<Desc/Clms Page number 1>
ZENDKETEN EN DAARIN GEBRUIKT ELECTRONISCH
CONTACTSYSTEEM
De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een zendketen voor een transmissiesysteem waarin een aantal dergelijke zendketens in parallel gekoppeld is met een transmissielijn die met een ontvangstketen is verbanden, waarbij deze zendketen een uitgang heeft, die elektrisch gekoppeld is met deze lijn maar daarvan galvanisch geYsoleerd is, en in staat is om op deze uitgang een stroom te verschaffen en deze stroom in functie van de over deze-ui-tang si ande spanning te beperken.
Een dergelijke zendketen is reeds bekend uit het ar. tikel"System 12. Configuration for ISDN Subscriber Equipment, Network Termination, Digital Telephones and Terminal Adapters" door T. Israel en anderen, Electrical Communication, Volume 59. Nummer 1/2. 1985, blz.
120-126.
Zoals in dit artikel is beschreven maken de zendketens en de ontvangstketens deel uit van S-tussenketens, die respektievelijk in abonneestations en in een netwerkstation aangebracht zijn, waarbij dit netwerkstation met een numerieke centrale via een abonneelijn gekoppeld is. Elke van deze S-tussenketens omvat verder respektievelijk ook een ontvangstketen en een zendketen. waarbij deze ontvangstketens in parallel gekoppeld zijn met een andere transmissielijn tot dewelke
<Desc/Clms Page number 2>
de zender van de netwerkstation toegang heeft. De S-tussenketens zijn bijvoorbeeld van het type beschreven in het artikel"ISDM Components for Public and Private
Loops" door P. Van Iseghem en anderen, Electrical Communication, Volume 61, november 1, 1987. blz. 63-71.
Elke S-tussenketen i s bijvoorbeeld in staat om een 192 kbit/sec signaal uit te zenden dat bestaat uit groepen van freems van 42 bits. waarvan er 36 informatiebits zijn en deel uitmaken van twee B kanalen van 8 bits en een D kanaal van vier bits. Aldus blijven er 12 bits per freem over voor signalen die door de tussenketen toegevoegd kunnen worden. In de richting van het netwerkstation naar dit abonneestation vormen vier van deze bits een echokanaal voor de heroverdracht van de D kanaalbits ontvangen van het abonneestation. Deze heroverdracht is vereist om er voor te zorgen dat slechts een zendketen van dit kanaal gebruik maakt. Inderdaad, de zendketen van een abonneestation begint enkel het aan dit station toegewezen adres uit te zenden als het D kanaal vrij is.
Als de bits van dit adres in de ontvangstketen van het netwerkstation ontvangen worden, worden ze met een voorafbepaaltcrevverrirraging in het D echokanaal naar de ontvangstketen van dit abonneestation herovergedragen, en de zendketen van dit station zendt enkel een volgende bit uit nadat het deze echobits heeft ontvangen. Zolang deze bits dezelfde zijn als de uitgezonden bits van het D kanaal gaat de zendketen van het abonneestation door met-uitzenden. Indien er echter in dit station een verschil wordt vastgesteld doordat er verscheidene eindketens van aboneestations hun adressen tegelijkertijd hebben uitgezonden, stopt dit station de uitzending.
Er dient opgemerkt dat voor de overdracht gebruik gemaakt wordt van een pseudoternaire code waarin een binaire een door de afwezigheid van stroom en een binaire
<Desc/Clms Page number 3>
nul afwisselend door een positieve en een negatieve stroom wordt voorgesteld.
In het hierboven eerstgenoemde artikel worden-geen details gegeven over de zendketen, maar wordt vermeld dat deze keten moet werken als een spanningsbeperkende stroombron en dat de uitgangsstroom zodanig beperkt moet worden dat de spanning over de transmissielijn nooit een welbepaalde waarde overschrijdt. zelfs als verscheidene stations tegelijkertijd uitzenden.
Een doelstelling van de onderhavige uitvinding bestaat erin een zendketen van dit type te verschaffen, maar die in staat i5 aan deze vereisten op een eenvoudige wijze te voldoen.
Volgens de uitvinding wordt deze doelstelling bereikt doordat parallel over deze zendketenuitgang een variabele impedantie verbonden is, die bestuurd wordt door de uitgang van een servo-besturingsketen welke in werking gesteld wordt in functie van het verschil tussen een referentiespanning en een terugkoppelspanning die zelf functie is van de zendketenuitgangsspanning.
Op deze wijze wordt de servo-besturingsketen bijvoorbeeld werkzaam van zodra de terugkoppelspanning beneden de referentiespanning daalt en wordt deze terugkoppelspanning tot de referentiespanning beperkt, waardoor ook de uitgangsspanning van de zendketen wordt beperkt.
Een ander kenmerk van de onderhavige zendketen is dat deze servo-besturingsketen een vergelijkingsketen omvat die gevormd wordt door een eerste operationele versterker waarvan de eerste en tweede ingangen respektievelijk door deze referentiespanning en door deze terugkoppelspanning worden bestuurd.
Nog een ander kenmerk van de onderhavige zendketen is dat deze variabele impedantie in serie met een constante-stroombron tussen twee voedingsgelijkspanningen
<Desc/Clms Page number 4>
gekoppeld is, en dat het met de stroombron verbonden uiteinde van deze impedantie met deze tweede ingang van de eerste operationele versterker gekoppeld is.
Op deze wijze wordt de uitgangsspanning van de zendketen beperkt tot een spanning die gelijk is aan het verschil van een van de voedingsgelijkspanningen en de referentiespanning.
De uitvinding heeft eveneens betrekking op een electronisch contactsysteem, dat bijvoorbeeld bijzonder geschikt is om in de hierboven beschreven zendketen te worden gebruikt. Dat contactsysteem is vooral gekenmerkt doordat het minstens den electronisch contactinrichting omvat met : een hoofdtransistorschakelaar die tussen eerste en tweede klemmen verbonden is en een besturings derde klem heeft ; eerste en tweede hulptransistorschakelaars respektievelijk verbonden tussen deze derde klem en een vierde klem en tussen deze derde klem en een vijfde klem ; en besturingsmiddelen om deze eerste en tweede hulptransistorschakelaar in tegengestelde toestanden te brengen waarbij de ene geblokkeerd en de andere geleidend is.
Aldus wordt de hoofdtransistorschakelaar op eenvoudige wijze geleidend gemaakt of geblokkeerd, waardoor dergelijke electronische contactsystemen in de hierboven beschreven zendketen op eenvoudige wijze toegepast kunnen worden om de richting van de stroom door de variabele impedantie te besturen.
De hierboven vermelde en andere doeleinden en kenmerken van de uitvinding zullen duidelijker worden en de uitvinding zelf zal het best begrepen worden aan de hand van de hiernavolgende beschrijving van een uitvoeringsvoorbeeld en van de bijbehorende tekeningen waarin :
Fig. l een schematisch diagram i5 van een transmissiesysteem, dat een zendketen volgens de
<Desc/Clms Page number 5>
uitvinding omvat ;
Fig. 2 de zendketen TRI van Fig. l in detail voorstelt.
Het in Fig. 1 getoonde transmissiesysteem omvat een aantal zendketens TR1/8, die in parallel met een transmissielijn Ll. L2 gekoppeld zijn. Meer in het bijzonder heeft elk van deze zendketens TRI tot TR8 een uitgang, met respektieve klemmen Lll, L21 tot L18, L28, die met de lijn Ll. L2 via een respektieve transformator Tl/8 gekoppeld is. Aan zijn ene einde is da transmissielijn Lit L2 verbonden met een ontvangstketen REC, die met een (niet getoonde) numerieke centrale over een abonneelijn L3, L4 gekoppeld is, terwijl hij aan zijn andere uiteinde door een impedantie ZI is afgesloten.
De zendketens TR1/8 en de ontvangstketen REC maken ieder deel uit van een (niet getoonde) S-tussenketen die in staat is de hierboven beschreven functies te vervullen, bv, een stroom It of -I, of geen stroom tussen zijn uitgangsklemmen Lll en L21/L18 en L28 voort te brengen.
De zendketens TRI tot TR8 zijn identiek en daarom is slechts één van hen, n1, TR1, en een bijbehorende besturingsketen CC die samen met TRI deel uitmaakt van een S-tussenketen in Fig. 2 in detail voorgesteld. De zendketen TRI werkt met de voedingsspanningen VDD = 5 Volt en VSS = 0 Volt en met een referentiespanning VR= 2, 9 Volts en omvat de constante-stroombronnen CS1 en CS2, die respektievelijk een stroom gelijk aan 11 = 300 en 12 = 80 micro-Amperes voortbrengen, de operationele versterkers DA1 en OA2, de PMOS veldeffecttransistors Pl tot P9, de NMOS veldeffecttransistors Nl tot N6 en de weerstanden Rl en R2. De besturingsketen CC verschaft de besturingssignalen X, XB.
Y en YB die rechtstreeks de poorten van de transistors P3 tot P8 en N3 tot N6 besturen. Hierbij zijn XB en YB respektievelijk de
<Desc/Clms Page number 6>
inversen van X en Y.
De stroombron CS2 wordt in feite door stroomspiegeling (niet getoond) van de nauwkeurige stroombron CSl afgeleid. Aldus wordt op een eenvoudige wijze een niet zeer maar voldoende nauwkeurige gelijkstroomweerstand verwezenlijkt.
De stroombron CS1 is in serie met de weerstand Rl tussen de voedingsspanningen VDD en VSS verbonden en ontwikkelt daarover een constante spanning VA=RI. IL
Hun verbindingspunt A is verbonden met de niet-inverterende ingang van de operationele versterker DAM waarvan de inverterende ingang verbonden is met het verbindingspunt B van twee parallelle ketens, die beide in serie met de weerstand R2 tussen VDD en VSS verbonden zijn. De eerste van deze parallelketens bestaat uit de serieverbinding van de bron-naar-afvoerpaden van transistors Pl en P9 en het afvoer-naar-bronpad van transistor N2.
De tweede van deze parallelketens bestaat uit de serieverbinding van de bron-naar-afvoerpaden van transistors P2 en P9 en het afvoer-naar-brondpad van transistor NI. De poort van transistor P9 wordt bestuurd door het uitgangssignaal van de operationele versterker
OA2 waarvan de inverterende ingang met de referentiespanning VR verbonden is en waarvan de niet-inverterende ingang C met het gelijknamige verbindingspunt C verbonden is van de transistors P7 en P8t die samen met de transistors Pl/6 en N1/N6 een schakelketen vormen.
De afvoer-naar-bronpaden van deze transistoren P7 en P8 zijn respektievelijk tussen de klem
Lll en C en tussen de klem L21 en C verbonden en hun poorten worden respektievelijk door de besturingssignalen
X en Y bestuurd.
De poorten van de transistors PI, P2, NI, N2 worden bestuurd door de transistors P3 tot P6 en N3 tot
N6 en laten het vloeien van een stroom toe van het
<Desc/Clms Page number 7>
uiteinde Lll naar het uiteinde L21 van P9 of vice-versa. Meer in het bijzonder zijn zowel de bron-naar-afvoerpaden van de transistors P3 en P4 als de bron-naar-afvoerpaden van de transistors P5 en P6 in serie met de constante-stroombron CS2 tussen VDD en VS5 verbonden, en
EMI7.1
de verbindingspunten van P3 en P4 en van PS en P6 zijn respectievelijk met de poorten van Pl en P2 verbonden.
De poorten van P3, P4, P5 en P6 worden bestuurd door de respektive besturingssignalen YB. XB, XB en YB, die door de besturingsketen CC worden verschaft.
Op gelijkaardige wijze worden de poorten van de transistors Nl en N2 respektievelijk door de transistors N3, N4 en N5. N6 bestuurd. Inderdaad, zowel de afvoer-naar-bronpaden van de transistors N3 en N4 als de afvoer-naar-bronpaden van de transistors N5 en N6 zijn in serie tussen de uitgang van de operationele versterker DAM en VSS verbonden, en de verbindingspunten van N3 en N4 en van N5 en N6 zijn respektievelijk met de poorten
EMI7.2
van Nl en N2 verbonden.
De poorten van N3, N4, N5 en N6 worden bestuurd door de respektieve besturingssignalen Y, X, Y en Y, die door de besturingsketen CC waren verschaft.--
Zoals later zal blijken vormt de operationele verster OA2 samen met de transistors P7, P8 en P9 een servobesturingsketen waarvan het voorwaarts pad de transistor P9 en het terugkoppelpad de transistor P7 of P8 omvat. De operationele versterker DAI heeft een ingang A waarop de vaste spanning VA wordt gelegd en een terugkoppelpad welke via N3, Nl of via N5, N2 gesloten wordt. Deze operationele versterker DAI vormt samen met R2 een constante stroombron waarmee de constante stroom 11 verschaft door CS1 wordt omgezet in een constante stroom I in R2.
De hierboven beschreven zendketen en het transmissiesysteem waarvan hij deel uitmaakt werken als
<Desc/Clms Page number 8>
volgt.
Onder de besturing van de hierboven beschreven
EMI8.1
schakelketen Plot Nl/6 die zelf bestuurd word door de keten ce. de besturingssignalen X=YB=l, XB=V=I of X=Y=l verschaft. verschaft de zendketen een stroom die van Lll naar L21 vloeit en respektievelijk gelijk is aan Ii-I, of nul. welkeIn het geval X=YB=1 zijn de transistors P4, P5,
P8, N4 en N5 geleidend. terwijl de transistors P3, P6,
P7, N3 en N6 geblokkeerd zijn. Als gevolg daarvan : - is transistor Pl geleidend omdat zijn poort met VSS verbonden is via P4 en de gelijkstroomweerstand van de stroombron CS2 in serie ; - is transistor N2 geleidend gezien zijn poort via N5 met de positieve uitgang van 0A1 verbonden is ; - zijn de transistors P2 en NI geblokkeerd omdat P5 en
N4 respektievelijk rechtstreeks en over R2 de bron en de poort van P2 en van N1 met elkaar verbinden.
Doordat het terugkoppelpad van de versterker OA2 gesloten is via transistor PB is de spanning VC die dan aan de niet-inverterende ingang van OA2 wordt gelegd nagenoeg gelijk aan
VC = VDD-V waarbij V de spanning tussen de klemmen LII, L21 is.
Ook is het terugkoppelpad van de operationele versterker OAl gesloten via N5 en N2, zodat de spanning VB op het verbindingspunt B gelijk is aan VA en er een
EMI8.2
constante stroom Rl I In een R2 Rl = 11 -- door da weerstand R2 vloeit.voorkeursuitvoering is de verhouding-bijvoorbeeld
R2 gelijk aan 25 zodat met de hierboven opgegeven waarde van I1 = 300 micro-Amperes de stroom I1 gelijk is aan 75 mili-Amperes. Deze stroom 1 vloeit van VDD naar VSS via transistor PI, klem L11, de primaire wikkeling van transformator Tl, klem Lut transistor N2 en weerstand
<Desc/Clms Page number 9>
R2.
Op gelijkaardige wijze, als XB=Y=1 is, zijn de transistors P4, PS, P8, N4 en N5 geblokkeerd terwijl de transistors P3, P6, P7, N3 en N6 geleidend zijn, waardoor de transistors Pl, N2 geblokkeerd en P2, NI geleidend zijn. Doordat het terugkoppelpad van OA2 gesloten is via transistor P7 wordt de spanning VC aan de niet-inverterende ingang van OA2 opnieuw door de betrekking (1) gegeven. Ook is het terugkoppelpad van 0Al gesloten via N3 en NI zodat VB=VA is, waardoor de stroom I dan vloeit vanaf VDD naar VSS via transistor P2, klem L21. de primaire wikkeling van de transformator Tl, klem Lll. transistor NI en weerstand R2.
Met andere woorden, de stroom I vloeit nu in de omgekeerde zin (van L21 naar Lll) door de primaire wikkeling dan als X=YB=l.
Tenslotte, in het geval X=Y=l zijn de transistors
EMI9.1
Pl. P2, P7, P8, Nl en N2 geblokkeerd zodat geen stroom aan de lijn wordt toegevoerd.
Er weze opgemerkt dat in de stroombron CS1. Rl.
0A1, R2 de constante stroom 11 in de stroom 1 wordt omgevormd door vermenigvuldiging met de verhouding Rl/R2.
EMI9.2
Doordat aldus betrekkelijk klein gekm de stroom nworden, wordt het vermogenverbruik van de gehele zendketen beperkt. Anderzijds is het gemakkelijker om een juiste verhouding van weerstanden te verwezenlijken dan om juiste weerstanden te maken.
Tengevolge van de aanwezigheid van de transformator Tl die bijvoorbeeld een wikkelverhouding gelijk aan n heeft, wordt de primaire stroom I tot een
EMI9.3
secondaire stroom I'=nI omgevormd. In een voorkeursuitvoering is - enkel een-stroom REC wordt toegevoerd, d. w. z. z01ang het verschil tussen het aantal-zendketens dat een stroom 1 in een zin verschaft en het aantal zendketens dat een stroom in
<Desc/Clms Page number 10>
tegengestelde zin verschaft gelijk is aan 1, wordt de spanning V'=Z'I'over de transmissielijnimpedantie Z' opgewekt. De waarde van de stroom I'werd zodanig gekozen dat deze spanning in elk van de zendketens, zoals TR1, die een stroom I verschaft aanleiding geeft tot een spanning V=nV'die zodanig is dat VC groter is dan de referentiespanning VR.
De uitgang van de versterker OA2 is dan positief, als gevolg waarvan transistor P9 geblokkeerd i s.
In een voorkeursuitvoering is Z'= 50 Ohm en n=2 zodat de lijnimpedantie, gezien op de klemmen Lll, L21, gelijk is aan Z = 200 Ohms. Met I = 75 mili-Amperes heeft men V = 1, 5 Volts zodat VC = VDD-V = 3, 5 Volts hetgeen groter is dan VR = 2, 9 Volts.
Van zodra er een stroom mI', met m = > 2, aan de ontvangstketen REC wordt toegevoerd. d. w. z. van zodra het verschil tussen het aantal zendketens dat een stroom I verschaft in een zin en het aantal zendketens dat een stroom in tegengestelde zin verschaft groter is dan 2, is de spanning die dan over de transmissielijnimpedantie Z' opgewekt wordt gelijk aan V'= mZ'I', die dus m maal groter is dan in het geval m=1. In elk van de zendketens, bijvoorbeeld p, die een stroom 1 verschaffen, geeft dit aanleiding tot een eveneens m maal groter spanning V die zodanig is dat VC kleiner is dan VR.
In het bovenstaande voorbeeld en met m=2 heeft men V=3 Volt zodat VC = VDD-V = 2 Volt hetgeen inderdaad kleiner is dan VR = 2, 9 Volt.
Als gevolg daarvan wordt in elk van de p zendketens de uitgang van OA2 gedeactiveerd, tengevolge waarvan de bijbehorende transistor P9 geleidend gemaakt wordt. Aldus wordt zijn impedanties die P9 genoemd wordt, tussen de klemmen Lll en L21 verbonden en omgevormd tot een impedantie P'9 = P9/N tussen de lijn, waarbij N gelijk is aan het kwadraat van n. Bijgevolg
<Desc/Clms Page number 11>
worden p impedanties P'9 in parallel met de lijnimpedantie Z' verbonden om een totale lijnimpedantie Z'2 te verschaffen waarover een spanning V'wordt ontwikkeld. Deze totale Ilinimpedantie Z'2 en deze spanning V'worden in elk van de p zendketens respektievelijk omgevormd in een lijnimpedantie Z2=Z'2. N en een spanning V=nV'.
Door de werking van de servo-besturingsketen in elk van de p zendketens wordt de impedantie P9, en daarom ook de impedantie Z2, zodanig geregeld dat daarin de
EMI11.1
spanning V voldoet aan de betrekking
EMI11.2
VR = VDD-V of dat V = VDD (3)
EMI11.3
In het bovenstaande voorbeeld verkrijgt men V=2, Volts.
Bijgevolg. door de werking van elk van de servo-besturingsketens wordt de spanning V tussen de klemmen Lll, L21 beperkt tot een constante waarde van zodra de stroom toegevoerd aan de ontvangsketen REC tenminste gelijk is aan 21'.
In verband met hetgeen voorafgaat kan nog worden opgemerkt-dat door-het gebruik van de schakelmTdelen dezelfde nauwkeurige stroom I aan de transmissielijn in de ene of andere zin toegevoerd wordt. Hierdoor wordt het probleem van stroomongelijkheid vermeden dat zieh kan voordoen als voor elke stroomzin een andere stroombron zou worden gebruikt.
Ook kan worden opgemerkt dat de hierboven beschreven schakelketen Pl/6, NI/6 in feite bestaat uit vier gelijkaardige electronische contactinrichtingen P1/3/4, P2/5/6, N1/4/3 en N2/6/5. Elk van deze inrichtingen, bijvoorbeeld Plu omvat : - een hoofdtransistorschakelaar Pl die met zijn bron- en afvoerelektroden tussen eerste en tweede klemmen verbonden is en een besturings derde klem heeft die
<Desc/Clms Page number 12>
door zijn poort wordt gevormd - eerste en tweede hulptransistorschakelaars P3 en P4 die met hun bron en afvoerelektroden respektievelijk tussen deze derde klem en een vierde klem en tussen deze derde klem en een vijfde klem verbonden zijn ;
- besturingsmiddelen (CC) om deze eerste en tweede hulptransistorschakelaars P3 en P4 in tegengestelde toestanden te brengen, waarbij de ene geblokkeerd en de ander geleidend is.
Indien zoals getoond voor Pl en P3 de eerste en vierde klemmen verbonden zijn heeft - zoals hierboven beschreven - het geleidend maken van P3 tot gevolg dat de bron in de poort van Pl onderling worden kortgesloten waardoor de werking van Pl wordt belet. terwijl het geleidend maken van P4 tot gevolg heeft dat de potentiaal op de vijfde klem aan de poort van Pl wordt gelegd waardoor deze geleidend kan worden. Dezelfde werking geldt voor NI, N4 en N2, N6 hoewel daar de bronnen van deze transistoren via de kleine weerstand R2 zijn verbonden.
Hoewel de principes van de uitvinding hierboven zain beschreven aan de hand-van bepaalde uitvoeringsvormen en wijzigingen daarvan, is het duidelijk dat de beschrijving slechts bij wijze van voorbeeld is gegeven en de uitvinding niet daartoe is beperkt.