DK142217B - Hybridkobling. - Google Patents

Description

(11) FREMLÆGGELSESSKRIFT 142217 DANMARK (5D int. ci.3 1/58 • (21) Ansøgning nr. 100/71 (22) Indleveret den 11» Jsn. 1971 (24) Løbedag 11. Jan. 1971

(44) Ansøgningen fremtogt og OA

fremlæggelsesskriftet offentliggjort den 22. Ββρ. 19t/0

DIREKTORATET FOR

PATENT-OG VAREMÆRKEVÆSENET <3°) Pnontet begæret fra den

13- Jan. 1970, 7000395, NL

(71) N.V. PHILIPS' GLQEILAMPENFABRIEKEN, Emmasingel 29, Eindhoven, NL.

(72) Opfinder: Einar Andreas Aagaard, Emmasingel, Eindhoven, NL: Johan* nes Anton Greefkes, Emmasingel, Eindhoven, NL: Adrianus Wllhelmus Maria van len Enden, Emmasingel, Eindhoven, NL.

(74) Fuldmægtig under sagens behandling:

Internationalt Patent-Bure au._______ (54) Hybridkobling.

Opfindelsen angår en hybridkobling til kobling af en to retnings transmissionsvej med en énretningstransmissionsvej, som overfører signaler fra hybridkoblingen, og en énretningsmodtagevej, som overfører signaler til hybridkoblingen, hvilken kobling omfatter en første forstærker, hvis indgang er forbundet med modtagevejen, og hvis udgang er forbundet med toretningstransmissionsvejen, en anden forstærker, hvis indgang er forbundet med toretningstransmissionsvejen, og hvis udgang er forbundet med énretningstransmissionsvejen, samt en tredje forstærker, hvis indgang er forbundet med énretningsmodtagevejen, og hvis udgang er forbundet med énretningstransmissionsvejen.

En sådan hybridkobling med en balanceret toretningstransmissions-vej og en symmetreringstransformer kendes fra USA-patentskrift nr. 2 511 948,

Ved opfindelsen tilsigtes tilvejebragt en hybridkobling af den indledningsvis omhandlede art, som er indrettet til balanceret talesignaltranemission, 2 142217 uden at der kræves nogen symmetreringstransformator, og som er indrettet til gaffel- og nummerskivesignalering, ringesignalering og den netstrømtilførsel, som anvendes til abonnentledninger, hvormed konventionelle abonnentsæt er forbundet, og som er beskyttet mod induktionsspændinger i abonnentledningerne.

Hybridkoblingen ifølge opfindelsen er ejendommelig ved, at den anden forstærker er en jævnspændingsdifferentialforstærker, at den nævnte udgang på den første forstærker er en balanceret jævnspændingsudgang, og at et dæmpningsnetværk er forbundet mellem toretningstransmissionsvejen og den anden forstærkers indgang.

Herved opnås, at hybridkoblingen er en transparent transmissionskobling, således at den er egnet til transmissions af tale- og ringesignaler og til transmission af gaffel- og nummerskivesignalering samt til fødning af netkredsen, hvorhos den endvidere er beskyttet mod induktionsspændinger i abonnentledningen.

I en foretrukken udførelsesform for koblingen ifølge opfindelsen udgøres hver af forstærkerne af to transistorer, hvis emittere er forbundet med en strømkilde.

Herved opnås, at variationer af de nævnte transistorers basisspændinger med samme fase ikke forstærkes.

En anden udførelsesform for hybridkoblingen ifølge opfindelsen er ejendommelig ved, at emitterne i den første forstærkers to transistorer er forbundet med en omkoblelig strømkilde, som indeholder en styresignaltransistor, som leverer strømkildens strøm, hvilken styresignaltransistors basis er koblet med modtage-strømvejen, som driver styresignaltransistoren til mætning, når modtagestrømvejens spænding overstiger en amplitudetærskel, og blokerer styresignaltransistoren når modtagestrømvejens spænding underskrider denne amplitudetærskel.

Herved opnås, at hybridkoblingen har meget lave tab i hviletilstandene.

Ifølge opfindelsen kan forstærkernes emitterkredse indeholde ens mod- s tande.

Herved er forstærkerne tilpasset efter netniveauerne uden forstyrrelse af undertrykkelsen af fasesignalerne.

En yderligere udføreisesform for koblingen ifølge opfindelsen er ejendommelig ved, at toretningstransmissionsvejen er forbundet med kollektorerne på den første forstærkers transistor, hvilke kollektorer gennem ens impedanser er forbundet med forskellige punkter med konstant potential.

Herved opnås, at ledningsstrømmen i toretningstransmissionsledningen opnås direkte fra punkterne med konstant potential, og at der kan tilføres abonnentledningen spændinger med det nævnte konstante potentials størrelsesorden.

Opfindelsen er i det følgende forklaret nærmere under henvisning til tegningen, hvor 3 142217 fig. 1 viser en udføreisesform for hybridkoblingen ifølge opfindelsen, fig. 2 et ækvivalent kredsløbsdiagram, og fig. 3 en udførelsesform for en omkoblelig strømkilde.

Fig. 1 viser en toretningstransmissionsledning T, over hvilken der transmitteres signaler i de to retninger. Transmissionsledningen T er i dette eksempel en abonnentledning i en telefoncentral. Fig. 1 viser endvidere en énretningstransmissionsledning 0, over hvilken der tilføres signaler til hybridkoblingen, og en énretnings transmiss ions ledning Z, langs hvilken der transmitteres signaler fra hybridkoblingen. Disse ledninger udgør henholdsvis modtagevejen og transmissionsvejen i en såkaldt4-tradstransmissionsvej.

Modtagevejen 0 er forbundet med indgangen på en forstærker 10 og med indgangen på en forstærker 20. Abonnentledningen T er forbundet med udgangen på forstærkeren 20 og gennem et dæmpningsnetværk 40 med indgangen på en forstærker 30. Udgangen på forstærkeren 30 og udgangen på forstærkeren 10 er begge forbundet med transmissionsvejen Z. Forstærkeren 10 leverer på sin udgang et sådant signal, at der kompenseres for det signal, som passerer gennem forstærkeren 20, dæmpningsnetværket 40, forstærkeren 30 til transmissionsvejen Z.

Forstærkeren 20 udgøres af transistorer 21 og 22, hvis emittere gennem lige store modstande 23 og 24 er forbundet med udgangen 25 på en omkoblelig strømkilde 26. Styreindgangen på denne strømkilde er forbundet med modtagevejen 0. Når det fra modtagevejen 0 modtagne signal overstiger en given amplitudetærskel, tilkobles strømkilden 26.

X den tilkoblede tilstand overfører strømkilden 26 en konstant strøm I2 fra forbindelsespunktet mellem emittermodstandene 23 og 24 til et fødepunkt med en spænding på -Vb2 volt. Transistoren 21»s kollektor er gennem en kollek-tormodstand 27 forbundet med et fødepunkt med en spænding på +Vb^ volt, f.eks. Vb^ = Vb2« Transistoren 22's kollektor er jordforbundet gennem en kollektor-modstand 28. En leder af abonnentledningen T er forbundet med transistoren 21's kollektor, og den anden leder er forbundet med transistoren 22's kollektor. Ko 1lektormodstanden 27 har den samme værdi som kollektormodstanden 28. Abonnentledningen T modtager over disse modstande en symmetrisk fødejævnspænding, som er ønskelig til mikrofon og gaffelsignalering i konventionelle abonnent- 4 142217 sæt.

Forstærkeren 10 udgøres af transistorerne 11 og 12, hvis emittere over lige store emittermodstande 13 og 14 er forbundet med en strømkilde 15. Denne strømkilde overfører en konstant strøm 1^ fra forbindelsespunktet mellem emittermodstandene 13 og 14 til et fødepunkt med en spænding på volt.

Transistoren 11’s kollektor er forbundet med fødepunktet med en spænding på +Vb^ volt. Transistoren 12’s kollektor er forbundet med den ikke jordforbundne leder i transmissionsvejen Z.

Basiselektroderne på transistorerne 21 og 11 er forbundet med hinanden og gennem en kondensator 50 med den ikke jordforbundne leder i modtagevejen 0. Basiselektroderne på transistorerne 22 og 12 er forbundet med hinanden, og de er jordforbundet over en kondensator 51. Basisforspændingerne til transistorerne 11,12 og 21,22 aftages fra et fødepunkt med en spænding på -Vb^ volt, f. eks. -Vb^ = (-Vb2 + 4) volt, som over modstandene 52 og 53 er forbundet med basiselektroderne på transistorerne henholdsvis 11,21 og 12,22.

Forstærkeren 30 udgøres af transistorerne 31 og 32, hvis emittere over lige store emittermodstande 33 og 34 er forbundet med en strømkilde 35. Denne strømkilde overfører en konstant strøm fra forbindeIsespunktet mellem modstandene 33 og 34 til et fødepunkt med en spænding på -Vb2 volt. Kollek-toren på transistoren 31 er forbundet med et fødepunkt med en spænding på +Vb^ volt. Kollektoren på transistoren 32 er gennem en ko1lektormodstand 36 forbundet med et fødepunkt med en spænding på -rVb^ volt. Denne kollektor er endvidere forbundet med den ikke jordforbundne leder i transmissionsvejen Z, hvilken sidstnævnte leder også er forbundet med transistoren 12’s kollektor.

Abonnentledningen Τ's ledere er gennem dæmpningsnetværket 40's modstande 41 og 42 forbundet med basiselektroderne på transistorerne 31 og 32. Mellem disse bas iselektroder er dæmpningsnetværket 40*s modstande 43 og 44 forbundet. Forbindelsespunktet mellem modstandene 43 og 44 er forbundet med et fødepunkt med en spænding på -Vb^ volt til tilførsel af en basisforspænding til transistorerne 31 og 32.

Forstærkeren 20 omsætter det ubalancerede signal fra modtagevejen 0 til et balanceret signal over abonnentledningen T. Forstærkeren 30 omsætter det balancerede signal fra abonnentledningen T til et ubalanceret signal over transmissionsvejen Z. Hybridkoblingen er således indrettet til den konventionelle form for talesignaltransmission på abonnentledninger.

Forstærkeren 30 har en differentialindgang og er kun følsom for signaler, som frembringer forskelle mellem basisstrømmene i transistorerne 31 og 32. Forstyrrelser, som indføres i abonnentledningen T af nærliggende neteffektled-ninger eller som følge af lyn, giver anledning til longitudinalstrømme i abonnentledningen T. Disse strømme har den samme styrke og retning i de to ledere i 5 142217 abonnentledningen T, og de påvirker transistorerne 31 og 32 på den samme måde. Variationer af transistorerne 31 og 32's basisspændinger, som har den samme fase, forstærkes ikke, idet den effektive modstand i emitterkredsene for disse variationer er meget høj som følge af anvendelsen af strømkilden 35.

Dæmpningsnetværket 40, som er forbundet mellem abonnentledningen T og indgangen på forstærkeren 30, damper interferenserne og beskytter forstærkeren 30 mod overspændinger på indgangen.

Forstærkeren 30 er en jævnspændingsforstærker, således at signalering med gaflen og nummerskiven i det abonnentsæt, som er forbundet med abonnentledningen T, kan detekteres i transmissionsvejen Z. Nummersignalering ved den metode, ved hvilken der indkobles modstande i abonnentsløjfen, kan også detekteres i transmissionsvejen z. De polaritetsvendinger af fødespændingen, som er nødvendige til detektering af de valgte cifre, kan man opnå ved alternerende at drive transistoren 21 og transistoren 22 til mætning ved hjælp af et signal, som tilføres modtagevejen 0.

Forstærkeren 20 er i stand til under styring af signaler, der leveres af modtagevejen 0, at tilføre spændinger til abonnentledningen T med en amplitude af samme størrelsesorden som fødespændingen på +Vb^ volt. Det er således muligt over hybridkoblingen at aktivere et konventionelt ringeapparat.

Strømkilden 26 frakobles, når modtagevejen 0 er i den tilstand, hvor der ikke tilføres signaler hertil. I denne tilstand af modtagevejen 0 har forstærkeren 20 et meget lavt tab. En praktisk hybridkobling har et tab på mindre end lOOmW i den nævnte tilstand af modtagevejen 0.

Ved valg af en sådan kapacitetsværdi for kondensatorerne 50 og 51, at deres impedanser er lave sammenlignet med modstandene 52 og 53 ved de laveste frekvenser, kan der realiseres en amplitude-frekvenstransmissionskarakteristik for hybridkoblingen mellem modtagevejen 0 og abonnentledningen T, som strækker sig hovedsageligt til nul Hz. Amplitude-frekvenskarakteristikken mellem abonnentledningen T og transmissionsvejen Z omfatter frekvensen nul Hz eller jævnstrøm, idet der mellem disse er indkoblet en jævnspændingsforstærker.

En transmissionskreds med en transmissionskarakteristik, som begynder ved nul Hz og har et amplitudeområde fra meget lave amplituder til meget høje amplituder, hvilke sidstnævnte er af samme størrelsesorden som fødespændingen, kaldes en transparent kreds. Til alle praktiske formål er den i fig. 1 viste hybridkobling en transparent transmissionskreds. Sådanne transparente hybridkoblinger kan med fordel anvendes i perifere apparater i elektroniske telefonianlæg, som anvender 4-trådsforbindelseskanaler.

Fig. 2 viser det ækvivalente vekselstrømskreds løbsdiagram for den i fig.

1 viste hybridkobling til opnåelse af balancetilstanden.

Forstærkeren 10 er erstattet af en indgangsmodstand på R'^ ohm og en 6 142217 udgangsstrømkilde med en strøm på i*^ Amp. R’^ = bR^ og i'^ = bi^, hvor b er forstærkningsfaktoren, R^ er summen af modstandsværdierne for emittermod-standene 13 og 14, og i^ er strømmen gennem indgangsmodstanden. Forstærkerne 20 og 30 erstattes på lignende måde af en indgangsmodstand og en udgangsstrømkilde. Modstanden på ohm erstatter indgangsimpedansen for abonnentledningen T set fra hybridkoblingen. Modstanden på R^ ohm erstatter kollektor-modstandene 27 og 28. Modstanden på R^ ohm erstatter indgangsimpedansen for transmissionsvejen Z set fra hybridkoblingen. Dæmpningsfaktoren for dæmpningsnetværket 40 er repræsenteret ved a.

Spændingskilden med en spænding på e erstatter signalet i modtagevejen 0. Ud fra ækvivalentkredsen og de forannævnte ligninger kan man udlede følgende: i'^ = bi^ = be/R1^ = be/bR^ = e/R^ (1) På lignende måde som i (1) er: i'2 = e/R2 (2) V = i« Rb ' Rt 2 1 2 Rb + Rt V3 = a.V2 (4) På lignende måde som i (1) er: x’3 = v3/r3 (5)

Ved substitution af (2), (3) og (4) i (5) fås: i’3 = a/R3 . e/R2 . Rb + Rt (6) I den balancerede tilstand skal det gælde, at = 0. Denne betingelse er opfyldt, hvis: i I = jl 1 3*

Ud fra (1) og (6) følger balancebetingelsen: a* Rb f Rt = R3 * R2^R1 ^

Hvis abonnentledningen T har en karakteristisk impedans Rq, og abonnentledningen er afsluttet med en impedans, som er lig med den karakteristiske impedans, og hvis Rb = Ro, reduceres balancebetingelsen (7) til

Ro Ro aRo/2 = j--— R1

Hvis abonnentledningen har en karakteristisk impedans Zo, som ikke er en modstand, forbliver betingelsen (8) gældende ved substituering af Zo for Ro, hvis kollektormodstandene 27 og 28 i fig. 1 erstattes af impedanser Zo/2. Balancebetingelsen (8) kan opfyldes hvis man i emitterkredsene for transistorerne 21, 22 eller 31,32 indkobler komplekse impedanser, som er proportionale med Zo.

Claims (3)

142217 7 Fig. 3 viser en udførelsesform for den i fig. 1 viste omkoblelige strømkilde 26. Strømkilden omfatter en npn-trans istor 54, hvis kollektor er forbundet med udgangen 25, og hvis emitter gennem en emittermodstand 55 er forbundet med fødeklemmen 56. Basiselektroden er gennem en basismodstand 57 forbundet med fødeklemmen 56 og gennem en basismodstand 58 med kollektoren på en pnp-trans istor 59. Emitteren på denne transistor er jordforbundet. Basiselektroden er forbundet til jord gennem et RC-netværk 60, og den er gennem en basismodstand 61 forbundet med styreindgangen 29. Når styreindgangen 29 modtager et styresignal, som overstiger bas is-emittertærskelspændingen for transistoren 59, fører den sidstnævnte en ko1lektorstrøm. Denne kollektorstrøm fungerer som basisstrøm for transistoren 54. Ved en tilstrækkelig styrke af styresignalet drives transistoren 54 til mætning ved hjælp af transistoren 59's kollektorstrøm. I denne tilstand overfører transistoren 54 en hovedsageligt konstant strøm fra udgangen 25 til fødeklemmen 56. Modstandene i transistoren 54's emitter- og basiskredsløb fungerer som strømbestemmende elementer.

1. Hybridkobling til kobling af en toretningstransmissionsvej (T) med en énretningstransmissionsvej (Z), som overfører signaler fra hybridkoblingen, og en énretningsmodtagevej (0), som overfører signaler til hybridkoblingen, hvilken kobling omfatter en første forstærker (21,22), hvis indgang er forbundet med modtagevejen (0), og hvis udgang er forbundet med toretningstransmissionsvejen (T), en anden forstærker (31,32), hvis indgang er forbundet med toretningstransmissionsvejen (T), og hvis udgang er forbundet med énretningstransmissionsvej en (Z), samt en tredje forstærker (11,12), hvis indgang er forbandet med énretningsmodtagevejen (0), og hvis udgang er forbundet med énretningstransmissionsvejen (Z), kendetegnet ved, at den anden forstærker (31,32) er en jævnspændingsdifferentialforstærker, at den nævnte udgang på den første forstærker (21,22) er en balanceret jævnspændingsudgang (27,28), og at et dæmpningsnetværk (40) er forbundet mellem toretningstransmissionsvejen (T) og den anden forstærkers (31,32) indgang.

2. Hybridkobling ifølge krav 1, kendetegnet ved, at hver af forstærkerne udgøres af to transistorer (21,22;31,32;11,12), hvis emittere er forbundet med en strømkilde (26,35,15).

3. Hybridkobling ifølge krav 2,kendetegnet ved, at emitterne i den første forstærkers to transistorer (21,22) er forbundet med en omkoblelig strømkilde (26), som indeholder en styresignaltransistor (54), som leverer strømkildens strøm, hvilken styresignaltransistors (54) basis er koblet med modtage-strømvejen (0), som driver styresignaltransistoren til mætning, når modtage-strømvejens (0) spænding overstiger en amplitudetærskel, og blokerer styresignal-