DK161998B - Koblingstrin for tilkobling af et signalbehandlende apparat til en transmissionsledning - Google Patents

Description

- i -

DK 161993 B

Opfindelsen angår et koblingstrin for tilkobling af et signalbehandlende apparat til en transmissionsledning med en til en forsyningsspændingskilde tilsluttet serieforbindelse mellem en første transistor og en styret strømkilde, hvorhos forbindelsespunktet mellem den første 5 transistor og strømkilden er forbundet med transmissionsledningen, hvorhos den første transistor styres af apparatets udgangssignaler, og hvorhos strømkilden indkobles under hver transmission fra apparatet.

Et sådant koblingstrin kendes eksempelvis fra EP-patentskrift nr.

00.93.882 (svarende til DE- offentliggørelsesskrift nr. 32 15 063. Ved 10 transmissionssystemer opstår der hyppigt det problem, at der ved tilpasning til en lavohmsk transmissionskanal skal sendes lavohmsk, medens modtagerne skal være højohmske for at belaste transmissionskanalen mindst muligt. Dette problem opstår især, når det i en bygning installerede elektriske net skal benyttes som transmissionskanal for informa-15 tioner. Ved interne styresystemer til selektiv fjernstyring af elektriske apparater, som er anbragt i bygninger, transmitteres der i denne forbindelse via det elektriske net henholdsvis adresse- eller instruktionsmeddelelser, som indeholder kodede informationer i form af som sinusbøl gesekvenser udformede bærebølgefrekvente impulser og impulsmel-20 lemrum. Det installerede elektriske net er på grund af driften af mange elektriske apparater udsat for stærke impedanssvingninger. For i stor udstrækning at udelukke fald i de bærebølgefrekvente sinusbølgesekven-sers spændingsniveau på grund af sådanne impedanssvingninger foreslås der i henhold til det nævnte DE-offentliggørelsesskrift 32 15 063 et 25 koblingstrin, som i en instruktionsmeddelelses varighed formidler en lavohmsk indkobling, men ellers kan kobles højohmsk.

Det er opfindelsens opgave at udforme et koblingstrin af den i indledningen nævnte art således, at det er egnet både til transmission og modtagelse, hvorhos antallet af de anvendte komponenter skal holdes 30 så lavt som muligt. Endvidere skal koblingstrinet behøve det mindst mulige antal tilslutninger til det signalbehandlende apparat.

Denne opgave løses ifølge opfindelsen ved, at apparatets signaltilslutning, som virker som ind- og udgang, er forbundet med den første transistors base via en første modstand, at en styreudgang på apparat-35 et, hvor der venter et signal, som fastlægger transmissionsretningen, - 2 -

DK 161998 B

er forbundet med den første transistors base via en anden modstand, og at transmissionsledningen er forbundet med apparatets signaltilslutning via en tredie modstand.

Koblingstrinet ifølge opfindelsen kan altså anvendes både ved sen-5 ding og modtagelse af signaler, hvorhos slutmodstanden er lavohmsk ved sendingen og højohmsk ved modtagelsen. Ved anvendelse af en enkelt signaltilslutning, som virker som udgang ved transmissionen og som indgang ved modtagelsen, er det kun nødvendigt med to tilslutninger mellem det signalbehandlende apparat og koblingstrinet. Dette har især betydning, 10 når der anvendes et stærkt integreret kredsløb til det signalbehandlende apparat, da antallet af tilslutninger ved sådanne kredsløb altid er lille i forhold til mængden af de funktioner, som realiseres i et kredsløb.

Den tredie modstand anbringes på fordelagtig måde mellem den før-15 ste transistors forbindelsespunkt med strømkilden og med den første transistors base. Dermed er signalet i tilfælde af modtagelse ført direkte til apparatets signaltilslutning via den tredie og den første modstand.

Strømkilden kan bestå af serieforbindelsen mellem en anden tran-20 sistor og en modstand, hvorved den anden transistor har den samme gennemgangsretning som den første transistor, og den anden transistors base er forbundet med udtaget på en spændingsdeler med to modstande, af hvilke den ene modstand er tilsluttet til apparatets styreudgang. Dermed bliver på den ene side indgangsmodstanden i kredsløbets meget høj 25 ved modtagelsen, medens strømkilden på den anden side ved transmissionen kan føre en høj strøm.

I en alternativ udformning kan strømkilden bestå af serieforbindelsen mellem en anden transistor og en fjerde modstand, hvorved der til denne serieforbindelse er parallel kobl et en sjette modstand, og den 30 anden transistors base er forbundet med apparatets signal til slutning. I denne forbindelse bliver kredsløbet ved modtagelsen ganske vist ikke mere vilkårligt højohmsk. Hvis der imidlertid efter koblingstrinet er koblet et filter, fx. en seriesvingningskreds, har dette ved modtagelsen en højere kvalitet på grund af den mindre indgangsmodstand.

35 I en særlig enkel udformning kan strømkilden bestå af seri eforbin-

DK 161998 B

- 3 - del sen af en diode med en fjerde modstand, hvorved der er parallel koblet en sjette modstand til denne serieforbindelse. Dioden kan overtage høje strømme i forhold til referencepotentialet og virker altid, når styresignalet har et "etH-niveau.

5 I en fordelagtig udformning er den første transistor forbundet med forsyningsspændingen via en syvende modstand, hvorved modstandens forbindelsespunkt med den første transistor er forbundet med den anden transistors base via en kondensator. Dermed opnås der via kondensatoren en lastafhængig styring af strømkilden, således at strømforbruget ned-10 sættes.

Til den anden modstand kan der være seriekoblet en femte modstand, via hvilken den anden modstand er forbundet med den første transistors base, hvorved disse to modstandes forbindelsespunkt er tilsluttet til et referencepotential via en kondensator. Denne kondensator virker som 15 udglatningskondensator til blød indkobling af strømkilden, således at der undgås klikkende forstyrrelser.

Ved en særlig fordelagtig udformning er der til den anden modstand seriekoblet en til frekvensen for de signaler, som skal transmitteres, afpasset parallel svingningskreds, via hvilken den anden modstand er 20 forbundet med den første transistors base, hvorved forbindelsespunktet mellem den anden modstand og parallel svingningskredsen er tilsluttet til et referencepotential via en anden kondensator med stor kapacitet.

Den anden kondensator skal i denne forbindelse have en så stor kapacitet, at den næsten udgør en kortslutning for de transmitterede signal-25 ers frekvens. Parallelsvingningskredsen virker i denne forbindelse som filter både ved modtagelse og transmission.

Fordelene ved arrangementet ifølge opfindelsen fremkommer også, hvis der i stedet for transmissionsledningen er tilsluttet et apparat, som virker både som signalsender og signalmodtager. Koblingstrinet er 30 da lavohmsk ved det tilsluttede apparats modtagedrift som tilpasning til apparatets lave impedans, medens det er højohmsk ved sendedrift og dermed kun belaster de frembragte signaler lidt.

Udførelseseksemplerne for opfindelsen forklares 1 det følgende nærmere ved hjælp af figurerne 1 til 5: 35 Fig. 1 viser et principdiagram for arrangementet ifølge opfinde!-

DK 161998 B

- 4 - sen. Det signalbehandl ende apparat 1 er i dette tilfælde fortrinsvis udført som et stærkt integreret kredsløb, som fx. indeholder en modulator og en demodulator. En sendeforstærker la er på udgangssiden og en modtagerforstærker Ib på indgangssiden forbundet med en signaltilslut-5 ning I/O, som samtidigt tjener som ind- og udgang. Ved en styretilslutning S i det stærkt integrerede .kredsløb 1 venter der et "et"-signal, når kredsløbet arbejder i sendedrift. Apparatet 1 kobles med et i det følgende forklaret koblingstrin til en transmissionsledning 17, som fx. kan være en netledning. Koblingstrinet omfatter serieforbindelsen mel-10 lem en NPN-transistor 2 og en strømkilde 3, hvorved kollektoren i transistoren 2 er tilsluttet til den positive forsyningsspænding og strømkilden 3 til referencepotentialet.

Forbindelsespunktet mellem transistor 2 og strømkilde 3 er forbundet med transmissionsledningen 17 via en kondensator 16. Transistorens 15 2 base styres af apparatets 1 signal til slutning I/O via en modstand 4.

Den styrbare strømkilde 3 styres direkte via styretilslutningen S på apparatet 1.

Endvidere er signaltilslutningen S på apparatet 1 forbundet med transistorens 2 base via en modstand 5, og der er koblet en modstand 6 20 mellem transistorens 2 base og emitter. I modtagedriften venter der et "nul“-signal ved styreudgangen S på apparatet 1, således at både strømkilden 3 og transistoren 2 er spærret. Koblingstrinets indgangsmodstand er derfor højohmsk. Signaler, som er til stede på transmissionsledningen 17, føres via kondensatoren 16, modstanden 6 og modstanden 4 til 25 signal tilslutningen I/O på apparatet 1 og behandles i dette.

Hvis nu apparatet 1 kobler til sendedrift, venter der ved styretilslutningen S et "et"-signal, som indkobler strømkilden 3 og simulerer et arbejdspunkt for transistoren 2 via modstanden 5. De ved signaltilslutningen I/O ventende transmissionssignaler styrer transistoren 2 30 via modstanden 4 på grund af den af signal til slutningen leverede forspænding, således at de transmitterede signaler indkobles lavohmsk på transmissionsledningen 17. Selv ved et net, som er udsat for høje impedanssvingninger, forbliver spændingsniveauet for det signal, som bærer den kodede information, derfor upåvirket i stor udstrækning. Derimod 35 dæmpes de på transmissionskanalen 17 tilstedeværende signaler næsten - 5 -

DK 16199 8 B

ikke på grund af de i modtagel sesti 1 standen højohmske koblingstrin.

Et detaljeret udførelseseksempel er vist på fig. 2. Her er den styrbare strømkilde 3 udført med serieforbindelsen mellem en NPN-tran-sistor 3a og en modstand 3b, som er efterkoblet dens emitter. Transi-5 storen 3a har den samme ledeevnetype og den samme gennemgangsretning som på transistoren 2. Transistorens 3a base er tilsluttet til udtaget på en af modstandene 3c og 3d bestående spændingsdeler. Denne spændingsdeler er på den ene side tilsluttet til styretilslutningen S på apparatet 1 og på den anden side til referencepotentialet. Transistoren 10 3a overtager således en strøm, som er fastlagt af modstandene 3b til 3d samt af signalets spændingsniveau på styretilslutningen S, hvis der venter et "et"-signal ved styretilslutningen S. Transistorens 3a base er imidlertid endvidere forbundet med transistorens 2 kollektor via en kondensator 12. Denne kollektor er tilsluttet til forsyningsspændingens 15 pluspol via en modstand 13. Dette kredsløb har den fordel, at transistorens 3a hvilestrøm kan holdes lille, og at der alligevel efter behov også muliggøres høje belastningsstrømme i forhold til referencepotentialet. Transistoren 3a styres nemlig lastafhængigt via kondensatoren 12.

20 Yderligere sammenlignet med kredsløbet ifølge fig. 1 indeholder kredsløbet ifølge fig. 2 desuden en modstand 10, som er serieforbundet med modstanden 5 og forbinder denne med transistorens 2 base og modstanden 6. Forbindelsespunktet mellem modstandene 5 og 10 er stelforbundet via en kondensator 11. Det opnås med det derved af modstanden 5 25 og kondensatoren 11 dannede RC-led, at signalets flanker gøres flade på signaltilslutningen S, og at der dermed undgås klikkende forstyrrelser.

Ved kredsløbet ifølge fig. 2 er signaltilslutningen I/O på apparatet inden for apparatet forbundet med referencepotentialet via en felt-effekttransistor 18. Felteffekttransistorens 18 base er ført til en re-30 guleringstilslutning R. Ved hjælp af denne reguleringstilslutning kan amplituden således reguleres på signaltilslutningen 1/0 på apparatet 1.

Dette arrangement kan især gennemføres fordelagtigt ved integrerede CMOS-kredsløb.

Et yderligere udførelseseksempel for opfindelsen er vist på fig.

35 3. Her er modstanden 10 ifølge fig. 2 erstattet med en parallelsving-

DK 161998 B

- 6 - ningskreds med en kondensator 14 og en induktiv modstand 15. Endvidere er transmissionsledningen 1-7 via en seriesvingningskreds med en induktiv modstand 19 og en kondensator 20 tilsluttet til forbindelsespunktet for transistorerne 3 og 3a. Ved dette kredsløb skal kondensatorens 11 5 kapacitet være så stor, at denne næsten virker som en kortslutning i signalernes frekvensområde. Parallel svingningskredsen 14, 15 sammen med kondensatoren 11 bevirker både på modtagekanalen og på transmissionskanalen en kraftig dæmpning for alle frekvenser, som ikke svarer til den ønskede frekvens. Disse frekvenser dæmpes yderligere af seriesving-10 ningskredsen 19, 20, hvorved denne ligeledes er effektiv både i sende-og i modtageretningen. De to svingningskredse udgør derfor to filtre, som benyttes i begge signal retninger. Dermed er det kun nødvendigt med en udligning i en driftsmåde, nemlig det enkleste ved transmissionen.

På fig. 4 og 5 er der vist to yderligere udførelsesmuligheder for 15 strømkilden 3. Ved udførelseseksemplet ifølge fig. 4 anvendes der i stedet for en NPN-transistor en PNP-transistor 3a, hvis emitter er forbundet med transistorens 2 emitter via en modstand 3b, og hvis kollek-tor er forbundet med referencepotentialet. Endvidere er transistorens 2 emitter ligeledes forbundet med referencepotentalet via en yderligere 20 modstand 3e. I dette tilfælde styres transistorens 3a base ikke via styretilslutningen, men via signaltilslutningen I/O. Dermed indkobles transistoren 3a ved negative signaler på signaltilslutningen I/O, således at kredsløbet er i stand til at levere høje negative strømme i forhold til referencepotentialet.

25 Da transistoren 3a altså kun indkobles efter behov, er dette kredsløb strømbesparende. Positive strømme leveres som ved de andre kredsløb via transistoren 2. På grund af den parallel koblede modstand 3e bliver kredsløbet i modtagedriften ikke mere vilkårligt højohmsk.

Til gengæld får seriesvingningskredsen 19, 20 imidlertid på grund af 30 den lavohmske indgang selv i modtagedriften en højere kvalitet. Endvidere forhindres det med modstanden 3e, at kapacitive spændingsindkoblinger fører til utilladelige indgangsspændinger via kondensatoren 20 i koblingstrinets modtagedrift, altså ved højohmsk indgang. Det er især vigtigt, når transmissionsledningen 17 er et strømnet.

35 Kredsløbet ifølge fig. 5 adskiller sig fra kredsløbet ifølge fig.

DK 161998 B

- 7 - 4 ved, at transistoren 3a er erstattet af en diode 3f, hvis anode er forbundet med transistorens 2 emitter. Via denne diode 3f og den i serie forbundne modstand 3b kan der dermed overtages høje strømme i forhold til referencepotentialet. Dioden 3f er altid ledende, så længe 5 der venter et "ef'-signal på signaludgangen S. Som ved kredsløbet ifølge fig. 4 forbedres seriesvingningskredsens 19, 20 kvalitet af den parallel koblede modstand 3e.

Ved alle viste kredsløb skal der henvises til, at modstande, som er direkte forbundet med apparatet 1, ikke skal være diskret til stede, 10 men under visse omstændigheder kan dannes af den indvendige modstand på de tilsvarende udgange på apparatet 1.

Der kan med det beskrevne koblingstrin i stedet for transmissionsledningen også tilkobles andre apparater, som fungerer både som sender og modtager, til det signalbehandlende apparat. Det vil i disse ti 1-15 fælde nemlig i stor udstrækning være hensigtsmæssigt at føde det tilsluttede apparat lavohmsk, hvis dette virker som modtager. Omvendt skal det tilsluttede apparat som sender imidlertid belastes mindst muligt, dvs. tilsluttes højohmsk. Netop dette opnås imidlertid med det beskrevne koblingstrin. Som eksempel på et apparat, som kan virke både som 20 sender og modtager, skal der nævnes en højttaler, som også virker som mikrofon.

25

Claims (10)

1. Koblingstrin for tilkobling af et signal behandl ende apparat (1) til en transmissionsledning med en til en forsyningsspændingskilde tilsluttet serieforbindelse mellem en første transistor (2) og en styret strømkilde (3), hvorhos forbindelsespunktet mellem første transistor 5 (2) og strømkilde (3) er forbundet med transmissionsledningen, hvorhos den første transistor (2) styres af apparatets (1) udgangssignaler, og hvorhos strømkilden (3) indkobles under hver transmission, kendetegnet ved, at apparatets signaltilslutning (I/O), som virker som ind- og udgang, er forbundet med den første transistors (2) base via en 10 første modstand (4), at en styreudgang (S) på apparatet (1), hvor der venter et signal (An), som fastlægger transmissionsretningen, er forbundet med den første transistors (2) base via en anden modstand (5), og at transmissionsledningen (17) er forbundet med signaltilslutningen (I/O) på apparatet (1) via en tredie modstand (6).

2. Koblingstrin ifølge krav 1, kendetegnet ved, at den tredie modstand (6) er anbragt mellem forbindelsespunktet for den første transistor (2) med strømkilden (3) og den første transistors (2) base.

3. Koblingstrin ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at styreudgangen (S) på apparatet (1) er forbundet med en styreindgang på 20 strømkilden (3).

4. Koblingstrin ifølge krav 3, kendetegnet ved, at strømkilden (3) består af serieforbindelsen mellem en anden transistor (3a) og en modstand (3b), at den anden transistor (3a) har den samme gennemgangsretning som den første transistor (2), og at den anden transistors 25 (3a) base er forbundet med udtaget på en spændingsdeler med to modstande (3c, 3d), af hvilke den ene modstand (3c) er tilsluttet til styreudgangen (S) på apparatet (1).

5. Koblingstrin ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at strømkilden (3) består af serieforbindelsen mellem en anden transistor 30 (3a) og en fjerde modstand (3b), hvorved en sjette modstand (3e) er koblet parallelt til denne serieforbindelse, og at den anden transistors (3a) base er forbundet med signaltilslutningen på apparatet (1).

6. Koblingstrin ifølge krav I eller 2, kendetegnet ved, at - 9 - DK 16 1998 B strømkilden (3) består af serieforbindelsen af en diode (3f) med en fjerde modstand (3b), hvorved en sjette modstand (3e) er koblet parallelt til denne serieforbindelse.

7. Koblingstrin ifølge krav 3 eller 4, kendetegnet ved, at 5 den første transistor (2) er forbundet med forsyningsspændingen via en syvende modstand (13), og at modstandens (13) forbindelsespunkt med den første transistor (2) er forbundet med den anden transistors (3a) base via en første kondensator (12).

8. Koblingstrin ifølge et af kravene 1 til 6, kendetegnet 10 ved, at der til den anden modstand (5) er seriekoblet en femte modstand (10), via hvilken den anden modstand (5) er forbundet med den første transistors (2) base, og at forbindelsespunktet for disse to modstande (5, 10) er tilsluttet til et referencepotential via en anden kondensator (11).

9. Koblingstrin ifølge et af kravene 1 til 8, kendetegnet ved, at der til den anden modstand (5) er seriekoblet en parallelsvingningskreds (14, 15), som er tilpasset til frekvensen for de signaler, som skal overføres, og via hvilken den anden modstand (5) er forbundet med den første transistors (2) base, og at forbindelsespunktet mellem 20 den anden modstand (5) og parallelsvingningskredsen (14, 15) er tilsluttet til et referencepotential via en anden kondensator (11) med stor kapacitet.

10. Koblingstrin ifølge et af kravene 1 til 9, kendetegnet ved, at der i stedet for transmissionsledningen er tilsluttet et appa-25 rat, som virker både som signalsender og som signalmodtager.