DE69103749T2

DE69103749T2 - Teilnehmerschnittstellenschaltung mit aktiver a und b ader-versorgungseinrichtung.

Info

Publication number: DE69103749T2
Application number: DE69103749T
Authority: DE
Inventors: Tapan Das; George Fung; Oguz Ozkan
Original assignee: Northern Telecom Ltd
Current assignee: Nortel Networks Ltd
Priority date: 1990-04-30
Filing date: 1991-04-17
Publication date: 1994-12-22
Anticipated expiration: 2011-04-18
Also published as: JPH05505289A; DE69103749D1; AU7584391A; CN1025406C; AU637898B2; WO1991017623A1; EP0527142A1; CA2076976C; JPH0821996B2; CN1056212A; EP0527142B1; CA2076976A1; ATE110907T1; US5189697A

Description

Einleitung

Die Erfindung liegt auf den Gebiet der Fernsprechtechnik und bezieht sich insbesondere auf Schnittstellenschaltungen zur Lieferung von Speisestrom von einer Leistungsquelle über eine Telefonleitung zum Betrieb eines Fernsprechgerätes und zur Kopplung von Signalen zwischen der Telefonleitung und einer Telefonanlage.
Die größten Kosten in einem Fernsprechsystem ergeben sich aus der Bereitstellung einer Leitungsschnittstellenschaltung zum Anschluß jeder und aller Telefonleitungen an der Vermittlungsanlage eines Vermittlungsamtes oder an einer privaten Nebenstellenanlage. In jedem praktischen Fernsprech- oder Telefonsystem ist es erwünscht, daß die Leitungsschnittstellenschaltungen wenig aufwendig und im wesentlichen elektrisch robust sind. Wenn ein Telefongerät im Gebrauch ist, so liefert die zugehörige Telefonleitungs-Schnittstellenschaltung einen Speisegleichstrom für das Telefongerät über die Signal- und Rufadern (A- und B- Adern) der Telefonleitung. Wenn das Telefongerät im Gebrauch ist, so wird es allgemein als im 'AUSHÄNGE'-Zustand befindlich bezeichnet, während, wenn das Telefongerät nicht in Gebrauch ist, es als im 'EINHÄNGE'-Zustand befindlich bezeichnet wird. Die Leitungsschnittstellenschaltung muß weiterhin eine Anzeige dafür liefern, ob sich das Telefongerät sich im EINHÄNGE- oder AUSHÄNGE-Zustand befindet.
In einem Vermittlungsamt wird jede Telefonleitung typischerweise von einer äußeren Umgebung in Richtung auf eine Vermittlungsanlage über einen Hauptverteilerrahmen (MDF) geführt. Der MDF bildet eine zweckmäßige Stelle zur Erzielung eines Schutzes gegen Hochspannungs- und Hochstrom-Spitzen-Energien, wie sie von Zeit zu Zeit von einer oder mehreren der Telefonleitungen weitergeleitet werden, und zwar als Ergebnis einer Hochspannungsleitungs-Überkreuzung oder eines Blitzschlages. Ein Schutz wird üblicherweise durch die gut bekannten Gasröhren erzielt, die so angeordnet sind, daß sie Ströme, die sich aus Potentialen oberhalb von 1000 Volt ergeben, zu einer schweren Erdsammelschiene leiten. Die a- und b-Adern jeder Telefonleitung erstrecken sich von dem MDF zu einer der Leitungsschnittstellenschaltungen.
Jede Leitungsschnittstellenschaltung ist durch auf einer Leiterplatte befestigte Bauteile gebildet, die a- und b-Ader- Anschlüsse zur Verbindung mit einer Telefonleitung und Leistungsanschlüsse zur Verbindung mit einer Quelle für den Speisestrom einschließt, üblicherweise einer Zentralbatterieversorgung. Die Zentralbatterieversorgung wird kontinuierlich durch ein für diesen Zweck vorgesehenes Batterieladegerät auf eine vorgegebene Spannung aufgeladen. Das Batterieladegerät wird aus der Netzleistung betrieben, doch soll im Fall einer Unterbrechung der Netzleistung die Zentralbatterieversorgung weiterhin einen Speisestrom für eine begrenzte Zeit liefern.
Ein Beispiel für eine Leitungsschnittstellenschaltung ist in dem US-Patent 4 103 112 beschrieben, das am 25. Juli 1978 auf den Namen V. V. Korsky mit dem Titel 'Telephone Line Circuit With Differential Loop Current Sensing And Compensation' erteilt wurde. Eine Telefonleitung wird über die a- und b-Anschlüsse über a- unb b-Wicklungen auf einem Miniaturtransformator abgeschlossen. Speisestrom wird durch a- und b-Speisewiderstände von 200 Ohm geleitet, die in Serie zwischen der Batterieversorgung und den a- und b-Wicklungen angeschaltet sind. In diesem Beispiel werden die Speisewiderstände als Einrichtung zur genauen Bestimmung der Größe des Speisegleichstroms verwendet, der über die Transformatorwicklungen und die Telefonleitung geführt wird, so daß eine Magnetflußkompensation verhindern kann, daß der Kern des Transformators in die Sättigung gelangt. Damit koppelt der Transformator Kommunikationssignale, während er eine Sperre darstellt, um im wesentlichen die Kopplung von hochenergetischen Signalspitzen zu veringern, die sich aus einem Blitzeinschlag oder einer Hochspannungsleitungs-Kreuzung ergeben können. Dennoch sind die Sekundär- und Kompensationswicklungen des Transformators mit Schutznetzwerken gekoppelt, um weiterhin die Beaufschlagung der nachfolgenden Schaltungen mit derartigen Spitzensignalen zu veringern. Die Speisewiderstände sind vollständig der Einwirkung irgendwelcher Spitzensignale ausgesetzt, und sie sind daher üblicherweise auf einem getrennten Substrat gehaltert, das thermisch von den anderen Leitungsschaltungsbauteilen isoliert ist. Die Speisewiderstände sind idealerweise so angeordnet, daß sie entweder bei Auftreten van Spitzensignalen diesen widerstehen können oder in gezielter Weise ausfallen, so daß die Aufrechterhaltung der Funktionsfähigkeit der Leitungsschaltung nicht durch unwesentliche Probleme hinsichtlich des Betriebsverhaltens beeinträchtigt wird.
Die US-Patente 4 484 032 und 4 514 595, die am 20. November 1984 bzw. am 30. April 1985 auf den Namen S. Rosenbaum et al erteilt wurden, beschreiben eine 'Active Impedance Transformer Assisted Line Feed Circuit' bzw. eine 'Active Impedance Line Feed Circuit'. Eine der Funktionen dieser Leitungsschnittstellenschaltung besteht in der Schaffung der erforderlichen Abschlußimpedanz über Vorrichtungen mit aktiven Schaltungen. Insbesondere werden a- und b-Ader-Verstärker in Abhängigkeit von Schleifengleichströmen und differentiellen Wechselstromsignalen gesteuert, die längs der a- und b-Ader-Speisewiderstände gemessen werden, um eine Abschlußimpedanz zu erzeugen und um Wechselstromsignale zur Übertragung über die Telefonleitung an das Telefongerät einzuführen. Im zweiten Beispiel wird der Aufwand für einen Transformator beseitigt. Im ersten Beispiel ist eine Funktion des Transformators nicht dazu bestimmt, eine Verringerung von Spitzenenergien zu erreichen. In beiden Beispielen wird diese Funktion typischerweise mit Hilfe von zwei Dioden erzielt, die zwischen den Leistungsanschlüssen und jedem der a- und b-Ader-Anschlüssen angeschaltet sind, so daß irgendwelche Spitzenenergien, die die a- und b-Adern von dem MDF durchlaufen, zu den Leistungsanschlüssen hin abgeleitet werden.
Weil die gemessenen Leitungströme als Anzeige für die Wechselstromsignale in der Telefonleitung und als Anzeige des Speisegleichstroms verwendet werden, hängt das Betriebsverhalten der Leitungsschnittstellenschaltung davon ab, daß die Werte der Speisewiderstände eng aneinander angepaßt sind. Die Betriebseigenschaften werden teilweise dadurch beeinträchtigt, daß die a- und b-Ader-Speisewiderstände eine Fehlanpassung aufweisen. Eine derartige Fehlanpassung kann im Normalbetrieb einer Leitungsschnittstellenschaltung auftreten, wenn einer der a- -und b-Ader-Speisewiderstände bei ungewöhnlichen Beanspruchungen altert, wie sie beispielsweise durch vorübergehende elektrische Einflüsse hervorgerufen werden können, beispielsweise durch eine Hochspannungsleitungs-Kreuzung oder einen Blitzschlag auf der Telefonleitung, und zwar trotz des Schutzes durch die Dioden an den a- und b-Ader-Anschlüssen.
In manchen Fällen wurde festgestellt, daß auch andere Schaltungen in dem typischen elektronischen Telefonvermittlungsamt einer Gefahr eines Ausfalls, insbesondere im Fall eines sich weit ausbreitenden elektrischen Spitzenbelastungsfalles ausgesetzt sind. Ein Blitzeinschlag an einer sehr nahegelegenen Stelle in ein Telefonkabel kann gleichzeitig eine Vielzahl von Telefonleitungen betreffen, die in dem Vermittlungsamt abgeschlossen sind. In einem derartigen Fall leitet eine entsprechende Vielzahl von Diodennetzwerken jeweils eine Stromspitze über die Leistungsanschlüsse. Diese gleichzeitigen Stromspitzen addieren sich entlang der Hauptleistungssammelschiene in dem Vermittlungssystem, und sie können eine schädliche vorübergehende Änderung der Spannungen auf den Leistungs- und Erdsammelschienen in Teilen der Vermittlungsanlage hervorrufen.
Es ist ein Ziel der Erfindung, eine Leitungsschnittstellenschaltung mit a- und b-Ader-Speisepfaden zu schaffen, die bevorzugte Betriebswiderstände aufrechterhalten, selbst wenn vorübergehende elektrische Spitzenbelastungen auftreten, von denen zu erwarten ist, daß sie in nachteiliger Weise das normale Betriebsverhalten der Leitungsschnittstellenschaltung beeinträchtigen.
Es ist weiterhin ein Ziel der Erfindung, Leitungsschnittstellenschaltungen zu schaffen, die elektrisch robust sind und eine erhebliche Isolation der Leistungs- und Erd-Sammelschienen gegenüber elektischen Spitzeneinwirkungen in einem Telefonsystem ergeben.

Zusammenfassung der Erfindung

In einem im Betrieb befindlichen Telefonsystem wird eine Leitungsschnittstellenschaltung zur Kopplung von Wechselstromsignalen zwischen einer Telefonanlage und einem Telefonapparat verwendet, die über die a- und b-Adern einer Telefonleitung miteinander verbunden sind. Die Telefonleitung und der Telefonapparat werden durch einen Gleichstrom gespeist, der von einer Leistungsquelle über a- und b-Ader-Anschlüsse geliefert wird, die mit den a- und b-Adern verbunden sind. In der Leitungsschnittstellenschaltung umfaßt ein Verfahren zur Zuführung des Gleichstromes die folgenden Schritte: gesteuertes Zuführen eines Stromflusses in einer Richtung zwischen der Leistungsquelle und dem a-Ader-Anschluß mit einem Widerstand mit einem bevorzugten Widerstandswert, und im wesentlichen vollständiges Abschalten des Stromflusses bei Auftreten einer Überspannung an dem a-Ader- Anschluß, und gesteuertes Zuführen eines Stromflusses in einer entgegengesetzten Richtung zwischen der Leistungsquelle und dem b-Ader-Anschluß mit einem Widerstand mit einem bevorzugten Widerstandswert, und im wesentlichen vollständiges Abschalten des Stromflusses bei Auftreten einer Überspannung an dem b-Ader- Anschluß.
Eine Leitungsschnittstellenschaltung zur Zuführung von Speisegleichstrom von einer Leistungsguelle über die a- und b-Adern einer mit einem Telefonapparat verbundenen Zweidraht-Kommunikationsleitung und zur Kopplung von Wechselstromsignalen zwischen der Telefonleitung und einer zugehörigen Telefonanlage schließt a- und b-Ader-Anschlüsse zur Verbindung mit den a- und b-Adern und Leistungsanschlüsse zur Verbindung mit der Leistungsquelle ein. Eine Kopplungseinrichtung ist in Serie mit den a- und b- Ader-Anschlüssen verbunden, um Pfade für den Speisegleichstrom und für die Wechselstromsignale zu schaffen. Eine aktive a-Ader- Speiseeinrichtung ist in Serie zwischen dem a-Ader-Anschluß und den Kopplungseinrichtungen eingeschaltet, und eine aktive b- Ader-Speiseeinrichtung ist in Serie zwischen dem b-Ader-Anschluß und den Kopplungseinrichtungen eingeschaltet. Die aktiven a-Ader-Speiseeinrichtungen und die aktiven b-Ader-Speiseeinrichtungen schließen jeweils folgende Teile ein: einen Leitungsanschluß zur Verbindung mit einem jeweiligen der a- und b-Ader- Anschlüsse und einen Schnittstellenanschluß zur Verbindung mit den Kopplungseinrichtungen; passive und aktive Widerstandselemente, die in Serie zwischen den Leitungs- und Schnittstellenanschlüssen eingeschaltet sind, wobei das passive Widerstandselement einen Widerstandswert aufweist, der einem vorgegebenen Bruchteil des vorgegebenen Widerstandes entspricht; einen Bezugsspannungsteiler, der zwischen den Leitungs- und Schnittstellen-Anschlüssen eingeschaltet ist und eine Bezugsspannungsanzapfung bildet, und Ventilsteuereinrichtungen, die auf eine Bezugsspannung an der Bezugsspannungsanzapfung ansprechen, um den Widerstand des aktiven Widerstandselementes auf einen Wert einzustellen, der in der Summe mit dem Widerstand des passiven Widerstandselementes dem vorgegebenen Widerstand entspricht, und die auf das Auftreten einer Überspannung an der Bezugsspannungsanzapfung ansprechen, um den Widerstand des aktiven Widerstandselementes in Richtung auf Unendlich einzustellen, so daß der Stromfluß über die aktive Speiseeinrichtung im wesentlichen abgeschaltet ist.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Eine beispielhafte Ausführungsform einer Leitungsschnittstellenschaltung wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert, in denen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer typischen bekannten Leitungsschnittstellenschaltung ist, die ein Diodenschutznetzwerk zur Ableitung von durch vorübergehende elektrische Ereignisse hervorgerufenen Strömen in Richtung auf Leistungs- und Erdleiter zur Schutz nachfolgender Schaltungen, wie z.B. Signalkopplungs- und Überwachungsschaltungen und Gabel- und Codier- Decodierschaltungen gegenüber ungewöhnlichen Spannungen und Strömen einschließt, die anderenfalls Schäden an derartigen Schaltungen hervorrufen könnten,
Fig. 2 ein Blockschaltbild eines typischen Fernsprechvermittlungsamtes ist, bei dem die Leitungsschnittstellenschaltungen dazu verwendet werden, Kommunikationspfade zwischen Telefonleitungen und einem Telefonvermittlungsnetzwerk zu vervollständigen, und
Fig. 3 ein Schaltbild einer mit einem aktiven Widerstand arbeitenden Leitungsspeisevorrichtung gemäß der Erfindung ist, die dazu verwendet wird, a- und b-Ader-Speisewiderstandselemente in einer Leitungsschnittstellenschaltung zu bilden, die zur Verwendung in Fig. 2 geeignet ist, und zwar vorzugsweise ohne ein Diodenschutznetzwerk der Art des Diodenschutznetzwerkes nach Fig. 1 oder ähnlicher Schutzschaltungen.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

Ein kurzer Überblick über den Stand der Technik, wie er als Beispiel in Fig. 1 dargestellt und in Fig. 2 verwendet wird, ist für ein Verständnis der Grundgedanken und der Anwendung der Erfindung zweckmäßig. Die bekannte Leitungsschnittstellenschaltung nach Fig. 1 ist von einem allgemeinen Typ, wie er in den oben erwähnten Patenten auf den Namen Rosenbaum et al beschrieben ist. Dies bedeutet, daß die a- und b-Ader-Anschlüsse über a- und b-Ader-Speisewiderstände 112 und 113 mit einer Kopplungs- und Überwachungsschaltung verbunden sind. Die a- -und b-Ader-Anschlüsse werden durch a- und b-Ader-Verstärkerschaltungen 120 und 140 angesteuert, die im Betrieb auf Signale und Vorspannungen von einem Netzwerk 165 ansprechen. Wenn ein Telefon im AUSHÄNGE-Zustand über eine Telefonleitung mit den a- und b-Ader-Anschlüssen 2 und 3 verbunden ist, so werden Wechselstromsignale und ein Speisegleichstrom als Spannungen erfaßt, die längs der a- und b-Speisewiderstände 112 und 113 erzeugt werden. Diese Spannungen werden über Spannungsteiler 114 einer Verstärkerschaltung 160 zugeführt, die ein Ansteuersignal in das Netzwerk 165 abgibt. Das Netzwerk 165 überträgt Signale an eine elektronische Gabelschaltung der angegebenen Art und empfängt für das Telefonsignal bestimmte Signale von der elektronischen Gabelschaltung. Weder die elektronische Gabelschaltung noch eine Codierer-Decodiererschaltung, die beide bei 180 gezeigt sind, sind ausführlich gezeigt, weil beide Schaltungen gut bekannt sind. Die Gabelschaltungen und die Codierer-Decodiererschaltungen wirken zusammen, um Zweidraht-, Vierdraht- und Analog-Digital-Signalwandlungen in gut bekannter Weise zu erzielen, damit sich eine Kommunikation über die Telefonanlage ergibt. Das Netzwerk 105 schließt üblicherweise ein nicht gezeigtes Impedanznetzwerk ein, daß die effektiven Ausgangsimpedanzen der a- und b-Ader-Verstärker 120 und 140 bestimmt, so daß in Kombination mit den Werten der a- und b- Ader-Speisewiderstände 112 und 113 eine vorgeschriebene Telefonleitungs-Abschlußimpedanz längs der a- und b-Ader- Anschlüsse wirksam ist. Eine befriedigende Betriebsweise der Leitungsschnittstellenschaltung hängt davon ab, daß die a- und b-Ader-Speisewiderstände 112 und 113 eng aneinander angepaßte Widerstandswerte aufweisen, und zu diesem Zweck werden die Speisewiderstände üblicherweise auf einem elektrisch isolierenden, thermisch leitenden Substrat hergestellt und sie werden einzeln auf eine Toleranz von innerhalb von 0,1% eines bevorzugten Widerstandes abgeglichen.
Eines der Probleme mit Leitungsschnittstellenschaltungen, die aktive Bauteile verwenden, besteht darin, daß eine kurzzeitige hohe elektrische Energie, die an den a- oder b-Ader-Anschlüssen auftritt, zerstörerische Wirkungen haben kann. Wenn die kurz zeitige hohe elektrische Energie ein extrem hohes, wenn auch kurzzeitiges Potential aufweist, wie dies typischerweise bei einem Blitzeinschlag in die Telefonleitung der Fall ist, so können verschiedene der Verstärker zerstört werden. Wenn die vorübergehende hohe elektrische Energie mehr die Eigenart eines längerdauernden übermäßigen Stromes aufweist, wie dies typischerweise durch einen unbeabsichtigten Kurzschluß mit einer Hochspannungsleitung hervorgerufen wird, so kann es passieren, daß einer oder beide der a- und b-Ader-Speisewiderstände ausreichend belastet werden, damit sich eine Fehlanpassung ergibt. Ein Dioden-Schutznetzwerk, wie dies bei 10 gezeigt ist, bildet die übliche Lösung für diese Probleme, insbesondere in Kombination mit anderen Schutzeinrichtungen, für die Beispiele in Fig. 2 angegeben sind. Leitungsschnittstellenschaltungen 203a-n sind in dem Vermittlungsamt nach Fig. 2 zwischen einem Hauptverteilerrahmen (MDF) 201 und einem Telefonvermittlungsnetzwerk 204 installiert. Der MDF schließt jede an dem Verinittlungamt angeschlossene Telefonleitung ab, und ergibt einen Hochspannungspfad für irgendeine kurzzeitige elektrische Energie, die die Telefonleitung durchläuft. Jeder Pfad wird typischerweise durch ein getrenntes Gasröhrenelement gebildet, das bei 202a-n angedeutet ist, und das mit jeder Ader jeder Telefonleitung 205a-n verbunden ist. Die für diesen Zweck verwendeten Gasröhren werden üblicherweise sehr stark leitend, wenn sie einer Potentialdifferenz gegenüber Erde von mehr als 1000 Volt ausgesetzt werden. Daher werden kurzzeitige Potentiale von mehr als 1000 Volt selten jemals an den a-Ader-Anschluß oder an den b-Ader- Anschluß einer Schnittstellenschaltung übertragen. Es wurde jedoch festgestellt, daß ein Blituschlag, der Energie über eine Vielzahl von Telefonleitungen verteilt, Überspannungsbelastungen hervorrufen kann, die zu einem Ausfall von Schaltungen führen können, die nicht direkt mit den betroffenen Telefonleitungs- Schnittstellenschaltungen verbunden sind, sondern lediglich mit einer Leistungssammelschiene 206 oder einer Erdsammelschiene 207 verbunden sind, die vielen der betroffenen Leitungsschnittstellenschaltungen gemeinsam sind. Die offensichtliche Ursache dieses Effektes besteht in einer additiven Wirkung einer Vielzahl von gleichzeitig leitenden Diodenschutznetzwerken. Trotz der sehr niedrigen Impedanzeigenschaften einer Zentralbatterieversorgung 208, mit der die Leistungs- und Erd-Sammelschienen 206 und 207 verbunden sind, ruft der gleichzeitige leitfähige Zustand eine momentane Spannungsänderung an einem oder beiden der Leistungs- und Erdsammelschienen hervor, wodurch viele der Schaltungen in dem Telefonvermittlungsnetzwerk Belastungen ausgesetzt sind, für die sie nicht ausgelegt waren.
Die in Fig. 3 dargestellte Ausführungsform der Erfindung ersetzt die Speisewiderstände 112 und 113 der Leitungsschnittstellenschaltung nach Fig. 1 durch aktive a- und b-Ader-Speisewiderstände 12 und 13. Um alle die Vorteile der Erfindung in einer Telefonanlage zu verwirklichen, wie sie beispielsweise in Fig. 2 dargestellt ist, ist es vorzuziehen, daß kein Schutznetzwerk mit einer Funktion ähnlich der Funktion des Schutznetzwerkes 100 vorgesehen wird.
Gemäß Fig. 3 ist der aktive a-Ader-Speisewiderstand 12 in Serie zwischen einem a-Ader-Anschluß 2, der auch als Leitungsanschluß bezeichnet wird, und nicht gezeigten Kopplungseinrichtungen über einen Schnittstellenanschluß 4 angeschlossen, um einen Pfad mit vorgegebenem Widerstand für Wechselstromsignale und für Gleichstrom zu bilden. In dem aktiven a-Ader- Speisewiderstand 12 ist ein a-Ader-Bezugsspannungsteiler durch Widerstände 36 und 37 gebildet, die in Serie zwischen dem Leitungsanschluß 2 und dem Schnittstellenanschluß 4 angeschaltet sind und die eine a-Ader-Bezugsspannungsanzapfung 38 bilden. Ein erster Feldeffekttransistor (FET) 31 mit ersten Source-, Drain- -und Gateelektroden und ein zweiter FET 32 mit zweiten Source-, Drain- und Gateelektroden sind derart in Serie geschaltet, daß die Sourceelektrode des einen FET mit einer Sourceelektrode des anderen FET verbunden ist, wie dies gezeigt ist, um eine veränderbare Ventilschaltung 30 zu bilden. Ein passives a-Ader-Widerstandselement 39 ist in Serie mit der zweiten Sourceelektrode angeschaltet und weist einen Widerstandswert auf, der einem vorgegebenen Bruchteil des vorgegebenen Widerstandes entspricht. Die Feldeffekttransistoren 31 und 32 und das Widerstandselement 39 führen praktisch alle die Wechselströme und Gleichströme zwischen den Anschlüssen 2 und 4. Die Serienleitfähigkeit der Feldeffekttransistoren 31 und 32 wird durch eine a-Ader-Ventilsteuerschaltung gesteuert, die eine Differenzverstärkerschaltung 35 einschließt, die einen mit der a-Ader-Bezugsspannungsanzapfung 38 verbundenen invertierenden Eingang, einen nichtinvertierenden Eingang, der über einen Widerstand 40 mit dem Verbindungspunkt des Widerstandselementes 39 mit der zweiten Drainelektrode verbunden ist, und einen Ausgang aufweist, der widerstandsmäßig über einen Widerstand 33 mit den ersten und zweiten Gateelektroden verbunden ist. Die Differenzverstärkerschaltung 35 bewirkt die Steuerung der Leitfähigkeiten der ersten und zweiten Feldeffekttransistoren 31 und 32 derart, daß der aktive a-Ader-Speisewiderstand 12 mit einem Widerstand leitet, der dem vorgegebenen Widerstand im normalen AUSHÄNGE- Betriebszustand entspricht. Der invertierende Eingang 35 der Differenzverstärkerschaltung 35 ist durch Dioden 34 geschützt, die gegenüber dem a-Ader-Anschluß 2 in gewisser Weise durch den Widerstand 36 getrennt sind und entsprechend niemals Störströme an die Leistungs-Sammelschiene leiten. Der aktive a-Ader-Speisewiderstand 12 schließt weiterhin eine a-Ader-Schwellenwertschaltung ein, die wirksam wird, wenn eine Überspannung an dem a-Ader-Anschluß 2 wirksam wird, um die Steuerung der Differenzverstärkerschaltung 35 zu übersteuern, um die veränderliche Ventilschaltung 30 auf einen Zustand mit sehr hohem Widerstand zu schalten. Die a-Ader-Schwellenwertschaltung schließt erste und zweite Zweige 21 und 22 ein, die jeeils durch ähnliche Bauteile gebildet sind, die in ähnlicher Weise in dem Zweig 22 als Dioden 23 und 26, eine Zener-Diode 24, ein Widerstand 25 und ein NPN-Widerstand 27 bezeichnet sind, die in der gezeigten Weise verbunden sind. Der Zeig 21 spricht auf Überspannungen mit positiver Polarität gegenüber Erde an, während der Zweig 22 auf Überspannungen mit negativer Polarität gegenüber einem Potential am Ausgang der Differenzverstärkerschaltung 35 anspricht.
Der aktive b-Ader-Speisewiderstand 13 ist in Serie zwischen einem b-Ader-Anschluß 3, der auch als ein Leitungsanschluß bezeichnet wird, und den vorher erwähnten Kopplungseinrichtungen über einen Schnittstellenanschluß 5 eingeschaltet, um einen Pfad mit vorgegebenem Widerstand für Wechselstromsignale und für Gleichstrom zu bilden. In dem aktiven b-Ader-Speisewiderstand 13 ist ein b-Ader-Bezugsspannungsteiler durch Widerstände 66 und 67 gebildet, die in Serie zwischen dem Leitungsanschluß 3 und dem Schnittstellenanschluß 5 eingeschaltet sind und die eine b-Ader-Bezugsspannungsanzapfung 68 bilden. Ein dritter FET 61 mit dritten Source-, Drain- und Gateelektroden und ein vierter FET 62 mit vierten Source-, Drain- und Gateelekroden sind in Serie derart geschaltet, daß eine Sourceelektrode des einen FET mit einer Sourceelektrode des anderen FET verbunden ist, wie dies gezeigt ist, um eine veränderliche Ventilschaltung 60 zu bilden. Ein passives b-Ader-Widerstandselement 69 ist in Serie zwischen der vierten Sourceelektrode angeschaltet und weist einen Widerstandswert auf, der vorzugsweise sehr eng an den Widerstandswert des passiven a-Ader-Widerstandselementes 39 angepaßt ist. Die Feldeffekttransitoren 61 und 62 und das Widerstandselement 69 führen praktisch die gesamten Wechsel- -und Gleichströme zwischen den Anschlüssen 3 und 5. Die Serienleitfähigkeit der Feldeffekttransistoren 61 und 62 wird durch eine b-Ader-Ventilsteuerschaltung gesteuert, die eine Differenzverstärkerschaltung 65 einschließt, die einen mit der b-Ader- Bezugsspannungsanzapfung 68 verbundenen nicht-invertierenden Eingang, einen invertierenden Eingang, der mit dem Verbindungspunkt des Widerstandselementes 69 mit der vierten Drainelektrode über eine Widerstand 70 verbunden ist, und einen Ausgang aufweist, der widerstandsmäßig über einen Widerstand 63 mit den dritten und vierten Gateelektroden verbunden ist. Die Differenzverstärkerschaltung 65 bewirkt die Steuerung der Leitfähigkeiten der dritten und vierten Feldeffekttransistoren 61 und 62 derart, daß der aktive b-Ader-Speisewiderstand 13 mit einem Widerstandswert leitet, der dem vorgegebenen Widerstandswert im normalen AUSHÄNGE-Betriebszustand entspricht. Der nicht-invertierende Eingang der Differenzverstärker 65 ist durch Dioden 64 geschützt, die in gewisser Weise von dem b-Ader-Anschluß 3 über den Widerstand 66 isoliert sind und damit niemals Störströme an die Leistungssammelschiene leiten. Der aktive b-Ader-Speisewiderstand 13 schließt weiterhin eine b-Ader-Schwellenwertschaltung ein, die im Fall einer an dem b-Ader-Anschluß 3 auftretenden Überspannung wirksam wird, um die Steuerung der Differenzverstärkerschaltung 65 zu übersteuern, so daß die veränderliche Ventilschaltung 60 auf einen Zustand mit sehr hohem Widerstand umgeschaltet wird. Die b-Ader-Schwellenwertschaltung schließt Zweige 51 und 52 ein, die hin- sichtlich ihres Aufbaus und ihrer Betriebsweise den weiter oben erwähnten Zweigen 21 und 22 entsprechen und daher nicht mehr erläutert werden.
a- und b-Ader-Spannungsteiler 14 und 15 werden durch Widerstände 14a, 14b und 15a, 15b gebildet, die in der gezeigten Weise längs der aktiven a- und b-Ader-Speisewiderstände 12 und 13 angeschaltet sind, um a- und b-Ader-Spannungsanzapfungen an Anschlüssen 6 und 7 zu bilden, die normalerweise längs eines Eingangs des Verstärkers 160 nach Fig. 1 angeschaltet sind.
In diesem Beispiel beträgt der Wert des vorgegebenen Widerstandes jedes der aktiven a- und b-Ader-Widerstandselemente 100 Ohm, und die Werte der passiven Widerstandselemente 39 und 69 liegen innerhalb von 1% von 50 Ohm. Geeignete Feldeffekttransistoren 31, 32, 61 und 62 sind N-Kanal-Bauteile mit einer Durchbruchspannung von 1000 Volt mit der Standard-Industriebezeichnung 3N100. Eine Quelle für derartige Feldeffekttransistoren ist die Motorola INC., in Schlumberger, Ill.
Es ist jedoch in Betracht zu ziehen, daß in einer größere Mengen umfassenden Produktion ein kundenspezifisch integriertes Bauteil die beiden veränderlichen Ventilschaltungen 30 und 60 bildet. Die Dioden 24 können durch 80 Volt-Zener-Dioden oder irgendeine zweckmäßige Anordnung mit in gewisser Weise äquivalenten Betriebseingenschaften gebildet sein. Alle die verbleibenden gezeigten Widerstände können gleiche Widerstandswerte von 100 Kiloohm aufweisen, doch sollten die die a- und b-Ader-Spannungsanzapfungen bildenden Widerstände eng aneinander angepaßt sein.

Claims

1. Leitungsschnittstellenschaltung zur Speisung einer Telefonleitung mit Speisegleichstrom aus einer Leistungsquelle (208) und zur Kopplung von Wechselstromsignalen zwischen der Telefonleitung und einer zugehörigen Telefonanlage, wobei die Leitungsschnittstellenschaltung a- und b-Ader-Anschlüsse zur Verbindung mit den a- und b-Adern der Telefonleitung, Leistungsanschlüsse zur Verbindung mit der Leistungsquelle und Kopplungseinrichtungen einschließt, die a- und b-Ader-Speiseeinrichtungen (112, 113) einschließen, die im wesentlichen einen vorgegebenen Widerstand aufweisen, um Pfade für den Speisegleichstrom und für die Wechselstromsignale zu bilden, wobei die a-Ader-Speiseeinrichtung einen an dem a-Ader-Anschluß angeschlossenen Leitungsanschluß (2) und einen mit den Kopplungseinrichtungen verbundenen Schnittstellenanschluß (4) einschließt, während die b-Ader-Speiseeinrichtung einen an den b-Ader-Anschluß angeschlossenen Leitungsanschluß (3) und einen mit den Kopplungseinrichtungen verbundenen Schnittstellenanschluß (5) einschließt, und wobei die Schnittstellenschaltung

dadurch gekennzeichnet ist, daß:

die a-Ader-Speiseeinrichtung folgende Teile umfaßt:

passive (39) und aktive (30) Widerstandselemente, die in Serie zwischen den Leitungs- und Schnittstellenanschlüssen eingeschaltet sind, wobei das passive Widerstandselement einen Widerstandswert aufweist, der einem vorgebenen Bruchteil eines vorgegebenen Widerstandes entspricht,

einen Bezugsspannungsteiler (36, 37), der zwischen den Leitungs- und Schnittstellenanschlüssen eingeschaltet ist und eine Bezugsspannungsanzapfung bildet, und

Ventilsteuereinrichtungen (21, 22, 33, 35, 40), die auf eine Bezugsspannung an der Bezugsspannungsanzapfung ansprechen, um den Widerstand des aktiven Widerstandselementes auf einen Wert einzustellen, der in der Summe mit dem Widerstand des passiven Widerstandselementes den vorgegebenen Widerstand ergibt, und die auf das Auftreten einer Überspannung an der Bezugsspannungsanzapfung ansprechen, um den Widerstand des aktiven Widerstandselementes in Richtung auf einen unendlich hohen Wert einzustellen, wodurch der Stromfluß über die aktiven a-Ader-Speiseeinrichtungen im wesentlichen abgeschaltet ist, und

die b-Ader-Speiseeinrichtungen folgende Teile umfassen:

passive (69) und aktive (60) Widerstandselemente, die in Serie zwischen den Leitungs- und Schnittstellenanschlüssen angeschaltet sind, wobei das passive Widerstandselement einen Widerstandswert aufweist, der einem vorgebebenen Bruchteil des vorgegebenen Widerstandes entspricht,

einen Bezugsspannungsteiler (66, 67), der zwischen den Leitungs- und Schnittstellenanschlüssen angeschaltet ist und eine Bezugsspannungsanzapfung bildet, und

Ventilsteuereinrichtungen (51, 52, 63, 65, 70), die auf eine Bezugsspannung an der Bezugsspannungsanzapfung ansprechen, um den Widerstand des aktiven Widerstandselementes auf einen Wert einzustellen, der in der Summe mit dem Widerstand des passiven Widerstandselementes den vorgegebenen Widerstand ergibt, und die auf das Auftreten einer Überspannung an der Bezugsspannungsanzapfung ansprechen, um den Widerstand des aktiven Widerstandselementes in Richtung auf einen unendlich hohen Wert einzustellen, so daß der Stromfluß über die aktiven Speiseeinrichtungen im wesentlichen abgeschaltet ist.

2. Leitungsschnittstellenschaltung nach Anspruch 1, bei der die a-Ader-Speiseeinrichtung und die b-Ader-Speiseeinrichtung jeweils dadurch gekennzeichnet sind, daß das passive Widerstandselement mit dem Schnittstellenanschluß verbunden ist, während das aktive Widerstandselement zwischen dem Leitungsanschluß und dem passiven Widerstandselement eingeschaltet ist und mit diesem eine Speisespannungsanzapfung bildet.

3. Leitungsschnittstellenschaltung nach Anspruch 2, bei der jedes der aktiven Widerstandselemente einen Feldeffekttransistor umfaßt.

4. Leitungsschnittstellenschaltung nach Anspruch 2, bei der das aktive Widerstandselement in der a-Ader-Speiseeinrichtung folgende Teile umfaßt:

erste und zweite Feldeffekttransistoren (31, 32), wobei der erste Feldeffekttransistor erste Source-, Drain- und Gateelektroden aufweist, während der zweite Feldeffekttransistor zweite Source-, Drain- und Gateelektroden aufweist und die ersten und zweiten Feldeffekttransistoren derart in Serie geschaltet sind, daß eine Sourceelektrode eines Feldeffekttransistors mit einer Sourceelektrode des anderen Feldeffekttransistors verbunden ist und wobei die ersten und zweiten Gateelektroden über einen Widerstand (33) mit einem Ausgang der Ventilsteuereinrichtungen verbunden sind, und

bei der das aktive Widerstandselement in der b-Ader- Speiseeinrichtung folgende Teile umfaßt:

erste und zweite Feldeffekttransistoren (61, 62), wobei der erste Feldeffekttransistor erste Source-, Drain- und Gateelektroden aufweist, während der zweite Feldeffekttransistor zweite Source-, Drain- und Gateelektroden aufweist und die ersten und zweiten Feldeffekttransistoren derart in Serie geschaltet sind, daß eine Sourceelektrode eines Feldeffekttransistors mit einer Sourceelektrode des anderen Feldeffekttransistors verbunden ist und wobei die ersten und zweite Gateelektroden über einen Widerstand (63) mit einem Ausgang der Ventilsteuereinrichtungen verbunden sind.

5. Leitungsschnittstellenschaltung nach Anspruch 2, bei der die Ventilsteuereinrichtung in der a-Ader-Speiseeinrichtung:

eine Differenzverstärkerschaltung (35), die auf eine Spannung an der Bezugsspannungsanzapfung anspricht, um das aktive Widerstandselement derart zu steuern, daß eine entsprechende Spannung an der Speisespannungsanzapfung auftritt, und

eine Schwellenwertschaltung (21) umfaßt, die eine mit dem aktiven Widerstandselement verbundene Ausgangselektrode und einen mit dem Leitungsanschluß verbundenen Eingang aufweist und auf die Überspannung anspricht, um das aktive Widerstandselement abzuschalten, und

bei der die Ventilsteuereinrichtung in der b-Ader- speiseeinrichtung gekennzeichnet ist, durch:

eine Differenzverstärkerschaltung (65), die auf eine Spannung an der Bezugsspannungsanzapfung anspricht, um das aktive Widerstandselement derart zu steuern, daß eine entsprechende Spannung an der Speisespannungsanzapfung auftritt, und

eine Schwellenwertschaltung (51), die eine mit dem aktiven Widerstandselement verbundene Ausgangselektrode und einen mit dem Leitungsanschluß verbundenen Ausgang aufweist und auf die Überspannung anspricht, um das aktive Widerstandselement abzuschalten.

6. Leitungsschnittstellenschaltung nach Anspruch 5, bei der jede der Schwellenwertschaltungen:

erste und zweite Zweige umfaßt, die jeweils eine Ausgangselektrode aufweisen, wobei einer der Zweige in Abhängigkeit davon wirksam ist, daß die Überspannung eine positive Polarität aufweist, während der andere Zweig in Abhängigkeit davon wirksam ist, daß die Überspannung eine negative Polarität aufweist, und

bei der jedes der aktiven Widerstandselemente gekennzeichnet ist, durch:

erste und zweite Feldeffekttransistoren (31, 32 und 61, 62), wobei der erste Feldeffekttransistor erste Source-, Drain- -und Gateelektroden aufweist, während der zweite Feldeffekttransistor zweite Source-, Drain- und Gateelektroden aufweist und die ersten und zweiten Feldeffekttransistoren derart in Serie geschaltet sind, daß eine Sourceelektrode des einen Feldeffekttransistors mit einer Sourceelektrode des anderen Feldeffekttransistors verbunden ist, wobei die ersten und zweiten Gateelektroden widerstandsmäßig mit einem Ausgang der jeweiligen Differenzverstärkerschaltung und direkt mit der Ausgangselektrode des entsprechenden Zweiges der jeweiligen Schwellenwertschaltung verbunden sind.

7. Leitungsschnittstellenschaltung zur Speisung einer Telefonleitung und eines hiermit verbundenen Telefonapparates mit Speisegleichstrom aus einer Leistungsquelle (208) und zur Kopplung von Wechselstromsignalen zwischen der Telefonleitung und einer zugehörigen Telefonanlage, wobei die Leitungsschnittstellenschaltung a- und b-Ader-Anschlüsse zur Verbindung mit den a- und b-Adern der Telefonleitung, Leistungsanschlüsse zur Verbindung mit der Leistungsquelle und Kopplungseinrichtungen einschließt, die a- und b-Ader-Speiseeinrichtungen (112, 113) einschließen, die im wesentlichen einen vorgegebenen Widerstand aufweisen, um Pfade für den Speisegleichstrom und für die Wechselstromsignale zu bilden, wobei die a-Ader-Speiseeinrichtung einen mit dem a-Ader-Anschluß verbundenen Leitungsanschluß (2) und einen mit den Kopplungseinrichtungen verbundenen Schnittstellenanschluß (4) einschließt, während die b-Ader- Speiseeinrichtung einen mit dem b-Ader-Anschluß verbundenen Leitungsanschluß (3) und einem mit den Kopplungseinrichtungen verbundenen Schnittstellenanschluß (5) einschließt, und wobei die Leitungsschnittstellenschaltung dadurch gekennzeichnet ist, daß:

die a-Ader-Speiseeinrichtung durch eine aktive a-Ader- Speisewiderstandseinrichtung gebildet ist, während die b-Ader- Speiseeinrichtung durch eine aktive b-Ader-Speisewiderstandseinrichtung gebildet ist, wobei jede der aktiven Speiseeinrichtungen einen dem vorgegebenen Widerstand entsprechenden Betriebswiderstand aufweist, während sich der Telefonapparat im AUSHÄNGE-Zustand befindet, und auf eine unnormal hohe, an ihrem Leitungsanschluß auftretende Spannung dadurch anspricht, daß sie im wesentlichen abgeschaltet wird,

die aktive a-Ader-Speiseeinrichtung folgende Teile umfaßt:

einen a-Ader-Bezugsspannungsteiler (36, 37), der zwischen den Leitungsanschluß und den Kopplungseinrichtungen angeschaltet ist und eine a-Ader-Bezugsspannungsanzapfung (38) bildet,

erste und zweite Feldeffekttransistoren (FET) (31, 32), wobei der erste FET erste Source-, Drain- und Gateelektroden aufweist, während der zweite FET zweite Source-, Drain- und Gateelektroden aufweist und die ersten und zweiten FET's derart in Serie geschaltet sind, daß die Sourceelektrode des einen mit einer Sourceelektrode des anderen verbunden ist,

ein passives a-Ader-Widerstandselement (39), das in Serie mit der zweiten Drainelektrode geschaltet ist und einen Widerstand aufweist, der einem vorgegebenen Bruchteil des vorgegebenen Widerstandes entspricht,

eine a-Ader-Ventilsteuerschaltung, die eine Differenzverstärkerschaltung (35) einschließt, die einen mit der a-Ader- Bezugsspannungsanzapfung verbundenen Eingang, einen mit der zweiten Drainelektrode verbundenen Eingang und einen Ausgang einschließt, der widerstandsmäßig mit den ersten und zweiten Gateelektroden verbunden ist, wobei die Differenzverstärkerschaltung zur Steuerung der Leitfähigkeit der ersten und zweiten FET's derart betreibbar ist, daß die aktive a-Ader-Speiseeinrichtung mit dem Betriebswiderstand leitet, und

eine a-Ader-Schwellenwertschaltung (21) mit ersten und zweiten Zweigen, die in Abhängigkeit von und während der Dauer einer negativen oder positiven Überspannung an dem a-Ader- Anschluß wirksam sind, um den einen oder den anderen der ersten und zweiten FET's im wesentlichen nichtleitend zu machen,

die aktive b-Ader-Speisewiderstandseinrichtung in Serie zwischen dem b-Ader-Anschluß und den Kopplungseinrichtungen eingeschaltet ist, um einen b-Ader-Speisepfad mit vorgegebenem Widerstand zu bilden, während sich der Telefonapparat im AUSHÄNGE-Zustand befindet, und einen höheren Widerstand bei einer Überspannung an dem b-Ader-Anschluß aufweist,

die aktive b-Ader-Speiseeinrichtung folgende Teile umfaßt:

einen b-Ader-Bezugsspannungsteiler (66, 67), der zwischen dem b-Ader-Anschluß und den Kopplungseinrichtungen angeschaltet ist und eine b-Ader-Bezugsspannungsanzapfung (68) bildet,

dritte und vierte FET's (61, 62), wobei der dritte FET dritte Source-, Drain- und Gateelektroden aufweist, während der vierte FET vierte Source-, Drain- und Gateelektroden aufweist und die dritten und vierten FET's derart in Serie geschaltet sind, daß eine Sourceelektrode des einen mit einer Sourceelektrode des anderen verbunden ist,

ein passives b-Ader-Widerstandselement (69), das in Serie mit der dritten Drainelektrode geschaltet ist und einen Widerstand aufweist, der dem vorgegebenen Bruchteil des vorgegebenen Widerstandes entspricht,

eine b-Ader-Ventilsteuerschaltung, die eine Differenzverstärkerschaltung (65) einschließt, die einen mit der b-Ader- Bezugsspannungsanzapfung verbundenen Eingang, einen mit der dritten Drainelektrode verbundenen Eingang und einen Ausgang einschließt, der widerstandsmäßig mit den dritten und vierten Gateelektroden verbunden ist, wobei die Differenzverstärkerschaltung zur Steuerung der Leitfähigkeit der dritten und vierten FET's derart wirksam ist, daß die aktive b-Ader-Speiseeinrichtung mit dem Betriebswiderstand leitet, und

eine b-Ader-Schwellenwertschaltung (51) mit ersten und zweiten Zweigen, die in Abhängigkeit von und während der Dauer einer negativen oder positiven Überspannung an dem b-Ader- Anschluß wirksam sind, um den einen oder anderen der dritten und vierten FET's im wesentlichen nichtleitend zu machen.

8. Verfahren zur Zuführung von Speisegleichstrom von einer Leistungsquelle (208) über mit a- und b-Adern verbundene a- -und b-Aderanschlüsse (2, 3) in einem Vorgang der Kopplung von Wechselstromsignalen über eine Kopplungseinrichtung (180) zwischen einer Telefonanlage und einem Telefonapparat, der über die a- und b-Adern einer Telefonleitung angeschlossen ist, wobei das Verfahren durch die folgenden Schritte gekennzeichnet ist:

ventilgesteuertes Zuführen eines Stromflusses in einer Richtung zwischen der Leistungsquelle und dem a-Ader-Anschluß mit einem Betriebs-Ventilwiderstand mit einem bevorzugten Wert, und ventilgesteuertes Abschalten des Stromflusses im wesentlichen in einem AUS-Zustand in Abhängigkeit von den Auftreten einer Überspannung an dem a-Ader-Anschluß, und

ventilgesteuertes Zuführen eines Stromflusses in einer entgegengesetzten Richtung zwischen der Leistungsguelle und dem b-Ader-Anschluß mit einem Betriebs-Ventilsteuerwiderstand mit dem bevorzugten Wert, und ventilgesteuertes Abschalten des Stromflusses im wesentlichen in einem AUS-Zustand in Abhängigkeit von dem Auftreten einer Überspannung an dem b-Ader- Anschluß.