DK165614B - Telefonstroemforsyning - Google Patents

Description

i

DK 165614B

Den foreliggende opfindelse angår et elektronisk kredsløb til at levere jævnstrømseffekt til de elektroniske kredsløb i et telefonabonnentapparat, som indbefatter en kondensator, der er forbundet over telefonapparatets indgangsterminaler, hvilken kondensator kan 5 oplades fra liniespændingen, når apparatet er forbundet til en linie, for således at opretholde strømforsyningen til apparatet, når det er pålagt, hvor den ene af indgangsterminalerne på apparatet er forbundet med den ene af linieterminalerne via emitter-kollektorvejen i en første transistor, så at kondensatoren kan 10 oplades af liniejævnstrøm, som løber gennem emitter-kollektorvejen i den første transistor, og hvor emitter-kollektorvejen i en anden transistor er forbundet mellem basis i den første transistor og den linieledning, i hvilken den første transistor ikke er forbundet, samt hvor der findes en forbindelse fra apparatets taleudgang til 15 basis i den anden transistor.

Sådanne elektroniske kredsløb er påkrævet til anvendelse ved et telefonabonnentapparat, specielt hvor det er nødvendigt at tilvejebringe en "feature"-^telefon til telefonadministrationer, som kræver en telefon med lavt spændingsfald. Mange telefonadministrationer 20 kræver, at telefonapparatet har et meget lavt spændingsfald over linieterminalerne, når der er løftet af (f.eks. US krav om 6 volt ved 20 mA), for at sikre linie~"indfangning" i telefoncentralen.

Selv om det er muligt at udføre en enkel almindelig telefon for lav spænding (POT: plain ordinary telephone), er markedskravene om 25 telefoner med flere features (som kræver mere effekt) blevet opfyldt enten ved at forse sig mod bestemmelserne, ved at anvende batterier/netstrømforsyning eller ved at anvende store induktionsspoler (f.eks. 12 Henry, 100 mA normeret).

Mange af disse enkle almindelige telefoner kan tilvejebringe 1 30 eller 2 mA til ydre kredsløb, såsom integrerede signaleringskredsløb (IC'er). Feature-telefonen kræver imidlertid 2 eller 3 mA til sin mikroprocessor (hvis en sådan findes) og så meget effekt som muligt (f.eks. 12 til 15 mA (* 3,5 volt minimum) til opkaldsfremskridenmonitor (CPM: Call Progress Monitor) eller 35 fuldtalemonitor (FSM: Full Speech Monitor) eller håndfri (HF) drift for at opnå tilfredsstillende udgangslydeffekt. Eksisterende integrerede POT kredsløb kan ikke opfylde disse strømbehov.

Fig. 1 viser udformningen af udgangstrinnet i en sådan IC. I denne er liniespændingen, 1^ er liniestrømmen, og er strømmen,

DK 165614 B

2 som leveres til telefonens elektroniske kredsløb. Hele effekten til de indre kredsløb aftages således fra linien via Zc netværket. Denne udformningsbegrænsning er forårsaget af modulationen på telefonlinien, som driver den øjeblikkelige liniespænding Vy under den 5 positive terminal på strømforsyningen (der skal afledes fra linien, da der ikke er nogen anden strømkilde). Også under transmission går effekt til spilde med at drive senderens udgangsstrøm ind i det passive Zc netværk. I fig. 1 er Vy = VRyp + (Ις . Ζς), hvor Z^ typisk ligger i området 600-1000 ohm, som be-10 grænser 1^. til 1-2 mA maksimum. R^y anvendes til at afføle ly til f.eks. forstærkningsregulering, og hvis Ir er stor, opstår der en fejl.

På de markeder, som tillader det, er det muligt at udføre en serieforbundet sender og højttalereffektforstærker. Vanskeligheden 15 er spændingsfald, og selv med anvendelse af kostbare VM0S polaritetsbroer i stedet for siliciumdioder er det stadig ikke muligt at imødekomme mange af specifikationerne med hensyn til spændingsfald.

En anden vanskelighed ved disse feature-telefoner skyldes drift med røret lagt på. Telefonen er her mekanisk "pålagt", men elektrisk 20 "afløftet", da mi krotelefonen ligger i sin gaffel, men elektronikken bliver fuldt eller delvis strømforsynet. Eksempler på dette er de ovennævnte CPM/FSM og HF faciliteter. Traditionelt gør dette brug af en kompliceret mekanisk blokeringsomskifter, som, selv om den ikke er meget kostbar, er vanskelig at udføre og kræver modifikationer 25 for hver telefontype. Dette udformningsproblem elimineres med en elektronisk gaffel omskifter, men denne har hidtil været temmelig kostbar i komponenter.

I EP-A-0102111 er vist et elektronisk jævnstrømsforsynings-kredsløb af den ovenfor omhandlede art. Dette kendte kredsløb lider 30 af de samme ulemper som kredsløbet vist i fig. 1. I kredsløbet i EP-A-0102111 er den første transistor mættet under normal talefunktion. Hovedparten af telefonliniestrømmen løber fra basis i den første transistor og derfra gennem den anden transistor. Det må antages, at der herved udtages mere strøm fra basis i den første 35 transistor, på en kort telefonlinie, end fabrikantens normering ville tillade. Impedansen, som optræder over telefonlinien, bliver derfor bestemt af værdierne af komponenterne, som er forbundet med kollektoren i den første transistor. Dette arrangement arbejder ikke godt ved ekstremt lave værdier af liniestrøm, da den første

DK 165614B

3 transistor næsten falder ud af mætning. Forstærkning bestemmes af strøm, som modulerer telefonlinien via den anden transistor og er i det væsentlige baseret på, at den anden transistor er "perfekt" for åt'Sikre forstærkningsstabi1 itet.

5 Formålet med opfindelsen er at tilvejebringe et udgangskredsløb til et telefonapparatkredsløb, som muliggør, at de ovennævnte vanskeligheder minimeres eller afhjælpes.

Ifølge den foreliggende opfindelse tilvejebringes et elektronisk kredsløb af den indledningsvis angivne art, som er ejendomme-10 ligt ved en resistiv impedans, der er forbundet mellem basis i den første transistor og kollektoren i den anden transistor, en tredie transistor, hvis basis er forbundet med forbindelsespunktet mellem den resistive impedans og den anden transistor, og hvis emitter er forbundet med forbindelsespunktet mellem den første transistor og 15 kondensatoren, og en fjerde transistor, hvis emitter-kollektorvej er forbundet mellem linieledningerne på liniesiden af den første transistor, og hvis basis er forbundet med kollektoren i den tredie transistor.

Opfindelsen skal herefter forklares nærmere under henvisning 20 til tegningen, hvor fig. 1 viser et kendt arrangement til udgangsforbindelsen, dvs. forbindelsen til linien, for et telefonabonnentapparat, som beskrevet 25 ovenfor, fig. 2 et kredsløb, som afviger fra kredsløbet i fig. 1, men som stadig lider af ulemper, og fig. 3 og 4 udførelsesformer for et elektronisk kredsløb ifølge opfindelsen.

30

Hver af figurerne 2,3 og 4 viser så meget af udgangsforbindelsesarrangementet for et telefonabonnentapparat, som er nødvendigt for forståelse af opfindelsen.

Fig. 2 viser et kredsløb, hvorpå opfindelsen er baseret. Oet 35 kan vises, at jævnstrømskarakteristikken for kredsløbet er givet ved: 5

DK 165614B

4 VL *1R1 + ilCL x REXT^ og impedansen er

1 = REXT x —^L

l3 10 shuntet af (Rj + R3), som kan være betydeligt større end Z.

Liniestrømmen 1^ føres gennem T2. Hvis forbindelsespunkt (A) er jg meré positivt end forbindelsespunkt (D), som igen er mere positivt end forbindelsespunkt (E), er gennemgang fra (A) til (E) mulig, og liniestrømmen oplader Cpsu. Hvis imidlertid spændingen i (A) skal være lavere end spændingen i (E) på grund af de bindinger, som tilbagekoblingssløjfen pålægger, løber liniestrømmen gennem basis i 2q T2 ned til kollektoren i TI. Følgelig kommer strømforsyningen til de tilknyttede kredsløb fra kollektorstrømmen i T2 og opretholdes i perioder, hvor spændingen i (A) er lavere end spændingen i (E), af ladningen på kondensatoren.

Taleudgangen på håndsættet vist som VIN føres til den ene oc indgang på en operationsforstærker A, hvis udgang er forbundet med do basis på TI, så at jævnstrømsforsyningen og taleudgangen er i parallel. Den anden indgang på forstærkeren A er er forbundet med den ene linieledning via en konstantstrømsanordning CC, der f.eks. kan være en passende forspændt transistor. De andre komponenter i 20 kredsløbet, nemlig Rj, Z3, er omtalt ovenfor. Selv om dette kredsløb er en forbedring i forhold til fig. 1, har det ulemper: 1) Der er en meget stor forstærkningsændring, når T2 går fra at lede liniestrøm gennem kollektoren til mætning med liniestrøm gennem basis. Dette giver et problem med de modstridende krav om 35

DK 165614 B

5 tilstrækkelig sløjfeforstærkning for at give god højfrekvenskarakteristik og om at opretholde sløjfestabilitet.

2) Spidsværdien af vekselstrømssignalsvinget pi linien begrænses åf kollektormætningen i T1 og det høje basis-emitterstrømfald i T2, 5 som kan overstyre T2 alligevel.

3) Dioden D1 bevirker en reduktion i den til rådighed værende spænding ved (E) på grund af sin overgang. Denne kan minimeres ved anvendelse af en Schottky diode til D1.

Fig. 3 viser en lavspændingsvariant af fig. 2, som afhjælper de 10 ovennævnte ulemper. Når T2 går i mætning, afspejler emitter-basis-overgangen i T3 kollektor-basis i 12, og T4 leverer drivstrømmen til linien, idet den forstærker kollektorstrømmen i T3. Forstærkningsændringsproblemet forårsaget af variationer i jævnspænding, som når elektronikken, bliver således minimeret, spidsværdien af vekselstrøms-15 svinget forøges, og tabet pi grund af D1 (i fig. 2) elimineres. Dioden ZD1 er tilføjet for at forhindre emitter-basisavalanche på T2 og forhindre beskadigelse af lavspændingskredsløb, der er forbundet over Cpsu. Den kan erstattes af et shuntregulatorkredsløb i det integrerede kredsløb.

20 En højspændingsvariant er vist i fig. 4, som i mange henseen der svarer til kredsløbet i fig. 3. Under normal afløftet drift bliver forbindelsespunktet (F) forsynet med en konstant strøm, som tvinger T5 og T6 til mætning og således forbinder modstanden R1 til forbindelsespunktet (A). Kondensatoren ll0,der ' ledende 25 tilstand, når et stort signal optræder på forbindelsespunktet (A) , og potentialforskellen mellem (A) og (B) er lille.

Under pålagt tilstand bliver forbindelsespunktet (F) deaktiveret af ikke viste forbindelser fra gaffelomskifteren eller dens elektroniske ækvivalent, og forstærkeren A bliver afbrudt. Dette afbryder 30 strømmen gennem T4 og T2. Da liniespændingen i afløftet tilstand sædvanligvis er 50 volt jævnspænding plus en eller anden overlejret ringespænding, optræder denne på basis af T2. Dioden D3 beskytter derfor emitter-basisvejen i T3, og D2 tilpasser karakteristikken for D3. Når forbindelsespunktet (F) ikke er strømforsynet, elimineres mu-35 ligheden for en krybeledevej gennem til forstærkeren. Til de markeder, som er ufølsomme for denne lækstrøm, eller hvor sløjfeafbry-delsesnummervalg uden en elektronisk gaffelafbryder er påkrævet, er det muligt at eliminere T5 og T6 og genforbinde direkte til forbindelsespunktet (A) .

6

DK 165614 B

I pålagt tilstand behøves der en lille strøm til at muliggøre, at forstærkeren A igen strømforsynes, nir der løftes af. Denne kan tilvejebringes af en modstand med høj værdi fra forbindelses-punktet (A) eller af et indbygget batteri.

5 Sløjfeafbrydelsessignalering udføres ved overstyring/deakti- vering af forstærkeren A og ved pulsering af basis i T1.

Transistorerne T1 til T6 og dioderne D2 og D3 kan være enten diskrete eller integreret i en passende højspændingsproces.

Arrangementerne beskrevet under henvisning til fig. 2,3 og 4 10 kan også fungere som det elektroniske ækvivalent til gaffelafbryderen, så at nødvendigheden af en mekanisk gaffelafbryder til anvendelse i pålagt tilstand, f.eks. når telefonen anvendes som et håndfrit apparat, undgås. For at gøre dette er de forskellige komponenter, der er forbundet over linien, såsom transistorerne og tilknytte-15 de kredsløbselementer, højspændingsanordninger. Når abonnenten således løfter af, er den frembragte spændingsændring mere end tilstrækkelig til, at den ses på centralen som en afløftning. Hovedmassen af kredsløbet findes i det integrerede kredsløb, som kun "ser" lave spændinger, men det styrer også disse ydre højspændings-20 anordninger.

Kombinationen af effektudtagning til at drive de forskellige elementer i det integrerede kredsløb, f.eks. forstærkeren A i telefonapparatet, med udsendelsen af tale bliver udført således, at talesignalet på linien ikke påvirkes af variationerne i disse forskellige ele-25 menters behov. Dette skyldes udformningen af kredsløbet, hvorved dets styresløjfe altid søger at sikre, at de korrekte tilstande findes på linien. Når det overhovedet er muligt, bliver endvidere al overskudseffekt afledet til lagerkondensatoren Cpsu.

30 35

Claims (3)

1. Elektronisk kredsløb til at levere jævnstrømseffekt til de elektroniske kredsløb i et telefonabonnentapparat, som indbefatter 5 en kondensator (Cp<»y), der er forbundet over telefonapparatets indgangsterminaler, hvilken kondensator kan oplades fra liniespændingen, når apparatet er forbundet til en linie, for således at opretholde strømforsyningen til apparatet, når det er pålagt, hvor den ene af indgangsterminalerne på apparatet er forbundet med den 10 ene af linieterminalerne via emitter-kollektorvejen i en første transistor (T2), så at kondensatoren (Cp^y) kan oplades af liniejævnstrøm, som løber gennem emitter-kollektorvejen i den første transistor, og hvor emitter-kollektorvejen i en anden transistor (TI) er forbundet mellem basis i den første transistor og den 15 linieledning, i hvilken den første transistor ikke er forbundet, samt hvor der findes en forbindelse fra apparatets taleudgang (VIN, A) til basis i den anden transistor, kendetegnet ved en resistiv impedans (R4), der er forbundet mellem basis i den første transistor (T2) og kollektoren i den anden transistor (TI), en 20 tredie transistor (T3), hvis basis er forbundet med forbindelsespunktet mellem den resistive impedans og den anden transistor, og hvis emitter er forbundet med forbindelsespunktet mellem den første transistor og kondensatoren, og en fjerde transistor (T4), hvis emitter-kollektorvej er forbundet mellem linieledningerne på linie-25 siden af den første transistor, og hvis basis er forbundet med kollektoren i den tredie transistor.

2. Kredsløb ifølge krav 1, kendetegnet ved en operationsforstærker (A), via hvilken taleudgangen er forbundet med basis i den anden transistor (TI), en femte transistor (T5), hvis 30 basis er forbundet med en konstantstrømskilde, hvilken forbindelse er deaktiveret, når telefonens mi krotelefon er pålagt, en forbindelse fra emitteren i den femte transistor til den ne linieledning, en forbindelse fra kollektoren i den femte transistor via en resistiv impedans (R5) og en kondensator (C^^) til den anden 35 linieledning, hvilken anden linieledning er den, hvori den første transistor (T2) er forbundet, og en sjette transistor (T6), hvis basi semittervej er forbundet over den sidstnævnte kondensator, og hvis kol lektor over en resi stiv impedans (RI) er koblet til den anden nævnte indgang på operationsforstærkeren. DK 165614B 8

3. Kredsløb ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at impedanserne og andre parametre for komponenterne over linien er sådanne, at når et apparat, som anvender kredsløbet, er i afløftet eller virksom tilstand, er impedansen over linien en sådan, at der 5 tilvejebringes en afløftet tilstand til en telefoncentral. 10 15 20 25 30 35