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Technisches
Gebiet
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Die
Erfindung betrifft allgemein eine Anordnung zum Messen der Spannung über eine
Telefonleitung, welche mit einer Leitungsschnittstellenschaltung
verbunden ist.
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Hintergrund
der Erfindung
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Leitungsschnittstellenschaltungen
werden auf Leitungsschnittstellenkarten bereitgestellt und werden
durch einen Steuerprozessor auf der Leitungsschnittstellenkarte
gesteuert, wobei der Steuerprozessor einer Vielzahl von Leitungsschnittstellenschaltungen
gemeinsam ist.
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Um
leitungswiderstandsabhängige
Dämpfung
auf der Leitung kompensieren zu können, benötigt der Steuerprozessor Informationen über den
Widerstand der Leitung, welche mit der entsprechenden Leitungsschnittstellenschaltung
verbunden ist. Ein Verfahren zum Erhalten von Informationen über den Leitungswiderstand,
wenn die Stromcharakteristik und Versorgungsspannung der Leitungsschnittstellenschaltung
bekannt sind, umfasst Messen der Leitungsspannung und Berechnen
des Leitungswiderstands aus der gemessenen Leitungsspannung.
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Um
die Leitungsspannungsinformation zu dem Steuerprozessor zu übermitteln,
wird heutzutage entweder ein externer Analog-zu-Digital-Wandler oder
ein interner Analog-zu-Digital-Wandler in der Leitungsschnittstellenschaltung
verwendet.
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Im
Fall eines externen Analog-zu-Digital-Wandlers ist in der Leitungsschnittstellenschaltung
ein separater Ausgangsanschluss erforderlich, um eine zu der Leitungsspannung
proportionale Ausgangsspannung auszugeben.
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Bei
einem internen Analog-zu-Digital-Wandler in der Leitungsschnittstellenschaltung
ist zur Kommunikation mit dem Steuerprozessor in der Leitungsschnittstellenschaltung
mindestens ein separater Ausgangsanschluss erforderlich.
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Zum
Beispiel ist aus Patent Abstracts of Japan, Vol. 14, No. 421, E-976,
Zusammenfassung von JP-2-161858 A, eine Anordnung zum Messen der
Impedanz eines externen Schaltkreises, d. h. eines Telefonleitungsschaltkreises,
bekannt, welche darauf basiert, den Schaltkreisstrom zu messen.
Bei dieser Anordnung sind ein Kondensator und Optokoppler parallel
zu dem externen Schaltkreis angeschlossen. Der Wert des Schaltkreisstroms
kann basierend auf der Zeit, in welcher die Spannung über die
zwei Anschlüsse
des Kondensators eine vorgegebene Höhe erreicht, gemessen werden.
Diese bekannte Anordnung erfordert jedoch nach wie vor einen separaten Anschluss
für das
Schaltkreisstromsignal.
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Kurzbeschreibung
der Erfindung
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Das
Ziel der Erfindung ist es, eine Anordnung zur Leitungsspannungsmessung
und dadurch Leitungswiderstandsberechnung bereitzustellen, welche
keine zusätzlichen
Komponenten oder einen zusätzlichen
Ausgangsanschluss erfordert.
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Dieses
Ziel wird durch eine Anordnung gemäß Anspruch 1 erreicht. Der
abhängige
Anspruch definiert ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Dies
wird erfindungsgemäß dadurch
erreicht, dass der Steuerprozessor den Detektorausgangsanschluss
der Leitungsschnittstellenschaltung zu einem ersten Zeitpunkt in
einen ersten Signalzustand regelt, während die Leitungsschnittstellenschaltung
so angesteuert wird, dass sie die Messung der Leitungsspannung einleitet.
Nach einem Zeitintervall, dessen Länge proportional zu der gemessenen
Leitungsspannung ist, wird der Detektorausgangsanschluss der Leitungsschnittstellenschaltung in
einen zweiten Signalzustand geregelt. Der Steuerprozessor ist dazu
ausgestaltet, das Zeitintervall, in welchem der Detektorausgangsanschluss
der Leitungsschnittstellenschaltung in dem ersten Signalzustand
ist, in einen Spannungswert zu konvertieren, welcher der gemessenen
Leitungsspannung entspricht. Da die Stromcharakteristik und Versorgungsspannung
der Leitungsschnittstellenschaltung bekannt sind, kann der Steuerprozessor
den Leitungsstrom auf Basis dieses Spannungswerts und dadurch auch
den Leitungswiderstand berechnen.
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Somit
kann die Messung ohne jegliche zusätzliche Komponenten oder jeglichen
zusätzlichen Ausgangsanschluss
durchgeführt
werden, d. h. auf der Leitungsschnittstellenkarte ist keine zusätzliche Verdrahtung
erforderlich.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnung
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Die
Erfindung wird unten genauer mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung
beschrieben, in welcher die einzige Figur ein Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Anordnung
zum Messen der Spannung über
eine Leitung, welche mit einer Leitungsschnittstellenschaltung verbunden
ist, zeigt.
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Bevorzugtes
Ausführungsbeispiel
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Die
einzige Figur zeigt schematisch eine Leitungsschnittstellenschaltung 1 und
einen Steuerprozessor 2 zum Steuern der Befriebsart der
Leitungsschnittstellenschaltung 1 über eine digitale Schnittstelle 3.
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Die
Schnittstelle 3 weist zwei Steuerausgangsanschlüsse S1 und
S2 auf, um die Leitungsschnittstellenschaltung 1 zum Messen
der Spannung über
die Leitung (nicht gezeigt), welche mit der Leitungsschnittstellenschaltung 1 verbunden
ist, zu steuern.
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Der
Steuerausgangsanschluss S1 ist mit einem Schalter 4 verbunden,
um den Schalter zwischen einer unteren und einer oberen Position
umzuschalten. Normalerweise befindet sich der Schalter 4 in
seiner unteren Position, um über
den Detektorausgangsanschluss D eines invertierenden Detektorausgangsverstärkers 5 Signale
von den gewöhnlichen Detektoren
der Leitungsschnittstellenschaltung 1, welche in Form eines
Blocks 4 dargestellt sind, zu dem Steuerprozessor 2 zu übermitteln.
Diese Detektoren, welche nichts mit der vorliegenden Erfindung zu
tun haben, sind an sich bekannt und werden daher in diesem Zusammenhang
nicht beschrieben.
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Wenn
die Leitungsspannung gemäß der Erfindung
gemessen werden soll, wird der Schalter 4, dadurch dass
der Steuerausgangsanschluss S1 der Schnittstelle 3 durch
den Steuerprozessor 2 aktiviert wird (auf ein hohes Signalniveau
gebracht wird), in seine in der Figur gezeigte obere Position geschaltet, wie
es unten genauer beschrieben wird.
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Bei
dem gezeigten Ausführungsbeispiel
ist der Steuerausgangsanschluss S2 der Schnittstelle 3 mit
der Basis eines Transistors Q1 verbunden, dessen Kollektor einerseits
mit der Basis eines Transistors Q6 und andererseits mit der Anode
einer Diode D1, deren Kathode mit einer Versorgungsspannung VBB
verbunden ist, verbunden ist. Der Emitter des Transistors Q1 ist
mit dem Emitter eines Transmitters Q2 verbunden, dessen Kollektor
mit einem Verbindungsknoten A verbunden ist.
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Ein
Kondensator C1 ist zwischen dem Knoten A und Masse angeschlossen.
Der Knoten A ist auch mit dem Emitter eines Transistors Q3 verbunden,
dessen Basis dazu ausgestaltet ist, das Potenzial auf derjenigen
der zwei Leitungen der nicht gezeigten Telefonleitung, für deren
Potenzial es vorgesehen ist, am nächsten an Masse zu sein, gewöhnlich als
a-Leitung oder Tip-Leitung bezeichnet, über einen Tip-Leitung-Verbindungsanschluss 7 zu
erfassen.
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Der
Kollektor des Transistors Q3 ist einerseits mit der Anode einer
Diode D2, deren Kathode mit der Versorgungsspannung VBB verbunden
ist, und andererseits mit der Basis eines Transistors Q4, dessen
Emitter mit der Versorgungsspannung VBB verbunden ist und dessen
Kollektor mit dem Verbindungspunkt zwischen der Basis und einem
Kollektor eines Multikollektor-Transistors Q5 verbunden ist, verbunden.
Ein zweiter Kollektor des Transistors Q5 ist einerseits über einen
Widerstand R1 mit Masse und andererseits mit dem oberen Pol des
Schalters 4 verbunden. Der Emitter des Transistors Q5 ist
mit einer Versorgungsspannung VCC verbunden.
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Darüber hinaus
ist ein Stromgenerator I1 zwischen der Versorgungsspannung VCC und
dem Verbindungspunkt zwischen den Emittern der Transistoren Q1 und
Q2 angeschlossen.
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Der
Knoten A ist außerdem
mit der Kathode einer Diode D3 verbunden, deren Anode dazu ausgestaltet
ist, die Spannung auf der zweiten Leitung der mit der Leitungsschnittstellenschaltung 1 verbundenen
Leitung, gewöhnlich
b-Leitung oder Ring-Leitung bezeichnet, über einen
Ring-Leitung-Verbindungsanschluss 8 zu erfassen.
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Die
b-Leitung (nicht gezeigt) ist die Leitung, für deren Potenzial es vorgesehen
ist, am nächsten an
der Versorgungsspannung VBB zu sein.
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Schließlich ist
der Knoten A mit dem Kollektor des Transistors Q6 verbunden, dessen
Emitter mit der Versorgungsspannung VBB verbunden ist und dessen
Basis wie oben mit dem Verbindungspunkt zwischen dem Kollektor des
Transistors Q1 und der Anode der Diode D1 verbunden ist.
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Die
Basis des Transistors Q2 ist mit einer Gleichstromquelle 9 verbunden.
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Normalerweise
ist die Basis des Transistors Q1 auf einem Signalniveau, welches
niedriger ist als das Signalniveau an der Basis des Transistors
Q2, d. h. der Transistor Q1 ist normalerweise leitend, während der
Transistor Q2 gesperrt ist. Somit fließt der Strom von dem Stromegenerator
I1 normalerweise durch den Transistor Q1 und die Diode D1. Dieser Strom
wird auf den Kollektor des Transistors Q6 gespiegelt und wird in
einer solchen Weise durch die Diode D3 gezogen, dass die Spannung
in dem Knoten A ein Diodenspannungsabfall der Diode D3 unter die Spannung
der Ring-Leitung
(nicht gezeigt), d. h. die Spannung des Ring-Leitung-Verbindungsanschlusses 8,
ist.
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Somit
wird der Kondensator C1 normalerweise auf diese Spannung geladen.
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Um
die Leitungsspannung über
die mit den Verbindungsanschlüssen 7 und 8 verbundene
Leitung (nicht gezeigt) zu messen, ist der Steuerprozessor 2 dazu
ausgestaltet, über
den Steuerausgangsanschluss S2 der Schnittstelle 3 der
Basis des Transistors Q1 ein Signalniveau zuzuführen, welches hoch ist im Vergleich
mit dem Signalniveau, welche die Gleichstromquelle 9 der
Basis des Transistors Q2 zuführt.
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Dieser
Zeitpunkt wird durch den Steuerprozessor 2 als ein Anfangszeitpunkt
für die
Messung erfasst.
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Zur
gleichen Zeit wird der Steuerausgangsanschluss S1 der Schnittstelle 3 aktiviert,
wobei der Schalter 4 in seine in der Figur dargestellte
Position gebracht wird. Hierdurch wird der Eingangsanschluss des
Verstärkers 5 über den
Widerstand R1 an Masse gelegt. Daher wird das Signalniveau an dem
Ausgangsanschluss des Verstärkers 5 niedrig sein.
Da der Verstärker 5 invertierend
ist, wird das Signalniveau an dem Ausgangsanschluss D hoch sein, was
sicherstellt, dass das Signalniveau an dem Anschluss D unabhängig von
seinem vorherigen Signalniveau hoch ist.
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Wenn
das Signalniveau an der Basis des Transistors Q1 höher ist
als das Signalniveau an der Basis des Transistors Q2, wird der Transistor
Q1 gesperrt, während
der Transistor Q2 leitend wird. Der Strom von dem Stromgenerator
I1 wird stattdessen durch den Transistor Q2 fließen und anfangen, den Kondensator
C1 wiederaufzuladen.
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Wenn
die Spannung über
den Kondensator C1, d. h. die Spannung in dem Knoten A, einen solchen
Wert bezüglich
der Spannung an der Basis des Transistors Q3, d. h. der Spannung
an dem Tip-Leitung-Verbindungsanschluss 7, erreicht, dass
der Transistor Q3 anfängt
zu leiten, wird der Strom aus dem Stromgenerator I1 durch den Transistor
Q3 und die Diode D2 fließen.
Dieser Strom wird an den Kollektor des Transistors Q4 gespiegelt.
Der Kollektorstrom des Transistors Q4 wird von dem mit der Basis des
Transistors Q5 verbundenen Kollektor gezogen und auf den zweiten
Kollektor des Multikollektor-Transistors Q5 gespiegelt. Somit fließt der Strom durch
den Widerstand R1 und verursacht eine Spannung über diesen Widerstand. Die
Spannung über den
Widerstand R1 wird über
den in seiner dargestellten Position befindlichen Schalter 4 an
den Eingangsanschluss des Verstärkers 5 gekoppelt,
welcher bewirkt, dass das Signalniveau an dem Ausgang des Verstärkers 5 niedrig
wird. Dass das Signalniveau an dem Ausgangsanschluss D niedrig wird, wird
durch den Steuerprozessor 2 als der Endzeitpunkt der Messung
erfasst.
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Somit
geht der Detektorausgangsanschluss D der Leitungsschnittstellenschaltung 1 nach
einem Zeitintervall, welches der Zeit entspricht, die erforderlich
war, den Kondensator C1 wiederaufzuladen, auf ein niedriges Signalniveau.
Während
dieses Zeitintervalls wurde der Kondensator C1 auf eine Spannung
geladen, welche proportional zu der Spannung über die mit den Tip- und Ring-Leitung-Verbindungsanschlüssen 7 bzw. 8 verbundene
Leitung (nicht gezeigt) ist.
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Der
Steuerprozessor 2 ist dazu ausgestaltet, dieses Zeitintervall,
dessen Länge
proportional zu der Leitungsspannung ist, zu messen. Der Steuerprozessor 2 ist
dazu ausgestaltet, basierend auf dem berechneten Spannungswert,
den Leitungsstrom zu berechnen, da die Stromcharakteristik und Versorgungsspannung
der Leitungsschnittstellenschaltung bekannt sind. Der Steuerprozessor
ist dazu ausgestaltet, aus dem Leitungsstromwert den Leitungswiderstand
zu berechnen.