SE452834B - Transistoriserad likriktarbrygga for anslutning av en abonnenttelefon till en telefonledning - Google Patents

Description

--so HO i 452, 334 2 ningen mellan de båda KFN-transistorernas kollektorer, varför"po1a- riteten hos spänningen mellan dessa båda klämmor är konstant.

En likriktarbrygga av nyss beskrivna, kända slaget drar en ström lika med summan av de båda ledande transistorernas basström- mar.

Impedansen hos varje bryggtransistors basförspänningskrets är É lika med denna transistors basresistans och är konstant.

Den från linjen sedda impedansen hos likriktarkretsen är så- ledes konstant och lika med resistansen svarande mot parallell- kopplingen av de båda ledande transistorernas basresistanser.

Eftersom bryggtransistorernas belastning bildas av en elektronisk telefonkrets, vars växelströmsimpedans är större än dess likströms- impedans, skulle det emellertid vara fördelaktigt - vilket tydligt kommer att framgå i samband med förklaringen av funktionen av den enligt föreliggande uppfinning utförda kretsen - att höja växelströms- impedansen relativt likströmsimpedansen hos dessa transistorers bas- förspänningskrets, Detta kan dock icke uppnås vid kända likriktar- kretsar ens genom infogande av reaktiva element i förspänningskretsar- na.

Likriktarkretsens "spänningsförlust", definierad som skillnaden mellan spänningen vid ledningsklämmorna och spänningen vid de brygg- klämmor till vilka telefonapparatkretsen är ansluten, är vid normalt drifttillstând lika med summan av de båda ledande transistorernas spänning mellan kollektor och emitter vid bottning. Ändamålet med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en transistoriserad likriktarbrygga som kan utgöras av en integrerad monolitkrets och användas för anslutning av en lâzsoänninøs-dubbe1led- ning till en abonnenttelefons elektroniska kretsar, varvid denna bryg- ga - vid lika spänningsfall - skall ha låg strömförbrukning jämfört 5 med kända kretsar samt ha hög impedans mot ledningen och möjliggöra I att förhållandet mellan växelströms- och likströmsimpedansen hos bryggtransistorernas basförspänningskrets kan väljas genom införande av ett ringa antal'reaktiva komponenter.

Nyssnämnda ändamål uppnås enligt uppfinningen genom att den transistoriserade likriktarbryggan uppvisar de i de efterföljande 4 patentkraven definierade särdragen.

Uppfinningen förklaras närmare nedan i form av ett exemplifie- rande, icke~begränsande utföringsexempel och under hänvisning till bifogade ritning. Pig. 1 visar, såsom redan nämnts, en känd transis- toriserad bryggkrets för matning av telefonapparater. Pig. 2 visar -a UI HO 3 452 834 ett kspplingsschema för en i enlighet med uppfinningen utförd- transistcriserad likriktarbrygga för telefoner. Fiw. 3 visar en ___-Li variant av kopplingssshemat i fig. 2. I de olika figurerna används samma beteckningar för motsvarande detaljer.

Den enligt uppfinningen utförda likriktarkretsen i fig. 2 in- nehåller en transistoriserad bryggkrets innefattande ett par bipo- lära PN?-transistorer T1, T2 och ett par bipolära NPN-transistorer T T_. 3' L T ransistorns T1 kollektor är ansluten till transistorns T2 kol- lektor och transistorns T3 kollektor till transistorns Tu kollektor, och dessa förbindningar bildar en första med + betecknad anslutnings- klämma resp. en andra med - betecknad anslutningsklämma. Telefonap- paratens elektroniska krets C är ansluten till dessa klämmer.

Transistorernas T1 och T3 emittrar är anslutna till en första HIIJ ledare a l den dubbeltrådiga telefonledningen och transistorernas In l, och Tu emittrar till denna lednings andra ledare "b".

Transistorernas T1 och Tu baselektorder är anslutna till emittern resp. kollektorn hos en bipolär PNP-transistor TS. Transistorernas T2 och T3 baselektroder är anslutna till emittern resp. kollektorn hos en bipolär PNP-transistor T5.

Transistorernas TS och TB baselektroder är anslutna till en bipo- lär NPK-transistors T10 kollektor respektive tillen bipolär NPN- transistors T12 kollektor. Vidare är transistorns T5 bas och emitter anslutna till en diods D5 katod respektive anod, under det att tran- sistorns T6 bas och emitter är anslutna till en diods D6 katod respek- ' tive anod.

Transistorns T10 bas och emitter är anslutna till en diods D10 anod resa. till ledningstráden "b". Transistorns T12 bas och emitter är anslutna till en diods D12 anod resp. till ledningstrâden "a".

Díodernas D10 och D12 katoder är anslutna till ledningstráden "b" resp. ledningstràden "a".

Diodens D10 anod är ansluten till kollektorn hos en bipolär PR?-:ransistor T11, vars bas och emitter är förbundna med en diods D11 katod resp. ned ledningstràden "a".

Diodens D11 anod och katod är anslutna till den första led- ningstràden resp. till ena änden av en resistans R1. Även díodens D12 anod är ansluten till nyssnämnda ände. Motståndets andra ände är direkt förbunden med den andra ledningstråden "b".

Kretsen i fig. 1 utgör en variant av en del av den i fig. 2 visade kretsen och innefattar de bipolära transistorerna T11 och och D . av PHP- resp. NPN-typ samt dioderna D11 12 'E12 "30 H0 452 854 , Den del av likriktarkretsen som är ansluten till transištorernas T11 och T12 kollektorer visas ej i fig. 3 eftersom denna del är lika- dan som den i fig. 2 visade.

Transistorns T11 bas och emitter är anslutna till diodens D11 katod resp. till ledningstråden "a", under det att transistorns T12 bas och emítter är anslutna till diodens D12 anod resp. till led- níngstrâden "a".

Diodens D11 katod och diodens D12 anod är likaledes förbundna med ena änden på motståndet R1, vars andra ände är kopplad till ett motstånds R2 ena ände. Detta motstànds R2 andra ände är ansluten till ledningstråden "b". En kondensator C1 är kopplad mellan motstândens R1, R2 gemensamma punkt och ledningstråden "a". - En konstant spänning lika med skillnaden mellan ledningsspän- ningen och ett diodspänningsfall (hos dioden D11 eller D12) matas till motståndet R1 (eller till resístansen lika med serieresistansen av motstånden R1 och R2 vid den i fig. 3 visade varianten, även inne- fattande kondensatorn C1) vid frånvaro av signaler på ledningen.

I enlighet med Ohms lag flyter därför en konstant ström genom motståndet R1 (eller, i det senare fallet, genom motstånden R1 och R2), varvid denna ströms riktning är bestämd av ledningspolaríteten.

Dioderna D10 och D11, transistorerna T1O och T11 och deras för- bindningar bildar en första strömspegelkrets, vilken i fig. 2 omges av en streckad linje och är markerad med symbolen S1; pà motsvarande sätt bildar dioden D12, transistorn T12 och deras förbindningar en andra strömspegelkrets markerad S2.

-Transistorns T5 tillsammans med den därtill anslutna dioden Ds bildar en konstruktion av det slag som kan benämnas "bipolär PNP- -transistor med strömstyrbelastning (ß )" och som i fig. 2 omges av en streckad linje markerad Q1. Transistorn TB jämte den därtill an- slutna dicden DB bildar en andra bipolär PN?-transistor Q2 av detta slag.

Såsom är känt kan man för en bipolär transistor av nyssnämnda typ ange en "bas", en "emitter" och en "kollektor" samt en fix led- ningstyp i relation till basen, emittern, kollektorn och lednings- typen hos den i konstruktionen_ingående konventionella bipolära transistorn.

Strömspeglarnas S1 och S2 respektive ingångar är anslutna till motståndets R1 ena ände, under det att strömspeglarnas S1 och S2 ut- gångar är anslutna till transistorns Q, bas resp. till transistorns Q2 bas. .30 HO 452 834 Strömspeglingskretsarnas S1 och Så ingångsstrëmmar spegïas vid utgången med en fix strömöverföringsfaktor som styrs av transistorer- nas Q1 resp. Q2 baselektroder; När ledningstråden "a" har högre potential än tråden "b" är transistorerna T1, Tu, TS, dioden Ds, transistorn T1O, dioden D10, transistorn T¶1 och dioden D11 ledande, under det att transistorerna T2, T3, T5, dioden DS, transistorn T12 och dioden D12 är spärrade.

Motsatsen gäller när tråden "a" har lägre potential än tråden "b", dvs. när ledningspolariufien är inverterad relativt det första fallet.

När tråden "a" har den högsta potentialen kommer endast ström- spegeln S1, den 14-styrda, av strömspegeln S1 drivna transistorn Q1 samt de därav drivna transistorerna T1 och Tu att vara aktiverade.

När däremot tråden "b" har den högsta potentialen kommer endast ström- speglen S2, den därav drivna,5:-styrda transistorn Q2 samt de av denna drivna transistorerna T2 och T3 att vara ledande.

I det förstnämnda fallet flyter matningsströmmen genom telefon- kretsen C från trensistorn T1 till transistorn Tu; i det senare fal- let flyter kretsens C matningsström via transistorerna T2 och T3.

Av denna anledning kommer matníngsströmmen alltid att flyta genom te- lefonkretsen i samma riktning, nämligen från bryggans plusklämma till dennas minusklämma, oberoende av telefonledningens polaritet.

Likriktarkretsens parametrar är dimensionerade så att bryggans transistorer är bottnade då de leder.

En i enlighet med föreliggande uppfinning utförd likríktarkrets har en strömförbrukning som är approximativt hälften av kända brygg- kretsars; i'själva verket kommer basströmmen hos den PN.-transistor som i beroende av ledningspolariteten är ledande att återanvändas av den därtill anslutna /3-styrda transistorn i form av förspänningsström för motsvarande, ledande NPN-transistor.

Strömförbukningen är därför lika med basströmmens värde hos en PHP-transistor.

Såsom redan nämnts är bryggtransistorerna matade så att de ar- betar i bottningsområdet i syfte att minska bryggans spänningsfall i största möjliga utsträckning.

En transistors bottningsstrëmbelastning, /ßsat, datavärde för själva transistorn, och detta värde är lika med för- hållandet mellan kollektorströmman Icsat asat.

Bortser man från smärre spänningsfall, såsom bottenspänningen är ett typiskt och basströmmen I _mellan kollektor och emitter och bas~emítterspänningen, kan för var- je bryggtransistor följande relationer uppställas: 452 834 s I = V/23 och I = V/ZL' Bsat Csat där V är linjespänningen och ZB och ZL impedansen hos transistorns basförspänningskrets resp. belastningsimpedansen. Den utgöres av den till bryggklämmorna anslutna telefonkretsen.

Villkoret för bottning av transistorn blir därför ZB :ßsat ZL Likriktarkretsens impedans sedd från telefonledningens klämmor bestämmes i huvudsak av impedansen ZB för bryggtransistorernas bas- förspänningskretsar.

Eftersom den till varje enskild bryggtransistor hörande impe- dansen ZB är lika med ifrågavarande transistorns basresistans, kan den impedans som den kända likriktarkretsen uppvisar mot linjen (om man bortser från resistanser och inre kapacitanser hos transistorerna) beräknas såsom: Z = R1Ru/(R1 + Ru) = Rëña/(R2 + R3) p _ som således är mindre (omkring hälften) av basimpedansen Zp. ~ Den från linjen sedda impedansen hos en enligt föreliggande upp- ! finning utförd likriktarkrets är emellertid approximativt lika med basförspänningskretsens impedans för en enskild bryggtransistor; i själva verket är förspänningskretsen gemensam för varje par av sam- tidigt ledande transistorer, vilka såsom nämnts båda drivs med samma ström från den därtill anslutna/É -styrda transistorn.

Vid samma transistorer och samma belastning kommer den enligt uppfinningen utförda kretsen att ha en från linjen sedd impedans som är approximativt dubbelt så stor som den kända kretsens motsvarande impedans. _ Belastníngsimpedansen hos en elektronisk telefonkrets är större vid växelström än vid likström (exempelvis sex gånger större). Impe- dansen hos basförspänningskretsen för den bryggtransistor till vilken denna belastning är ansluten har dock konstant värde om inga reaktiva element ingår i denna krets. ' Då förspänningsvillkoret för bottning ZB :/gsat ZL icke kan iakttagas, påverkas funktionen vid växelströmsdrift negativt.

För iakttagande av förspänningsvillkoret för bottning både vid likström och växelström kan till kretsen enligt uppfinningen tillfogas en lämplig kondensator C1, såsom visas i fig. 3, varjämte motståndet R1 utbytes mot ett ekvivalent par seriekopplade resistanser R1 och R2.

Till skillnad mot de kända kretstyperna tillåter det enligt före- v 452 834 liggande uppfinning utförda arrangemanget, som 1 bryggtransistorer- nas basförspänningskrets innefattar en strömspegelanordning för för- stärkning av dessa transistorers styrström, i själva verket en ök~ ning av förspänníngskretsens impedansvärde vid växelströmsförhàl- landen gentemot likströmsförhållanden.

I själva verket är vid växelströmsförhållanden inströmmen till strömspeglarna S1, S2, vilka förstärker strömmen i och för styrning av bryggtransistorenas baselektroder via Q1 och Q2, till viss del likström eftersom ström även flyter via kondensatorn C1, som är kopplad parallellt med strömspeglarnas ingångar. Bryggtransistorer- nas styrström är således lägre vid växelström, och förspännings- kretsens impedans förefaller vara högre än vid likström.- Motståndsparets resistans R1, liksom kondensatorn C1, skall ha små toleranser och ingår vanligtvis inte i en integrerad monolit- krets tillsammans med resten av kretskonfigurationen, eftersom tole- ranserna i det senare fallet kan vara så stora som 30%.

I samband med integrerade komponenter kan nämnas att diskreta komponenter med tillhörande anslutningar är betydligt dyrbarare. Av denna anledning är det uppenbart att enkelheten hos den i fig. 3 visade kretsvarianten erbjuder ekonomiska fördelar.

En i enlighet med uppfinningen utförd likriktarkrets är speciellt väl lämpad att med hjälp av kända integreringsmetoder utföras som en monolitísk IC-krets.

Såsom redan nämnts kan det vara lämpligt att vid integreringen utelämna förspänningskretsens motstånd och kondensator i syfte att hålla trimningstoleranserna inom små marginaler. Ä Även om endast en utföringsform av uppfinningen visats och be- skrivits är det således uppenbart att ett flertal olika varianter och utföringsformer är möjliga utan ett frångâende av uppfinningens ram.

Exempelvis kan de båda strömspeglarna genom lämpliga kretsmodi- fikationer ersättas av mer komplicerade strömspegelkretsar exempel- vis utförda så att likriktarkretsen göres okänslig för temperatur- variationer. Vidare kan varje bryggtransistor (av både NFN- och PNP- -typ) utbytas mot flera seriekopplade transistorer.

Claims (1)

1. 452 834 z Patentkrav I - 1. Transistoriserad likriktarbrygga för anslutning av en abon- nenttelefons elektroniska krets(C) till en dubbeltrâdig telefonled- ning (a, b), vilken likriktarbrygga innefattar en första och en and- ra bipolär transistor (T1 resp. T2) av en första ledningstyp samt en tredje och en fjärde bipolär transistor (Ta resp. Tu) av en andra, motsatt ledningstyp, varvid den första transistorns (T1) kollektor är förbunden med den andra transistorns (T2) kollektor och den tredje transistorns (T3) kollektor med den fjärde transistorns (Tu) kollektor, där dessa båda förbindningar utgör en första resp. en andra klämma (+ resp. -) till vilka telefonapparatens elektroniska krets (C) är an- sluten, och varvid den första och den tredje transistorns (T1, T3) emittrar är anslutna till ledningens ena ledare (a) och den andra och fjärde transistorns emittrar till ledningens andra ledare (b), varjämte bryggan innefattar förspänningsorgan, k ä n n e t e c k n a d av att: nämnda förspänningsorgan innefattar en första och en andra bipolär be- lastningsströmstyrd transistor (Q1 resp. Q2) av den första lednings- rf ypen; att den första strömstyrda transistorns (Q1) emitter är ansluten till den första transistorns (T1) bas och dess kollektor till den fjär- § e transistorns (Tu) bas; att den andra strömstyrda transistorns (Q2) D- emitter och kollektor är anslutna till den andra resp. den tredje transistorns (T2 resp. T3) bas; samt att en styrkrets för de ström- styrda transistorerna (Q1, Q2) är känslig för telefonledningens pola- ritet och är ansluten till den första och den andra strömstyrda j transistorns bas. É « 2. Likriktarbrygga enligt kravet 1, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda styrkrets innefattar strömgeneratororgan samt en första och en andra strömspegelkrets (S1 resp. S2); att den första ström- spegelkretsen innefattar en femte och sjätte bipolär transistor (T1O och T11) av den andra resp. den första ledningstypen samt även en första och en andra diod (D10 resp. D11); att den femte transistorns (T1ol kollektor är ansluten till den första strömstyrda transistorns (Q1) bas; att den första diodens (D10) katod och den femte transistorns (T1O) emitter är anslutna till telefonledningens andra ledare (b); att den första diodens (D10) anod är ansluten till den femte transis- torns (T10) bas och till den sjätte transistorns (T11) kollektor; att den andra diodens (D11) anod och den sjätte transistorns (T11) emitter är anslutna till telefonledningens första ledare (a); att den andra diodens (D11) katod är ansluten till den sjätte transistorns (T11) bas och till strömgeneratororganen; att den andra strömspegel- q 452 834 kretsen (S2) innefattar en sjunde bipolär transistor (T12) av den andra ledningstypen samt en tredje diod (D12); att den sjunde transistorns (T12) kollektor är ansluten till den andra strömstyrda transistorns (Q2) bas, att den tredje diodens (D12) katod och den sjunde transistorns (T12) emitter är ansluten till ledningens första ledare (a); samt av att den tredje diodens (D12) anod är ansluten till den sjunde transistorns (T12) bas och till strömgeneratororganen. 3. Likriktarbrygga enligt kravet 2, k ä n n e t e c k n a d av att strömgeneratororganen innefattar en resistans (R1) med tvâ anslut- ningar, av vilka den ena är förbunden med den andra diodens (D11) katod liksom med den tredje diodens (D12) anod, under det att resistansens andra anslutning är förbunden med ledningens andra ledare (b). H. Likriktarbrygga enligt kravet 2, k ä n n e t e c k n a d av att strömgeneratcrkretsen innefattar en första och en andra resistans (R1 resp. R2), som vardera har en första och en att den första resistansens första anslutning är andra díodens (D11) katod och den tredje diodens andra resistansen (R2) har sin första anslutning andra anslutning; förbunden med den (D12) anod; att den förbunden med den första resistansens (R1) andra anslutning och sin andra anslutning med ledningens andra ledare (b); samt av att strömgeneratorkretsen även innefattar en kondensator (C1) inkopplad mellan ledningens första ledare(a) och de båda resistansernas (R1, R2) gemensamma punkt. 5. Likriktarbrygga enligt något av föregående krav, k ä n n e- t e c k n a d av att kretsen i sin helhet är utförd som en integre- rad monolitkrets. 6. Likriktarbrygga enligt kravet 3, k ä n n e t e c k n a d av att hela kretsen med undantag av nämnda resistans (R1) är utförd så- som en integrerad monolitkrets, under det att resistansen utgöres av en därtill ansluten, diskret komponent. 7. Likriktarbrygga enligt kravet H, k ä n n e t e c k n a d av att hela kretsen med undantag av kondensatorn och de båda resistanser- na är utförd som en integrerad monolitkrets, under det att kondensatorn och de båda resistanserna utgöres av därtill anslutna, diskreta kompo- nenter. __--