<Desc/Clms Page number 1>
EMI1.1
v
VERBETERINGSOKTROOI
BELL TELEPHONE MANUFACTURING COMPANY
Naamloze Vennootschap Francis Wellesplein 1 B-2018 Antwerpen
België Aanvraag voor een derde verbeteringsoktrooi aan het Belgische oktrooi nr. 905.921 ingediend op 16 december 1986 voor TELECOMMUNICATIE-INRICHTING EN DAARIN GEBRUIKTE KETENS Uitvinder : E.
MOONS
<Desc/Clms Page number 2>
De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een versterkingsregelketen voor een telecommunicatie-inrichting die via een lijn gekoppeld is met een centrale die over deze lijn gelijkstroom aan deze inrichting verschaft, waarbij deze regelketen voorzien is van een signaalingang die met een ingang van een spanningsdeler gekoppeld is, van een besturingsingang die gevoed wordt met een spanning die funktie is van deze lijngelijkstroom en van een signaaluitgang op deze spanningsdeler waarop een uitgangssignaal verschijnt waarvan de versterking funktie is van deze lijngelijkstroom.
Een dergelijke versterkingsregelketen is reeds bekend uit het Brits oktrooi nr. 1328917. Daarin bestat de spanningsde Ier uit een vaste weerstand en uit een door dioden gevormde veranderlijke weerstand die met de besturingsingang verbonden is. De bij elke waarde van de lijngelijkstroom ingeschakelde diodeweerstand is dus afhankelijk van de diodekarakteristiek en ligt dus vast, zodat ook de versterkingsregeling in funktie van de lijngelijkstroom niet regelbaar is.
Een doelstelling van de uitvinding bestaat erin een versterkingsregelketen van het hierboven beschreven type te verschaffen, die dit nadeel niet vertoont.
Volgens de uitvinding wordt deze doelstelling bereikt doordat door een eerste spanningsdeler minstens een aantal van de samenstellende impedanties van deze spanningsdeler in parallel geschakeld is met
<Desc/Clms Page number 3>
elektronische schakelaars die bestuurd worden vanaf de aftakpunten van een tweede spanningsdeler, welke door deze spanning (VP) en door een constante stroom gevoed wordt.
Door de constante stroom zijn de spanningsvallen in de tweede spanningsdeler constant en doordat deze spanningsdeler gevoed wordt vanuit een spanning die funktie is van de lijngelijkstroom worden de schakelaars bediend voor waarden van deze gelijkstroom die afhankelijk zijn van deze spanningsvallen. Door de keuze van deze spanningsvallen, door middel van de constante stroom en de weerstanden van de tweede spanningsdeler, en door de keuze van de weerstanden van de eerstgenoemde spanningsdeler kan dus elk gewenste verloop van de versterkingsregeling verkregen worden.
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 tekening welke een versterkingsregelketen GRC1 volgens de uitvinding voorstelt.
Deze keten GRC1 werkt met de voedingsspanningen VCC, V en B en wordt gebruikt in de eveneens vandaag ingediende Belgische oktrooiaanvrage nr. met als titel"Telecommunicatieketen-inrichting en daarin gebruikte ketens". Deze inrichting is via een lijn gekoppeld met een centrale die over deze lijn gelijkstroom aan de inrichting verschaft. Eén van de geleiders van deze lijn is in de tekening met het gebruikelijke grondsymbool aangeduid. VCC is een geregelde gelijkspanning ; V is een referentiegelijkspanning die door een driehoek is voorgesteld, en B is een constante voorspanning.
De keten GRC1 heeft een signaalingangsketen INS,
<Desc/Clms Page number 4>
een besturingsingangsklem Gl en een signaaluitgangsklem 01. De signaalingangs-en-uitgangsklemmen IN en 01 zijn verbonden door een serieweerstand R, welke met een reeks in serie geschakelde en met V verbonden weerstanden Rl tot R10 een bestuurde resistieve spanningsdeler vormt.
Over de weerstanden R10 ; R9, R10 ;... ; R4 tot R10 ; R3 tot 10 en R2 tot R10 zijn de afvoer-naar-bronpaden in parallel geschakeld van respektieve NMOS transistors NM1 ; NM2 ; NM3 ;... ; NM8, NM9. De poorten van deze transistors worden gestuurd vanuit de respektieve aftakpunten 1 tot 9 van een andere resistieve spanningsdeler, die bestaat uit de weerstanden Ril tot R19 welke in serie met het afvoer-naar-bronpad van NMOS transistor NM10 tussen een besturingspunt P. en grond verbonden zijn.
De poort van NMOS transistor NM10 is verbonden met deze van een als diode geschakelde NMOS transistor NM11, waarvan het afvoer-naar-bronpad tussen VCC en grond in serie verbonden is met het bron-naar-afvoerpad van PMOS transistor PM1. De constante voorspanning B is verbonden met de poort van transistor PM1 en ook met deze van PMOS transistor PM2 waarvan het bron-naar-afvoerpad in serie met weerstand R20 en de als diode geschakelde NMOS transistor NM12 tussen VCC en grond verbonden is. Het genoemde besturingspunt P is het verbindingspunt van PM2 en R20.
De besturingsingangsklem Gl is verbonden met de niet-inverterende ingang van een operationele versterker OA, die samen met PMOS transistors PM3 en PM5, NMOS transistor NM13 en weerstanden R21 en R22 een spanning-naar-stroomomzetter vormt. De uitgang van OA is verbonden met de poort van transistor NM13 waarvan het afvoer-naar-bronpad in serie met het bron-naar-afvoerpad van de als diode verbonden transistor PM3 en de weerstand R21 tussen VCC en grond verbonden is. De basis van transistor PM3 is verbonden met de basis van PMOS
<Desc/Clms Page number 5>
transistor PM4 waarvan het bron-naar-afvoerpad in parallel geschakeld is met het gelijknamige pad van transistor PM2.
Enerzijds is de inverterende ingang van de versterker OA via de weerstand R22 verbonden met het verbindingspunt van R21 en NM13, terwijl anderzijds VCC met deze inverterende ingang verbonden is via het bron-naar-afvoerpad van transistor PMS waarvan de basis met de voorspanning B verbonden is.
De werking van de schakeling is als volgt, als verondersteld wordt dat aan de besturingsingangsklem G1 een stuurspanning V17 gelegd wordt, die zoals vermeld in de hoger vernoemde oktrooiaanvrage gegeven wordt door de betrekking
V17 = V + E. 1 (1) waarin E een constante is en I evenredig is met de lijngelijkstroom d. w. z. met de gelijkstroom die vloeit in de lijn welke de telecommunicatie-inrichting met de centrale verbindt.
Deze spanning wordt door middel van de keten OA, NM3, PM3, PMS, R21, R22, omgezet in een stroom 12 welke gegeven wordt door de betrekking
EMI5.1
als 11 de stroom is die verschaft wordt door de constante stroombron, welke door transistor PM5 gevormd wordt.
Rekening houdend met de betrekking (1) en als verondersteld wordt dat
R22. Il = V (3) wordt de betrekking (2)
EMI5.2
De stroombron PMS wordt dus gebruikt om de spanning op de bronelektrode M van transistor NM13 te verminderen van V17 (zonder PMS) tot
<Desc/Clms Page number 6>
VM = V17-V = E. I (5)
Door de lagere spanning op VM, d. w. z. op de bron van NM13, is een betere sturing door OA verzekerd.
De stroom 12 die in transistor PM3 vloeit wordt door transistor PM4 gespiegeld en vloeit daarom vanaf VCC naar het besturingspunt P. Deze stroom 12 vloeit verder vanaf dit punt P naar grond, uitsluitend via R20 en NM12 en niet via Ril tot R19 en NMIO, zoals duidelijk zal worden uit hetgeen volgt.
De transistors PM1 en PM2 vormen elk een constante stroombron die een stroom 13 leveren. Deze stroom wordt door NM10 gespiegeld, zodat 13 zowel vanaf VCC naar het beturingspunt P als vanaf dit besturingspunt P naar grond via R11-R19 en NM10 vloeit. Met andere woorden, de stroom 13 vloeit niet naar grond via R20 en NM12 zodat de stroom 12+13, die aan het besturingspunt via PM4 en PM2 wordt toegevoerd zich wel degelijk splitst in 12 die naar R20 vloeit en in 13 die naar Ril stroomt.
De spanning op het besturingspunt P wordt daarom gegeven door
VP = VT + R20. 12 (6) waarbij VT de drempelspanning van gebruikte NMOS transistors is, of rekening houdend met de betrekking (4) door :
EMI6.1
E. I
VP = V + VT + R20 (--Il) (7)
R21
Door de constante stroom 13 worden op de aftakpunten l tot 9 van de spanningsdeler R11-R19 de volgende spanningen verwezenlijkt :
VI = VP-vl met vl = Rll. 13
V2 = VP-v2 met v2 = (Ril + R12) 13
V9 = VP-v9 met v9 = (Ril + R12 +... + R19). 13 of in
<Desc/Clms Page number 7>
het algemeen :
Vn = VP-vn met n = 1, 2,..., 9 (8)
Elke transistor NMn (met n = 1, 2,..., 9) wordt dus geleidend als de respektieve poort-bronspanning Vn-V minstens VT overschrijdt, met andere woorden, als :
VP > VT + V + vn (9) of, rekening houdend met de betrekking (7), als
I > F + G. vn (10)
EMI7.1
waarbij F en G constanten zijn gegeven door :
EMI7.2
R F =----- E R20. en G R21
Dit betekent dat de weerstanden van de spanningsdeler R, Rl/10 in-of uitgeschakeld worden in funktie van de lijngelijkstroom I en dat dit gebeurt voor waarden van deze gelijkstroom die afhankelijk zijn van de constante spanningsvallen vl tot vn. Door de keuze van deze spanningsvallen, door middel van 13 of Rll/19, en door de keuze van R t Rl/10 kan dus elk gewenst verloop van I in funktie van R, Rl/10 verwezenlijkt worden.
In een voorkeursuitvoering hebben de weerstanden R en Rl tot R22 en de stromen 11 en 13 de volgende waarden
R = 60 kilo-Ohms
Rl = 37 kilo-Ohms
R2 = 15 kilo-Ohms
R3 en Ril tot R18 = 10 kilo-Ohms
R4 = R5 = R6 = R19 = 20 kilo-Ohms
R7 = R8 = 25 kilo-Ohms
R9 = R33 = 30 kilo-Ohms
R10 = 38 kilo-Ohms
R21 = 35 kilo-Ohms
R22 = 100 kilo-Ohms
11 = 8 micro-Amperes
13 = 10 micro-Amperes
<Desc/Clms Page number 8>
Hierdoor wordt een nagenoeg logaritmisch verloop van de versterkingsregeling verkregen.
Zoals beschreven in de hierboven vermelde oktrooiaanvrage omvat de daarin geopenbaarde telecommunicatie-inrichting een versterkingregelketen GRC1 en een achtergrondruisreductieketen BNR, die van het type zijn welke respektievelijk beschreven zijn in de eveneens vandaag ingediende Belgische oktrooiaanvragen nr. en nr.. In dit geval hebben GRC1 en BNR een gemeenschappelijke klem 01 en maakt het gedeelte van de weerstand Rl tussen 01 en 02 deel uit van BNR.
Hoewel de principes van de uitvinding hierboven zijn 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.