NO157039B - Abonnentlinjekrets. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en abonnentlinjekrets av

den type som er beskrevet i innledningen til patentkrav 1.

Fra tysk DAS nr. 29 40 025 er det tidligere kjent en

matebro for en abonnentlinjekrets. Her benyttes to identiske vek selstrømkretser med komplementære utgangstrinn idet dempningen i matemotstandene reduserer talespenningene og kompenserer støysignaler forbundet med begge abonnenttrådene,

samt et dertil koblet utgangstrinn med to komplementære effekttransistorer. Driftsspenningen for disse utgangstrinn utgjøres av en særskilt utformet driftsspenningski1 de med foranderlig spenning, og av denne driftsspenning utledes 1 injematespenni ngen mens di fferensial forsterkerene ved anrop

tilføres en anropsspenning samt en ekstra vekselspenning som når den er likerettet og glattet, gir en ekstra driftsspen-ningsandel, slik at utgangstrinnet arbeider med forhøyet driftsspenning mens den nødvendige anropsspenning stilles til rådighet for abonnentlinjen.

Videre er det fra tysk DAS nr. 26 55 005 kjent en kob-1 ingsanordning for en elektronisk abonnentlinjekrets med en

forsterker i hver linjetråd. Her tjener forsterkerene til innmating av matespenningen i abonnentlinjen og til forsterk-

ning av abonnentens utgående talesignal.

Her består hver forsterker av en operasjonsforsterker og

et deretter følgende effekttransistortrinn over hvilket matestrømmen føres til den respektive taletråd. Innstillingen av sløyfekortestrømmen foretas med en symmetrisk spenning til den ikke-inverterende inngang av operasjonsforsterkeren. Talemoduleringen av støyens hvilestrøm skjer over den inver-

terende inngang til operasjonsforsterkeren. Noen tilkobling av anropssignal er er ikke vist. Oppgaven er dessuten rettet mot a frembringe en elektronisk abonnentmat-ni ng med gaffelkob-

ling som erstatter lange ti 1 kobl ingsledninger og som gir liten påvirkning fra variasjon i komponenttoleransen.

Formålet med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe

en abonnentlinjekrets i henhold til ingressen i krav i, og hvor det ikke lenger er nødvendig med noen effektforsterker for innmating av matespenninger og anropsspenninger, men hvor dette kan utføres av en eneste forsterker med lav effekt og

små tap.

Dette formålet nås ved å utforme abonnentlinjekretsen i overénsstemmelse med de nedenfor fremsatte patentkrav.

I henhold til en spesiell utforming av foreliggende oppfinnelse, er abonnentlinjekretsen utformet som en dif-ferensial forsterker , fortrinnsvis en operasjonsforsterker, og den tjener både til forsterkning av talesignalet fra abonnenten og telemetriske signaler.

Abonnentlinjekretsen i henhold til foreliggende oppfinnelse kan utføres som integrert krets og må tåle høye tilfør-sel sspenni nger.

Abonnentlinjekretsen ifølge foreliggende oppfinnelse omfatter tre systemkomponenter, nemlig den høyspente forsterker og dens komponenter, én programmerbar signalgenerator (PSG), samt én linjematet, ringovervåkningskrets (LFS). Ringesignalet genereres uavhengig og tilføres hvert abonnent-linjepar, dvs. at ringesignalet genereres uavhengig for hver enkelt abonnentlinje.

En 1 ikespennings/1ikespenningsomformer fremskaffer isolasjon fra 1 ikespenningski1 den (batteriet) og amplituden til denne 1 ikestrømsti1 før sel for forsterkerene, styres for å tilveiebringe et minimalt avvik i 1 ikespenning, noe som garanterer lineær forsterkning (særlig for tal es ignaler ), men den likespente omformerspenning miniseres også for å styre effektforbruket i høyspenningsforsterkerens kretser og enkelte andre komponenter til 1 injegrensesnittet under ringing.

For å gi en klarere forståelse av foreliggende oppfinnelse vises nedenstående detaljerte beskrivelse av et utførelses-eksempel, samt til de ledsagende tegninger, hvor: - fig. 1 viser et blokkskjema som angir underenheter for 1 injegrensesnittet i henhold til foreliggende oppfinnelse, og deres innbyrdes forbindelse, samt forbindelse med andre transmi sjons-

og pulskodemodulasjcnskretser,

- fig. 2 viser mer detaljert oppbygningen av linjekretsen i fig. 1,

- fig. 3 viser-tale- og likestrømssignaler på a-tråden og b-

tråden, samt programmerte utgangssignaler fra signalgeneratoren,

- fig. 4 viser overlagring av takseringssignaler på likestrøms-nivåene ved nærvær av talesignaler, - fig. 5 viser bølgeformen på ringe- og likestrømssignalene på a-tråden og b-tråden samt de tilsvarende utgangssignalene fra den programmerte signalgenerator, - fig. 6 viser signalformen for balansert ringing på a-tråden og b-tråden samt utgangsspenningene fra den programmerte signalgenerator (med styrte avvik) under ringing, - fig. 7 viser en programmert signalgenerator (PSG) i form av et blokkdiagram, - fig. 8 er en typisk faststoffkrets (solid state) for forsterkerkretsen (HIC) og den programmerbare signalgenerator (PSG).

I fig. 1 er abonnentlinjegrensesnittet vist, og dette er den mest signifikante del av foreliggende oppfinnelse. Det er på figuren angitt ved den stiplede blokken 100. Dette kretsutstyr er i sin grunnleggende form en to-tråds inngang/fire-tråds utgang kobling, og linjene 101 og 102 er de som blir mottatt fra en integrert transmisjonskrets 105 som er en samarbeidende del med kretsen ifølge foreliggende oppfinnelse, men som tidligere er i og for seg kjent. Noe av det samme kan sies om linjestyrings-kretsen 106 og kodekblokken 107, som f.eks. kan sørge for inntak fra og uttak til en pulskodemodulasjonskanal. Noen bakgrunnsin-formasjon med hensyn til blokkene 105, 106 og 107 omfattende to-til-fire-tråds omformingen som utføres i blokken 105, kan fås fra det tidligere nevnte US patent nr. 4.161.633 og fra annen teknisk litteratur, a-tråden og b-tråden 103 hhv. 104, kan tenkes på som forbindelser til en individuell abonnentlinje og den sekundære beskyttelse 108 og testadkomstblokken 109 kan i denne forbindelse som helt konvensjonelt utstyr.

Den høyspente integrerte forsterkerkretsen som inngår i

blokken 110, utfører integrering av talen, takseringspulser, ringepulser samt den likespente matespenningen i et nytt arrange-ment hvor likespenningen på to energiseringstr.åder VH1 og VH2 i henhold til oppfinnelsen styres av en programmerbar signalgenerator 111. Overvåkningen av linjetilførselen og ringingen skjer i

en mer eller mindre konvensjonell krets 112, som tilveiebringer et lavnivå ringereferansesignal ved 113, idet anvendelsen av dette styres.av den programmerbare signalgenerator 111 på en måte som vil bli beskrevet mer direkte i beskrivelsen nedenfor.

Det.vises nå til fig. 2 sett sammen med figurene 3, 4, 5

og 6, og med henvisning til disse figurer vil de grunnleggende prinsipper for foreliggende oppfinnelse samt typiske kretsløs-ninger bli beskrevet. Det skal bemerkes at linjene 101 og 102 her representerer innganger fra blokken 105 i fig. 1, mens linjene 103 og 104 tilsvarer de samme linjer som er identifisert på fig. 1. Den såkalte høyspente integrerte krets utgjøres av elementene som inngår i den stiplede blokken 110 i fig. 2. Et par operasjonsforsterkere 201 og 202 er av konvensjonell art og er konstruert av kjente faststoffkomponenter. Utgangen fra forsterkeren 201 er koblet til henholdsvis tale-, likestrøms-signaler og ringesignalene, gjennom motstandene Ri, R2 hhv. R3. Alle disse inngangssignaler har lave spenningsnivåer, og verdiene på motstandene kalkulert i relasjon til tilbakekoblingsmotstanden Rq er bestemt slik at den vil tilveiebringe de ønskede utgangs-amplituder. Inngangslinjene 101 og 102 blir matet gjennom kondensatorene Cl og C2 slik at likestrømsnivåene som fremkommer mot forsterkerne 201 og 202 ikke er en funksjon av likestrømsnivåene uttrykt ved 101 og 102, men heller blir bestemt helt og holdendt innenfor LFS-kretsen. Disse likespenningsnivåbetraktninger omfatter fastlåsing av a-trådens likespenningsnivå nær 0 (jord), som vist i fig. 3, og ringelinjen på en negativ spenning, avhengig både av linjetermineringen og av den ønskede likespenningskarakte-ristikk. Det er også mulig at a-tråden og b-tråden kan gis reverserte likespenningspolariteter i forhold til de som er vist i fig. 3. Denne funksjonen kan gjennomføres v.hj.a. en konvensjonell krets (flip-flop e.l.) 203, som innstiller sitt utgangs-potensial på 204 og 205 for å bevirke enten de betingelser som er vist i fig. 3 eller de som er vist i fig. 4 med omveksling av a-og b-trådene.

Det skal bemerkes at forsterkerens energiseringspotensialer VH1 og VH2 i forhold til likespenningspotensialene til a-tråden og b-tråden i fig. 3 har et konstant avvik som er tilstrekkelig til å sikre lineæritet av taleforsterkningen til signalene som passerer gjennom kondensatorene Cl og C2 og til at de kan mottas i' forsterket form ved 103 hhv. 104.

Ser man nå på fig. 4, vil et tog av takseringspulser 401 på a-tråden og 402 på ringelinjen bli overlagret på likespennings-nivåer og talemoduleringen. For å unngå klipping av signalene p.g.a. at øyeblikksverdiene til takseringspulsene 4 01 og 4 02 overskrider nivåene til VH1 og VH2 er det innført "utbulninger" 4 03 og 4 04 som vist på figurene 5 og 6, hvor det mye større ringesignalet bevares ved utgangene 103 og 104. Disse "utbulninger", som skyldes energisering fra takseringspulsforsterkeren, vil bli ytterligere diskutert nedenfor.

Hva styringen av likestrømskarakteristikkene angår skal bemerkes at strøm- og spenningsavfølende kretser 206 reagerer på de ovennevnte signaler ul og u2 og også på spenningsfallet over motstandene R f i hver av a- hhv. b-trådene. Således vil linje-strømmen i a- og b-trådene utledes på øyeblikksbasis som funksjon av spenningsfallet over disse motstander R^.

Under henvisning til figurene 5 og 6 vil man nå se at de to energiseringsspenningene som tilføres på trådene VH1 og VH2 og som tilveiebringer driftseffekt for forsterkerne 201 og 202, blir spesielt styrt av den programmerbare signalgenerator 111. Signalene ul og u2 har en hovedsakelig konstant likespenningskomponent som vist i figurene 3 og 4, bortsett fra "utbulningene" 403

og 404. Imidlertid vil den meget større amplituden til ringesignalet kreve at forsterkerne 201 og 202 samt andre deler av de tilforordnede kretser forbruker unødige mengder av effekt dersom VH1 og VH2 blir holdt konstante på et tilstrekkelig høyt nivå til

å unngå klipping av ringesignalene.

Det er et fremtredende trekk ved foreliggende oppfinnelse at det foregår en slavestyring av sporingen av øyeblikksverdiene for signalene ul og u2 for generering av de variable verdier VHl og VH2 som følger øyeblikksverdiene til ringesignalet pluss et avvik slik at forsterkertapene samt tapene i de øvrige tilknyttede komponenter blir begrenset. Avviket kan tenkes på som en krets-forspenning introdusert på en relativt konvensjonell måte som en del av en reguleringssløyfe for spenningen.

Signalene ul og u2 samt VHl og VH2 føres til en avfølende feilsignalforsterker 207, som omfatter en styringskrets for detektering av avviket. Dette forenkler styringen av pulsbreddemodulatoren 209 i overensstemmelse med en ønsket verdi på signalene VHl og VH2 (avviket iberegnet). Den programmerbare signalgenerator 111 kan tenkes på som en flytende (isolert) styrbar spenningsregulator i sin grunnform. Den representeres på fig. 8 av en omkoblebar regulatortype, imidlertid kan flere andre konven-sjonelle kretsarrangementer være anvendelige for denne generatoren.

Andre likestrømsfunksjoner, slik som reversering av a- og b-trådene 103 og 104 hva nivåene angår, oppnås i overensstemmelse med et strømrelatert signal fra 206 gjennom drivkretsen 210. Lavpassfilteret samt multiple terskelkretser for gjenkjenning av abonnentlinjeforandringer, slik som omkobling mellom ringesignal og talesignal, foretas for en egnet justering av det likespente drivsignalet.

Ringesignalet, eller referansesignalet generert ved det lave nivået i blokk 211, sendes v.hj.a. bryteren 213, som reagerer på en ringekommando som dannes av blokken 212. Denne ringekommandoen er ett av signalene som genereres gjennom drivkretsen 210 og de dermed samvirkende filtre og terskelkretser som tilveiebringer informasjon til blokk 212, samt tilstanden til abonnentlinjen (dvs. følsomhet overfor veksling mellom ringing eller drift i talemodus).

Det vises nå til fig. 7, hvor en programmerbar signalgenerator for tilveiebringing av de slavestyrte tilførselsspenninger VHl og VH2 er vist som et funksjonelt blokkdiagram. En avfølende

- krets, samt en feilforsterker 701 genererer to feilsignaler ET og E Lifor styring av spenningene VHl og VH2 i det første tilfelllet og den felles modusspenning i det andre tilfellet. Styringskret-sen 7 01 er en relativt endefram krets som vil bli ytterligere diskutert i forbindelse med fig. 8. Her vil det imidlertid være tilstrekkelig å si at den bevirker sammenligninger mellom ul og VHl og dessuten mellom u2 og VH2. Denne feilen beskriver diffe-ransialet mellom slavespenningene eller avviket på en øyeblikksbasis. Når dette signalet E^ mottas, avgir pulsbreddemodulatoren PWM og filteret 702 to tilsvarende pulsbreddemodulerte signaler som en funksjon av fortegnet og amplituden til feilsignalet ET. Siden driften av slavesignalene VHl og VH2 og omforming av disse til øyeblikksspenningene ul og u2 hovedsakelig foregår som en tilbakekoblingsprosess, kan stabilitet sikres ved en egnet filtre-ring i overensstemmelse med standardkriterier som gjelder for slike forhold. Pulsbreddemodulatoren 702 mottar et eksternt portstyrende signal ved 702b og et synkront, sagtannformet signal på dets inngang 702a. En komparator eller avleser i kretsen 702

velger et punkt som en funksjon av ET og som tjener til å av-

slutte en portkrets som er synkronisert av den samme puls (klokke) som føres til sagtanngeneratoren og generatoren for portstyrings-signalene ved 702a henholdsvis 702b.

Likespennings/likespenningsomformeren, som tidligere er

omtalt, kan drives som en omkoblebar, spenningsregulator energi-sert fra telefonsystemets 48 V likespenningskilde. Pulsene med variabel bredde fra kretsen 702 utfører omkobling av portene slik at transformatorkoblingen kan benyttes for å tilveiebringe de nødvendige flytende spenninger VHl og VH2. Synkron likeretting styrt av pulsutgangen 702 kan gjennomføres.

Blokken 704 tjener til å justere den felles modusspenning,

dvs. signalene VHl og VH2 i forhold til jord. For dette formål utledes et felles modus feilsignal ET fra 701 og føres til 704 på

en måte som vil bli ytterligere beskrevet i forbindelse med fig. 8.

I fig. 8 er det vist ytterligere detaljert kretsutstyr for generering av det felles modus feilsignal ET samt slavefunk-

sjonens feilsignal ET. Tre dioder ved 803 er arrangert på en måte som gjør at signalene ul og u2 sammenlignes med jord, og dette signalet føres gjennom mellomliggende forsterkere til operasjonsforsterkeren 801, hvis utgang er feilsignalet EL. Operasjonsforsterkeren 802 med den programmerte signalgenerator

vist ved blokk 111 lokaliserer effektivt jord mellom VHl og VH2

for felles modusstyring av spenningstyringen til a- og b-trådene. Kravene til denne felles modusspenningstyring er velkjent i telefonteknikken og vil ikke bli ytterligere beskrevet her.

En gruppe på tre dioder i 804 sammenligner på lignende måte signalene ul og u2 med VH2, og mater forsterkerne 805 og 806 for å generere slavestyringsfeilen ET, som tilføres gjennom et filter og en tilleggsforsterker 807, hvorved den aktiverer en regulator av omkoblingstypen, som tidligere nevnt frembringer de slave-

styrte forbindelser mellom VHl, VH2, ul og u2 som beskrevet i forbindelse med fig. 3 og særlig i forbindelse med figurene 5

og 6.

De såkalte takseringspulser som kan være til stede i de data som mottas ved linjene 101 og 102 (fig. 2) kan utskilles v.hj.a.

et eksternt tilført portstyringssignal Vn og -V„ til linjemat-ningsovervåkningsblokken 112 i fig. 1. Dette tilveiebringer "utbulningene" i VHl og VH2 vist i fig. 4 og beskrevet ovenfor.

På grunn av at takseringspulsene har høyere frekvens vil slave-

kretsene som er beskrevet ovenfor ikke kunne følge disse på

samme måte som de følger ringesignalet. Vesentlig er det også

at slavekretsens sløyfe ikke har en tilstrekkelig båndbredde til å tilveiebringe det øyeblikkelige avvik ("utbulning") ved 403 og 404 på fig. 4. Imidlertid kan et utskillende eller markerende pulspar (Vg og -Vg) tilføres eksternt som beskrevet ovenfor for dette formål.

Claims (8)

1. Abonnentlinjekrets for telefonanlegg, forsynt med en forsterker i hver taletråd for innmating av matespenninger og av signaler med høyere amplitude enn tal esignalene, og da særlig for innmating av anropssignaler, til abonnentlinjen, samt med en styrbar ti 1 førselsspenningski1 de for forsterkeren som i anropsdrift styres på en slik måte at når forsterkerene styres av en anropsspenning så stilles også en høyere tilfør-selsspenning til forsterkerens rådighet, karakterisert ved at ti 1 førselsspenningski1 den utgjøres av en programmerbar signalgenerator (111) som styres slik at forsterkerene (201, 202 ) ved tal esignaldrift drives av en ti 1 førselsspenning (fig. 3) som er tilstrekkelig til å gi konstant strømmating av abonnentlinjen mens den ved påfølgende driftsforhold med høyere signalampi ituder (fig. 6) drives av en forhøyet ti 1 førselsspenning som bare er forhøyet med en liten avviksspenning som relaterer seg til en sammenlikning mellom 1 injematespenningene (ul, u2) som tilsvarer tilførsels-spenningene (VHl, VH2) og en av de følgende signalampi ituder.

2. Abonnentl injekrets ifølge krav 1, karakterisert ved at forsterkerene utelukkende er utformet som di fferensial forsterkere og da fortrinnsvis som operasjonsforsterkere (201, 202) og også benyttes til å forsterke talesig-nalene som utgår til abonnenten, samt telemetriske signaler.

3. Abonnentl injekrets ifølge krav 1, karakterisert ved at en anropsreferanseki1 de (211) ved hjelp av en elektronisk bryter (213) kan forbindes med inngangen til en av forsterkerene (201) for anropsformål.

4. Abonnentlinjekrets ifølge krav 3, karakterisert ved at et anropssignal blir utledet (ved hjelp av 212) under medvirkning av strøm- og spenningsavføl ende kretser ( 206) som overvåker 1 injeti 1 standen, og at det er dette anropssignal som styrer den elektroniske bryteren (213).

5. Abonnentlinjekrets ifølge krav 4, karakterisert ved at de strøm- og spenningsavføl ende kretser (206) formidler tilstandene til taletrådene og forårsaker (over krets 203) en tilsvarende styring av polariteten og amplituden til forsterkerene (201, 202).

6. Abonnentlinjekrets ifølge et av kravene 1 eller 5, karakterisert ved at en fei 1 forsterker (701) i avhengighet av avviket mellom den lille avviksspenningen og den første, forutbestemte verdi frembringer et første feilsignal (ET), og at den styrbare ti 1 førselsspenningski1 den (111) omfatter en stabilisert 1 ikespenningsomformer ( 702, 703 ) som stadig forandrer utgangsspenningen som frembringer tilførsels-spenninger i avhengighet av det første feilsignal.

7. Abonnentlinjekrets ifølge krav 6, karakterisert ved at 1 ikespenningsomformeren omfatter en pulsbreddemodulator (702) som reagerer på det første feilsignal (ET) og endrer tastforholdet til 1 ikespenningsomformeren ti 1 svarende.

8. Abonnentlinjekrets ifølge krav 6, karakterisert ved at fei 1 forsterkeren (701), i avhengighet av forandringen i 1 iketaktspenningen mellom ti 1 førselsspenningene (VHl, VH2) genererer et andre feilsignal (EL), og at det foreligger en 1 iketaktkorrekturkob 1 ing (blokk 704) som reagerer på det andre feilsignalet (EL) med å fastlegge 1 iketaktspenningen på en fast verdi i forhold til jordpoten-sialet.