EP1118201A1 - Vorrichtung zum galvanisch getrennten verbinden einer telefonleitung mit einer signalverarbeitungseinrichtung am teilnehmerende der telefonleitung - Google Patents

Vorrichtung zum galvanisch getrennten verbinden einer telefonleitung mit einer signalverarbeitungseinrichtung am teilnehmerende der telefonleitung

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Publication number
EP1118201A1
EP1118201A1 EP99955691A EP99955691A EP1118201A1 EP 1118201 A1 EP1118201 A1 EP 1118201A1 EP 99955691 A EP99955691 A EP 99955691A EP 99955691 A EP99955691 A EP 99955691A EP 1118201 A1 EP1118201 A1 EP 1118201A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
circuit
telephone line
signal
digital
winding
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP99955691A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas Zwick
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Infineon Technologies AG
Original Assignee
Infineon Technologies AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Infineon Technologies AG filed Critical Infineon Technologies AG
Publication of EP1118201A1 publication Critical patent/EP1118201A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04M—TELEPHONIC COMMUNICATION
    • H04M19/00—Current supply arrangements for telephone systems
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04M—TELEPHONIC COMMUNICATION
    • H04M11/00—Telephonic communication systems specially adapted for combination with other electrical systems
    • H04M11/06—Simultaneous speech and data transmission, e.g. telegraphic transmission over the same conductors

Definitions

  • the invention relates to a device for galvanically isolated ⁇ connecting a telephone line with a Signalver ⁇ processing device at the subscriber end of the telephone line according to the preamble of claim. 1
  • exchangers have the disadvantage that they frequency range to other components of the modem have a large volume in pullfre ⁇ relative and in their electrical properties inherent ⁇ a relatively large statistical dispersion have. The statistical spread of the electrical properties must be compensated for by complex circuits in the modem.
  • a circuit arrangement for coupling an analog transmission path to a digital transmission path has become known from EP 0 798 885.
  • the analog transmission path could represent an analog telephone line, and the digital transmission path could represent a digital data bus within a modem.
  • the circuit arrangement alternatively provides capacitors and optocouplers as galvanic isolating elements.
  • the use of optocouplers is avoided in many applications because they are relatively expensive in comparison with the other components.
  • the use of capacitors as galvanic isolating elements is fundamentally advantageous, but when this concept is implemented, it becomes apparent that a pair of capacitors must be provided for each transmission direction in order to ensure reliable data transmission over the insulation limit.
  • At least four capacitors are therefore generally provided. This large number of components is undesirable for manufacturing reasons. In addition, such a circuit proves to be sensitive to common mode interference on the telephone line.
  • the technical problem of the invention is therefore to provide a device for the galvanically isolated connection of a telephone line with a signal processing device. ben, which is inexpensive to manufacture and can make do with a small number of components to ⁇ .
  • the device of the invention uses a transformer for electrical isolation.
  • the transformer is not directly connected to the telephone line, but located just behind a hybrid circuit that the signals from the telephone line m a first signal path and a two ⁇ th signal path for the respective transmission directions separated. May be there behind the hybrid circuit the signals from the telephone line shown in a different way, to ⁇ special m a higher frequency range, it is possible to dimension different from the transmitter, ie, the transmitter can m its volume are made smaller. In such a frequency range, statistical scatter of the transmitter hardly comes into play and therefore need not be taken into account.
  • the signals of the telephone line behind the hybrid circuit are a high-rate digital-analog converter or analog-digital
  • the signals of the telephone line behind the hybrid circuit are demodulated by a high-frequency de-odulator or modulated by a high-frequency modulator.
  • the modulation or demodulation is preferably carried out at a different frequency for the two transmission directions.
  • the circuit actuator which is galvanically connected to the telephone line, preferably has an energy supply device which is alternatively fed by the telephone line or is fed by the transmitter.
  • a feed from the Ubertra ger is particularly advantageous because it can be guaranteed with relatively simple means and is not subject to the fluctuations in the power supply of analog telephone lines.
  • Figure 1 shows a first embodiment of the device of the invention
  • Figure 2 shows a second embodiment of the device of the invention.
  • a transformer 3 is shown as a galvanic separation element, the processing the galvanic Tren ⁇ voltage between the subscriber end of an analog Weg- 5 and ensures a signal processing device 6 in the form of a DSP (Digital Signal Processor).
  • Line 4 symbolizes the insulation barrier that runs through the transformer 3 and is exchanged via the signals.
  • the transformer 3 has a winding on each side of the insulation barrier 4. A primary winding is located on the side of the telephone line 5 and a secondary winding is located on the side of the signal processing device 6. The windings of the transmitter 3 are magnetically coupled to one another.
  • the primary winding is connected to a circuit 1.
  • the circuit 1 has a hybrid circuit 7 which is connected to the subscriber end of the analog telephone line 5.
  • the hybrid circuit 7 carries out a two-wire-four-wire conversion and provides a signal output and a signal input on the four-wire side, which correspond to the transmission directions between the signal processing device 6 and the far end of the Phone line 5 correspond.
  • an analog-digital converter is connected 19 to the hybrid circuit 7, the abta the incoming from the telephone line 5 analog signal at a high sampling rate ⁇ stet and the sampled signal values m the form of digital outputs Si ⁇ gnale.
  • a digital to analog converter 20 is provided, the m is the processing device of the Signalverarbei ⁇ 6 derived digital signals into analog signals in order to provide information on the hybrid circuit 7 to the telephone line. 5
  • the analog to digital converter 19 and the digital-to-analog converter 20 are connected to a digital Si- gnalmultiplexer 17, which is in turn connected to two Wick ⁇ lungsabgriffen the primary winding of the transformer 3 is connected.
  • the digital signal multiplexer 17 operates for at ⁇ Ubertragungs ⁇ chtitch in time division multiplex, that is, it sends to the transmitter 3, or receives from the transmitter 3 alternately signals m a Pmg-pong method.
  • the circuit 1 is opposite a circuit 2 on the other side of the insulation barrier 4. This is connected on the one hand to the transmitter 3 and on the other hand to a signal processing device 6.
  • a digital signal multiplexer 18 is provided in the circuit 2 and operates in a manner similar to that of the digital signal multiplexer 17 in the circuit 1. Accordingly, the digital signal multiplexer 18 sends signals to the secondary winding of the transmitter 3 and receives them Signals from the secondary winding of the transformer 3 alternately in a Pmg-Pong method by time division multiplexing.
  • the digital signal multiplexer 18 sends and receives in each case bit-serially.
  • the serial bit stream to be sent or received is controlled by a frequency generator 14 which is connected to the digital signal multiplexer 18.
  • the frequency generator 14 is in turn connected to a quartz oscillator 15, which is arranged outside the circuit 2.
  • the circuit 2 also has a digital filter and Control circuit 16, which means between the signal processing ⁇ 6 and the digital signal multiplexer tet 18 maral ⁇ .
  • the digital filter and control circuit 16 effects a preprocessing of the digital data to be sent to the transmitter 3 or to be received by the transmitter 3.
  • the digital filter and control circuit 16 is also clocked by the frequency generator 14 for this purpose.
  • a switch 9 provided for example in the form of a relay Re ⁇ within the circuit 1, which is actuated by the circuit 1 by means of the ditialen signal multiplexer.
  • This switch 9 can also be implemented and integrated by a transistor.
  • the switch 9 is closed when the signal processing device 6 of the circuit 1 signals via the transmitter 3 that a telephone connection is to be established.
  • the bell signal can be received by the circuit 1 via its own line.
  • the ringing signal is derived from the protective circuit 30 in a voltage-limited manner in order to signal the circuit 1 an incoming connection request.
  • the circuit 1 then causes the switch 9 to be closed.
  • the wires a and b of the telephone line 5 are also connected to a rectifier and current regulating circuit 8, which is also controlled by the circuit 1.
  • the circuit 8 on the one hand, rectifies the signals on the telephone line 5 and, on the other hand, regulates the current through the wires a and b of the telephone line 5 in accordance with the regulations of the respective network operator of the telephone line 5, in order to signal a pickup or hanging up.
  • Circuit 1 receives its supply voltage from two
  • the node between the diode 12, the diode 31 and the capacitor 13 is connected to a voltage regulating unit 10 m of the circuit 1, which provides a regulated voltage to the other parts of the circuit 1.
  • the voltage regulating unit 10 could be connected to the telephone line 5.
  • Many network operators provide a limited supply of energy for the terminal connected to the subscriber line.
  • the special feature of the invention is that the transmitter 3 is not connected directly to the wires a and b of the telephone line 5, but that the hybrid circuit 7 is connected between the telephone line 5 and the transmitter 3.
  • the exchange of signals over the isolation barrier 4 takes place by means of high-rate bit streams in the Pmg-Pong method. Due to the high frequency of the bit streams, a high frequency transmitter can be used. Lower demands can be placed on these with regard to the latency and phase distortion, as is the case with the known low-frequency transmitters which are connected directly to the telephone line 5.
  • the circuit has its own reference potential 11, which is independent of a reference potential m of the circuit 2 or m of the signal processing device 6.
  • the circuits 1 and 2 are preferably each integrated on a semiconductor chip.
  • the rectifier and current regulation circuit 8, the protective circuit 30, the diodes 12, 31 and the capacitor 13 and parts of the circuit 10 are preferably discrete components which are connected to the circuit 1 designed as an integrated semiconductor circuit.
  • the quartz oscillator is also a discrete component 15 which is connected to the circuit 2.
  • the digital signal multiplexer 17 m of the circuit 1 is above about, a Taktregene ⁇ réellessclien on, re zugewmnen around from the frequency generator 14 of the circuit m 2 produced, and in the transmitted bit stream clock contained the circuit m, and the local circuit parts, particularly the digital signal multiplexer 17 to provide the analog-to-digital converter 19 and the digital-to-analog converter 20.
  • the rectified data clock on the circuit 1 side can serve as an energy source.
  • the diodes 12, 31, the capacitor 13 and the voltage regulation unit 10 are provided.
  • FIG. 2 shows a second exemplary embodiment of the invention. Elements that perform a function similar to elements m in the exemplary embodiment in FIG. 1 are identified in FIGS. 1 and 2 by the same reference numerals. Therefore, for a more detailed explanation Guided Tours to the exemplary embodiment of Figure 1, reference is made to the education ⁇ .
  • the exemplary embodiment of FIG. 2 differs from that of FIG. 1 in that instead of high-rate bit streams, analog high-frequency signals are transmitted via the transmitter 3.
  • a modulator 23 is provided in circuit 1, which modulates the signal coming from hybrid circuit 7 onto a high-frequency carrier with frequency RF1. The carrier signal thus modulated becomes an analog
  • Signal mixer 21 supplied.
  • a demodulator 25 is provided between the analog signal mixer 21 and the hybrid circuit 7, which is controlled with a high-frequency carrier signal with the frequency RF2.
  • the analog signal mixer 21 sends that coming from the modulator 23
  • the carrier frequencies RF1 and RF2 are sufficiently spaced so that there is no superimposition of the modulated signals.
  • the respective transmission directions are separated from one another by the transmission filter and the reception filter.
  • an analog signal mixer 22 is provided m the circuit 2 of Figure 2, which also has a Sen ⁇ Defilter and a Empfangsfllter.
  • the received from the transmitter 3 signal that has been modulated in the modulator 23 with the Tragerfre acid sequence RF1 is demodulated m 2 of the circuit by means of a De odulators 26, which also operates on the Tra ⁇ gerfrequenz RF1.
  • a modulator 24 is provided which operates at the carrier frequency RF2.
  • the output signal of the modulator 24 is fed to the transmitter 3 via the analog signal mixer 22.
  • the analog signal mixer 21 m of the circuit 1 receives this signal and feeds it to the demodulator 25, which demodulates it with the same carrier frequency RF2.
  • an analog-digital converter 27 is provided in the circuit 2, which converts the received analog signal m into a digital signal and feeds it to a digital filter and control circuit 29.
  • digital signals from the digital filter and control circuit 29 are fed to a digital-to-analog converter 28, which supplies the modulator 24 with an analog transmit signal.
  • a frequency separation method is used for transmitting bidirectional signals via the transmitter 3. Since high-frequency signals are transmitted via the transmitter 3, the same requirements apply to the transmitter 3 of FIG. 2 as for the transmitter 3 of FIG. 1.
  • the hybrid circuit is used to implement the frequency separation method between the transmitter 3 and the telephone line 5 7 switched.
  • the circuit 1 receives the voltage supply from special taps of the primary winding of the transformer 3 via the diodes 12, 31 and a capacitor 13.
  • the switch 9 is controlled entirely within the circuit 1. Both exemplary embodiments combine the advantages of lower costs and a lower form factor compared to previous solutions.
  • the circuit 1 Since the power supply of the circuit 1 takes place via the transformer 3, a network operator-specific From ⁇ interpretation of the circuit 1 is not required.
  • the circuit 1 is therefore also insensitive to disturbances and fluctuations in the DC voltage on the wires a and b of the telephone line 5.
  • the switch 9 is advantageously controlled in the circuit 1.
  • the caller ID (Caller ID) contained in an incoming connection request can be programmed by programming the digital filter and control circuit 16 and 29 m of the circuit 2 are determined and transmitted to the signal processing device 6. Any interference voltages present on the analog telephone line 5 are suppressed by the proposed transmission techniques. This enables a very high data rate to be achieved via the analog telephone line 5.

Landscapes

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Abstract

Es ist eine Vorrichtung zum galvanisch getrennten Verbinden einer Telefonleitung mit einer Signalverarbeitungseinrichtung am Teilnehmerende der Telefonleitung offenbart. Die Vorrichtung weist eine erste Schaltung, die mit der Telefonleitung verbunden ist, eine zweite Schaltung, die mit der Signalverarbeitungseinrichtung verbunden ist, und einen Übertrager, der eine erste und eine zweite Wicklung aufweist, auf, wobei die erste Wicklung mit der ersten Schaltung und die zweite Wicklung mit der zweiten Schaltung verbunden ist, und wobei die erste und zweite Wicklung galvanisch voneinander getrennt sind. Die Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schaltung eine Gabelschaltung zum Trennen der Signale der Telefonleitung in einen ersten Signalpfad, der von der Telefonleitung in Richtung auf die Signalverarbeitungseinrichtung verläuft, und in einen zweiten Signalpfad, der von der Signalverarbeitungseinrichtung in Richtung auf die Telefonleitung verläuft, aufweist.

Description

Beschreibung
Vorrichtung zum galvanisch getrennten Verbinden einer Tele- fonleitung mit einer Signalverarbeitungseinrichtung am Teil- nehmerende der Telefonleitung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum galvanisch ge¬ trennten Verbinden einer Telefonleitung mit einer Signalver¬ arbeitungseinrichtung am Teilnehmerende der Telefonleitung nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Herkömmliche analoge Telefonteilnehmerleitungen werden häufig auch als Datenubertragungs edium eingesetzt. Die Teilnehmer benutzen dazu die zur Verfugung stehenden Möglichkeiten des analogen Sprachtelefonnetzes, um untereinander Daten auszu¬ tauschen. An den jeweiligen Teilnehmerenden der Telefonteil- nehmerleitungen sind zu diesem Zweck Datenquellen und Daten¬ senken angeordnet, die Daten an einen fernen Teilnehmer sen¬ den bzw. Daten von einem fernen Teilnehmer empfangen. Die Da- tenquellen und Datensenken sind dabei m der Regel herkömm¬ lich Computer, an die eine Sendeeinrichtung bzw. eine Empfangseinrichtung m der Form eines Modems (Modultor/Demodu- lator) angeschlossen sind. Das Modem und der Computer sind auf Seiten des Teilnehmers mit einer von der Telefonleitung unabhängigen Energieversorgung verbunden.
Die Vorschriften der Betreiber von analogen Telefonnetzen verlangen, daß die Endgerate, die ein Teilnehmer an das Teilnehmerende der Telefonzweidrahtleitung anschließt, galvanisch von einem lokalen Erdpotential getrennt bleiben. Gegenüber dem Telefonnetz stellt ein Modem ein derartiges Endgerat dar, das diesen Anforderungen gen gen muß. Es ist daher bei einem Modem eine Schaltung erforderlich, die einerseits eine bidirektionale Signalkommunikation über die Telefonleitung ge- wahrleistet und andererseits eine galvanische Trennung von der Telefonleitung sicherstellt. Derartige Schaltungen werden auch als DATA Access Arrangement (DAA) bezeichnet. Herkömmliche Konzepte zur galvanischen Trennung basieren auf Übertragern, wobei eine Wicklung des Übertragers den Lei¬ tungsabschluß am Teilnehmerende einer Telefonleitung bildet. Übertrager haben jedoch den Nachteil, daß sie im Sprachfre¬ quenzbereich relativ zu anderen Bauelementen des Modems ein großes Volumen aufweisen und in ihren elektrischen Eigen¬ schaften eine relativ große statistische Streuung aufweisen. Die statistische Streuung der elektrischen Eigenschaften muß durch aufwendige Schaltungen im Modem kompensiert werden.
Aus der EP 0 798 885 ist eine Schaltungsanordnung zur Kopplung eines analogen Ubertragungsweges mit einem digitalen Ubertragungsweg bekannt geworden. Der analoge Ubertragungsweg konnte dabei eine analoge Telefonleitung darstellen, und der digitale Ubertragungsweg konnte dabei einen digitalen Datenbus innerhalb eines Modems darstellen. Die Schaltungsanordnung sieht als galvanische Trennelemente alternativ Kondensatoren und Optokoppler vor. Die Verwendung von Optokopplern wird jedoch m vielen Anwendungen vermieden, weil sie im Ver¬ gleich zu den übrigen Bauelementen relativ teuer sind. Die Verwendung von Kondensatoren als galvanische Trennelemente ist grundsätzlich vorteilhaft, bei der Realisierung dieses Konzeptes zeigt sich jedoch, daß für ede Ubertragungsrich- tung ein Kondensatorpaar vorgesehen werden muß, um eine sichere Datenübertragung über die Isolationsgrenze zu gewährleisten. In den Realisierungen des kapazitiven Trennkonzeptes sind daher m der Regel mindestens vier Kondensatoren (zwei Kondensatoren für jede Ubertragungsrichtung) vorgesehen. Die- se hohe Anzahl von Bauelementen ist aus fertigungstechnischen Gründen unerwünscht. Zudem erweist sich eine solche Schaltung empfindlich gegenüber Gleichtaktstorungen auf der Telefonleitung.
Das technische Problem der Erfindung besteht daher darin, eine Vorrichtung zum galvanisch getrennten Verbinden einer Telefonleitung mit einer Signalverarbeitungsemrichtung anzuge- ben, die preiswert herstellbar ist und mit einer geringen An¬ zahl von Bauelementen auskommen kann.
Das Problem wird gelost mit einer Vorrichtung mit den Merkma- len von Patentanspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen dieser Vorrichtung ergeben sich aus den Unteranspruchen.
Die Vorrichtung der Erfindung verwendet zum galvanischen Trennen einen Übertrager. Der Übertrager ist dabei jedoch nicht direkt mit der Telefonleitung verbunden, sondern befindet sich erst hinter einer Gabelschaltung, die die Signale der Telefonleitung m einen ersten Signalpfad und einen zwei¬ ten Signalpfad für die jeweiligen Ubertragungsrichtungen trennt. Da hinter der Gabelschaltung die Signale der Telefon- leitung auf eine andere Weise dargestellt werden können, ins¬ besondere m einem höheren Frequenzbereich, ist es möglich, den Übertrager anders zu dimensionieren, d. h., der Übertrager kann m seinem Volumen kleiner ausgestaltet werden. In einem solchen Frequenzbereich kommen statistische Streuungen des Übertragers kaum zur Geltung und brauchen daher nicht berücksichtigt zu werden.
In einem ersten bevorzugten Ausfuhrungsbeispiel werden die Signale der Telefonleitung hinter der Gabelschaltung einem hochratigen Digital-Analog-Wandler bzw. Analog-Digital-
Wandler zugeführt, bevor die so erhaltenen Signale dem Übertrager zugeführt werden. In einem alternativen Ausfuhrungsbeispiel werden die Signale der Telefonleitung hinter der Gabelschaltung von einem Hochfrequenz-De odulator demoduliert bzw. von einem Hochfrequenz-Modulator moduliert. Die Modulation bzw. Demodulation erfolgt für die beiden Ubertragungsrichtungen vorzugsweise auf einer unterschiedlichen Frequenz.
Vorzugsweise weist der Schaltungstell, der galvanisch mit der Telefonleitung verbunden ist, eine Energieversorgungseinrichtung auf, die alternativ von der Telefonleitung gespeist wird oder vom Übertrager gespeist wird. Eine Speisung vom Ubertra- ger ist dabei besonders vorteilhaft, weil diese mit relativ einfachen Mitteln gewährleistet werden kann und nicht den Schwankungen der Energieversorgung analoger Telefonleitungen unterworfen ist.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der schematischen Zeichnung. In der Zeichnung zeigen:
Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung der Erfindung; und
Figur 2 ein zweites Ausführungsbeispiel der Vorrichtung der Erfindung.
Im Ausführungsbeispiel von Figur 1 ist als galvanisches Trennelement ein Übertrager 3 gezeigt, der die galvanische Tren¬ nung zwischen dem Teilnehmerende einer analogen Telefonlei- tung 5 und einer Signalverarbeitungseinrichtung 6 in der Form eines DSP (Digital Signal Processor) gewährleistet. Die Linie 4 symbolisiert dabei die Isolationsbarriere, die durch den Übertrager 3 verläuft und über die Signale ausgetauscht werden. Der Übertrager 3 weist auf jeder Seite der Isolations- barriere 4 eine Wicklung auf. Eine Primärwicklung befindet sich auf Seiten der Telefonleitung 5, und eine Sekundärwicklung befindet sich auf Seiten der Signalverarbeitungseinrichtung 6. Die Wicklungen des Übertragers 3 sind magnetisch miteinander gekoppelt.
Die Primärwicklung ist mit einer Schaltung 1 verbunden. Die Schaltung 1 weist eine Gabelschaltung 7 auf, die mit dem Teilnehmerende der analogen Telefonleitung 5 verbunden ist. Die Gabelschaltung 7 führt eine Zweidraht-Vierdraht-Umsetzung aus und stellt vierdrahtseitig einen Signalausgang und einen Signaleingang bereit, die den Übertragungsrichtungen zwischen der Signalverarbeitungseinrichtung 6 und dem fernen Ende der Telefonleitung 5 entsprechen. In der ersten Ubertragungsrich- tung von der analogen Telefonleitung 5 m Richtung auf den Übertrager 3 ist nach der Gabelschaltung 7 ein Analog- Digital-Wandler 19 geschaltet, der das von der Telefonleitung 5 ankommende analoge Signal mit einer hohen Abtastrate abta¬ stet und die abgetasteten Signalwerte m Form digitaler Si¬ gnale ausgibt. In umgekehrter Richtung ist ein Digital- Analog-Wandler 20 vorgesehen, der die von der Signalverarbei¬ tungseinrichtung 6 stammenden digitalen Signale m analoge Signale wandelt, um sie über die Gabelschaltung 7 auf die Telefonleitung 5 zu geben. Der Analog-Digital-Wandler 19 und der Digital-Analog-Wandler 20 sind mit einem digitalen Si- gnalmultiplexer 17 verbunden, der seinerseits mit zwei Wick¬ lungsabgriffen der Primärwicklung des Übertragers 3 verbunden ist. Der digitale Signalmultiplexer 17 arbeitet für die bei¬ den Ubertragungsπchtungen im Zeitmultiplex, d. h., er sendet zum Übertrager 3 oder empfangt vom Übertrager 3 abwechselnd Signale m einem Pmg-Pong-Verfahren.
Der Schaltung 1 steht auf der anderen Seite der Isolationsbarriere 4 eine Schaltung 2 gegenüber. Diese ist einerseits mit dem Übertrager 3 und andererseits mit einer Signalverar- beitungsemrichtung 6 verbunden. Zur Verbindung mit dem Übertrager 3 ist m der Schaltung 2 ein digitaler Signalmultiple- xer 18 vorgesehen, der m ahnlicher Weise arbeitet, wie der digitale Signalmultiplexer 17 m der Schaltung 1. Demnach sendet der digitale Signalmultiplexer 18 Signale an die Sekundärwicklung des Übertragers 3 und empfangt Signale von der Sekundärwicklung des Übertragers 3 abwechselnd m einem Pmg- Pong-Verfahren durch Zeitmultiplex. Das Senden bzw. Empfangen durch den digitalen Signalmultiplexer 18 erfolgt jeweils bit- seriell. Der zu sendende oder zu empfandende serielle Bitstrom wird dabei von einem Frequenzgenerator 14 gesteuert, der mit dem digitalen Signalmultiplexer 18 verbunden ist. Der Frequenzgenerator 14 ist seinerseits mit einem Quartzoszilla- tor 15 verbunden, der außerhalb der Schaltung 2 angeordnet ist. Die Schaltung 2 weist ferner eine digitale Filter- und Steuerschaltung 16 auf, die zwischen die Signalverarbeitungs¬ einrichtung 6 und den digitalen Signalmultiplexer 18 geschal¬ tet ist. Die digitale Filter- und Steuerschaltung 16 bewirkt eine Vorverarbeitung der an den Übertrager 3 zu sendenden bzw. der vom Übertrager 3 zu empfangenden digitalen Daten. Die digitale Filter- und Steuerschaltung 16 wird zu diesem Zweck ebenfalls vom Frequenzgenerator 14 getaktet.
Auf Seiten der analogen Telefonleitung 5 ist innerhalb der Schaltung 1 ein Schalter 9, beispielsweise in Form eines Re¬ lais vorgesehen, der von der Schaltung 1 mittels dem ditialen Signalmultiplexer betätigt wird. Dieser Schalter 9 kann auch durch einen Transistor realisiert und integrierte werden. Mit dem Schalter 9 werden die beiden Adern a und b der analogen Telefonleitung 5 mit der Schaltung 8 verbunden. Der Schalter 9 wird geschlossen, wenn die Signalverarbeitungseinrichtung 6 der Schaltung 1 über den Übertrager 3 signalisiert, daß eine Telefonverbindung hergestellt werden soll. Andererseits kann über eine eigene Leitung das Klingelsignal von der Schaltung 1 empfangen werden. Das Klingelsignal wird spannungsbegrenzt aus der Schutzschaltung 30 abgeleitet, um der Schaltung 1 einen eingehenden Verbindungswunsch zu signalisieren. Die Schaltung 1 veranlaßt dann, daß der Schalter 9 geschlossen wird.
Die Adern a und b der Telefonleitung 5 sind ferner mit einer Gleichrichter- und Stromregulierschaltung 8 verbunden, die ebenfalls von der Schaltung 1 gesteuert wird. Die Schaltung 8 bewirkt einerseits eine Gleichrichtung der Signale auf der Telefonleitung 5 um andererseits den Strom durch die Adern a und b der Telefonleitung 5 gemäß den Vorschriften des jeweiligen Netzbetreibers der Telefonleitung 5 zu regulieren, um so ein Abheben oder Auflegen zu signalisieren.
Die Schaltung 1 erhält ihre Versorgungsspannung von zwei
Wicklungsabgriffen an der Primärwicklung des Übertragers 3. Diese Wicklungsabgriffe werden über die Dioden 12 und einen Kondensator 13 mit einem unabhängigen Bezugspotential 11 der Schaltung 1 verbunden. Der Knoten zwischen der Diode 12, der Diode 31 und dem Kondensator 13 ist mit einer Spannungsregu- lieremheit 10 m der Schaltung 1 verbunden, die den übrigen Teilen der Schaltung 1 eine regulierte Spannung bereitstellt. In alternativer Weise konnte die Spannungsregulieremheit 10 mit der Telefonleitung 5 verbunden sein. Viele Netzbetreiber stellen eine Energieversorgung m begrenztem Umfang für das an die Teilnehmerleitung angeschlossene Endgerat bereit.
Mit dem Übertrager 3 wird eine galvanische Trennung zwischen der Telefonleitung 5 und der Signalverarbeitungseinrichtung 6 gewahrleistet. Die Besonderheit der Erfindung besteht darin, daß der Übertrager 3 nicht direkt mit den Adern a und b der Telefonleitung 5 verbunden ist, sondern daß die Gabelschaltung 7 zwischen die Telefonleitung 5 und den Übertrager 3 geschaltet ist. Der Austausch von Signalen über die Isolations- barriere 4 erfolgt mittels hochratiger Bitstrome im Pmg- Pong-Verfahren. Aufgrund der hohen Frequenz der Bitstrome kann ein Hochfrequenz-Übertrager verwendet werden. An diesen können geringere Anforderungen hinsichtlich Lmeaπtat und Phasenverzerrung gestellt werden, wie dies bei den bekannten Niederfrequenz-Übertragern der Fall ist, die direkt mit der Telefonleitung 5 verbunden sind.
Die Schaltung weist ein eigenes Bezugspotential 11 auf, das unabhängig von einem Bezugspotential m der Schaltung 2 oder m der Signalverarbeitungseinrichtung 6 ist. Die Schaltungen 1 und 2 sind vorzugsweise jeweils auf einem Halbleiterchip integriert. Die Gleichrichter- und Stromregulierungsschaltung 8, die Schutzschaltung 30, die Dioden 12, 31 und der Kondensator 13 sowie Teile der Schaltung 10 sind vorzugsweise diskrete Bauelemente, die mit der als integrierte Halbleiter- schaltung ausgeführten Schaltung 1 verbunden sind. Ebenso ist der Quartzoszillator ein diskretes Bauelement 15, das mit der Schaltung 2 verbunden ist. Der digitale Signalmultiplexer 17 m der Schaltung 1 weist darüber hinaus eine Taktregeneπerungsschaltung auf, um den vom Frequenzgenerator 14 m der Schaltung 2 erzeugten, und im gesendeten Bitstrom enthaltenen Takt m der Schaltung wieder- zugewmnen und den dortigen Schaltungsteilen, insbesondere dem digitalen Signalmultiplexer 17, dem Analog-Digital- Wandler 19 und dem Digital-Analog-Wandler 20 bereitzustellen. Gleichzeitig kann der gleichgerichtete Datentakt auf Seiten der Schaltung 1 als Energiequelle dienen. Dazu sind die Dioden 12, 31 der Kondensator 13 und die Spannungsregulie- rungsemheit 10 vorgesehen.
In Figur 2 ist ein zweites Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Elemente, die eine ahnliche Funktion erfüllen wie Elemente m dem Ausfuhrungsbeispiel von Figur 1, sind m den Figuren 1 und 2 jeweils mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Für eine nähere Erklärung wird daher auf die Aus¬ fuhrungen zum Ausfuhrungsbeispiel von Figur 1 verwiesen. Konzeptionell unterscheidet sich das Ausfuhrungsbeispiel von Fi- gur 2 von jenem von Figur 1 darin, daß anstelle hochratiger Bitstrome analoge Hochfrequenzsignale über den Übertrager 3 übertragen werden. Dazu ist m der Schaltung 1 ein Modulator 23 vorgesehen, der das von der Gabelschaltung 7 kommende Signal auf einen hochfequenten Trager mit der Frequenz RF1 mo- duliert. Das so modulierte Tragersignal wird einem analogen
Signalmischer 21 zugeführt. In umgekehrter Signalrichtung ist zwischen dem analogen Signalmischer 21 und der Gabelschaltung 7 ein Demodulator 25 vorgesehen, der mit einem hochfrequenten Tragersignal mit der Frequenz RF2 angesteuert wird. Der ana- löge Signalmischer 21 sendet das vom Modulator 23 kommende
Signal an den Übertrager 3 und empfangt vom Übertrager 3 das an den Demodulator 25 zu sendende Signal. Im bevorzugten Ausfuhrungsbeispiel s nd die Tragerfrequenzen RF1 und RF2 ausreichend beabstandet, so daß es zu keiner Überlagerung der modulierten Signale kommt. Im analogen Signalmischer 21 werden durch Sendefilter und Empfangsfilter die jeweiligen Uber- tragungsrichtungen voneinander getrennt. In ahnlicher Weise ist m der Schaltung 2 von Figur 2 ein analoger Signalmischer 22 vorgesehen, der ebenfalls ein Sen¬ defilter und ein Empfangsfllter aufweist. Das vom Übertrager 3 empfangene Signal, das im Modulator 23 mit der Tragerfre¬ quenz RF1 moduliert wurde, wird m der Schaltung 2 mit Hilfe eines De odulators 26 demoduliert, der ebenfalls auf der Tra¬ gerfrequenz RF1 arbeitet. In Senderichtung ist ein Modulator 24 vorgesehen, der mit der Tragerfrequenz RF2 arbeitet. Das Ausgangssignal des Modulators 24 wird über den analogen Signalmischer 22 dem Übertrager 3 zugeführt. Der analoge Signalmischer 21 m der Schaltung 1 empfangt dieses Signal und fuhrt es dem Demodulator 25 zu, der es mit der gleichen Tragerfrequenz RF2 demoduliert.
Am Ausgang des Demodulators 26 ist m der Schaltung 2 ein Analog-Digital-Wandler 27 vorgesehen, der das empfangene analoge Signal m ein digitales Signal wandelt und einer digitalen Filter- und Steuerschaltung 29 zufuhrt. In umgekehrter Richtung werden digitale Signale von der digitalen Filter- und Steuerschaltung 29 einem Digital-Analog-Wandler 28 zugeführt, der dem Modulator 24 ein analoges Sendesignal zufuhrt.
Im Ausfuhrungsbeispiel von Figur 2 wird anstelle des Zeitge- trenntlageverfahrens von Figur 1 ein Frequenzgetrenntlageverfahren zur Übertragung bidirektionaler Signale über den Übertrager 3 verwendet. Da über den Übertrager 3 hochfrequente Signale übertragen werden, gelten für den Übertrager 3 von Figur 2 die gleichen Anforderungen wie für den Übertrager 3 von Figur 1. Im Ausfuhrungsbeispiel von Figur 2 ist zur Realisierung des Frequenzgetrenntlageverfahrens zwischen den Übertrager 3 und der Telefonleitung 5 die Gabelschaltung 7 geschaltet. Die Spannungsversorgung erhalt die Schaltung 1 von besonderen Abgriffen der Primärwicklung des Übertragers 3 über die Dioden 12, 31 und einen Kondensator 13. Die Steuerung des Schalters 9 erfolgt wie im Ausfuhrungsbeispiel von Figur 1 vollständig innerhalb der Schaltung 1. Beide Ausfuhrungsbeispiele vereinen die Vorteile geringerer Kosten und eines niedrigeren Formfaktors gegenüber bisherigen Losungen. Da die Energieversorgung der Schaltung 1 über den Übertrager 3 erfolgt, ist eine netzbetreiber-spezifische Aus¬ legung der Schaltung 1 nicht erforderlich. Die Schaltung 1 ist daher auch unempfindlich gegen Störungen und Schwankungen der Gleichspannung an den Adern a und b der Telefonleitung 5. Vorteilhafterweise erfolgt die Steuerung des Schalters 9 m der Schaltung 1. Die m einem eingehenden Verbindungswunsch enthaltene Anruferkennung (Caller ID) kann durch Programmieren der digitalen Filter- und Steuerschaltung 16 bzw. 29 m der Schaltung 2 ermittelt und an die Signalverarbeitungsem- πchtung 6 übertragen werden. Eventuell vorhandene Storspan- nungen auf der analogen Telefonleitung 5 werden durch die vorgeschlagenen Übertragungstechniken unterdruckt. Dadurch ist eine sehr hohe Datenrate über die analoge Telefonleitung 5 erzielbar.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zum galvanisch getrennten Verbinden einer Telefonleitung (5) mit einer Signalverarbeitungseinrichtung (6) am Teilnehmerende der Telefonleitung, mit
einer ersten Schaltung (1), die mit der Telefonleitung (5) verbunden ist;
einer zweiten Schaltung (2), die mit der Signalverarbeitungs¬ einrichtung (6) verbunden ist; und
einem Übertrager (3), der eine erste und eine zweite Wicklung aufweist, wobei die erste Wicklung mit der ersten Schaltung (1) und die zweite Wicklung mit der zweiten Schaltung (2) verbunden ist, und wobei die erste und zweite Wicklung galvanisch voneinander getrennt sind,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t d a ß
die erste Schaltung (1) eine Gabelschaltung (7) zum Trennen der Signale der Telefonleitung (5) in einen ersten Signalpfad, der von der Telefonleitung (5) in Richtung auf die Signalverarbeitungseinrichtung (6) verläuft, und in einen zwei- ten Signalpfad, der von der Signalverarbeitungseinrichtung (6) in Richtung auf die Telefonleitung (5) verläuft, aufweist .
2. Vorrichtung nach Patentanspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a ß die erste Schaltung (1) im ersten Signalpfad einen Analog- Digital-Wandler (19) aufweist, der der Gabelschaltung (7) nachgeschaltet ist, und die erste Schaltung (1) im zweiten Signalpfad einen Digital-Analog-Wandler (20) aufweist, der der Gabelschaltung vorgeschaltet ist.
3. Vorrichtung nach Patentanspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a ß der Ausgang des Analog-Digital-Wandlers (19) und der Eingang des Digital-Analog-Wandler (20) mit einem ersten digitalen Signalmultiplexer (17) verbunden sind, der seinerseits mit der ersten Wicklung des Übertragers (3) verbunden ist.
4. Vorrichtung nach Patentanspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a ß der Signalmultiplexer (17) so betrieben ist, daß der erste und der zweite Signalpfad abwechselnd mit dem Übertrager (3) verbunden sind.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Patentansprü- ehe, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a ß die zweite Schaltung (2) einen zweiten digitalen Signalmultiplexer (18) aufweist, der mit der zweiten Wicklung des Übertragers (3) verbunden ist.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a ß die zweite Schaltung (2) eine Oszillatorschaltung (14, 15) aufweist, die den Takt des zweiten digitalen Signalmultiple- xers (18) vorgibt.
7. Vorrichtung nach Patentanspruch 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a ß die erste digitale Signalmultiplexer (17) eine Taktwiederge- winnungsschaltung aufweist, die den Takt der Oszillatorschaltung (14, 15) wiedergewinnt und der ersten Schaltung (1) bereitstellt .
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a ß die erste Schaltung (1) eine Schaltung (10) zur Bereitstel¬ lung einer Versorgungsspannung für die erste Schaltung (1) aufweist .
9. Vorrichtung nach Patentanspruch 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a ß die Schaltung (10) zur Bereitstellung einer Versorgungsspan¬ nung von der ersten Wicklung des Übertragers (3) gespeist ist .
10. Vorrichtung nach Patentanspruch 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a ß die Schaltung (10) zur Bereitstellung einer Versorgungsspan¬ nung von der Telefonleitung (5) gespeist ist.
11. Vorrichtung nach Patentanspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a ß die erste Schaltung (1) im ersten Signalpfad einen ersten HF- Modulator (23) aufweist, der der Gabelschaltung (7) nachge- schaltet ist, und die erste Schaltung (1) im zweiten Signalpfad einen ersten HF-Demodulator (25) aufweist, der der Gabelschaltung (7) vorgeschaltet ist.
12. Vorrichtung nach Patentanspruch 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a ß die zweite Schaltung (2) im ersten Signalpfad einen zweiten HF-Demodulator (26) aufweist und die zweite Schaltung im zweiten Signalpfad einen zweiten HF-Modulator (24) aufweist.
13. Vorrichtung nach den Patentansprüchen 11 und 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a ß der erste HF-Modulator (23) und der zweite HF-Demodulator (26) mit einer ersten Trägerfrequenz (RFl) betrieben sind und der erste HF-Demodulator (25) und der zweite HF-Modulator (24) mit einer zweiten Trägerfrequenz (RF2) betrieben sind.
14. Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 11 bis 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a ß der Ausgang des ersten HF-Modulators (23) und der Eingang des ersten HF-Demodulators (25) mit einem ersten Signalmischer (21) verbunden sind, der seinerseits mit der ersten Wicklung des Übertragers (3) verbunden ist.
15. Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 11 bis 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a ß der Ausgang des zweiten HF-Modulators (24) und der Eingang des zweiten HF-Demodulators (26) mit einem zweiten Signalmi¬ scher (22) verbunden sind, der seinerseits mit der zweiten Wicklung des Übertragers (3) verbunden ist.
16. Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 11 bis 15, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a ß dem zweiten HF-Demodulator (26) ein Analog-Digital-Wandler (27) nachgeschaltet ist und dem zweiten HF-Modulator (24) ein Digital-Analog-Wandler (28) vorgeschaltet ist.
17. Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 11 bis 16, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a ß die erste Schaltung (1) eine Schaltung (10) zur Bereitstellung einer Versorgungsspannung für die erste Schaltung (1) aufweist.
18. Vorrichtung nach Patentanspruch 17, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a ß die Schaltung (10) zur Bereitstellung einer Versorgungsspan- nung von der ersten Wicklung des Übertragers (3) gespeist ist .
19. Vorrichtung nach Patentanspruch 17, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a ß die Schaltung (10) zur Bereitstellung einer Versorgungsspannung von der Telefonleitung (5) es eist ist.
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