DK149249B - Sendeforstaerker til fjernfoedede mellemregeneratorer - Google Patents

Description

149249

Opfindelsen angår en sendeforstærker til fjern-fødede mellemregeneratorer, som kan anvendes i overføringsstrækninger for jævnstrømsfri digitale signaler og foruden en lokaliseringskobling for hver overførings-5 retning indeholder mindst én impulsregenerator med en seriekobling af en modforvrænger, en regeneratorkobling og en sendeforstærker, hvor der til hver impulsregenerator til adskillelse af signalvejen og fjernfØdevejen er indkoblet et første fjernfødeforgreningsled foran og et 10 andet fjernfødeforgreningsled efter denne, og hvor hver impulsregenerator indeholder en første zenerdiode med forholdsvis høj effekt, som shunter dens fjernfødevej, og yderligere zenerdioder med mindre effekt, som er parallelforbundet med driftsspændingstilslutningerne på enkel-15 te dele af seriekoblingen.

Overføringsstrækninger for digitale signaler indeholder med bestemte afstande mellemregeneratorer, som er indsat i strækningen, og som har mindst en impulsregenerator for hver overføringsretning. Disse im-20 pulsregeneratorer tjener til at kompensere den af overføringskablet forårsagede dæmpning og forvrængning af de overførte impulser samt disses ændrede beliggenhed i tidsrasteret. Dertil indeholder impulsregeneratorerne på indgangssiden en modforvrænger til ophævelse af kabel-25 frekvensgangen, derefter den egentlige regeneratorkobling og på udgangssiden en sendeforstærker, som frembringer signalet med den for det næste strækningsafsnit nødvendige amplitude. Fig. 1 viser kredsløbet for en mellemregenerator med to impulsregeneratorer Regi, 30 Reg2 for overføringsretningen fra F2an til Flab og for den modsatte retning fra Flan til F2ab. Hver af de to impulsregeneratorer indeholder en modforvrænger El, E2, en regeneratorkobling TRI, TR2 og en sendeforstærker SVI, SV2, som ligger efter hinanden i denne 35 rækkefølge i signalvejen. Regeneratorkoblingen TRI og sendeforstærkeren SVI for den ene overføringsretning er desuden forbundet med indgangene på mellemregeneratorens fejllokaliseringssløjfe OS, og dennes udgang 149249 2 er tilsluttet en indgang på modforvrængeren E2 for den modsatte retning.

Strømforsyningen af mellemregeneratorerne sker ved fjernfødning over overføringskablet, idet fjernføde-5 strømmen ved kabeltilslutningen for den ene overføringsretning indføres i fjernfødeafsnittet, gennemløber dette til fjernfødeafsnittets ende, hvor det indkobles i den modsatte retning og over kablet og mellemregeneratorerne for den modsatte retning flyder tilbage til tilførsels-10 stedet. Til adskillelse af signalvejen og fjernfødevejen findes der i mellemregeneratorerne for hver overføringsretning og dermed også for hver fjernføderetning fjern-fødeforgreningsled FSWl henholdsvis FSW3, som på modtagesiden er indkoblet foran impulsregeneratorerne 15 og adskiller fjernfødestrøm og overføringssignal fra hinanden. På udgangssiden findes der tilsvarende forgreningsled FSW2, FSW4, som tjener til sammenføring af fjernfødestrøm og afgivet overføringssignal. Til begrænsning af den af impulsregeneratorerne optagne mak-20 simale strøm tjener en effektzenerdiode DL1, DL2, som er forbundet mellem impulsregeneratorens to fødetilslut-ninger, og som efter overskridelse af tændspændingen overtager eksempelvis af ydre indvirkninger forårsagede overstrømme. I impulsregeneratoren består der den mulig-25 hed, at modforvrænger, regeneratorkobling og sendeforstærker er parallelkoblet og deler fjernfødestrømmen mellem sig i tilsvarende andele. Denne mulighed anvendes, hvis som følge af strækningsudlægningen en forholdsvis høj fjernfødestrøm er mulig, den hver regenerator til 30 rådighed stående spænding imidlertid er forholdsvis lav.

Den anden mulighed med seriekobling af modforvrænger, regeneratorkobling og sendeforstærker er vist i fig. 1 og anvendes, hvis den til rådighed stående fjernfødestrøm kun er lav, den over hver regenerator optrædende 35 fjernfØdespænding imidlertid er forholdsvis høj. I dette tilfælde er de delspændinger, som optræder over de enkelte koblinger, stabiliseret ved hjælp af zenerdioder med forholdsvis lav effekt D10...D12 henholdsvis 149249 3 D20...D22. Sådanne zenerdioder til forholdsvis ringe effekt har i forhold til effektzenerdioder et væsentligt udpræget zenerknæk, således at disse zenerdioders dynamiske modstand er yderst ringe. Ved optrædende over-5 strømme ville altså zenerdioderne med ringe effekt overtage disse overstrømme indtil deres ødelæggelse, uden at det til tænding af effektzenerdioderne henholdsvis DLl og DL2 nødvendige spændingsfald overhovedet nås. Af denne årsag er der i fjernfødevejen i impulsregenerato-10 rerne indkoblet en formodstand henholdsvis RVl og RV2f over hvilken der ved optrædende overstrømme hurtigt optræder et betydeligt spændingsfald, som sluttelig fører til tænding af effektzenerdioderne. En sådan formodstand kan først opfylde sin beskyttelsesfunktion, når den over-15 stiger en bestemt størrelse, men på den anden side er størrelsen af denne formodstand imidlertid begrænset af det under normal drift optrædende spændingsfald, som ikke står til rådighed for kredsløbene og derfor udgør et tab. Frembringelsen af sådanne delspændinger er beskre-20 vet i Philips Telecommunication Review, Vol. 37, No. 3, august 1979, siderne 161 til 169.

Problemet med dimensioneringen af formodstandene og reduktionen af de over disse formodstande optrædende tab ville bortfalde ved en sendeforstærkerkobling uden 25 zenerdiodestabilisering.

Ved opfindelsen tilsigtes følgelig tilvejebragt en sendeforstærkerkobling med en i henseende til strømforbruget dynamisk funktion, som er tilnærmet en modstandsfunktion. Denne opgave løses med en sendeforstær-30 ker, som ifølge opfindelsen er ejendommelig ved, at der findes en første transistor, hvis basistilslutning over en første kondensator er forbundet med signalindgangen, hvis emittertilslutning over en første modstand er forbundet med den negative driftsspændingstilslutning, og 35 hvis kollektortilslutning over en anden modstand er forbundet med den positive driftsspændingstilslutning og over en af en tredje kondensator shuntet diodeseriekobling er forbundet med basistilslutningen på en tredje 149249 4 transistor, at basistilslutningen på den første transistor over en tredje modstand er forbundet med emitter-tilslutningen på en anden transistor og over en anden kondensator er forbundet med kollektortilslutningen på en 5 fjerde transistor, at emittertilslutningen på den fjerde transistor er forbundet med den negative driftsspændingstilslutning, og basistilslutningen på denne transistor over en tiende modstand er forbundet med en kilde for en udtastningsimpulsspænding, at emittertilslutningen på 10 den anden transistor over en fjerde modstand er forbundet med den positive driftsspændingstilslutning, at denne transistors kollektortilslutning er forbundet med den negative driftsspændingstilslutning, at basistilslutningen på den anden transistor over en indstillelig femte 15 modstand er forbundet med den positive driftsspændingstilslutning og over en fjerde kondensator er forbundet med den negative driftsspændingstilslutning og over en ottende modstand er forbundet med emittertilslutningen på den tredje transistor, at denne emittertilslutning 20 desuden over en niende modstand er forbundet med den negative driftsspændingstilslutning, og kollektortilslutningen på denne transistor over en seriekobling af en sjette kondensator og en sjette modstand er forbundet med basistilslutningen på denne transistor, der over en 25 yderligere seriekobling af en syvende modstand og en femte kondensator er forbundet med den negative driftsspændingstilslutning, at kollektortilslutningen på den tredje transistor er forbundet med den ene tilslutning på en primærvikling på en udgangstransformator, at denne 30 primærviklings anden tilslutning er forbundet med den positive driftsspændingstilslutning, at den ene sekundærvikling· på udgangstransformatoren er forbundet med signaludgangen og den anden sekundærvikling er forbundet med en indgang på lokaliseringssløjfen, og at der som 35 første, tredje og fjerde transistor findes npn-transis-torer og som anden transistor findes en pnp-transistor. Opfindelsen gør brug af den erkendelse, at de hidtidige sendeforstærkere af hensyn til virkningsgraden er op- 5 U9249 bygget som kobleforstærkere og derfor nødvendiggør en zenerdiode, der i impulspauserne overtager den til impulsudsendelsen nødvendige strøm, medens dette ikke er nødvendigt ved en kontinuerlig forstærker. Det er særlig 5 fordelagtigt ved løsningen ifølge opfindelsen, at der til stabilisering af modforvrængerens og regeneratorkoblingens driftsspændinger kan anvendes zenerdioder med et overordentligt skarpt zenerknæk, således at disse koblingers arbejdsmåde i høj grad er afkoblet fra variatio-10 ner af fødestrømmen. En yderligere fordel ved løsningen ifølge opfindelsen er anvendelsen af en entaktudgangs-transformator i stedet for en modtakttransformator, der navnlig ved høje koblehastigheder kun vanskeligt kan opbygges fuldstændig symmetrisk. Yderligere fordele ved 15 løsningen ifølge opfindelsen er, at der kun kræves en ringe driftsspænding, og at der foreligger en også ved høje frekvenser defineret udgangsmodstand til refleksionsfri tilpasning efter en efterkoblet ledning.

Ved store feltlængder mellem de enkelte mellem-20 regeneratorer er en variant af opfindelsen hensigtsmæssig, som er ejendommelig ved, at der med den tredje transistor er parallelkoblet mindst én yderligere transistor, og at dennes basistilslutning og dennes kollektortil-slutning er forbundet med de tilsvarende tilslutninger 25 på den tredje transistor, og at emittertilslutningen på denne transistor over en første yderligere modstand er forbundet med basistilslutningen på den anden transistor og over en anden yderligere modstand er forbundet med den negative driftsspændingstilslutning.

30 Opfindelsen er i det følgende forklaret nærmere under henvisning til tegningen, hvor fig. 1 viser en fjernfødet PCM-regenerator med seriefødning af de enkelte kredsløbsdele, og fig. 2 detailkredsløbet for en sendeforstærker 35 ifølge opfindelsen.

Den i fig. 1 viste regeneratorkobling blev forklaret vidtgående i forbindelse med omtalen af teknikkens stade, således at der gives afkald på yderligere 149249 6 forklaringer.

Den i fig. 2 viste totrins sendeforstærker indeholder et med en første npn-transistor TI opbygget indgangstrin, hvis basistilslutning over en første kon-5 densator Cl er forbundet med signalindgangen SI. Emittertilslutningen på den første transistor TI er over en første modstand Ri forbundet med tilslutningen for den negative driftsspænding -UB, og denne transistors kollektortilslutning er over en anden modstand R2 10 forbundet med tilslutningen for den positive driftsspænding +UB og desuden over en ved hjælp af en tredje kondensator C3 shuntet diodeseriekobling med to dioder Dl, D2 forbundet med basistilslutningen på en tredje transistor T3 af npn-typen. Basistilslutningen på den 15 første transistor Ti er desuden over en tredje modstand R3 forbundet med emittertilslutningen på en anden transistor T2 af pnp-typen og over en anden kondensator C2 forbundet med kollektortilslutningen på en fjerde transistor T4 af npn-typen. Mens emittertil-20 slutningen på denne fjerde transistor er forbundet med tilslutningen for den negative driftsspænding -UB, er denne transistors basistilslutning over en tiende modstand RlO forbundet med en indgang AIE for udtast-ningsimpulser. Emittertilslutningen på den anden transis-25 tor T2 er over en fjerde modstand forbundet med den positive driftsspændingstilslutning, mens denne transistors kollektortilslutning er forbundet direkte og denne transistors basistilslutning over en fjerde kondensator C4 er forbundet med tilslutningen for den negative 30 driftsspænding -UB. Basistilslutningen på denne transistor er desuden over en indstillelig femte modstand forbundet med den positive driftsspændingstilslutning og over en ottende modstand R8 forbundet med emitter-.tilslutningen’på den tredje transistor T3, der des-35 uden over en niende modstand R9 er forbundet med den negative driftsspændingstilslutning. Den tredje transistor T3's basistilslutning er over en seriekobling af en femte kondensator C5 og en syvende modstand R7 7 U9269 forbundet med den negative driftsspændingstilslutning og over en yderligere seriekobling af en sjette kondensator C6 og en sjette modstand R6 forbundet med kollektor-tilslutningen på denne transistor, hvortil også den ene 5 tilslutning på primærviklingen W1 på en udgangstransformator AT er ført, hvilken transformators første sekundærvikling W2 er forbundet med signaludgangen SA, mens dens anden sekundærvikling W3 er forbundet med lokaliseringssløjfen OSE. Yderligere findes der til 10 højere sendeeffekt en yderligere udgangstransistor T3', hvis basistilslutning og hvis kollektortilslutning er forbundet med de tilsvarende tilslutninger på den tredje transistor T3, og hvis emittertilslutning over en første yderligere modstand R8' er forbundet med basis-15 tilslutningen på den anden transistor og over en anden yderligere modstand R9 er forbundet med den negative driftsspændingstilslutning. Mellem de to driftsspændingstilslutninger er der til filtrering og udjævning af vekselspændingerne indkoblet en syvende kondensator C7.

20 Sendeforstærkeren omfatter altså et forforstærkertrin med et parallelkoblet trin til indblænding af udtast-ningsimpulser ved fejllokaliseringsdrift, der som følge af den ved ankomst af impulser lavohmske forbindelse mellem kollektor og emitter ikke kræver nogen drifts-25 spænding og også kan undvære en shuntning af jævnstrømsvejen til kollektoren, et udgangsforstærkertrin og et reguleringsforstærkertrin til regulering af arbejds-punktet for forforstærkertrinnet og dermed også udgangsforstærkertrinnet. Reguleringen foregår på den måde, at 30 et med emitterstrømmen og dermed tilnærmelsesvis også med kollektorstrømmen i den tredje transistor proportionalt spændingsfald over den niende modstand R9 filtreret over den ottende modstand R8 og den fjerde kondensator C4 føres til basistilslutningen på emitterfølger-35 transistoren T2 og fra denne over den tredje modstand afgives til basistilslutningen på den første transistor Ti. Tærskelspændingen over den første transistor Ti's emitter-basisdiode og dennes temperaturafhængighed kom- 149249 δ pensere.s i vid udstrækning af emitterfølgertransistoren T2. Som følge af denne kompensation opnås der en god temperaturstabilitet også ved lave spændingsfald over den tredje transistor T3's emittermodstand R9, såle-5 des at fordringen om en mindst mulig driftsspænding til udgangstrinnet kan overholdes.

Til anskueliggørelse af reguleringen antages det først, at emitterstrømmen i den tredje transistor T3 tiltager. Den dermed forbundne stigning af spæn-10 dingsfaldet over dens emittermodstand R9 fører over den ottende modstand og den anden transistor T2 samt over den tredje modstand R3 til en tilsvarende højere basisspænding på den første transistor Ti. Derved tiltager denne transistors kollektorstrøm, således at dens 15 kollektorspænding og dermed også basisspændingen på den tredje transistor T3 aftager. Den af den tredje kondensator C3 shuntede diodeseriekobling tjener til niveautilpasning mellem kollektoren på den første transistor Ti og basis på den tredje transistor T3, så-20 ledes at der for den første transistor TI står en tilstrækkelig høj kollektorspænding til rådighed.

Omløbsforstærkningen i denne arbejdspunktregule-ringskobling er i det væsentlige givet ved forholdet mellem modstandsværdierne af den anden modstand R2 og 25 den første modstand Ri. Ved variation af dette forhold er det inden for visse grænser muligt at indstille den dynamiske modstand på strømforsyningsklemmerne, hvorhos en forøgelse af omløbsforstærkningen ligeledes medfører en forøgelse af denne modstand. Hensigtsmæssigt vælges 30 ved denne indstilling den dynamiske modstand tilnærmelsesvis lig med den statiske modstand, der er givet ved kvotienten mellem driftsspænding og driftsstrøm, således at en relativ ændring af driftsstrømmen fører til en tilnærmelsesvis lige så stor relativ ændring af drifts-35 spændingen. Derved forbliver udgangstrinnets arbejds-punkt i det optimale udstyringsområde. Dimensioneringen af den ottende modstand R8 og den fjerde kondensator C4 samt af kondensatoren C7 er afhængig af frekvens- c 9 149249 området, i hvilket der optræder lavfrekvente forstyrrelser. Dimensioneringen skal ske således, at den dynamiske modstand er virksom over strømforsyningstilslutningerne i frekvensområdet med lavfrekvente forstyrrelser, mens 5 kondensatoren C7 i forstærkerens overføringsområde skal danne en kortslutning, således at reguleringens omløbsforstærkning forbliver så lav, at den ikke fører til noget nævneværdigt forstærkningstab.

Balanceringsmodstanden R5 tjener til nøjagtig 10 balancering af driftsspændingen ved belastningsuafhængig driftsstrøm, hvor en lille del af driftsspændingen, der tilnærmelsesvis er lig med kvotienten mellem modstandene R8 og R5, indføres i reguleringskoblingen.

En formindskelse af modstanden R5 fører til en for-15 øgelse af driftsspændingen ved belastningsuafhængig driftsstrøm.

Den i overføringsområdet virksomme udgangsmodstand for udgangstrinnet frembringes ved hjælp af en kombineret strøm-spændingmodkobling. Strømmodkoblingen 20 sker i det væsentlige ved hjælp af emittermodstanden R9, og spændingsmodkoblingen fremkommer ud fra spændingsdelingen over modstanden R6 og over den indre modstand af forforstærkertrinnet med transistoren TI.

Denne indre modstand fremkommer for sit vedkommende ud 25 fra parallelkoblingen af modstandene R2 og R7. Kondensatorerne C5 og C6 er valgt således, at de ikke influerer på udgangstrinnets funktion ved lave frekvenser, således at denne udelukkende bestemmes ved arbejds-punktreguleringen.

30 Til forøgelse af udgangseffekten kan antallet af udgangstrintransistorer forøges; over de yderligere modstande R8* og R9' formindskes derved indvirkningen hidrørende fra eksemplarspredninger.

Claims (2)

149249 ίο

1. Sendeforstærker (S$Z1,SV2) til fjemfødede mellemrege-neratorer (REG1,KEG2), son kan anvendes i overføringsstradaiinger for jævnstrømsfri digitale signaler og foruden en lokaliseringskobling (OS) for hver overføringsretning indeholder mindst én 5 inpilsregenerator med en seriekobling af en modforvrænger (E1,E2), en regeneratorkobling (TR1,TR2) og en sendeforstærker (SVL,SV2). hvor der til hver impulsregenerator (EBS1,KEG2) til adskillelse af signalvejen og f jemfødevejen er indkoblet et første fjemfødeforgreningsled (FSW1,FSW3) foran og et andet fjemfødeforgrenings-1 led (FSW2,FSW4) efter denne, og hvor hver inpilsregenerator indeholder en første zenerdiode (DLl,DL2) med forholdsvis høj effekt, san shunter dens fjemf ødevej, og yderligere zenerdioder (D10,D11, D12,D2D,D21,D22) med mindre effekt, som er parallelforbundet med driftsspændingstilslutningerne på enkelte dele af 15 seriekoblingen, kendetegnet ved, at der findes en første transistor (TI), hvis basistilslutning over en første kondensator (Cl) er forbundet med signalindgangen (SI), hvis emittertilslutning over en første modstand (RI) er forbundet med den negative driftsspæn-20 dingstilslutning (-UB), og hvis kollektortilslutning over en anden modstand (R2) er forbundet med den positive driftsspændingstilslutning (+UB) og over en af en tredje kondensator (C3) shuntet diodeseriekobling (Dl, D2) er forbundet med basistilslutningen på en tredje 25 transistor (T3), at basistilslutningen på den første transistor (TI) over en tredje modstand (R3) er forbundet med emittertilslutningen på en anden transistor (T2) og over en anden kondensator (C2) er forbundet med kollektortilslutningen på en fjerde transistor (T4), at 30 emittertilslutningen på den fjerde transistor (T4) er forbundet med den negative driftsspændingstilslutning (-UB), og basistilslutningen på denne transistor over en tiende modstand (R10) er forbundet med en kilde (AIE) for en udtastningsimpulsspænding, at emittertilslutnin-35 gen på den anden transistor (T2) over en fjerde modstand (R4)'er forbundet med den positive driftsspændingstilslutning (+UB), at denne transistors kollektortilslut-