DK161356B - Forsyningskobling til en jaevnstroemsmagnetiseret gaffeltransformer - Google Patents

Description

DK 161356 B

Opfindelsen angår en forsyningskobling til en jævnstrømsmagnetiseret gaffeltransformer, der indgår i en telefonoverdrager og er forbundet mellem en totrådslinie og overdrageren for at tilvejebringe en overgang mellem totråds 5 - og firtrådskoblingen i overdrageren. Nærmere bestemt angår opfindelsen en gaffel trans former i overdrageren, der anvendes til at omsætte de fra linien indkommende analoge telefonsignaler til PCM-kodede signaler og omvendt.

Ved omsættelse af analoge telefonsignaler fra en vis 10 abonnent via en vis linie anvendes overdragere til at frembringe to forskellige signalveje. I den ene af disse veje sker en koding af de analoge signaler til PCM-kodede signaler, og i den anden vej sker en dekoding af den digitale PCM-kodede signalstrøm. Endvidere må forstærkere indkobles 15 for at kompensere for liniens dæmpning. Til selve opdelingen ved overdragerens indgang mod totrådslinien, er det tidligere kendt at anvende en jævnstrømsmagnetiseret gaf feltransformer, som giver den ønskede strømfødning til det med linien forbundne abonnentapparat. Samtidig fås imidlertid en jævn-20 strømsmagnetisering af transformerkernen.

I DE offentliggørelsesskrift nr. 2919652 er omtalt et forsyningskredsløb til en jævnstrømsformagnetiseret gaffeltransformer. Dette forsyningskredsløb indbefatter en spændingsskiide, som overfører en spænding dels til en kon-25 densator til abonnentlinien, dels til en modtaktskobling, som indeholder dioder. Ved dioderne kan modtaktskoblingen indstilles til forskellige forsyningsjævnstrømme til abonnentkredsen .

Det kendte forsyninskredsløb indbefatter endvidere 30 to drosselspoler, som er indskudt mellem forsyningskilden og abonnentlinien for at forhindre, at modtaktskoblingens jævnstrømindstilling påvirker vekselstrømningssignalerne (talesignalerne).

Anvendelsen af drosselspoler medfører imidlertid, at 35 forsyningskredsløbet fordyres og kræver mere plads (jfr. fig.3), og også den indstillelige impedanskobling for for-

DK 161356B

2 skellige forsyningsjævnstrømme er en ekstra omkostning.

I US patentskrift nr. 4.197.431 er omtalt et forsyningskredsløb til en jævnstrømsformagnetiseret gaffelkobling. Anvendelsen af pladskrævende drosselspoler for 5 tilslutning af jævnstrømsforsyningen til abonnentlinien er her undgået ved at forbinde en højohmet strømkilde med gaffelkoblingens totrådsside mod abonnentlinien. Dette sker ved to til linien tilpassende modstande, hvilket medfører tab, eftersom forsyningsstrømmen løber gennem mod modstandene.

10 I US patentskrift nr. 4.234.763 er omtalt et for syningskredsløb til en abonnentlinie. Dette forsyningskredsløb indbefatter en brokobling med en transformer, som indeholder et antal (seks) primærledninger og en sekundærledning. Primærledningerne er således placerede, at polariserings-15 virkningerne fra forsyningsstrømmen ophæves. Brokoblingen ophæver endvidere de longitudinelle støjsignaler fra ledningen, således at disse ikke når ud til sekundærledningen. Desuden forhindres talestrømmen i at løbe gennem forsyningsspændingskilden på grund af mellem primærledningerne place-20 rede spærrende transistorkredse.

Denne opfindelses formål er således at løse de problemer, som opstår, når forsyningskredsløbet er udformet med en brokobling.

Ved konstruktion af transformergafler, som indgår i 25 overdragere, stilles der visse krav til gaffelens udformning, og der må tages hensyn til transformerens jævnstrømsmagnetisering. For det første skal indgangsklemmerne mod totrådssiden være balanceret i forhold til et jordpunkt, eftersom såkaldte longitudinelle stømme - det vil sige støjstrømme, 30 som opstår over abonnentlinien som følge af ubalance i gaflen ved abonnentliniens indgang til gaflen - ellers opstår over linien. Der er på kendt vis placeret en balanceimpedans-også blot benævnt en "balance" - til tilvejebringelse af impedanstilpasning mellen gaflen og totrådslinien. Balancen 35 skal altså have en sådan værdi, at den impedans, som ses fra linien mod gaflen er lig med liniens impedans set fra

DK 161356 B

3 gaflen. Endelig skal ekkodæmpningen på totrådssiden være stor over for impedanser, dvs. linie- og apparatimpedanser, der er forbundet med gaffelens totrådsside. I modsat fald opstår reflektioner over linien mellem gaffelen og abonnent-5 apparatet.

For at forhindre kortslutning af talespændingen på linien over strømforsyningskredsløbet i tilslutning til jævnstrømsmagnetiserede gafflekoblinger er der i den kendte teknik, som vist i fig. 2 og 3 tilvejebragt forskellige 10 fremgangsmåder. Som senere nærmere forklaret hindres talestrømmen i fig. 2 i at nå frem til spændingskilden ved indsættelse af højohmige strømtransformatorer, medens afspærringen i fig. 3 sker ved drosselspoler.

Kredsløbet i fig. 2 må anses for at være for kostbart 15 at fremstille, især hvor der stilles store krav til balance i forhold til jord, medens kredsløbet i fig. 3 nok er simple-re at dimensionere, men drosselspolen stiller store krav til rådigt rumfang. Hvis opbygningen på kredsløbskortet-hvilket sædvanligvis er tilfældet - skal foretages med en 20 begrænset højde, kan den i fig. 3 viste opbygning slet ikke anvendes på grund af drosselspolens dimensioner.

Endvidere skal størrelsen af formagnetiseringsstrømmen ved jævnstrømsmagnetiserede gaffeltransformatorer ligge inden for visse grænser for opnåelse af den egnede transfor-25 matorvirkning.

Det er således formålet med opfindelsen at tilvejebringe en forsyningskobling til en jævnstrømsmagnetiseret gaffeltransformer, som er billigere at fremstille og som er mindre pladskrævende, end kendte koblinger.

30 Det angivne formål opnås med en forsyningskobling af den indledningsvist omtalte art, som ifølge opfindelsen er ejendommelig ved den i kravets kendetegende del angivne udformning.

Ved opfindelsen er tilvejebragt en forsyningskobling 35 til en jævnstrømsmagnetiseret gaffeltransformer, hvor de to primærviklinger, hvormed telefonlinien er forbundet, hver

DK 161356 B

4 er opdelt i to viklingsdele, medens forsyningsspændingskilden, som primært forsyner abonnenten med jævnstrøm, er forbundet med det fælles forbindelsespunkt mellem de to viklingsdele.

5 Koblingen er billig at fremstille, og der indgår ikke pladskrævende komponenter.

Kortslutning af talestrømmen over strømforsyningskredsløbet forhindres ved opfindelsen derved, at forsyningsspændingskildens indre modstand optransformeres til en højere 10 værdi ved den tilvejebragte gaffeltransformator.

Opfindelsen beskrives i det følgende nærmere under henvisning til tegningen, på hvilken fig. 1 viser et blokdiagram over en telefonoverdrager og dens forbindelse med en abonnent via en totrådslinie, 15 fig. 2 og 3 viser to forskellige udførelsesformer af en gaffeltransformer af kendt art, fig. 4 viser et kredsløbsdiagram over en gaffeltransformer ifølge opfindelsen, fig. 5 viser et forenklet kredsløbsdiagram over den 20 ene indgangsside på transformatoren ifølge fig. 4, og fig. 6 viser et impedansdiagram.

Blokdiagrammet ifølge fig. 1 viser et oversigtsdiagram af en overdrager, i hvilken gaffeltransformeren ifølge opfindelsen anvendes. En abonnentenhed Ab er via en linie 25 forbundet med et gaffelkredsløb GI, som har til opgave at opdele den indkommende totrådslinie L til en firtrådslinie.

Med gaffelkredsløbet GI er forbundet en balanceimpedans Z til at efterligne impedansen af abonnentenheden Ab og linien L set fra gaffelkredsløbets totrådsside. Firtrådslinien er 30 opdelt i en første signalvej, som indeholder et båndpasfilter F1 til talebåndet (eksempelvis 0,2-3,4 kHz), og en PCM-koder K til at omsætte de analoge signaler fra abonnentenheden Ab til en PCM-bitstrøm, som udsendes over overdragerens udgang via et gaffelkredsløb G2. Indkommende PCM-kodede signaler 35 til overdrageren omsættes i dekoderen DK i den anden signalvej til tilsvarende analoge signaler og føres via et 5

DK 1613 b 6 B

lavpasfilter F2 og eventuelt via en ikke vist forstærker til gaffelkredsløbet Gi.

Fig. 2 og 3 viser kredsløbsdiagrammet over kendte udformninger af gaffelkredsløbet GI i fig. 1. I udformningen 5 ifølge fig. 2 forsynes gaffeltransformerens to viklinger 1 og 1' fra en spændingskilde E0, der er forbundet til hver af viklingernes endepunkter via to strømtransformere 1^ og lB, således at en jævnstrøm I0 flyder gennem hver af viklingerne 1,1'. Herved opnås først og fremmest strømtilførsel 10 til abonnentenheden Ab, og samtidig formagnetiseres viklingerne 1 og 1' til en vis værdi. Forsyningsspændingskildens ene pol er jordet, hvorved den totrådede indgang til linien L skal være symmetrisk i forhold til jord. I et andet alternativ ifølge fig. 3 forbindes forsyningskilden Eq i serie 15 mellem to ens viklinger på en drosselspole D.

To strømbegrænsende modstande er betegnet R^. Som tidligere nævnt anses kredsløbet ifølge fig. 2 for at være dyrt, især hvis der stilles store krav til balance over for jord. Kredsløbet ifølge fig. 3 er fordelagtigere og enklere 20 at dimensionere. Imidlertid kræver her drosselspolen D stort rumgang, hvis den udføres med passive komponenter. Udformningen ifølge fig. 3 kan overhodet ikke anvendes, hvis den mekaniske konstruktion på kredsløbskortet kræver begrænset højde (sædvanligvis ca. 13,5 mm) netop afhængigt af drossel-25 spolen D.

I fig. 4 er vist en udførelsesform af gaffel tranformeren ifølge opfindelsen. Viklingen 1 ifølge fig. 2 og 3, som er forbundet med det ene endepunkt på totrådslinien L, er delt op i to dele 1^ og 12 med viklingstallene h.h.v.

30 n^ og n2. På samme måde er viklingen 1' ifølge fig. 2 og 3 delt op i to dele 1'^ og 1'2 med samme vindingstal h.h.v. n^ og n2. Forbindelsespunkterne mellem de to viklingsdele 12, 12 henholdsvis 112, 1*2 er forbundet med forsyningsspændingskilden Eq , hvis indre modstand er symboliseret med modstand-35 ende R2b og R2tø, idet dens midtpunktsudtag er jordet ifølge figuren. Modstanden R2b skal være lig med R2b for at kravet

DK 161356 B

6 om symmetri i forhold til jord for de totrådede indgangsklemmer til linien skal være opfyldt. Endepunkterne for de to viklinger 12/ 1*2 er ligesom for de kendte gaffelkredsløb ifølge fig. 2 og 3 forbundet med en fælles afkoblingskonden-5 sator Cq. Forsyningsjævnstrømmen I0 kommer da ifølge fig. 4 til at flyde fra forsyningsspændingskilden E0 gennem modstanden Rib, den ene vikling li, linien L, abonnentlinien Ab, linien L, den anden vikling l'i og gennem modstanden R2b tilbage til spændingskilden E0.

10 Den indre modstand Rib/ som er forbundet med den ene klemme a på gaffeltransformerens linieside, bliver ved opdelingen af primærviklingen i delviklingerne li og 12 optransformeret til en højere værdi 15 ni+n5 o R'ib - (·-) «Ib n2 20 som det fremgår af fig. 5. Der ses bort fra indvirkningen af afkoblingskondensatoren C0 på talestrømmene. Ifølge denne figur danner primærviklingen en autotransformer ved at de to viklingshalvdele li og 12 er magnetisk koblede. Jordpunktet 0 i fig. 5 svarer til jordpunktet 0 i fig. 4. Ifølge 25 kendte principper for en autotransformer gælder for modstanden Rib set fra klemmeren a-0 at R,lb nl+n2 2 30 - = (-) dvs.

Rib n2 nl+n2 2 35 R'ib = Rib (-) ifølge ovenstående.

n2

Det samme gælder for de to viklingsdele li og 12 ved indgangsklemmen b i forhold til jord 0. Forsyningsspændings- 40 kildens indre modstand R^/ R2b er altså, set fra de to indgangsklemmer a og b, blevet optrans formeret med en faktor.

5

DK 161356 B

7 nl+n2 2 (-) "2 Vælges eksempelvis n;j=n2 fås en firedobling af modstandsværdierne henholdsvis R2fc. Som følge af dette kan drosselspolen D ifølge fig. 3 spares.

Ifølge kredsløbsdiagrammet i fig. 4 flyder formagne-10 tiseringsstrømmen I0 kun gennem en del af gaffeltransformerens primærvilking (l! henholdsvis l'i). Jævnstrømsfor-magnetiseingen er derfor lavere med en faktor på (nl/n]+n2)2, eftersom primærviklingens induktans er proportional med kvadratet på vindingstallet n. Som følge heraf kan eksempelvis 15 transformerkernens tværsnitsareal formindskes, eftersom formagnetiseringen i kernen er omvendt proportional med kernens tværsnitsareal Afe.

Alternativt anvendes et kernemateriale med højere permeabilitet.

20 L I0 2

Energitæthed -.

Afe 25

En yderligere fordel er det, at der med den tilvejebragte kobling kan opnås en forbedret filtrering af støjtoner fra forsyningsspændingskilden Eq . Set fra forsyningsspændingskilden Eg ligger modstandene henholdsvis og R2b 30 samt viklingsdelene 12 og l2 i serie med afkoblingskondensatoren C0. Disse komponenter udgør således et filter i form af en serieresonanskreds. Imidlertid indeholder modstandene henholdsvis Rib og R2j-, i praksis en vis viklingsinduktans, som optransformeres med faktoren 35 ni+n2 2 C -) n2 ligesom den ohmske del af disse modstande. Ved optransfor- 40

DK 161356 B

8 mering ifølge fig. 4 og fig. 5 øges således filtrets induktive del, hvilket medfører, at dets resonansfrekvens formindskes i forhold til det tilfælde, hvor der ikke sker optransformering (fig. 3).

5 I diagrammet i fig. 6 er reaktanserne for den induk tive del af filtret, den kapacitive del samt reaktansen i filtret vist. Ændringen i modstandsværdien er ikke vist af overskuelighedshensyn.

Filtrets induktans før og efter optransformeringen 10 er benævnt henholdsvis L og L', og filterreaktanserne er benævnt henholdsvis X og X'. Den kapacitive reaktans er konstant - 1/wCq. Filtrets reaktans X før optransformeringen har sin nulgennemgang ved en frekvens fø, som i almindelighed ligger betydeligt højere end talebåndet Δ, d.v.s. at man 15 får en relativ dårlig filtrering af de støj toner fra forsyningsspændingskilden Eø, som ligger indenfor talebåndet Δ. Ved optrans formering af modstandene hhv. R^j-, og R2b og deres viklingsinduktanser til en højere værdi får filter-reaktansen X' sin nulgennemgang indenfor talebåndet, hvorfor 20 støjtonerne kan afkobles af filtret uden at nå ud på linien i samme omfang, hhv. ud til overdragerens firtrådsforbindelser over viklingerne 13 og 14.

I ovenstående eksempelvise udførelsesform af opfindelsen er det blevet antaget, at lednings impedansen har kapa-25 citiv karakter, hvorfor afbalancerings impedansen Zj-, ligeledes har kapacitiv karakter. Den foreslåede gaffel kan i givet fald anvendes til linier med induktiv eller resistiv karakter.

Claims (1)

1. DK 161356 B PATENTKRAV. Forsyningskobling til en jævnstrømsmagnetiseret gaffeltrans former, der eksempelvis indgår i en telefonlinieforstærker til at frembringe en totråds-firtrådskobling i for-5 stærkeren, og som indeholder en første primærvikling (1χ, 12. der er magnetisk koblet til et første par sekundærviklinger (I3, I5) samt en anden primærvikling (1£, 1£), der er magnetisk koblet til et andet par sekundærviklinger (I4, lg), hvorved sekundærviklingsparret dels danner en firtråds-10 vej og dels er forbundet med en i forhold til linieimpedansen tilpasset afbalanceringsimpedans (Zjj), kendetegnet ved, at den første og anden primærvikling (llf l2 henholdsvis 1|, 1£), begge er opdelt i to viklingsdele, således at vindingstallet (n^) for den ene viklingsdel (l1# 15 l£) står i et bestemt forhold til vindingstallet (n2) for den anden viklingsdel (12, 1£), og at en forsyningskilde (Eg) er forbundet med viklingsdelenes fælles forbindelsespunkt, virkningsangivelse.