DE4429840C2 - Signalamplitudenabhängige spulenlose Nachbildung einer Drossel - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine signalamplitudenabhängige spulenlose Nachbildung einer Drossel unter Verwendung eines Gyrators. Solche Nachbildungen sind bekannt (DE 30 37 210 A1, DE 24 46 699 C3, EP 215 339 A2).

Gyratoren dienen zur Nachbildung von Drosseln und bestehen aus einem aktiven elektronischen Bauelement, z. B. einem Transistor oder einem Operationsverstärker, einem Kondensator und Beschaltungswiderständen. Ein idealer Gyrator in Form eines Zweipols wandelt einen kapazitiven Abschlußwiderstand in einen induktiven Eingangswiderstand. Um solche Gyratoren werden z. B. in Fernsprechanlagen als Amthaltedrossel (EP 215 339 A2) verwendet.

Eine solche Amthaltedrossel gemäß der EP 215 339 A2 besteht aus einer spulenlosen Nachbildung unter Verwendung einer aktiven Brückenschaltung. In einer hochohmigen Brückenhälfte ist ein RC- Glied angeordnet. In einer niederohmigen Brückenhälfte befindet sich die Serienschaltung eines Widerstandes und eines Bipolartransistors. Eine Brückendiagonale führt zum Zwecke des Brückenabgleichs zu einem Differenzverstärker, dessen Ausgangssignal den Bipolartransistor steuert. Bei abgeglichener Brücke ergibt sich nur eine geringe Dämpfung der zu übertragenden Niederfrequenzamplituden. Zur Unterdrückung eingekoppelter hochfrequenter Signale erfolgt die Zuführung der Betriebsspannung über ein Tiefpaßglied.

Aus der GB 1591 870 ist ebenfalls eine spulenlose Nachbildung einer Drossel bekannt mit einem RC-Glied und einer Transistorstufe als Phaseninverter. Diese Transistorstufe hat eine geringe Impedanz für Gleichströme und eine hohe Impedanz für Wechselströme.

Die DE 36 21 777 C2 zeigt ebenfalls eine Drosselnachbildung mit niederohmiger Gleichstromschleife, deren Wechselstromwiderstand hoch ist. Zur Abgabe der Wahlimpulse wird so in die Gleichstromschleife eingegriffen, daß diese zwischen niederohmigen und hochohmigen Werten pulsierend hin- und hergeschaltet wird.

Aufgabe vorliegender Erfindung ist es, eine Nachbildung einer Drossel unter Verwendung eines Gyrators so weiterzubilden, daß möglichst keine durch die Drossel in Abhängigkeit der Signalamplituden hervorgerufenen Signalverzerrungen auftreten. Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Anspruch 2 betrifft eine vorteilhafte Verwendung.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß bisherige Nachbildungen von Drosseln zu Impulsverzerrungen, z. B. Wahlimpulsverzerrungen bei Einsatz in Fernsprechanlagen, neigten. Mit den Maßnahmen der Erfindung lassen sich solche Verzerrungen wesentlich vermindern. Dadurch, daß der Gyrator bei kleinen Strömen im niederohmigen Zustand gehalten wird und erst ab Erreichen eines Einschaltstrom-Mindestwertes freigegeben wird, läßt sich ein schneller Stromanstieg erreichen.

Gegenüber der Verwendung eines gesteuerten Schalters als Schaltmittel zur Bestimmung der Freigabe des Gyrators, hat die Ausbildung mit dem selbstleitenden Feldeffekttransistor den Vorteil, daß die Nachbildung ein potentialfreier Zweipol ist, der auf einfache Weise integrationsfähig ist (trunk­ interface).

Anhand der Zeichnung, die ein schaltungstechnisches Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt, wird die Erfindung nun näher erläutert.

Die in der Zeichnung dargestellte Nachbildung einer Drossel sei beispielhaft eine Amthaltedrossel zwischen den a-b Adern. Sie besteht aus einem Gyrator Gy mit einem aktiven phasendrehenden Element, hier in Form einer Darlington- Transistorstufe mit den Transistoren T1, T2 ausgeführt, einem RC-Serienglied R3, C1, welches zwischen den a-b-Adern liegt, und einem zur b-Ader führenden Widerstand R1 in Serie zu einer der Hauptelektroden (Kollektor) des Darlington- Ausgangstransistors T1. Die andere Hauptelektrode der Darlingtonstufe (Emitter) führt über den Widerstand R2 zur a-Ader. Die Steuerelektrode der Darlingtonstufe - Basis des Transistors T2 - ist an den Verbindungspunkt des Widerstandes R3 mit dem Kondensator C1 angeschlossen. Der selbstleitende Feldeffekttransistor F1 zwischen Basis und Emitter der Darlingtonstufe überbrückt mit seinem niederohmigen Innenwiderstand im Einschaltmoment; d. h. bei Auftreten einer Einschaltimpulsflanke über den Klemmen a-b, den sehr hochohmigen Gyratorwiderstand R3, z. B. 1 Megohm, über der Basis-Emitterstrecke der Darlingtonstufe und hält so den Gyrator im niederohmigen Zustand. Der Ladestrom des Kondensators C1 kann so schnell ansteigen. Erreicht der Spannungsabfall am Strommeßwiderstand R2 einen Wert, der einem vorgegebenen Mindestwert des Einschaltstromes entspricht, sperrt der Feldeffekttransistor F1 und gibt den Gyrator frei; d. h. es entsteht ein hoher Wechselstromwiderstand über den nun nicht mehr überbrückten hochohmigen Widerstand R3 und den Kondensator C1, der durch die 180° Phasendrehung durch die Darlingtonstufe T1, T2 zwischen den Klemmen a-b als Induktivität erscheint.

Mit der beschriebenen Nachbildung kann ein schneller Übergang von einem Kapazitätsverhalten - Gyrator deaktiviert - zu einem Induktivitätsverhalten - Gyrator freigegeben - erreicht werden, was Impulsverzerrungen, z. B. Wahlimpulsverzerrungen, wirksam verhindert.

Der Gyrator kann natürlich abweichend vom gezeigten Ausführungsbeispiel ausgestaltet sein, z. B. durch einen oder mehrere Operationsverstärker mit RC-Beschaltung (etwa gemäß Tietze/Schenk, Halbleiterschaltungstechnik, 10. Auflage, S. 383). Für den selbstleitenden Feldeffekttransistor F1 kann ebenfalls ein äquivalentes Bauelement oder eine Baugruppe eingesetzt werden, das die zuvor geschilderten Wirkungen ermöglicht.

Die in der Zeichnung gestrichelt eingezeichneten fakultativen Bauelemente R4, R5 und ZD erfüllen im wesentlichen Schutzfunktionen, z. B. gegen Überbeanspruchung der aktiven Bauelemente.

Claims (2)

1. Signalamplitudenabhängige spulenlose Nachbildung einer Drossel bestehend aus:

• - einem RC-Serienglied (R3, C1) zwischen den Anschlußklemmen (a, b) der Nachbildung,
• - einem selbstleitenden Feldeffekttransistor (F1), dessen Schaltstrecke über dem Widerstand (R3) des RC-Gliedes (R3, C1) liegt,
• - einem Strommeßwiderstand (R2), der derart an den selbstleitenden Feldeffekttransistor (F1) angeschlossen ist, daß dieser sperrt, wenn der Spannungsabfall am Strommeßwiderstand (R2) einen Wert erreicht, der einem vorgegebenen Mindestwert eines Einschaltstromes, der über die Anschlußklemmen zuführbar ist, entspricht,
• - einer Transistorstufe (T1, T2) als Phaseninverter, deren Steueranschluß am Verbindungspunkt der Bauelemente des RC-Seriengliedes (R3, C1) liegt und deren Schaltstrecke über den Strommeßwiderstand (R2) zu den Anschlußklemmen (a, b) der Nachbildung führt.

2. Verwendung der Nachbildung nach Anspruch 1 als Amthaltedrossel.