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Schaltungsanordnung zum Einleiten eines VerbindungsauSbauv
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in einer Fernmeldeanlage Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung
gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Die Einleitung eines Verbindungsaufbaus erfolgt bei herkömmlichen
Fernsprech- Wählvermittlungssystemen in der Regel durch Schließen des aus den beiden
Adern der Teilnehmeranschlußleitung gebildeten Mikrophonspeisekreises. Die zur Steuerung
des Wählvorgangs erforderlichen Schaltkennzeichen werden z. B. durch kurze Unterbrechungen
dieser Leitungsschleife erzeugt. Bei anderen Vermittlungssystemefl wird die zum
Verbindungsaufbau erforderliche Zeichengabe durch Frden der Leitungsschleife in
der Teilnehmereinrichtung erreicht.
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Die Stromversorgung für die herkömmlichen analog betriebenen Teilnehmerapparate
erfolgt aus Gründen der Betriebssicherheit und der Unabhängigkeit vom öffentlichen
Stromnetz aus einer zentralen Stromquelle, der Amtsbatterie, d.h. die für die Speisung
der Teilnehmereinrichtung erforderliche elektrische Energie wird über die Doppelader
der Teilnehmer-Anschlußleitung übertragen. Diese Fernspeisung ist auch für digitale
Teilnehmeranschlüsse zu fordern, wobei Voraussetzung ist, daß die auf der Anschlußleitung
übertragbare Leistung mindestens den Leistungsbedarf der digitalen Teilnehmereinrichtung
entsprechen muß. Ferner wird bei der digitalen Teilnehmercinrichtung, wie beim analogen
Teilnehmeranschluß, gefordert, daß im Ruhezustand der Teilnemereinrichung keine
oder eine nur sehr geringe Leistung verbraucht wird.
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Bei den herkömmlichen Teilnehmeranschlüssen sind die Signalisierung
und die Stromversorgung funktionell gekoppelt, da sich die herkömmlichen elektrischen
Leiter für beide Funktionen, Signalübertragung und Energieübertragung etwa gleichermaßen
gut eignen. Bei der Einführung neuer Übertragungsmedien, wie etwa von Lichtleitern,erscheint
es zweckmäßig,diese beiden Funktionen zu trennen, da die Eigenschaften von Lichtleitern
hinsichtlich Signal- und Energieübertragung recht unterscEliedlich sind.
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Der Frfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Schaltungsanordnung
zu schaffen, bei der die Signalisierung und die Energieübertragung funktionell getrennt
sind.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Schaltungsanordnung
nach Patentanspruch 1 gelöst.
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Diese Schaltungsanordnung ermöglicht es einer beispielsweise diegitalen
Teilnehmerendeinrichtung,deren Spannungsversorgung im Ruhezustand abgeschaltet ist,
ein von der Vermittlungsstelle zum Mitteilen eines Belegungswunsches ausgesendetes
Signal zu erkennen und demzufolge die Stromversorgung einzuschalten.
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Eine digitale Teilnehmerendeinrichtung ist im Ruhezustand nicht mit
dem Haupttakt in der Vermittlunsstelle synchronisiert. Bei einem von dem Teilnehmer
ausgehenden Belegungswunsch sendet somit die 'I'eilnehmerendeinrichtung ein asynchrones
Signal. Durch die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung kann dieses Belegungssignal
in der Vermittlungsstelle festgestellt und damit die Sy nchronisierung der Teilnehmerendeinrichtung
eingeleitet werden.
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Die @rfindungsgemäße Schaltungsanordnung bietet den Vorteil, daß bei
einer Einführung von Lichtleitern als Übertragungsndium die Signalisierung nicht
geändert werden muß.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
Es zeigen: Fig. 1 eine mit einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung versehene
Fernsprechervermittlungsanlage,von der nur eine an eine Vermittlungsstelle angeschlossene
Teilnehmerendeinrichtung in schematischer Weise dargestellt ist, Fig. 2 eine Belegungs-
Erkennungsschaltung und eine Strom-Auskopplungsschaltung für die Anordnung nach
Fig. 1, Fig. 3 ein anderes Ausführungsbeispiel einer Erkennungsschaltung für die
Anordnung nach Fig. 1 und FIg. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Erkennungsschaltung
für die Anordnung nach Fig. 1.
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Eine Teilnehmer(end)einrichtung TLE ist durch eine Teilnehmer-Anschlußleitung
ASL an eine Vermittlungsstelle VST (Fig.1) angeschlossen. Die Teilnehmereinrichtung
TLE enthält im wesentlichen einen digitalen Teilnehmer(sprech)apparat TLA, eine
Strom-Auskopplungsauschaltung AKS, eine Strom-Versorgungseinrieltung STR sowie eine
Belegungs-Erkennungsschaltung DET, die durch Versorgungsleitunmn VLl un: VL2 sowie
über Steuer- oder Signalleitungen,L1 bis SL3 miteinander verbunden sind.
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Auf der Anschlußleitung ASL wird von der Vermittlungsstelle VST ein
Gleichstrom für die Energieversorgung der Teilnehmereinrichtung TLE Ubertragen.
Dem Gleichstrom sind digitale Sprach- und Datensignale überlagert, die zwischen
der Vermittlungsstelle VST und der Teilnehmereinrichtung TLE ausgetauscht werden.
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Der übertragene Gleichstrom wird in der Auskoppelungschaltung AV0
aus (3er QlschluRlbitun,g A,SL ausgekoppelt und gelangt über die Versorgungsleitung
VL1 zu der Versorgungseinrichtung STR und, wenn diese eingeschaltet ist über die
Versorgungsleitung VL2 au dem Sprechapparat TIA und gegebenenfalls weiteren hier
nicht dargestellten Schaltungen der Teilnehmereinrichtung TTE. Die Sprach- und Datensignale
gelangen über eine Sprech- und Datenleitung SDL weiter zum Teilnehmerapparat TLA.
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Geht ein Belegungswunsch vom Teilnehmer aus, so wird durch Abheben
des Handapparates oder gegebenfalls durch Einschalten einer Zusatzeinrichtung die
Strom-Versorgungseinrichtung STL
über die Steuerleitung SL1 eingeschaltet. Geht dagegen der Belegungswunsch von der
Vermittlungsstelle VST aus, so wird er in noch zu beschreibender Weise in der Erkennungsschaltung
DET erkannt, worauf diese über die Steuerleitung SL2 die Stromversorgungseinrichtung
STR einschaltet. Einzelheiten der Auskopplungsschaltung AKS und der Erkennungsschaltung
DET werden anhand der nachfolgenden Figuren erläutert.
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Das Abschalten der Versorgungseinrichtung STR bei beendigter und nicht
mehr gewünschter Belegung erfolgt ebenfalls über die Steuerleitung SL1.
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über die Steuerleitung SL3 kann beim Ausschalten der Versorgungseinrichtung
STR, d.h. beim Übergang in den Ruhezustand, die Erkennungsschaltung DET eingeschaltet
und beim Einschalten der Versorgungseinrichtung STR, d.h. beim Übergang in den Betriebszustand,
die Erkennungsschaltung DET ausgeschaltet werden. Dieses 11mschalten ist nicht unbedingt
erforderlich, erhöht aber die Wirtschaftlichkeit der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung.
Die
Bestandtteile der Vermittlungsstelle VST sind nur soweit dargestellt, wie sie zum
Verständnis der Erfindung erforderlich erscheinen. Die Teilnehmereinrichtung TLE
ist über die Anschlußleitung ASL mit einer ihr in der Vermittlungsstelle VST zugeordneten
TeilnehmeranschluBschaltung TAS verbunden. Die Steuerung, das Koppelfeld und die
sonstigen zum Durchschalten der Verbindungen erforderlichen Einrichtungen der Vermittlungstelle
sind durch einen Block SKE dargestellt. Von der nicht dargestellten Amtsbatterie
wird über eine Versorgunnsleitung VL3 eine Stropelle STQ in der Vermittlurig,sstelle
gespeist. Von dort gelangt der Versorgungs-Gleichstrom über eine Versorgungsleitung
VL4 zu einer Strom-Einkopplungsschaltung EKS und wird dort in die Anschlußleitung
ASL eingekoppelt. Zwischen der Einkopplungschaltung EKS und der Teilnehmeranschlußschaltung
TAS werden die Sprach- und Datensignale ohne den Versorgungs-Gleichstromanteil auf
der Sprech- und Datenleitung SD1 übertragen.
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Ein von der Teilnehmereinrichtung TLE über die Anschlußleitung ASL
abgegebener Belegungswunsch kommt in der Vermittlungsstelle in Form eines mit deren
Haupttakt asynchronen Signals an und wird durch eine in der VermittlungsstelZe vorhandene
Belegungs-Erkennungsechaltung DET', die mit der Sprechleitung SDL verbunden istßerkannt.
Die Erkennungsschaltung DET'gibt über eine Steuerleitung SL5 ein Signal ab, durch
das die Teilnehmer-Anschlußschaltung TAS eingeschaltet wird.
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Von der Anschlußschaltung TAS werden danach Synchronisiersignale an
die Teilnehmereinrichtung TLE gesendet,wodurch diese mit dem Haupttakt der Vermittlungsstelle
VST synchronisiert wird. Danach kann die gewünschte Verbindung aufgebaut und der
Sprechweg oder die Datenübermittlungsstrecke durchgeschaltet werden.
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über eine Steuerleitung SL6 kann'die Erkennungsschaltung DET durch
die Anschlußschaltung TAS im Ruhezustand, d.h. bcim Ausschalten der Stromversorgung
, eingeschaltet und im Betriebszustand, d.h. beim Einschalten der Stromversorgung,
ausgeschaltet werden. Dieses Ein- und Ausschalten der Belegungs-Erkennungsschaltung
ist nicht unbedingt erforderlich, hat aber zur Folge, daß einerseits Leistung eingespart
wird und daß andererseits die Erkennungsschaltung DET' der Vermittlungsstelle VST
und die Erkennungsschaltung DET in der Teilnehmereinri.chtung TLE gleich ausgebildet
sein können.
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über eine Steuerleitung SL7 kann die Stromquelle STQ zwischen dem
Ruhezustand und dem Betriebszustand umgeschaltet werden Diese Umschaltung ist nicht
unbedingt notwendig, sie bewirkt aber, daß die Betriebsspannung der Teilnehmereinrichtung
TLE im Ruhezustand so niedrig wie im Betriebszustand gehalten werden kann. Damit
kann der in der Teilnehmereinrichtung TLF erforderliche Überspannungschutz allein
für die niedrigere Betriebsspannung ausgelegt werden und ist damit wirtsch.stlicher
herzustellen.
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Aus Fig. 2 sind Einzelheiten der Belegungs- Ellcennungsschaltung DET,
einschließlich ihrer Speiseschaltung, sowie der Auskopplungs.schaltung AKS für die
Stromversorgung der Teilnehmereinrichtung ersichtlich. Der Eingang der Erkennungsschaltung
ist mit der Sprech- und Datenleitung SDL verbunden. Über einen Kondensator Cl und
einen Spannungsteiler Rl, R2, der an der Speisespannung +UDC liegt, gelangt ein
über die Leistungen ASL und SDL ankommender Impuls in eine Impulsformerschaltung
PS, die z.B. aus einem Schmitt-Trigger bestehen kann, und wird dort in den Signalpegel
der in der Schaltungsanordnung verwendeten Schaltkreistechnologie (z.B.
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CMoS) umgesetzt.
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Er triggert dann ein#nachtriggerbares Zeitschaltglied oder Monoflop
MFL, das die Reset-Eingänge eines dekadischen ZählersDEC und eines D-Flip-Flops
DFF freigibt. Die nachfolgend eintreffenden Impulse schalten den dekadischen Zähler
DEC cweils um eine Einheit weiter. Wird ein vorgegebener ZShlerstand, der z.B. zwischen
eins und zehn gewählt werden kann, erreicht, so triggert das Ausgangssignal des
Zählers DEC das Flip-Flop DFF, daß dadurch eine "1" von seinem Eingang auf den Ausgang
durchschaltet. Das AusgangssignalElN gelangt über die Steuerleitung SL2 (Fig. 1)
zu d er der Versorgungseinrichtung STR und schaltet dabei die Stromversorgung der
Teilnehmereinrichtung) TLE ein. Gleichzeitig wird ein Weiterzählen des Zählers DEC
durch eine "1" an dessen Eingang "Cl.Enable" unterbunden.
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Das Monoflop MFL wird durch neu eintreffende Impulse jeweils nachgetriggert.
Sind die Pausen zwischen den einzelnen Impulsen zu groß , so kehrt das Monoflop
MFL vor Erreichen des vorgegebenen Zählerstandes in seine Ruhelage zurück und setzt
den Zähler DEC über seinen Reset-Eingang wieder in seine Ausgangs-Stellung zurück.
Somit wird die Stromversorgung nur darein eingeschaltet, wenn die Erkennungsschaltung
DET innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne eine vorgegebene Anzahl von Impuls@n,
die das vereinbarte digitale Belegungssignal darstellen, empfängt.
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Nach dem Ende einer Belegung setzt das Monoflop MFL nach Ablauf seiner
Standzeit T den Zähler DEC und das Flip-Flop Dbf zurück und schaltet damit die Stromversorgung
wieder aus.
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Di Verteile dieser Erkennungsschaltung liegen darin, daß einzelne
Störimpulse nicht registriert werden, daß die Schaltzeiten exakt definiert sind
und daß die Schaltung leicht zu integeieren ist.
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Um die Teilnehmereinrichtung TLE als hochintegrierte leistungsarme
Halbleiterschaltung, z.B. in CMOS-TecElnologie, ausführen zu können, ist eine Betriebsspannung
zwischen 3V und 15 V erforderlich. Für das Ausführungsbeispiel ist eine Betriebsspannung
von 12V gewählt worden. Die untere Grenze der Betriebsspannung, bei der die Teilnehmereinrichtung
noch funktionsfähig sein muß, sei mit UOmin = 10V vorgegeben. Die Nennspannung der
Amtsbatterie in der Vermittlungsstelle VST beträgt ungefähr 60V. Sie kann kurzfristig
einen maximalen Wert von 72V erreichen.
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Da die über die Anschlußleitung ASL übertragene Betriebsspannung UO
somit zwischen 8V im Betriebszustand und 72V im Ruhezustand schwanken kann, benötigt
die Belegungs-Erkennungsschaltung DET eine eigene Speise- oder Spannungsversorgungsscfialtung.
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Diese besteht aus einer an der Betriebsspannung liegenden Reihenschaltung
eines Feldeffekttransistors FET, eines Widerstandes R3 und einer Zenerdiode Z (Fig.2).
An dem mit dem Gate-Anschluß des Feldeffekttransitors FET verbundenen Verbindungspunkt
Pl des Widerstands R3 und der Zenerdiode Z wird die Speisespannung UDC für die Frkennungsschaltung
DET abgegriffen.
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Die Auskopplung der Versorgungs-Gleichspannung UO für die Teilnehmereinrichtung
TLE erfolgt, wie bereits erwähnt, in der Auskopplungsschaltung AKS (Fig. 1 und Fig.
2). Sie enthält einen die Sprech- und Datenleitung SDL gleichstrommäßig von der
Anschlußleitung ASL trennenden Übertrager ÜT. Die Versorgungsleitung FL1 ist mit
den beiden Polen eines im Inneren der anschlußleitungsseitigen Spule des Ubertragers
UT liegenden Kondensators C2 verbunden, d.h. die Auskopplung der Versorgungsrpannung
UO erfolgt an der Innenseite desübertragersitL'.
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Die Einkopplungsschaltung EKS, durch die in der Vermittlungsstelle
VST die von der Stromquelle STQ gelieferte Versorgungs-Spannung in die Anschlußleitung
ASL eingekoppelt wird, weist einen der Auskopplungsschaltung AKS entsprechenden
Aufbau aus.
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Die vorstehend beschriebene Speiseschaltung für die Erkennungsschaltung
DET weist den Vorteil auf , daß der Speisestrom 1DC unabhängig von der Spannung
UO ist. Die Zenerdiode Z verhindert, daß die Spannung ansteigt, wenn nur ein kleiner
Strom IDC fließt. Eine vereinfachte, in der Zeichnung nicht dargestellte Speiseschaltung
wird durch eine Reihenschaltung des Widerstandes R3 und der Zenerdiode Z gebildet
, an deren Verbindungspunkt Pl die Spannung UDC abgegriffen wird. Der Wirkungsgrad
dieser Schaltung ist aber bei hoherSpannung UO schlecht, da dabei der Strom durch
den Widerstand R3 stark ansteigt.
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Eine andere Ausführung der Erkennungsschaltung DET ist aus Figur 3
ersichtlich. Über die Sprechleitung SDL an dem Eingang UE ankommende Impulse werden
ebenfalls in der Impulsformer~ schaltung PS auf den Signalpegel umgesetzt und danach
in einem Schieberegister SR gespeichert. Eine Decodiereinrichtung oder -Logik DL,
deren Eingänge mit den parallelen Ausgängen des Schieberegisters SR verbunden sind,
überprüft den Inhalt des Schieberegisters SR. Erkennt sie eine vorgegebenen Bitkoinbination,
die dem verbeinbarten codierten Synchronisierwort entspricht, so setzt sie ein Flip-Flop
FF, dessen Ausgangssignal ETN über die Steuerleitung SL2 (Fig. 1) die Stromversorgung
STR eirschaltet. Nach dem Ende der Belegung kann das ilip-Flop FF z.B mit Hilfe
eines "Auslösequittungs"-Signals AQ zurückgesetzt werden
Da diese
Erkennungsschaltung auf ein vorgegebenes Bitmuster anspricht, werden von ihr ebenfalls
einzelne Sturimpulse nicht registriert. Außerdem können Teile der Schalter, z.B.
das Schlebcregister und die Decodierlogik DL, während der Belegung abgeschaltet
werden, wodurch der Leistungsverbrauch herabgesetzt wird. Allerdings ist ein ziemlich
langes Schieberegister SR erforderlich. Der zum Weiterschalten des Schieberegasterserforderliche
Schiebetakt wird in einer Taktschaltung TS aus dem Eingangssignal abgeleitet.
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Bei der aus figur 4 ersichtlichen weiteren Ausführung der Erkenungsschaltung
DET wird ein an dem Eingang UE eintreffender Impuls über die Impulsformerschaltung
an die Basis eines Transistors T angelegt, der dadurch durchgesteuert wird, und
einen Kondensator CT auflädt.Der Kondensator CT wird über einen Widerstand R mit
einer Zeitkonstante T entladen. Mit der dabei gelieferten Spannung UC wird ein Schmitt-Trigger
ST angesteuert, dessen Ausgangssignal EIN die Stromversorgung STR (Fig. 1) ein-
oder ausschaltet. Die Ein- und Ausschaltzeit hängt von der Dimensionierung ab. Vorteile
dieser Erkennungsschaltung sind der sehr einfache Schaltungsaufbau und der geringe
Stromverbrauch, da der Transistor T nur während des Anliegens eines Impulses durchgesteuert
ist. Allerdings weist diene @ Erkemmpgsschaltung eine geringe Sicherheit gegen Störungsimpulse
auf.
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Imine Iloci einfachere Ausführung einer Erkenungsschaltung DET wird
durch das nachtriggerbare Monoflop MFL aus Figur 2 gebildet, das beim Eintreffen
einer Impulsflanke getriggert wird und demzufolge die Stromversorgung STR einschaltet.
Weitere Impulsflanken triggern das Monoflop MPL nach. Treffen innerhalb
einer
vorgegebenen, einstellbaren Zeit keine weiteren Impulse ein, wird die Stromversorgurg
wieder ausgeschaltet.
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Den Vorteil des sehr einfachen Schaltungsaufbaus und zur geringen
Leistungsaufnahme steht der Nachteil gegenüber, da, einzelne Störimpulse die Stromversorgung
fälschlicher-Weise einschalten können.
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Abschätzungen der Energieaufnahme in der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung
ergeben, daß die Summe der Leistungsaufnahme der Belegungs - Erkennungsschaltung
und der maximalen Verlustleistung der Span;nungsversorgung der Belegungserkennungsschaltung
DET gegen die gesamte Leistungsaufnahme der Teilnehmereinrichtung TLE vernachlässigbar
klein i;it" ,» daß dadurch die Möglichkeit der Fernspeisung durch die Amtsbatterie
nicht beeinträchtigt wird. Im Ruhezustand der Teilnehmereinrichtung TL beträgt die
Leistungsaufnahme nur etwa 2 mW.
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Die Erkennungsschaltung DET, die Auskoppelungsschaltung AKS und die
Stromversorgung STR der Teilnehmereinrichtung TLE sird ii der Zeichnung Getrennt
von dem Teilnehmerapparat TI.A dargestellt, es ist aber zweckmäßig, sie in diesen
zu integriererl.
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Entsprechendes gilt für den vermittlungsseitigen Teil der er -flndungsgemäßen
Schaltungsanerdnung, wo die Erkennungsschaltung DET', die Einkopplungsschaltung
EKS und die Stromquelle integrierte Bestandteile der Anschlußschaltung TAS sein
können.
L e e r s e i t e