 35 frequenzabhängig nach Anspruch 5 und 6 die Stromquelle 32. Die Zeitkonstanten der Impe danz 35 entsprechen dabei denen der geforderten Ab schlußimpedanz 30. Dadurch ergibt sich eine frequenzunabhängige Übertragung vom Eingang TX zur Te lefonleitung a/b.

Die Empfangsdaten werden einem hochohmigen Summierver stärker 63 zugeführt und modulieren die Stromquelle 65, die die Diode des Optokopplers 59 mit einem konstanten Gleichstrom versorgt. Über den Verstärker 66 werden die Empfangsdaten niederohmig ausgekoppelt. Die NF-Übertra gung ist frequenzunabhängig und proportional zur Wech selspannung an a/b. Die Verzerrungen bleiben durch die gewählten Arbeitspunkte der Optokoppler 37 und 59 und durch die kleine Aussteuerung gering.

Durch die gewählte Art der Einspeisung der Sendedaten TX besteht zwischen dem Verstärkerausgang 36 und der Wechselspannung an a/b keine Phasenverschiebung (Impe danzanpassung vorausgesetzt), die eine Echounterdrückung der eigenen Sendedaten ohne Korrekturnetzwerke nach Anspruch 7 im Summierverstärker 63 ermöglicht. Das geschieht, indem die Daten am Ausgang des Verstärkers 36 von den Daten auf der Leitung a/b im Verstärker 63 subtrahiert werden.

Ruhezustand

Über den Schalter 41 wird der Strom durch den Optokopp ler 37 unterbrochen. Das führt zu einer geringeren Ru hestromaufnahme und zur Erhöhung der Lebensdauer.

Impulswahl

Die Wählimpulse werden ebenfalls über den -OH-Eingang der Schaltung zugeführt. Der Tiefpaß 43, 44 verhindert dabei, daß der Ausgang des Triggers 45 auf die Impulse reagiert. Die Wählimpulse werden über den Optokoppler 19 übertragen und beeinflussen die Funktion der Gleich stromhalteschaltung.

Ein High-Impuls an -OH bewirkt über den Optokoppler 19 eine Sperrung des Transistors 24 und damit auch des Transistors 29. Der in diesem Zustand maximal fließende Strom wird praktisch nur durch den Widerstand 15 fest gelegt. Mit der hochohmigen Dimensionierung dieses Wi derstandes wird die Forderung nach einem hohen Impulswiderstand erfüllt.

Die Spannung an a/b steigt während der Impulszeit stark an und damit auch die Spannung an dem Kondensator 17. Während der Pausenzeit ist der Optokoppler 19 stromlos. Nach Anspruch 4 wird der Transistor 24 durch die erhöh te Kondensatorspannung voll durchgesteuert und es fließt ein erhöhter Strom. Die Zeitkonstante, die durch den Widerstand 18 und den Kondensator 17 festgelegt ist, wird so gewählt, daß der wirksame Widerstand an a/b während der Pausenzeit den geforderten Minimalwert nicht überschreitet. Die bisher notwendige separate Um schaltung des Gleichstromwiderstandes entfällt damit.

Die Z-Diode 20 dient zum Schutz der Schaltung während der Impuls zeit und schaltet den Transistor 24 bei Über spannungen durch. Sie verhindert somit eine span nungsmäßige Überlastung der Schaltung.

Claims

1. Schaltungsanordnung zur Anschaltung eines Endgerätes an die zweiadrige Anschlußleitung einer Fernsprechanla ge, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Bau gruppen, die eine vollständige Potentialtrennung zwischen Anschlußleitung und Endgerät ermöglicht:

a) eine Ruferkennungseinrichtung, die das ankommende Rufsignal potentialgetrennt überträgt und störungsun empfindlich digitalisiert
b) eine polungsunabhängige Gleichstromhalteschaltung, die den geforderten Schleifenstrom durch die Anschluß leitung fließen läßt
c) eine polungsunabhängige Auswerteeinrichtung, die das Fließen eines Gleichstromes durch eine nachgeschaltete Endeinrichtung und eine Leitungsunterbrechung nach dem Anschalten an das Telefonnetz feststellt und ein Steue rungskriterium liefert.
d) eine Anschalteeinrichtung, die das Endgerät über ein Relais an das Telefonnetz schaltet
e) eine galvanisch getrennte optoelektronische Übertra gungseinrichtung für die bidirektionale Signalübertra gung einschließlich einer Nahechounterdrückung
f) eine Stromversorgungseinrichtung zur Gewinnung einer Versorgungsspannung aus dem Telefonnetz, die die NF auf der Anschlußleitung nicht beeinflußt
g) eine Einrichtung zur Impedanzanpassung, die durch das Einfügen der geforderten Normimpedanz erreicht wird
h) eine Einrichtung, die die Wählimpulse so aufberei tet, daß ein zusätzlicher Steuereingang zur Verringe rung des Pausenwiderstandes entfällt und damit die Übertragung aller Steuersignale über einen gemeinsamen Eingang ermöglicht.

2. Schaltungsanordnung nach Abb. 1 und Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, daß in die Halteschaltung im Kol lektorkreis ein Bauelement (z. B. 2 Dioden 22, 23) eingefügt ist, an dem eine Spannung bei fließendem Hal testrom durch Transistor abfällt. Diese Spannung betätigt einen elektronischen Schalter (29) und läßt dadurch einen zusätzlichen Haltestrom fließen, der zur Gewinnung einer Versorgungsspannung genutzt werden kann.

3. Schaltungsanordnung nach Abb. 1 und Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem Telefonnetz die Speisung eines Referenzelementes (31) mit einem sehr geringen dynamischen Innenwiderstand durch die geforderte Abschlußimpedanz (30) und/oder durch eine Konstantstromquelle erfolgt.

4. Schaltungsanordnung nach Abb. 1 und Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Haltestromtransistor (24) durch einen Optokoppler gesperrt werden kann und das Einfügen des Widerstandes (18) eine Verringerung des Pau senwiderstandes während der Impulswahl bewirkt.

5. Schaltungsanordnung nach Abb. 1 und Anspruch 3, da durch gekennzeichnet, daß die Einspeisung der Sendeda ten TX durch die Modulation einer Konstantstromquelle (32) erfolgt.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekenn zeichnet, daß die Konstantstromquelle (32) durch einen frequenzabhängigen Verstärker gesteuert wird, wobei die Zeitkonstante der Impedanz (35) der geforderten Abschluß impedanz entspricht.

7. Schaltungsanordnung nach Abb. 1 und Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, daß die bidirektionale NF-Über tragung optoelektronisch durch modulierbare Stromquel len (39 bzw. 65) erfolgt und dabei die Sendedaten durch gegenphasige Addition im Empfangsverstärker (63) unter drückt werden.

8. Schaltungsanordnung nach Abb. 1 und 2 und Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zustandserkennung einer nachgeschalteten Endeinrichtung durch eine Span nungsauswertung an der Leitung a/b erfolgt, indem der Optokoppler (6) kurzzeitig durch den Optokoppler (11) akti viert wird und durch die Z-Diode (10) einen Strom fließen läßt, wenn die Spannung an a/b einen bestimmten Wert überschreitet.