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TECHNISCHES
GEBIET
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Die
Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf Teilnehmeranschlussschaltungen
und insbesondere auf ein Verfahren und eine Anordnung in einer Teilnehmeranschlussschaltung
zum automatischen Anpassen der Signalreserve auf einer mit der Teilnehmeranschlussschaltung
zu verbindenden Telefonleitung an Änderungen der Amplitude der
Wechselstromsignale, welche auf der Telefonleitung übertragen
werden.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Der
Zweck einer Teilnehmeranschlussleitung ist unter anderem, eine Zweidrahttelefonleitung
mit Gleichspannung zu versorgen und Wechselstromsignale auf der
Telefonleitung zu übertragen.
Die Gleichspannung soll ein Telefon oder ein anderes Gerät, welches
mit dem anderen Ende des Zweidrahtschaltkreises verbunden ist, betreiben,
während
die Wechselspannungssignale zum Beispiel Sprache, Nummerninformation
und private Ratenmessungssignale („Private Rate Measurement", PRM) sein können, wobei
die Letzteren Hochfrequenzsignalanhäufungen sind, die zu jeder
Zeit während
eines Anrufs auftreten können.
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Die
Teilnehmeranschlussschaltungen sind derart ausgestaltet, dass ein
bestimmter Anteil der verfügbaren
Batteriespannung für
die Erzeugung einer vorbestimmten Leitungsspeisungscharakteristik vorgesehen
ist, während
ein anderer Anteil der Batteriespannung für die Übertragung des Wechselspannungssignals
vorgesehen ist. Der letztere Anteil wird Signalreserve genannt.
Somit bestimmt die Signalreserve eine Grenze für die Amplitude der zu übertragenden
Wechselspannungssignale.
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Das
US-Patent Nr. 5,511,118 offenbart ein Verfahren und eine Schaltung
zum Bereitstellen einer Gleichspannungsspeisung auf einer Zweidrahttelefonleitung.
Dieses bekannte Verfahren und diese bekannte Schaltung entsprechen
dem Oberbegriff der unabhängigen
Ansprüche
1 bzw. 4. Gemäß dieser Druckschrift
können
Spannungsreserven entsprechend der zwei Leitungen der Telefonleitung
mittels eines digitalen Steuersignals gesteuert werden.
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Die
oben erwähnten
PRM-Signale sind Hochamplitudensignale. Außerdem können andere Hochamplitudensignale
auftreten. Um derartige Signale aufzunehmen, weisen die bekannten
Lösungen entweder
eine konstante hohe Signalreserve auf oder erhöhen die Signalreserve, wenn „zusätzliche" Signalreserve gebraucht
wird, zum Beispiel für
die PRM-Signale. In dem ersten Fall sind die Anschlussschaltungen
mehr oder weniger für
PRM-Anwendungen
bestimmt, da tatsächlich
mehr Signalreserve, als eigentlich für eine normale Wechselstromübertragung
gebraucht wird, bereitgestellt wird. In dem zweiten Fall müssen Steuermittel
außerhalb
der Anschlussschaltung bereitgestellt werden, um die Signalreserve
erforderlichenfalls zu ändern.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die
Aufgabe der Erfindung ist, eine Teilnehmeranschlussschaltung bereitzustellen,
welche automatisch die verfügbare
Signalreserve an die augenblickliche Wechselspannungssignalamplitudensituation
anpasst.
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Dies
wird mittels einer erfindungsgemäßen Teilnehmeranschlussschaltung
erreicht, da die Spannungsdifferenz zwischen der Spannung des jeweiligen
Drahts der Zweidrahttelefonleitung und der zugeordneten Versorgungsspannung
abhängig
von Wechselspan nungssignalamplitudenänderungen verkleinert oder
vergrößert wird.
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Somit
passt sich die Signalreserve selbst an die Wechselspannungssignalamplitudensituation
an. Dadurch wird die Teilnehmeranschlussschaltung allgemeiner verwendbar
und es werden keine Steuermittel außerhalb der Anschlussschaltung
benötigt.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNG
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Die
Erfindung wird im Folgenden detaillierter unter Bezugnahme auf die
beigefügte
Zeichnung beschrieben werden, in welcher 1 ein Blockdiagramm
einer Ausführungsform
einer Teilnehmeranschlussschaltung gemäß der Erfindung ist, 2 ein Diagramm
ist, welches Spannungspegel und Wechselspannungssignale der Schaltung
der 1 unter normalen Betriebsbedingungen darstellt,
und 3 und 4 zwei unterschiedliche Ausführungsformen darstellen,
wie die Schaltung der 1 Spannungspegel in Abhängigkeit
von Wechselspannungssignalamplituden, welche einen Begrenzungswert überschreiten,
steuert.
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BEVORZUGTE
AUSFÜHRUNGSFORMEN
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1 zeigt
eine Ausführungsform
einer Teilnehmeranschlussschaltung 1 gemäß der Erfindung. Es
sollte hervorgehoben werden, dass nur die Elemente der Anschlussschaltung
gezeigt sind, welche für
das Verstehen der Erfindung notwendig sind.
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Die
Teilnehmeranschlussschaltung 1 ist in einer an sich bekannten
Art und Weise mit der A-Leitung und der B-Leitung (oder Tip-Leitung
bzw. Ring-Leitung) einer Zweidrahttelefonleitung verbunden, welche
mit zum Beispiel einem (nicht gezeigten) Telefonapparat verbunden
ist. Der Widerstand des Telefonapparats und der Telefonleitung wird
in 1 durch einen Wi derstand RL dargestellt und die
Spannung über
dem Widerstand RL, das heißt
die Leitungsspannung wird mit VRL bezeichnet.
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Die
A-Leitung ist mit dem Ausgangsanschluss eines Verstärkers 2 verbunden,
dessen Eingangsanschluss mit einem Ausgangsanschluss 33 einer
Wechselspannungs/Gleichspannungssteuereinheit 3 verbunden
ist. Der Versorgungsspannungsanschluss des Verstärkers 2 ist mit einer
Versorgungsspannung verbunden, welche in der gezeigten Ausführungsform
Masse GND sein soll. Es sollte jedoch klar sein, dass der Versorgungsspannungsanschluss
des Verstärkers 2 nicht
notwendigerweise mit Masse GND verbunden sein muss, sondern abhängig von
der besagten Anwendung mit einer beliebigen gewünschten Versorgungsspannung
verbunden werden kann.
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Die
B-Leitung ist mit dem Ausgangsanschluss eines Verstärkers 4 verbunden,
dessen Eingangsanschluss mit einem Ausgangsanschluss 34 der
Wechselspannungs/Gleichspannungssteuereinheit 3 verbunden
ist. Der Versorgungsspannungsanschluss des Verstärkers 4 ist mit dem
Ausgangsanschluss eines Verstärkers 5 verbunden,
dessen Eingangsanschluss mit einem Ausgangsanschluss 35 der
Wechselspannungs/Gleichspannungssteuereinheit 3 verbunden
ist. Der Versorgungsspannungsanschluss des Verstärkers 5 ist mit einer
Versorgungsspannung VBAT verbunden, welche in der gezeigten Ausführungsform
gleich –48
V sein soll. Die Versorgungsspannung des Verstärkers 4, das heißt die Ausgangsspannung
des Verstärkers 5,
ist in 1 mit VREG bezeichnet und wird weiter unten beschrieben
werden.
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In
der Ausführungsform
gemäß 1 soll die
Wechselspannungs/Gleichspannungssteuereinheit 3 die A-Leitung
auf eine höhere
Gleichspannung VA als die Gleichspannung VB auf der B-Leitung setzen. Die
Gleichspannung VA auf der A-Leitung ist niedriger als die Gleichspannungsversorgungsspannung
des Ver stärkers 2,
das heißt
Masse GND, währen
die Gleichspannung VB auf der B-Leitung höher ist als die Versorgungsspannung
des Verstärkers 4, das
heißt
VREG. Dies ist schematisch in dem Diagramm in 2 dargestellt.
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Die
Wechselspannungs/Gleichspannungssteuereinheit 3 weist zwei
Eingangsanschlüsse
auf, und zwar einen Wechselspannungseingangsanschluss 31 und
einen Gleichspannungseingangsanschluss 32.
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Der
Wechselspannungseingangsanschluss 31 ist mit dem Ausgangsanschluss
eines Strom/Stromwandlers 6 verbunden, dessen Eingangsanschluss
mit einem Empfängersammelknoten („Receiver
Summing Node", RSN)
der Teilnehmeranschlussschaltung 1 verbunden ist. Sprache,
Nummerinformation, PRM-Signale und andere Wechselspannungssignale
werden zu dem Sammelknoten RSN geliefert und über den Strom/Stromwandler 6 zu dem
Wechselspannungseingangsanschluss 31 der Wechselspannungs/Gleichspannungssteuereinheit 3 zugeführt, welche
geeignet ist, diese Wechselspannungssignale über die Verstärker 2 bzw. 4 der
A-Leitung und der B-Leitung zuzuführen.
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Der
Gleichspannungseingangsanschluss 32 der Wechselspannungs/Gleichspannungssteuereinheit 3 ist
mit einem Knoten C verbunden, welcher über eine Kapazität C1 mit
Masse GND verbunden ist. Der Knoten C ist außerdem mit dem Stromausgangsanschluss 73 eines
Transkonduktanzverstärkers 7,
welcher zwei Spannungseingangsanschlüsse 71 und 72 aufweist,
und mit dem Eingangsanschluss 81 einer gesteuerten Stromquelle 8 verbunden,
deren Ausgangsanschluss 82 mit der Versorgungsspannung
VBAT verbunden ist und deren Steuereingangsanschluss 83 mit
dem Ausgangsanschluss eines AND/OR-Schaltkreises 9 verbunden
ist, welcher unten beschrieben wird.
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Der
Spannungseingangsanschluss 71 des Transkonduktanzverstärkers 7 ist
mit der A-Leitung verbunden, während
eine Spannungsquelle 14 zwischen Masse GND und dem Spannungseingangsanschluss 72 des
Transkonduktanzverstärkers 7 verbunden
ist. Die Spannungsquelle 14 ist ausgestaltet, eine Spannung
VREF in Übereinstimmung
zu der gewünschten
Gleichspannung VA auf der A-Leitung
zu erzeugen.
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Der
Gleichspannungseingangsanschluss 32 der Wechselspannungs/Gleichspannungssteuereinheit 3 erfasst
die Spannung an dem Knoten C und die Wechselspannungs/Gleichspannungssteuereinheit 3 steuert
die Verstärker 2, 4 und 5 in
Abhängigkeit
von der erfassten Spannung über
die Ausgangsanschlüsse 33, 34 bzw. 35.
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Der
Transkonduktanzverstärker 7 ist
geeignet die Spannung VA auf der A-Leitung an seinem Eingangsanschluss 71 mit
der Spannung VREF an seinem Eingangsanschluss 72 zu vergleichen
und einen Strom zu dem Knoten C zu liefern oder einen Strom von
dem Knoten C zu ziehen, wenn VA ≠ VREF
ist.
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Wie
oben dargelegt, erfasst die Wechselspannungs/Gleichspannungssteuereinheit 3 die Spannung
an dem Knoten C an ihrem Eingangsanschluss 32 und steuert
in Abhängigkeit
hierzu den Verstärker 2 über ihren
Ausgangsanschluss 33 derart, dass VA = VREF ist. Über ihren
Ausgangsanschluss 35 ist die Wechselspannungs/Gleichspannungssteuereinheit 3 eingerichtet,
den Verstärker 5 derart
zu steuern, dass die Spannung VREG an seinem Ausgangsanschluss,
das heißt
die Versorgungsspannung des Verstärkers 4, um einen
bestimmten Betrag höher
als die Versorgungsspannung VBAT wird. Die Wechselspannung/Gleichspannungssteuereinheit 3 ist
ferner eingerichtet, über
ihren Ausgangsanschluss 34 den Verstärker 4 derart zu steuern,
dass die Spannung VB, das heißt
die Spannung zwischen der B-Leitung und der Spannung VREG, der Spannung
VA, das heißt
die Spannung zwischen der A-Leitung und Masse GND, in der gezeigten
Ausführungsform
gleicht.
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Wenn
aus irgendeinem Grund VA > VREF ist,
liefert der Transkonduktanzverstärker 7 einen Strom
zu dem Knoten C. Somit steigt die Spannung an dem Knoten C. Dieses
Erhöhen
wird über
den Eingangsanschluss 32 von der Wechselspannungs/Gleichspannungssteuereinheit 3 erfasst,
welche die Verstärker 2, 4 und 5 steuert,
um die Spannungen VA und VB zu erniedrigen. Die Spannung VREG, das
heißt
die Versorgungsspannung des Verstärkers 4, wird entsprechend
der Summe der Erniedrigungen der Spannungen VA und VB steigen.
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Wenn
aus irgendeinem Grund VA < VREF ist,
findet der umgekehrte Vorgang statt.
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Um
die Verstärker 2 und 4 gegen
das Risiko zu schützen,
dass sie gesättigt
werden, wenn Wechselspannungssignale auf der A-Leitung bzw. B-Leitung übertragen
werden, sind gemäß der Erfindung zwei
Spannungsquellen 10 und 11 vorgesehen, um Grenzwertspannungen
VTHA und VTHB sicher oberhalb bzw. unterhalb der Sättigungsspannungen
der Verstärker 2 und 4 zu
definieren, wie schematisch in 2 dargestellt.
In 2 sollen die Grenzwertspannungen VTHA und VTHB
den gleichen Wert aufweisen, aber es ist klar, dass sie in einigen
Anwendungen nicht notwendigerweise den gleichen Wert haben müssen.
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In 1 ist
die Spannungsquelle 10 zwischen dem Versorgungsspannungsanschluss
des Verstärkers 2,
das heißt
Masse GND, und einem Eingangsanschluss eines Vergleichers 12 verbunden, dessen
anderer Eingangsanschluss mit der A-Leitung verbunden ist. Die Spannungsquelle 11 ist
zwischen dem Versorgungsspannungsanschluss des Verstärkers 4,
das heißt
der Spannung VREG, und einem Eingangsanschluss eines Vergleichers 13 verbunden,
dessen anderer Eingangsanschluss mit der B-Leitung verbunden ist.
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Die
Ausgangsanschlüsse
der Vergleicher 12 und 13 sind mit entsprechenden
Eingangsanschlüssen
des AND/OR-Schaltkreises 9 verbunden.
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In
der folgenden Beschreibung wird angenommen, dass die A-Leitung und die B-Leitung
eine symmetrische Zweidrahtverbindung bilden. Somit wird ein der
A-Leitung zugeführtes
Wechselspannungssignal in Gegenphase auf der B-Leitung, wie in 2 dargestellt,
erscheinen.
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Um
die Beschreibung zu vereinfachen, werden nur Wechselspannungssignale
auf der A-Leitung betrachtet werden, da die Wechselspannungssignale auf
der B-Leitung identisch sein werden, aber in Gegenphase.
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Wenn
Wechselspannungssignale entweder von dem Empfänger Sammelknotenanschluss
RSN oder direkt über
die symmetrische Zweidrahtverbindung zugeführt werden, ist der Vergleicher 12 somit geeignet,
die Augenblickswerte der Signale auf der A-Leitung, das heißt va, mit
der Grenzwertspannung VTHA, welche durch die Spannungsquelle 10 für die A-Leitung
bestimmt ist, zu vergleichen.
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Solange
va, das heißt
der Augenblickswert des Signals auf der A-Leitung, unterhalb VTHA
ist, bleibt die Teilnehmeranschlussschaltung 1 in dem in 2 dargestellten
Zustand.
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Wenn
die Amplitude des Wechselspannungssignals derart ansteigt, zum Beispiel
aufgrund der Übertragung
von Sprache oder PRM-Signalisierung, dass der Augenblickswert des
Signals auf der A-Leitung der Grenzwertspannung VTHA entspricht, das
heißt va
= VTHA, ist die Teilnehmeranschlussschaltung 1 gemäß der Erfindung
geeignet, automatisch die verfügbare
Signalreserve zu erhöhen,
um die erhöhte
Wechselspannungssignalamplitude aufzunehmen.
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Die
erhöhte
Wechselspannungssignalamplitude wird von dem Vergleicher 12 erkannt,
da va = VTHA ist. Der Vergleicher 12 wird ein Ausgangssignal
zu dem AND/OR-Schaltkreis 9 liefern, dessen Ausgangssignal
von dem OR-Abschnitt des Schaltkreises 9 zu dem Steuereingangsanschluss 83 der gesteuerten
Stromquelle 8 weitergeleitet wird. Das Signal von dem AND/OR-Schaltkreis 9 wird
die Stromquelle 8 steuern, um einen Strom von dem Knoten
C zu VBAT zu ziehen. Somit wird die Spannung in dem Knoten C reduziert.
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Diese
reduzierte Spannung in dem Knoten C wird von einer Wechselspannungs/Gleichspannungssteuereinheit 3 über ihren
Eingangsanschluss 32 erfasst. Dies bewirkt, dass die Wechselspannungs/Gleichspannungssteuereinheit 3 die
Gleichspannung VA auf der A-Leitung über den Verstärker 2 erhöht. Natürlich wird
die Gleichspannung VB auf der B-Leitung entsprechend über den
Verstärker 4 erhöht.
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Diese
Situation kann von der Teilnehmeranschlussschaltung 1 auf
zwei unterschiedliche Arten behandelt werden.
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Gemäß einer
ersten Ausführungsform
ist die Wechselspannung/Gleichspannungssteuereinheit 3 eingerichtet,
die Spannung VREG über
den Verstärker 5 entsprechend
der Summe der Erhöhungen
der Spannungen VA und VB zu reduzieren. Dadurch wird die Leitungsspannung
VRL konstant gehalten. Diese Ausführungsform ist schematisch
durch das Diagramm in 3 dargestellt.
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Gemäß einer
zweiten Ausführungsform
ist die Wechselspannung/Gleichspannungssteuereinheit 3 eingerichtet,
die Spannung VREG konstant zu halten. Hiermit wird stattdessen die
Leitungsspannung VRL entsprechen der Summe der Erhöhungen der
Spannungen VA und VB reduziert, um die erhöhte Wechselspannungssignalamplitude
aufzunehmen. Diese Ausführungsform
ist schematisch durch das Diagramm in 4 dargestellt.
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Wenn
der Augenblickswert des Signals auf der A-Leitung derart reduziert
ist, dass va < VTHA
ist, wird diese Änderung
von dem Vergleicher 12 detektiert. Das Ausgabesignal des
Vergleichers 12 wird von dem OR-Abschnitt des AND/OR-Schaltkreises 9 zu
dem Steuereingangsanschluss 83 der gesteuerten Stromquelle 8 weitergeleitet.
In dieser Situation wird die Stromquelle 8 ausgeschaltet.
Jetzt bemerkt der Transkonduktanzverstärker 7, dass die Spannung
VA auf der A-Leitung auf seinem Eingangsanschluss 71 niedriger
als die Spannung VREF auf seinem Eingangsanschluss 72 ist.
Als Folge davon liefert der Transkonduktanzverstärker 7 über seinen Ausgangsanschluss 73 einen
Strom zu dem Knoten C. Somit steigt die Spannung an dem Knoten C
an. Dieser Spannungsanstieg an dem Knoten C wird von der Wechselspannungs/Gleichspannungssteuereinheit 3 über ihren
Eingangsanschluss 32 erfasst, und die Wechselspannungs/Gleichspannungssteuereinheit 3 reduziert
die Spannungen VA und VB entsprechend, um automatisch die Signalreserve
auf die neue Wechselspannungssignalsituation anzupassen.
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In
der Ausführungsform
gemäß 3,
in welcher die Leitungsspannung VRL konstant gehalten wird, wird
die Spannung VREG erhöht,
während in
der Ausführungsform
gemäß 4,
in welcher die Spannung VREG konstant gehalten wird, die Leitungsspannung
VRL erhöht
wird.
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Somit
führt eine Änderung
der Spannungen VA und VB zu einer Änderung von entweder der Spannung
VREG oder der Leitungsspannung VRL entsprechend der Summe der Änderungen
der Spannungen VA und VB.
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Es
ist klar, dass die Wechselspannungssignalamplituden auf der B-Leitung
ebenso gut überwacht
werden können.
In diesem Fall vergleicht der Vergleicher 13 den Augenblickswert
des Signals auf der B-Leitung, das heißt vb, mit der Grenzspannung VTHB,
welche durch die Spannungsquelle 11 für die B-Leitung bestimmt ist.
Das Ausgangssignal des Vergleichers 13 wird über den
OR-Abschnitt des AND/OR-Schaltkreises 9 zu
dem Steuereingangsanschluss 83 der gesteuerten Stromquelle 8 in
der gleichen Art und weise wie oben in Verbindung mit dem Ausgangssignal
des Vergleichers 12 beschrieben weitergeleitet. Außerdem arbeitet
die Wechselspannungs/Gleichspannungssteuereinheit 3 in
der gleichen Art und Weise wie oben beschrieben.
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Als
eine Alternative können
die Wechselspannungssignalamplituden sowohl auf der A-Leitung als
auch auf der B-Leitung überwacht
werden. In einem derartigen Fall würde der AND-Abschnitt des AND/OR-Schaltkreises 9 die
Ausgangssignale von sowohl dem Vergleicher 12 als auch
dem Vergleicher 13 empfangen. Das Ausgangssignale des AND-Abschnitts
würde dann
zu dem Steuereingangsanschluss 83 der gesteuerten Stromquelle 8 zugeführt werden,
welche in Abhängigkeit
von der Wechselspannungsamplitudensituation einen Strom von dem Knoten
C ziehen würde
oder ausgeschaltet werden würde.
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Wie
aus dem Obigen ersichtlich sein sollte, passt die erfindungsgemäße Teilnehmeranschlussschaltung
automatisch die Signalreserve an unterschiedliche Wechselspannungssignalamplitudenanforderungen
an.