Przedmiotem wynalazku jest uklad do zasilania stanowiska abonenckiego, zawierajacy izolujacy galwanicznie transformator, obwód pomiarowy, obwód odbiorczy polaczony z zaciskiem odbiorczym i obwód nadawczy, przy czym transformator posia¬ da uzwojenie pierwotne i uzwojenie wtórne utwo¬ rzone z dwóch polówek, z których kazda jest pola¬ czona szeregowo z opornoscia i stanowi odpowied¬ nio pierwszy i drugi obwód, z których obwód pierwszy jest polaczony z jednym biegunem zródla pradu stalego i z przewodem linii abonenckiej, na¬ tomiast obwód drugi jest polaczony z drugim bie¬ gunem zródla pradu stalego i drugim przewodem lini abonenckiej, zas wejscie obwodu pomiarowe¬ go jest polaczone z zaciskami opornosci obwodu pierwszego i drugiego.Obecnie stosowane uklady do zasilania stanowisk abonenckich, zawierajace transformator w celu uzy¬ skania galwanicznego odizolowania, posiadaja trzy zasadnicze niedogodnosci. Mianowicie staly prad, przeplywajacy przez mostek, utworzony z dwóch polówek uzwojenia wtórnego transformatora, pola¬ czonych ze stanowiskiem abonenckim przez linie abonencka narzuca badz wymagania odnosnie roz¬ miarów transformatora, odpowiednich do tego sta¬ lego pradu, w wyniku czego przestrzen zajmowana przez transformator jest znaczna, badz tez wyma¬ gane jest kompensowanie tego pradu stalego przy pomocy uzwojenia dodatkowego,, co prowadzi do specyficznego montazu i dodatkowego zuzycia mo- 10 15 20 25 30 cy, zas miedzy polówkami uzwojenia wtórnego nie¬ zbedny jest kondensator, azeby odseparowac mo¬ stek od zasilania stalo-napieciowego. Kondensator oraz indukcyjnosc transformatora, w ogólnym przy¬ padku mniejsze od 1 H, powoduja tlumienie niskich czestotliwosci pasma telefonicznego, klfórego nie mozna pominac, gdyz wynosi ono 0,5 do 1 dB przy czestotliwosci 3-00 Hz.Celem wynalazku jest wiec ulepszenie ukladu za¬ silania przez usuniecie podanych wyzej niedogod¬ nosci.Cel ten zostal osiagniety dzieki opracowaniu ukla¬ du do zasilania stanowiska abonenckiego zgodnie z niniejszym wynalazkiem, którego istota polega na tym, ze jedno wejscie obwodu odbiorczego jest' po¬ laczone z wyjsciem obwodu pomiarowego przez obwód regulacji impedancji, zas wyjscie obwodu odbiorczego jest polaczone bezposrednio z uzwoje¬ niem pierwotnym transformatora, przy czym obwód nadawczy ma jedno wejscie polaczone z wyjsciem obwodu pomiarowego, a drugie wejscie jest polaczo¬ ne z zaciskiem odbiorczym poprzez obwód zrów¬ nowazenia.Zgodnie z wynalazkiem korzystne jest, jezeli obwód odbiorczy jest utworzony ze wzmacniacza operacyjnego, którego wejscie dodatnie jest polaczo¬ ne z masa, a wejscie ujemne jest polaczone z za¬ ciskiem odbiorczym poprzez pewna opornosc a przez druga inna opornosc z jego wyjsciem, przy czym obwód regulacji impedancji jest utworzony z opor- 130 201130 201 3 4 nosci, polaczonej z wyjsciem obwodu pomiarowego i z wejsciem ujemnym wzmacniacza operacyjnego.Wedlug dalszej, wyrózniajacej sie cechy wyna¬ lazku, obwód nadawczy jest utworzony z kolejne¬ go wzmacniacza operacyjnego, którego wejscie do¬ datnie jest polaczone z masa, a wejscie ujemne jest polaczone z wyjsciem obwodu pomiarowego po¬ przez pewna opornosc, a takze przez pewna^opor¬ nosc z wyjsciem wzmacniacza, przy czym obwód zrównowazenia jest utworzony z opornosci polaczo¬ nej ze wspomnianym wejsciem ujemnym i z za¬ ciskiem odbiorczym.Przedmiot wynalazku przedstawiony jest w przy¬ kladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat blokowy ukladu zasilania, fig. 2 — schemat realizacji ukladu zasilania, zgodnego z fig. 1.Na figurze 1 T przedstawia transformator, 1 — uklad odbiorczy i dopasowania impedancji, 12 — uklad-nadawczy, 35 — obwód detekcji petli, 5 — opornosc o wartosci R, polaczona z zaciskiem 3, a 2 przedstawia stanowisko abonenckie, polaczone przez linie abonencka L z zaciskiem 3, impedancja linii abonenckiej L i stanowiska abonenckiego 2 ba¬ dana na zacisku 3 jest pokazana jako opornosc 13 o wartosci Re.Uklad odbiorczy i dopasowania impedancji 1 za¬ wiera obwód pomiarowy 4, obwód regulacji impe¬ dancji 6 i obwód odbiorczy 7. Uklad nadawczy 12 zawiera obwód nadawczy 9 i obwód zrównowaze¬ nia 8.Transformator T ma uzwojenie pierwofrie, któ¬ rego jeden koniec polaczony jest z masa a drugi koniec polaczony jest z wyjsciem obwodu odbior¬ czego 7 oraz uzwojenie wtórne E, którego jeden ko¬ niec jest polaczony z opornoscia R a drugi koniec jest polaczony z masa peprzez zródlo pradu stale¬ go S, zaklada sie przykladowo, ze przekladnia tran¬ sformatora T jest równa 1. Wejscie obwodu pomia¬ rowego 4 jest polaczone z zaciskami opornosci 5, a jego wyjscie jest polaczone z wejsciem obwodu odbiorczego 7 poprzez obwód regularcji impedancji 6. Drugie wejscie obwodu odbiorczego jesff polaczo¬ ne z zaciskiem odbiorczym 10. Wyjscie obwodu po¬ miarowego 4 jest równiez polaczone z wejsciem ob¬ wodu nadawczego, 9, którego wyjscie jest polaczo¬ ne z zaciskiem nadawczym 11, wejscie obwodu zrównowazenia 8 jest polaczone z zaciskiem odbior¬ czym 10 a wyjscie z innym wejsciem obwodu na¬ dawczego 9. Na fig. 1 oznaczono napiecie na zacisku 3 jako VL, prad plynacy przez opornosc 5 jako J, napiecie na wyjsciu obwodu odbiorczego 7, jako VS, napiecie na wyjsciu obwodu pomiarowego 4 jako V, napiecie na zacisku odbiorczym 10 jako VR, napiecie stanowiska abonenckiego przy nada¬ waniu jako Va, a napiecie na zacisku nadawczym 11 jako VE. Obwód detekcji petli 12 jest polaczony z wyjsciem obwodu pomiarowego 4. Napiecie V na wyjsciu obwodu pomiarowego 4 wynosi V = RI.Obwód regulacji impedancji 6 daje na wyjsciu na¬ piecie Kl-RI, a obwód z równowazenia 8 daje na wyjsciu napiecie K2*VR. Obwody odbiorczy i na¬ dawczy sa sumatorami, które sumuja sygnaly, któ¬ re sa na nie podawane, napiecie wyjsciowe obwodu odbiorczego 7 wynosi VS = VR+K1 a napiecie wyj- 15 20 30 sciowe obwodu nadawczego 9 wynosi VE = VR + +K2-RI.Aby uklad zasilania byl dopasowany do linii L i do stanowiska abonenckiego 2 trzeba by jego im¬ pedancja wejsciowa wynosila— = To, dla VR = = 0. Prad I jest równy wartosci I; _ YL-K1-RI VL-VS 10 R równa Ro, trzeba by aby impedancja wejsciowa byla TT1 = ^O ^ R (1) Przy nadawaniu na wyjsciu obwedu nadawczego 9, dla VR = 0, napiecie VE wynosi VE = RI. Ma¬ my wiec VL = Va~Roi = Roi, gdy impedancja wyj¬ sciowa jest równa Ro, a stad Va = 2RoI. Wynika stad, ze R-Va VE = nT^ skad 2Rc 2VE _ R Va Re !(2) Przy odbiorze dla Va = 0 zachodzi zaleznosc VL = 25 =.Ro R4Ro VL Ro Ro R-fRo stad wynika: [VR+(Rc-R)I] oraz I = JVI^= i VR <3) Rezultat ten pokazuje, ze dla odbioru uklad za¬ silania zachowuje sie jako generator sily elektro¬ motorycznej VR o impedancji wyjsciowej Ro.Zrównowazenie ukladu zasilania polega na spel- 35 nieniu warunku VE = 0, gdy Va = 0, to znaczy gdy nie ma nadawania. Dlatego musi byc K2-VR+RI = V"R = 0. Z równania (3) wynika, ze VL = , a prad 2i przy odbiorze wynosi I = — . Prowadzi to do 40 Ro zaleznosci K2f-VR-^-= 0, skad: 2Ro K2=- R 2Ro (4) 45 Powyzsze wyniki pokazuja, ze jesli spelnione sa warunki dane równaniem (1) i (4) i jesli VS = VR + +K1 RI, niezaleznie od tego jaka jest czestotliwosc, to impedancja wejsciowa jest równa Ro; wzmoc- R nienie dla nadawania wynosi 50 Ro dla odbioru wzmocnienie wynosi 1 — zrównowazenie jest wiec dokladne dla impedancji linii Ro.W miare jak przez obwód pomiarowy 4 przeply¬ wa staly prad mozna wykorzystac jego napiecie 55 wyjsciowe V = RI do detekcji petli (sygnalizacja podniesienia i odlozenia sluchawki na stanowisku abonenckim).Na figurze 2 pokazano przyklad realizacji ukla¬ du zasilania, zgodnego ze schematem z fig. 1. Dwa 60 zaciski A i B sa polaczone ze stanowiskiem abo¬ nenckim linia abonencka. Zacisk A jest polaczony z biegunem dodatnim zródla pradu stalego S po¬ przez opornosc 14 i polówke uzwojenia wtórnego El, zacisk B jest polaczony z biegunem ujemnym 65 zródla poprzez opornosc 15 i polówke uzwojenia130 201 6 wtórnego E2, opornosci 14 i 15 maja te sama war¬ tosc R/2,, przy czym R oznacza wartosc opornosci 5 z fig. 1. Zacisk A jest polaczony ze wspólnym punk¬ tem opornosci 15 i polówki uzwojenia E2 poprzez dwie szeregowo polaczone opornosci 16 i 17, któ¬ rych wspólny punkt jest polaczony z ujemnym wej¬ sciem wzmacniacza operacyjnego 18. Zacisk B jest polaczony ze wspólnym punktem opornosci 14 i po¬ lówki uzwojenia E2 poprzez dwie szeregowo pola¬ czone opornosci 19 i 20, których wspólny punkt jest polaczony z wejsciem dodatnim wzmacniacza ope¬ racyjnego 18. Zaznacza sie, ze cztery opornosci 16, 17, 19 i 2Q sa identyczne i maja wartosc Rl. Wyj¬ scie ujemne wzmacniacza operacyjnego 18 jest po¬ laczone z opornoscia 21 wejscie dodatnie wzmacnia¬ cza operacyjnego 18 poprzez opornosc 22 jest po¬ laczone z masa, opornosc 22 jest taka sama, jak ta która laczy wyjscie wzmacniacza z jego wejsciem ujemnym. Kazda z opornosci 21 i 22 ma te sama wartosc R2.Wyjscie wzmacniacza operacyjnego 18 jest po¬ laczone poprzez kondensator Cl i opornosc 23 o wartosci R3 z wejsciem ujemnym wzmacniacza operacyjnego 24, a poprzez ten sam kondensator Cl i opornosc 25 o wartosci R7 z wejsciem ujemnym wzmacniacza operacyjnego. 26. Zacisk odbiorczy 10 jest polaczony poprzez opornosc 27 o wartosci R5 z wejsciem ujemnym wzmacniacza operacyjnego 24, a poprzez opornosc 28 o wartosci R6 z wejsciem ujemnym wzmacniacza operacyjnego 26. Wejscia dodatnie wzmacniaczy operacyjnych 24 i 26 sa po¬ laczone z masa. Wyjscie wzmacniacza operacyjne¬ go 24 jest podane poprzez opornosc 29 o wartosci R4 na jego wejscie ujemne i jest polaczone z masa poprzez uzwojenie pierwotne P. Uzwojenie pier¬ wotne P i polówki uzwojenia wtórnego El i E2 sa uzwojeniami transfomatora T, dla którego stosunek liczby zwojów uzwojenia wtórnego, utworzonego z dwóch polówek uzwojenia wtórnego El i E2, do liczby zwojów uzwojenia pierwotnego P wynosi l/n.Oznaczajac przez V2 napiecie na zaciskach uzwoje¬ nia wtórnego mamy dla kazdej polówki uzwojenia wtórnego El, E2 na jej zaciskach napiecie V2/2 = = VS/2n. Wyjscie wzmacniacza operacyjnego 26 jest polaczone z zaciskiem nadawczym li oraz po¬ przez opornosc 30 o wartosci R8 z jego wyjsciem ujemnym.Obwód detekcji petli 35 zawiera wzmacniacz ope¬ racyjny 31, którego wyjscie dodatnie jest polaczone z masa przez kondensator C2, a poprzez opornosc 32 o wartosc R9 z wyjsciem wzmacniacza operacyj¬ nego 18. Wejscie ujemne wzmacniacza operacyjne¬ go 31 jest polaczone z masa poprzez opornosc 33 o wartosci Rll, a przez opornosc 34 o wartosci RIO ze zródlem napiecia +U.Cztery wzmacniacze operacyjne 18, 24, 26, 31 sa zasilane napieciem +U i —U. Obwód pomiarowy na fig. 1 i 2 oznaczony jak 4 jest utworzony z czte¬ rech opornosci 16, 17, 19 i 20 z dwóch opornosci 21, 22 i wzmacniacza operacyjnego 18.Obwód odbiorczy 7 jest utworzony z opornosci 27 i 29 oraz wzmacniacza operacyjnego 24. Obwód nadawczy 9 jest utworzony z opornosci 25 i 30 oraz ze wzmacniacza operacyjnego 26. Obwód regulacji 25 50 impedancji 6 jest utworzony z opornosci 23. Obwód zrównowazenia 8 jest utworzony z opornosci 28.Napiecie VI na wyjsciu wzmacniacza operacyj¬ nego 18 wynosi: |V1| = |RI|.R2 2R1 .(» przy czym I jest pradem plynacym przez opornosci 14 i 15, a kazda z tych opornosci na wartosc R/2. io Dokladnosc progu detekcji petli obwodu detekcji petli 35 zalezy od dokladnosci opornosci 16, 17, 19, 20, 21 i 22. Obwód 32 i C2 filtruje skladowa zmien¬ na napiecia VI. Oznaczajac przez Is prad progu, który mozna wykryc mamy: 15 R2 = R1X RIs2RlU R10+R11 lub: Is = U apl Rll (6) R R2 ' RlflJ+RLl 20 Napiecie wyjsciowe obwodu odbiorczego 7 jest VS, napiecie na zaciskach kazdej z polówek uzwo¬ jenia wtórnego El, E2 wynosi VS/2n, a napiecie V2 na zaciskach uzwojenia wtórnego jest suma napiec na zaciskach polówek uzwojenia wtórnego, mamy wiec: V2=J |VS| im-2--™-M- R5 R3 <7) Przy czym prad I jest równy wartosci: I = — R 30 dla VR = 0.Aby impedancja wejsciowa byla równa Ro, musi byc wiec: VL VL VI R4 35 P^y: mamy: 1 Ro R nR " R3 V1==iRI-ZRT=R-Ro-mI Ro _ 1 . J^._R2_ R4 Ro n 2Ri ' R5 1 R2 skad: R3- n • 2ri,R4' R0-R (8) Opornosc 23 o wartosci R3 pozwala regulowac im- pedancje wejsciowa kazdego ze stanowisk abonenc¬ kich.Przy odbiorze dla Va..— 0 mamy VL = _ Ro V2 VL R+Ro oraz I = — - - , przy czym V2 jest dane równaniem Ro (7), stad otrzymujemy: 2jVL VR J_ R4 n ' R5 (91) Równanie (9) mozna porównac z równaniem (3), opornosc 27 o wartosci R5 pozwala regulowac 55 wzmocnienie odbioru, tak by wzmocnienie bylo wieksze od jednosci.Przy nadawaniu, a wiec dla VR = 0, napiecie da¬ wane przez -wzmacniacz operacyjny 15 wynosi cn VE = Vl--5? lub VE = RI--5?:.-5? 60 R7 ER1 R7 Impedancja wejsciowa jest równa Ro, a Va jest napieciem na wyjsciu stanowiska abonenckiego przy czym' Va = 2RoI. Mamy wiec 65 2VE Va : R R8 R2 Ro R7 ' 2E1 <10)7 130 201 8 Równanie to mozna porównac z równaniem (2j), opornosc 25 o wartosci E7 pozwala regulowac wzmocnienie dla nadawania i osiagnac wzmocnie- R nie wieksze od -—-^-.Ro Warunek zrównowazenia, to znaczy VE = 0 dla Va = 0 mozna wyrazic jako: R8 R8 R2 R8 ^^6"= -V1*lt7 = "RI'3R1 R7 Gdy^Va = 0 mamy I = —-^=-, poniewaz przy od- Ro biorze uklad zasilania na zaciskach A i B, polaczo¬ nych z linia, stanowi impedancje Ro wzgledem tych zacisków.Mamy wiec uwzgledniajac równanie (9) 1 R , 1 R4. R2. 1 R6 ~ Ro "4n ' R5 Rl R7 lub R6- 4n-R7- Ro R1-R5 (11) R R4-R2 Opornosc 28 o wartosci R6 pozwala wiec regulo¬ wac obwód nadawczy tak, by mozna bylo uzyskac VE = 0, gdy Va = 0.Sposób obliczania transformatora T jest naste¬ pujacy: Niech V2 max bedzie maksymalnym napieciem wyjsciowym transformatora, a i max — maksy¬ malnym pradem wzmacniacza operacyjnego 24, L2 — indukcyjnoscia uzwojenia wtórnego (które sklada sie z dwóch polówek uzwojenia wtórnego El i E2) transformatora T, przez który przeplywa prad staly, a F min najnizsza przesylana czestotli¬ woscia. Napiecie wyjsciowe wzmacniacza operacyj¬ nego 24 jest VS i zakladajac, ze opornosc uzwoje¬ nia pierwotnego P jest niewielka, praktycznie ma¬ my i = ; przy czym i stanowi prad wyjsciowy Lito wzmacniacza operacyjnego, indukcyjnosc uzwojenia pierwotnego stanowi LI. Dla pradu wyjsciowego i max i odpowiadajacego napiecia wyjsciowego VS max wyliczamy indukcyjnosc LI min odpowiada¬ jaca niskiej czestotliwosci F min.LI min —- VSmax 2jfFTni»n«imax Odpowiednio indukcyjnosc wtórna L2 wynosi: (sto¬ sunek zwojów uzwojenia pierwotnego i wtórnego równy n).VSmax L2 min -=- lub n* • 2ji • F min • i max L2 min =- V2max n«2n;«Fminlimax (12) przy czym L2 jest indukcyjnoscia wtórna odpowia¬ dajaca niskiej przesylanej czestotliwosci Fmin., jest ona odwrotnie proporcjonalna do przekladni trans¬ formatora n, nalezy wiec wybrac n mozliwie naj¬ wieksze by uzyskac indukcyjnosc L2min mozliwie najmniejsza. Transformator jest wiec transformato¬ rem obnizajacym.Przykladowo — przy V2 max = 2 volty, i max = — 10 miliamperów, F min = 300 Hz oraz przyjmu¬ jac n = 4 otrzymujemy: L2 min = 26,5 milihenrów Wartosc te mozna porównac z indukcyjnosciami obecnie stosowanymi rzedu 600 milihenrów, badz 10 15 20 25 30 40 50 55 65 ze stosunkiem rzedu 5 miedzy amperozwojami pra¬ du stalego.Pokazany na fig. 2 kondensator Cl eliminuje skla¬ dowa stala sygnalu wyjsciowego wzmacniacza ope¬ racyjnego 19, a stale czasu R3-C1 i R7-C1 sa do¬ brane tak, ze sa dostatecznie duze i nie powoduja zmniejszenia pasma przenoszenia.Uklad zasilania wedlug wynalazku pozwala ywiec zasilac stanowisko abonenckie bez kondensatora se¬ parujacego w linii, z transformatorem, którego licz¬ ba zwojów uzwojenia, przez które plynie staly prad, jest zmniejszona w znacznym stopniu, okolo 5 ra¬ zy, w stosunku do tego, co zachodzi w ukladach obecnie stosowanych. Tak wiec przestrzen zajmo¬ wana przez uklad jest znacznie mniejsza.Uklad zasilania wedlug wynalazku posiada w sto¬ sunku do znanych ukladów nastepujace cechy do¬ datnie: pasmo przenoszenia bez tetnien w szczegól¬ nosci na niskich czestotliwosciach, .a dla nadawa¬ nia i odbierania stala impedancja wejsciowa dla ca¬ lego pasma i nie zawiera skladnika urojonego. Po¬ nadto uklad zasilania stanowi bezposrednio przej¬ scie 2 przewody — 4 przewody i pozwala na proste dokonywanie detekcji petli.Zastrzezenia patentowe i. 1. Uklad zasilania stanowiska abonenckiego za¬ wierajacy izolujacy galwanicznie transformator, obwód pomiarowy, obwód odbiorczy polaczony z za¬ ciskiem odbiorczym i obwód nadawczy, przy czym transformator ma uzwojenie pierwotne i uzwojenie wtórne utworzone z dwóch polówek, z których kaz¬ da jest polaczona szeregowo z opornoscia i stanowi odpowiednio pierwszy i drugi obwód, przy czym obwód pierwszy jest polaczony z jednym biegunem zródla pradu stalego i z przewodem linii abonenc¬ kiej, obwód drugi jest polaczony z drugim biegu¬ nem zródla pradu stalego i drugim przewodem linii abonenckiej, a wejscie obwodu pomiarowego jest po¬ laczone z zaciskami opornosci pierwszego i drugie¬ go obwodu, znamienny tym, ze jedno wejscie obwo¬ du odbiorczego (7) jest polaczone z wyjsciem obwo¬ du pomiarowego (4) przez obwód regulacji impe- dancji (6), zas wyjscie obwodu odbiorczego (7) jest polaczone bezposrednio z uzwojeniem pierwotnym transformatora (T), przy czym obwód nadawczy (9) ma jedno wejscie polaczone z wyjsciem obwodu po¬ miarowego (4) a drugie wejscie jest polaczone z za¬ ciskiem odbiorczym (10) przez obwód zrównowaze¬ nia (8). 2. Uklad zasilania wedlug zastrz. 1, znamienny tynij ze obwód odbiorczy i(7) jest utworzony ze wzmacniacza operacyjnego (24), którego wejscie do¬ datnie jest polaczone z masa, a wejscie ujemne jest polaczone z zaciskiem odbiorczym (10) przez opor¬ nosc (27) a przez druga opornosc (23) z jego wyj¬ sciem, przy czym obwód regulacji impedancji (6) jest utworzony z opornosci (23) polaczonej z wyj¬ sciem obwodu pomiarowego (4) i z wejsciem ujem¬ nym wzmacniacza operacyjnego (24). 3. Uklad zasilania wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze obwód nadawczy (9) jest utworzony ze wzmacniacza operacyjnego (26), którego wejscie do¬ datnie jest polaczone z masa, a wejscie ujemne jes<130 201 9 10 polaczone z wyjsciem obwodu pomiarowego przez opornosc (25), a przez opornosc (30) z wyjsciem wzmacniacza, przy czym obwód zrównowazenia (8) jest utworzony z opornosci (28) polaczonej ze wspomnianym wejsciem ujemnym i z zaciskiem od¬ biorczym (10).FIG.1 L.I t ismsu-\f-M vs -10 VR ^4 "-li VE ¦ml- A±£..y^ ¦\~J l12 l35 —MW l U PL