SE465547B - Saett och krets foer likstroemsmatning till en telefonlinje - Google Patents

Description

10 15 20 25 30 465 547 programmerbara. Kretsen åstadkommer konstant spänning V¿=Vr eftersom mycket hög spänningsförstärkning åstadkommas i kretsen genom att den innefattar en transkonduktansförstärkare OTA.

Rflnoeönnnss rön UPPFINNINGEN Nackdelen med SLIC-kretsen är främst att dess mat- ningskarakteristik inte är programmerbar. Vid leverans av SLIC- kretsar till olika länder måste därför olika kretsar tillverkas för länder med olika krav på strömmatningskarakteristiken.

Kretsarna blir olika bl a genom att resistorn R3, som ansluts externt, varieras.

Ytterligare en nackdel med den nämnda SLIC-kretsen är att kretsens ekvivalenta induktans inte är konstant vid variation av strömmatningsmotstàndet. Detta orsakar att reaktionstiderna för strömmatningsslingan blir beroende av strömmatningskarakteris- tiken och kan bli ogynnsamt långa i vissa fall.

Problemet med áterkopplingsslingan för likströmsmatning i HALC- system är strömmatningskarakteristikens utseende. Vid konstant linjespänning, V¿=V¿ i figur l, krävs oändlig förstärkning vilket i sin tur medför svårigheter att hålla DC-slingan stabil. Vid konstant ström, IL=IF i figur l, kan problem uppstå tillsammans med abonnentutrustning med strömbegränsning. Om strömbegräns- ningen i abonnentutrustningen ^uppträder' vid samma ström. som strömbegränsningen i DC-slingan kan làgfrekvent självsvängning uppstå.

Avsikten med föreliggande uppfinning är därför att åstadkomma en likströmsmatningskrets som avkänner linjespänning och matar linjeström, och vars strömmatningskarakteristik är lämplig för likströmsmatning till abonnentlinjen samtidigt som den är varierbar genom programmering.

Ytterligare ett ändamål med uppfinningen är att skapa en strömmatningskrets med korta reaktionstider så att kretsen på en linjespänningsändring snabbt.reagerar'med.att ändra linjeströmmen 10 15 20 25 30 35 g 465 547 på motsvarande sätt.

Med sättet och strömmatningskretsen enligt uppfinningen erhålls de önskade funktionerna för likströmsmatningen. Kretsen innefat- tar en spänningsomvandlare för avkänning och nivåreglering av linjespänningen, ett lágpassfilter, innefattande en kondensator för bortfiltrering av talsignaler, en buffertförstårkare kopplad till nämnda lågpassfilter och ett motstånd kopplat till utgången på nämnda förstärkare. Utspänningen från buffertförstärkaren matar ström genom motståndet till en strömförstärkare som matar själva linjeströmmen.

För programmering av strömmatningskarakteristiken är en första resistiv komponent med programmerbar resistans anordnad i huvudsak parallellt med kondensatorn i lågpassfiltret. För samma ändamål är även ett spänningsbegränsande element med programmer- bar referensspänning kopplat i serie med en andra resistiv kompo- nent med programmerbar resistans, vilka är anordnade i huvudsak parallellt med nämnda kondensator. Slutligen är även en ström- generator anordnad i huvudsak parallellt med kondensatorn.

Generatorn genererar en ström med programmerbar riktning och eventuellt programmerbar storlek. All ändring av strömmatnings- karakteristiken utförs således genom shuntkoppling av konden- satorn i lågpassfiltret. Kretsen matar härigenom linjeströmmen i enlighet med en förutbestämd strömmatningskarakteristik.

Karakteristiken för strömmatningen enligt uppfinningen innefattar fyra programmerbara parametrar. För det första kretsens mat- ningsresistans för låga linjeströmmar, för det andra en brytpunkt vid vilken strömbegränsning inträder och för det tredje kretsens matningsresistans vid strömbegränsning, samt för det fjärde kretsens tomgångsspänning, vars polaritet kan programmeras och eventuellt även dess storlek. Dessa fyra parametrar programmeras således med hjälp av nämnda programmerbara komponenter. Genom att all ändring av strömmatningskarakteristiken utförs som en shuntkoppling av den i lågpassfiltret ingående kondensatorn blir strömmatningskretsens ekvivalenta induktans, sedd från lin- jesidan, konstant, oberoende av både strömmatningskarakteristik 10 15 20 25 30 465 547 och arbetspunkt. Fördelen med den konstanta induktansen är att reaktionstiden för strömmatningsslingan blir kort. Konstant induktans uppnås därför att förstärknings-bandbredds-produkten i strömmatningskretsen blir konstant vid shuntkoppling av kondensatorn.

Fördelen med att strömmatningskarakteristiken är programmerbar är att samma krets kan tillverkas för olika länder med olika krav på strömmatningskarakteristiken. önskad strömmatningskarakte- ristik kan sedan programmeras, t ex i samband med driftstart.

Strömmatningskarakteristiken enligt uppfinningen har fördelar jämfört med karakteristiken i MALC-system. Kretsen enligt uppfinningen alstrar inte konstant linjespânning och har därför ej heller oändlig förstärkning varvid nämnda svårigheter med stabiliteten undviks. Istället används enligt uppfinningen negativ resistans varvid tillräckligt låg strömmatningsresistans alstras för att spânningsfallet skall vara praktiskt taget försumbart. För att undvika nämnda problem vid konstant strömmat- ning så har strömmatningen alltid resistiv karaktär, även vid strömbegränsning. Vidare är känsligheten för toleranser i komponenterna mindre jämfört med nämnda likströmsmatningskrets i MALC-system. Detta beror på att kretsen enligt uppfinningen, i ett grundläge, då den första och andra resistiva komponenten är oändligt stora, har en likspänningsförstärkning genom lågpass- filtret och buffertförstärkaren som är identiskt lika med ett, medan motsvarande förstärkning i realiseringen med transkonduk- tansförstärkarna är bestämd av kvoten mellan två resistanser, och alltså bestämd av dessas toleranser.

FIGURBESKRIVNING Förfarandet och anordningen enligt uppfinningen beskrivs närmare med hjälp av ett utföringsexempel under hänvisning till bifogad ritning i vilken Figur 1 visar strömmatningskretsen enligt uppfinningen och figur 2 visar strömmatningskretsens matningskarakteristik.

B I 10 15 20 25 30 35 s 465 547 FöRnnnAcu-:N UTFöRINssFoRn Likströmsmatningskretsen enligt uppfinningen visas i figur 1.

Kretsen är kopplad till en telefonlinje ab för likströmsmatning till denna, varvid kretsen avkänner linjespänningen Uab och via en återkopplingsslinga matar motsvarande linj eström Iab enligt en förprogrammerad 1ikströmsmatningskarakteristik.

Kretsen innefattar en första mer högspänd del l och en andra mer lágspänd del 2, i vilken programmering av strömmatningskarakte- ristiken sker. En spänningsomvandlare 3 i den mer högspända delen 1 är kopplad till telefonlinjen ab för avkänning av linjespän- ningen Uab. Linjespänningen U¿b anpassas i spänningsomvandlaren 3 till en lägre spänningsnivå som kan hanteras i den mer lågspända delen 2 , där programmeringen av strömmatningskarakteri- stiken sker. Spänningsomvandlaren 3 avger på sin utgång till den lågspända delen en spänning som motsvarar linjespänningen multiplicerad med en omvandlingsfaktor G¿c som är mycket mindre än ett. Utspänningen U¿ut från nämnda mer lågspända del matar via ett motstånd Rue ström Ida till en strömförstärkare 4, vilken förstärker strömmen Ida med en faktor Gi och matar själva linjeströmmen Iab. Spänningsomvandlaren 3 och strömförstärkaren 4 i den mer högspända delen 1 ingår i den tidigare nämnda SLIC- kretsen.

I den mer lågspända delen ingår ett lågpassfilter 5 bestående av en RC-krets. Lågpassfiltrets funktion är att spärra signaler vid talfrekvens. Lågpassfiltret 5 innefattar en första och en andra resistor RI, R2 samt en kondensator Cl. Den andra resistorn R2 är mycket lågohmigare än den första resistorn RI och kan eventuellt vara noll ohm. Den ena anslutningen på den första resistorn R1 är kopplad till utgången på spänningsomvandlaren 3 och den andra anslutningen är kopplad till den ena anslutningen på den andra resistorn R2. Kondensatorn Cl är med sin ena anslutning kopplad till den andra anslutningen pà den andra resistorn R2. Till den sist nämnda anslutningen är även ingången på en buffertför- stärkare 6 kopplad. Buffertförstärkarens 6 utgång är kopplad till nämnda motstånd R¿c. Buffertförstärkarens 6 uppgift är att utgöra 10 15 20 25 30 35 465 547 6 en buffert mellan den mer lågspända delen 2 och motståndet Rue för att detta inte skall belasta den mer lágspända delen 2.

Utspänningen U¿ut fràn buffertförstärkaren 6 matar, som tidigare nämnts, via motståndet Rdc, ström till strömförstärkaren 4. Den mer làgspända delen 2 bildar tillsammans med motståndet Ru nämnda áterkopplingsslinga.

Mellan en första nod P1, mellan den första och den andra resis- torn R1, R2 och en andra nod P2 vid kondensatorns Cl andra anslutning, dvs i huvudsak parallellt med kondensatorn Cl sker all påverkan av strömmatningskarakteristiken. För variation av strömmatningskarakteristiken svarar fyra komponenter, en första resistiv komponent RA :med programmerbar' resistans, en andra resistiv komponent RB med programmerbar resistans, ett spännings- begränsande element 7 med programmerbar referensspänning samt en strömkrets 8 som genererar en generatorström I med programmerbar riktning, och eventuellt programmerbar storlek. Den första resistiva komponenten RA är kopplad mellan nämnda första och andra nod P1, P2. Den andra resistiva komponenten RB är kopplad mellan nämnda första nod P1 och den ena anslutningen på det spänningsbegränsande elementet 7. Den andra anslutningen på det spänningsbegränsande elementet är kopplad till den andra noden P2. För att åter nämna den andra resistorn R2 i làgpassfiltret så är dess uppgift att dämpa brus och störningar som kan uppstå i det spänningsbegränsande elementet.'7 och har i. övrigt ingen inverkan på strömmatningskarakteristiken. Strömkretsen 8 är inkopplad mellan nämnda första och andra nod P1, P2 för att generera nämnda generatorström I som bestämmer strömmatnings- kretsens tomgàngsspänning E. Tomgàngsspänningen E är en funktion av nämnda ström I, den första resistorn R1 i lågpassfiltret 5 och omvandlingsfaktorn Gdc i spänningsomvandlaren 3, E = I ' R1/Gao.

Strömriktningen bestämmer spânningens polaritet.

I figur 2 visas strömmatningskarakteristiken som àstadkomms med den beskrivna kretsen. Figuren antyder även hur karakteristiken kan ändras med hjälp av de tidigare nämnda programmerbara komponenterna i strömmatningskretsens làgspända del 2. 77 10 15 20 25 30 35 v' 465.547 Strömmatningskarakteristiken i figur 2 visar linjeströmmen Iab som funktion av linjespänningen Uab . Karakteristíkens utseende beror av strömmatningskretsens matningsresistans Riga (inre resistans), som kan varieras genom variation av de tidigare nämnda varierbara parametrarna. Linjeströmmen Iab är således en funktion av kretsens matningsresistans Rfeecl och av linje- spänningen Uab, Iab = (Rfeed, Um). För att öka förståelsen av kretsen kan den sägas vara i ett grundläge med avseende på matningsresistansen om den första och den andra resistiva komponenten RA, RB är mycket högohmíga, dvs ledningarna som ansluter dessa komponenter betraktas som avklippta. I nämnda grundläge bestäms matningsresistansen av omvandlingsfaktorn Gdc, Rdc/ ' Gdc) . Tillbaka till figur 2 i vilken de resistiva komponenterna RA, RB har praktiskt användbara resistansvärden så att även dessa bestämmer matningsresistansen i kretsen. Karakteristiken visar två sammanhängande linjer, en första linje A samt en andra linje AB. Linjerna A, AB visar att kretsen har olika värden pà mat- eftersom strömförstärkningsfaktorn Gi samt motståndet Ru, Rfsu = ningsresistansen beroende på linjespänningen Uab matningsresistansens storlek motsvaras av linjernas lutning och linjerna enligt figuren har olika lutning.

Kretsens matningsresistans för linjeströmmar Iab mindre än en gränslinjeström Inn bestäms av den första resistiva komponenten RA, Rfeed = Rdc'(1+R1/RA) / (G¿'G¿c). (I kretsens matningsresis- tans ingår även matningsresistansen i grundläget men denna bortses från därför att den är konstant.) I figuren anger den första linjens A lutning kretsens matningsresistans för det lägre strömområdet Iab < Inn. Lutningens storlek motsvaras av det in- verterade värdet på matningsresistansen varvid stor lutning (nära lodrät) således anger lågohmig matningsresistans. I sin enklaste form består den första resistiva komponenten RA av ett motstånd.

Därvid erhålls en mer högohmig strömmatning till telefonlinjen ab än i grundläget. Via programstyrning kan olika värden på detta motstånd inkopplas. Den resistiva komponenten RA utgörs exempel- vis av en sträng av kisel-integrerade motstånd, där önskat motstånd inkopplas med hjälp av transistorer. Olika värden ger som tidigare nämnts olika matningsresistans och därmed olika 10 15 20 25 30 35 465 547 V 8 lutning på den första linjen A. Om den första resistiva komponen- ten RA är lågohmig blir matningsresistansen högohmig och den första linjens A lutning liten, om komponenten RA istället är högohmig så blir matningsresistansen lågohmig och linjens A lutning stor. Det är även möjligt att åstadkomma mer lågohmig matning (linjen A nära lodrät) genom att den första resistiva komponenten RR utgörs av en negativ resistans, alstrad med hjälp av en resistor i kombination med en positivt eller negativt áterkopplad förstärkare. Resistorn kopplas mellan ingången och utgången på den återkopplade förstärkaren. Genom att variera förstärkarens återkoppling, vilket likaledes kan programstyras, erhålles olika värden på den negativa resistansen. Gränslinje- strömmen I motsvaras av en gränsspänning Un.. Mellan tomgångs- lim spänningen E och nämnda gränsspänning Unn styrs kretsens mat- ningsresistans således av den första resistiva komponenten R .

Det spänningsbegränsande elementet (7) åstadkommer strömbegräns- ning vid linjeströmmar högre än gränsströmmen In- så att linj eströmmen Iab i nämnda övre strömintervall ökar med en lägre takt än i det undre strömintervallet. Det spänníngsbegränsande elementet (7) komparator, varvid dess referensspänning, som är programstyrd, utgörs exempelvis av en negativt återkopplad bestämmer den gränsström In. vid vilken strömbegränsningen inträder. Referensspänningen kan programmeras genom att en programmerbar ström påföres ett motstånd. När spänningen på komparatorns ingång, vid en tredje nod P3 mellan den andra resistiva komponenten RB och spänningsbegränsaren (7) , uppnår den programmerade referensspänningen kan den inte öka mer utan istället passerar en ström genom den. Nämnda ström genom komparatorn flyter även genom den andra resistiva komponenten RB varvid även denna bestämmer kretsens matningsresistans som därmed ökar så att nämnda strömbegränsning inträder. Vid strömbegräns- ning, dvs vid linjeströmmar över gränssströmmen Inn, bestämmer den första resistiva komponenten RA parallellt med den andra resistiva komponenten RB kretsens matningsresistans. I figuren visar den minskade lutningen på andra linjen AB att kretsens andra matningsresistans ökar vid strömbegränsningen. Den resistiva komponenten RB kan genom programmering varieras så att 10 15 20 25 e 465-547 linjens AB lutning och därmed kretsens matningsresistans vid strömbegränsning varieras. Nämnda andra komponent RB utgörs exempelvis av samma typ av komponent som för den första resistiva komponenten RA, i det fall denna är positiv.

Eftersom det ingår ett lágpassfilter 5 i strömmatningskretsen blir den inre impedansen i kretsen komplex. Impedansen består av den tidigare nämnda matningsresistansen R d i. serie med en fee induktans Iïeed. Det reaktiva elementet i lågpassfiltret är en kondensator Cl. Den första resistiva komponenten RA utgör en linjär shunt till nämnda kondensator medan den andra resistiva komponenten RB utgör en olinjär shunt till samma kondensator.

Eftersom all ändring av strömmatningskarakteristiken, såväl linjär som olinjär, utförs genom shuntkoppling av denna konden- sator, blir den ekvivalenta induktansen sett från linjesidan ab konstant, oberoende av både strömmatningskarakteristik och arbetspunkt. Detta uppnås därför att produkten av förstärkningen och bandbredden i kretsen blir konstant vid nämnda shuntkoppling till kondensatorn.

Att en induktans ingår i impedansen beror på att kretsen mellan linjen ab och de två första noderna P1, P2 kan betraktas som en gyrator som transformerar ström till spänning och vice versa. En ström i snittet mellan noderna P1, P2 motsvarar alltså en spänning på linjen ab (generatorströmmen I bestämmer tomgângs- spänningen E) och en spänning motsvarar en linjeström Iab (det spänningsbegränsande elementet 7 medför en strömbegränsning på linjen ab). En shuntkopplad resistans transformeras därvid till en serieresistans på linjen och på samma sätt transformeras parallellkapacitansen Cl till en serieinduktans Lfeed.

Claims (6)

10 15 20 25 30 35 10 465 547 PATENTKRÅV
1. l. Sätt för att i en krets för likströmsmatning till en telefonlinje (ab) variera strömmatningskarakteristiken, vilken krets innefattar en spänningsomvandlare (3) för avkänning och niváreglering av linjespänningen (Un), ett lågpassfilter (5) innefattande en kondensator (Cl) för bortfiltrering av tal- signaler, en buffertförstärkare (6) kopplad till nämnda lågpass- filter (5) och ett motstånd (Rdc) kopplat till utgången på nämnda buffertförstärkare ( 6) utspänningen (Uout) från buffertförstärkaren matar en ström (IM) genom motståndet (Ra) till en strömförstärkare (4) som matar en linjeström (Ilb) kännetecknad däravatt varvid en strömkrets (8) som genererar en generatorström (I) med inställningsbar riktning anordnas i huvudsak parallellt med kondensatorn (Cl) , en första resistiv komponent (RÅ) med inställningsbar resistans anordnas i huvudsak parallellt med kondensatorn (Cl) , ett spänningsbegränsande element (7) med inställningsbar referensspänning kopplas i serie med en andra resistiv komponent (RB) med inställningsbar resistans vilka anordnas i huvudsak paralllellt med kondensatorn (Cl), och vid inställning av strömmatningskarakteristiken, strömriktningen pà generatorströmmen (I) ställs in varigenom polariteten på kretsens tomgångsspänning (E) bestäms, den första resistiva komponentens (RA) resistans ställs in varigenom kretsens mat- ningsresistans för linjeströmmar (lab) lägre än en gränslinje- ström (Inn) bestäms, det spänningsbegränsande elementets (7 ) re- ferensspänning ställs in varigenom nämnda gränsström (Inn) vid vilken strömbegränsning inträder bestäms och den andra resistiva komponentens RB resistans ställs in varigenom kretsens mat- ningsresistans vid linjeströmmar (Iab) över gränslinjeströmmen (I ) bestäms . lim
2. 2. Sätt enligt patentkrav 1 k ä n n e t e c k n a t därav att nämnda inställning av strömmatningskarakteristiken sker genom programmering av strömriktningen på generatorströmmen (I), den första resistiva komponentens (RA) resistans, det spännings- 10 15 20 25 30 11 4es,s41, begränsande elementets (7) referensspänning samt den andra resistorns (RB) resistans.
3. 3. Sätt enligt patentkrav 2 k ä n n e t e c k n a t därav att även storleken pá nämnda generatorström (I) är programmerbar.
4. 4.) Krets för strömmatning till en telefonlinje ab, vilken krets avkänner linj espânningen (Uab) och matar en linj eström (Iab) enligt en förprogrammerad strömmatningskarakteristik, nämnda krets innefattar en spänningsomvandlare (3) för avkânning och niváreglering av linjespänningen (Uab) , ett làgpassfilter (5) innefattande en kondensator (Cl) för bortfiltrering av talsig- naler, en buffertförstärkare (6) kopplad till nämnda lágpasse filter (5) och ett motstånd (Rdc) kopplat till utgången på nämnda buffertförstärkare (6) från buf- fertförstärkaren matar en ström (IM) genom motståndet (RM) till varvid utspänningen (Uøut) en strömförstärkare (4) som matar linjeströmmen Iab k ä n n e - t e c k n a d därav att nämnda krets för inställning av strömmatningskarakteristiken innefattar en strömkrets (8) som genererar en generatorström (I) med programmerbar riktning, kopplad i huvudsak parallellt med kondensatorn Cl, polariteten pâ kretsens tomgángsspänning (E) bestäms genom riktning, varvid programmering av generatorströmmens (I) en första resistiv komponent (RA) med programmerbar resistans, kopplad i huvudsak parallellt med kondensatorn (Cl), varvid kretsens matningsresistans för linjeströmmar (lab) under en gränslinje- ström (Inn) bestäms genom programmering av den första resistiva komponentens (RA) resistans, och ett spänningsbegränsande element 7 med programmerbar referensspänning i serie med en andra resistiv komponent (RB) med programmerbar resistans anordnade i huvudsak parallellt med kondensatorn Cl, varvid det spännings- begränsande elementet (7) programmeras så att den gränslinj eström (IIÜJ vid vilken strömbegränsning skall inträda bestäms och resistansen hos den andra resistiva komponenten (RB) programmeras så att kretsens matningsresistans vid linjeströmmar (Iab) över gränslinjesströmmen (I ) bestäms. lim 12 465 547
5. 5. Krets enligt patentkrav 4 k ä n n e t e c k n a d därav att nämnda första resistiva komponent (RÅ) utgörs av en resistor i kombination med en positivt eller negativt återkopplad förstärkare.
6. 6. Krets enligt patentkrav 4 k ä n n e t e c k n a d därav att nämnda spänningsbegränsande element (7) utgörs av en âterkopplad komparator.