DE3043907A1

DE3043907A1 - Schaltungsanordnung zur speisung von teilnehmeranschlussleitungen in fernsprechanlagen

Info

Publication number: DE3043907A1
Application number: DE19803043907
Authority: DE
Inventors: Saffron Walden Essex Green; Anthony William Littlebury Sweet
Original assignee: Standard Telephone and Cables PLC
Current assignee: STC PLC
Priority date: 1979-12-06
Filing date: 1980-11-21
Publication date: 1981-06-11
Also published as: FR2471709A1; GB2065418A; IT1134634B; EG14711A; ZA807497B; FR2471709B1; PT72170B; PT72170A; JPS56100562A; SE8008417L; AU542803B2; GB2065418B; BE890403R; AU6501680A; IT8026509A0; US4431869A; NL8006572A; NZ195746A

Description

A.W.Sweet-17

Schaltungsanordnung zur Speisung von Teilnehmeranschlußleitungen in Fernsprechanlagen

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.

Die übliche Schaltungsanordnung zur Speisung einer Teilnehmeranschlußleitung ist in Fig. 1 gezeigt. Sie besteht
aus einem Leitungsübertrager zur Übertragung der Sprache und einer vermittlungseigenen SpeisestromquelIe mit einer Spannung von beispielsweise -48 V, wobei diese Speisestromquelle über ein das Abheben des Handapparats erkennendes, in dem gestrichelten Kästchen dargestelltes Schal-

tungsglied mit dem Leitungsübertrager verbunden ist. Dieses Schaltungsglied ist normalerweise ein Relais mit zwei Wicklungen, die jeweils einen Gleichstromwiderstand von 200 0hm aufweisen. Ein Nachteil einer solchen Schaltungsanordnung ist, daß bei kurzen Teilnehmeranschlußleitungen

der Anschlußleitung ein verhältnismäßig hoher Speisestrom zugeführt wird, so daß die Verlustleistung in dem Speiseglied sehr hoch sein kann. Ein weiterer Nachteil ist, daß bei Fehlerzuständen, beispielsweise bei einem Erdschluß oder Kurzschluß der Anschlußleitung, die Verlustleistung

bedeutend höher als im Normalfall sein kann.

Daher sind Speiseschaltungen wie beispielsweise in Fig. 2 entwickelt worden, bei denen eine Konstantstromquelle CCS einen von der Leitungslänge unabhängigen, konstanten Gleichstrom an die Teilnehmeranschlußleitung liefert. Dabei werden gewöhnlich Transistorschaltungen verwendet, und obwohl eine solche Speiseschaltung hinsichtlich der Leistungsverluste besser als die in Fig. 1 gezeigte ist, sind die Leistungsverluste bei kurzen Anschlußleitungen und bei

130024/0796

A.W.Sweet-17

Kurzschlußfehlern immer noch bedeutend. Dies rührt daher, daß ein Großteil der Spannung der Speisestromquelle innerhalb der Konstantstromquelle, und zwar an den Steuertransistoren, abfällt.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Schaltungsanordnung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art zu schaffen, bei der die aufgrund von Leitungskurzschlüssen und -fehlern auftretenden Leistungsverluste weiter vermindert sind.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst.

Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 3 ein vereinfachtes Blockschaltbild einer ersten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 4 ein vereinfachtes Blockschaltbild einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 5 und 6 zwei Schaltungsanordnungen zur Steuerung einer veränderbaren Spannungsquelle für die Verwendung in den Schaltungsanordnungen der Fig. 3

und 4,

Fig. 7 eine Schaltungsanordnung zur Speisung einer Teilnehmeranschlußleitung mit geringer Verlustleistung und

Fig. 8 eine Schaltunganordnung zur Speisung einer Teilnehmeranschlußleitung mit geringer Verlustleistung, wobei eine Konstantstromspeisung benutzt wird.

A.W.Sweet-17

Die Figuren 3 und 4 zeigen das Prinzip, auf das sich die Erfindung gründet: es wird eine veränderbare Spannungsquelle VVS anstelle der vermittlungseigenen Speisestromquelle verwendet; diese Spannungsquelle wird derart gesteuert, daß nur zu jeder Zeit genügend Spannung an die Leitungsschleife angelegt wird. Die Anschlußleitung/wird durch eine Überwachungsschaltung CC überwacht, die die veränderbare Spannungsquelle VVS steuert. In Fig. 3 ist die Speisung so bemessen, als ob die Anschlußleitung über

Speisewiderstände von 2 χ 200 Ohm an eine Speisestromquelle mit einer Speisespannung vor ^r0 V angeschlossen wäre, während die Speisung in Fig. 4 st oemessen ist, daß nur so viel 'Spannung erzeugt wird, daß die Konstantstromquelle CCS in ihre", aktiven Arbeitszustand gehalten wird.

Daher wird bei einer kurzen Anschlußleitung oder bei einer praktisch keinen Widerstand aufweisenden Anschlußleitung nur so viel Spannung erzeugt, daß der für die Konstantstromateuerung vorgesehene Transistor im aktiven Betriebszustand gehalte!. wird.

Wenn angenommen wird, daß die Spannungsquelle in Fig. 3 einen Wirkungsgrad von 70 % aufweist, dann ist der der Anschlußleitung zugeführte Strom genau so groß wie in Fig. 1, nämlich etwa 125 mA bei einer Leitungsschleife mit dem Schleifenwiderstand Null und abnehmend auf 20 mA

bei einer Leitungsschleife mit einem Schleifenwiderstand von 2000 0hm. Jedoch ist die gesamte verbrauchte Leistung und die Verlustleistung in der Speiseschaltung wesentlich geringer als in Fig. l_s insbesondere bei Leitungsschleifen mit geringerem Schleifenwiderstand. Die Vorteile der

Schaltungsanordnung in Fig. 3 bestehen darin, daß viel weniger Leistung in dem Fall verbraucht wird, in dem der Schleifenwiderstand 800 0hm oder weniger beträgt, daß die Verlustleistung in der Speiseschaltung gering sind (nie-

A.W.Sweet-17

mais mehr als 0,5 W) und daß die Verlustleistung in der Speiseschaltung niedrig bleibt, wenn die Ansschlußleitung einen Erd- oder Kurzschluß aufweist.

Bei der mit einer Konstantstromquelle arbeitenden Schaltungsanordnung ist angenommen worden, daß die Konstantstromschaltung 32 mA an die Anschlußleitung abgibt. Ein Nachteil einer Speisung mit einem festen Konstantstrom aus der vermittlungseigenen Speisestromquelle ist der, daß sie nur über einen begrenzten Bereich des Schleifen-Widerstands zufriedenstellend arbeitet. Dieser Bereich endet bei 1500 0hm mit 32 mA und einer Batterie von 45 V. Bei diesem Endpunkt wird der den konstanten Strom abgebende Transistor gesättigt, und die Speisung erfolgt dann nur mit konstanter Spannung weiter. Im Gegensatz dazu kann die Schaltungsanordnung gemäß Fig. 4 so bemessen werden, daß sie einen konstanten Leitungsstrom über einen größeren Bereich des Schleifenwiderstands liefert, weil die Spannungsquelle VVS so ausgebildet sein kann, daß sie eine höhere Ausgangsspannung als die vermittlungseigene Speisestromquelle von -48 V erzeugt. Wieder ist die Verlustleistung der Speiseschaltung bedeutend geringer als bei der einfachen Konstantstromspeisung bei kurzen Leitungsschleifen, so daß wesentliche Leistungseinsparungen eintreten, wo die Mehrheit der Anschlußleitungen einen Schleifenwiderstand von 1000 0hm oder weniger hat.

Fig. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel für die veränderbare Spannungsquelle, das in den Schaltungsanordnungen der Fig. 3 und 4 benutzt werden kann. Eine Impulsquelle gibt ihre Impulse über ein Gatter Gl, einen Transistor Tl, einen Übertrager TFl und eine Diode auf einen Kondensator Cl. Diese Schaltungsanordnung hat die elementare Form eines Gleichspannungswandlers, bei dem der Transistorschal-

130024/0798

A.W.Sweet-17

ter die Energiespeicherung in der Induktivität des Übertragers TFl ermöglicht, wenn der Transistor Tl durchgeschaltet ist. Wenn der Transistor Tl nichtleitend ist, wird die so gespeicherte Energie über die Diode zum Kondensator Cl übertragen und dort gespeichert. Dabei stellt die Spannung des Kondensators Cl die Ausgangsspannung

U dar.
* a

Die Ausgangsspannung U, dieses Gleichspannungswandlers

hängt von der Impulsbreite der dem Transistor Tl zugeführten Impulse, der Pulsfrequenz und der Größe der Last am Kondensator Cl ab. Daher kann entweder die Impulssequenz oder die Impulsbreite geändert werden.

In Fig. 5 ist eine Rückkopplung vorhanden, mit deren Hilfe die Ausgangsspannung am Kondensator Cl mit einer Steuerspannung V mittels eines Komparators Al verglichen wird. Dieser Komparator ist ein Operationsverstärker und wird von der Ausgangsspannung U über · einen weiteren

Operationsverstärker A2 gesteuert. Der Ausgang des Operationsverstärkers Al ist mit einem zweiten Eingang des
Gatters Gl verbunden, das hier ein UND-Gatter ist und die Basis des Transistors Tl steuert.

Wenn die Ausgangsspannung U_n die Steuerspannung V

a c

überschreitet, veranlaßt der Komparator Al die Abtrennung der Impulsquelle vom Transistor Tl, während im anderen
Fall die Impulsquelle zum Transistor Tl durchgeschaltet bleibt.

Ein ähnliches Prinzip wird in der Schaltungsanordnung der Fig. 6 verwendet, in der eine Umschaltung von kurzen Impulsen auf lange Impulse erfolgt. Diese Umschaltung hängt
vom Ergebnis des vom Komparators Al vorgenommenen Ver-

130024/0796

S ft * 1 ff

A.W.Sweet-17

gleichs der Spannungen U, und V ab. Bei den Schaltungsanordnungen der Fig. 5 und 6 wird also eine negative Rückkopplung benutzt, so daß die Ausgangsspannung U₃ schnell auf einen Wert gebracht wird, der von der Steuerspannung V abhängt. Diese Schaltungsanordnungen sind räumlich klein und arbeiten mit verhältnismäßig hohen Impuls Sequenzen, z.B. mit einigen hundert kHz bis zum MHz-Bereich. Es können auch Fälle auftreten, in denen sowohl die Pulsfrequenz als auch die Impulsbreite geändert werden.

Wie später noch erläutert wird, wird die Steuerspannung V für die veränderbare Spannungsquelle in Übereinstimmung mit den Leitungszuständen geändert. In den nächsten beiden Figuren werden ausführlichere Schaltungsanordnungen der beiden Varianten gezeigt. So stellt Fig. 7 den

Fall dar, in dem die Leitungsspeisung das Äquivalent zur üblichen Leitungsspeisung mit einer Speisestromquelle von 50 V und Speisewiderständen von 2 χ 200 0hm ist. Fig. 8 stellt den Fall dar, in dem ein konstanter Leitungsstrom für die Speisung erforderlich ist. In beiden Fällen wird

eine veränderliche Spannungsquelle wie die in der Fig. 5 oder der Fig. 6 dargestellte benutzt, wobei die zusätzlichen Schaltungselemente in den Fig. 7 und 8 zur Überwachung der Anschlußleitung erforderlich sind, um die Steuerspannung für die veränderbare Spannungsquelle zu erzeu-

gen.

In der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 7 wird eine aus mehreren Widerständen bestehende Überwachungsschaltung benutzt, deren Reihenwiderstände R₅ und R ' jeweils einen Wert von 10 0hm haben, so daß hierdurch eine sehr
geringe Verlustleistung entsteht. Die vier Parallelwiderstände R_p weisen jeweils einen Wert von 20 kOhm auf, so daß sie sehr geringe Querstromverluste verursachen. Die

130024/0791

BAD ORIGINAL

- ΐΰ -

A.W.Sweet-17

mittels der Überwachungsschaltung von der Anschlußleitung abgeleitete und der Anschlußleitungsspannung proportionale Spannung wird den Eingängen eines Operationsverstärkers A3 zugeleitet, dessen Ausgangsspannung deshalb proportional dem Anschlußleitungsstrom ist.

Ein weiterer Operationsverstärker A4 arbeitet als Komparator, weil er die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers A3 von einer Referenzspannung V_R subtrahiert, um die Steuerspannung V für die veränderbare Span-

nungsquelle VVS zu erzeugen. Die Vers *<ung des Operationsverstärkers A3 und die Größe der R-. erenzspannung V_D

können so gewählt werden, daß der der Anschlußleitung zugefiihrte Strom glei^n demjenigen Strom ist, der bei einer üblichen Speisung mit einer Speisestromquelle von 50 V
und Speisewiderständen von 2 χ 200 0hm fließen würde. Diese Verstärkung und diese Referenzspannung können auch so gewählt werden, daß einem anderen erforderlichen Gesetz gefolgt wird.

Ein das Abheben des Handapparats feststellendes Signal
kann mit Hilfe eines zusätzlichen Verstärkers A5 abgeleitet werden, der einen Vergleich mit einer anderen Referenzspannung V_R durchführt, so daß der richtige, den abgehobenen Zustand vom aufgelegten Zustand des Handapparats unterscheidende Schwellwert festgestellt werden
kann. Das gestrichelt gezeichnete Kästchen M gibt einen anderen Ort für die Anordnung der mit den Widerständen ausgebildeten Überwachungsschaltung an.

Die in Fig. 8 dargestellte Schaltungsanordnung ist der Schaltungsanordnung in Fig. 7 sehr ähnlich. Anders ist
nur, daß anstelle des Leitungsstroms die Leitungsspannung mittels eines Operationsverstärkers A6 überwacht wird.

130024/0706

-Ti-

A.W.Sweet-17

Die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers A6 ist damit proportional zur Leitungsspannung und wird einem Eingang eines weiteren Operationsverstärkers A7 zugeführt, dessen zweiter Eingang mit einer Referenzspannung V_R
beaufschlagt wird. Daher Überschreitet die Ausgangsspannung der veränderbaren Spannungsquelle VVS die Leitungsspannung um einen Betrag, der ausreicht, um die Konstantstromquelle CCS im aktiven Arbeitszustand zu halten. Diese Spannung V_R liegt normalerweise im Bereich von 2 bis
4 V.

Die Funktion der Feststellung, ob der Handapparat abgehoben ist oder nicht, kann mittels eines zusätzlichen Komparators A8 durchgeführt werden, der ebenso wie der Komparator A5 in Fig. 7 ausgebildet ist.

Die Figuren 7 und 8 zeigen das Prinzip der Steuerung der veränderbaren Spannungsquelle VVS. Zur Steuerung können auch andere Mittel verwendet werden. So kann beispielsweise die Steuerfunktion durch einen Mikroprozessor in einer Anordnung ausgeführt werden, bei der die Leitungs-

spannung oder der Leitungsstrom mittels einer einen hohen Eingangswiderstand aufweisenden Überwachungsschaltung und eines Analog-Digital-Wandlers überwacht wird. Dies ist besonders dann zweckmäßig, wenn der Mikroprozessor in der Teilnehmeranschlußschaltung für andere Funktionen benutzt

wird, die nicht die ganze Belegungszeit des Mikroprozessors benötigen.

130024/0796

Claims

Patentanwalt

Dip!.-Phys. Leo Thul

Stuttgart

STANDARD TELEPHONES AND CABLES LIMITED, LONDON

A.W.Sweet-17

Schaltungsanordnung zur Speisung von TeiInehmeranschlußleitungen in Fernsprechanlagen

Patentansprüche

(]J Schaltungsanordnung zur Speisung von Teilnehmeranschlußleitungen in Fernsprechanlagen, dadurch gekennzeichnet, daß als Speisequelle für die Anschlußleitungen eine veränderliche Spannungsquelle (VVS) vorgesehen ist, daß eine Überwachungsschaltung (CC) zur Überwachung der Anschlußleitungsspannung oder des Anschlußleitungsstroms an die Anschlußleitung_y (L) angeschlossen ist und eine Ausgangsspannung erzeugt^ die sich mit der Anschlußleitungsspannung oder dem Anschlußleitungsstrom ändert, daß an den Ausgang der Überwachungsschaltung (CC) eine Vergleichsschaltung (A4, A7) angeschlossen ist, die die an ihrem Eingang anliegende Spannung mit einer Referenzspannung (V_R) vergleicht, und daß der Ausgang der Vergleichsschaltung (A4, A7) mit der Spannungsquelle (VVS) verbunden ist, so daß die von der Spannungsquelle (VVS) an die Anschlußleitung (L) abgegebene Spannung in Übereinstimmung mit den durch die überwachte Anschlußleitungsspannung oder den überwachten Anschlußleitungsstrom gekennzeichneten Leitungsbedingungen eingestellt wird.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
ZT/Pl-Krü-13.11.80 -/-

A/..Sweet-17

daß die Überwachungsschaltung (Fig* 7) aus einem jeweils in eine der Sprechadern eingeschleiften Widerstand (R_s, R ') mit niedrigem Widerstandswert besteht, daß vor und hinter diesen Widerständen quer zur Anschlußleitung jeweils ein hochohmiger Spannungsteiler aus je zwei Widerständen (Rp, Rp¹; Rp¹', Rp¹¹¹) angeschlossen ist und daß die Abgriffe der Spannungsteiler mit einem Verstärker (A3) verbunden sind, der an seinem Ausgang eine von den Leitungsbedingungen abhängige Spannung abgibt.

Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, . ⁴ urch gekennzeichnet, daß die Überwachungsschaltung (CC) mit einem Operationsverstärker (A3) gebildet ist_s dessen zwei Eingänge über jeweils einen Widerstand mit der Anschlußleitung gekoppelt sind, so daß die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers der Anschlußleitungsspannung proportional ist.

Schaltungsanordnung ""oii einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichsschaltung mit einem Operationsverstärker (A4) gebildet ist, an dessen einen Eingang der Ausgang der überwachungsschaltung (CC) und an dessen anderen Eingang eine Referenzspannungsquelle (V_R) angeschlossen ist, wobei der Ausgang der Vergleichsschaltung den Steuereingang der veränderlichen Spannungsquelle (VVS) bildet.

Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die veränderliche Spannungsquelle (VVS) einen Transistor (Tl) aufweist, der über einen Übertrager (TFl) und eine Diode mit einem Kondensator (Cl) gekoppelt ist, daß eine Steuerschaltung (61) zum Anlegen eines Impulszuges an den Transistor (Tl) vorgesehen ist, wobei jeder Impuls des Impulszuges den Transistor (Tl) für die Dauer dieses Impulses einschaltet, so daß der Impuls über den

130024/0798
BAD ORIGINAL

A.W.Sweet-17

Übertrager (TFl) und die Diode die Ladung des Kondensators (Cl) ändert und die Ladungsänderung des Kondensators (Cl) die Ausgangsspannung der veränderbaren Spannungsquelle (VVS) bestimmt, und daß zur Änderung dieser Ausgangsspannung die Pulssequenz und/oder die Impulsbreite unter Steuerung des Ausgangsspannung der Vergleichsschaltung (A4, A7) verändert werden bzw. wird.

6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang der veränderbaren

(L)

Spannungsquel Ie ist.

(VVS) mit den Leitungsadern

verbunden

Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgangsstrom der veränderlichen Stromquelle (VVS) derart gewählt ist, daß die Verlustleistung innerhalb der Konstantstromquelle (CCS) auf ein Minimum gebracht ist, indem die veränderbare Spannungsquelle (VVS) nur eine solche Spannung erzeugt, daß die Konstantstromquelle (CCS) in ihrem aktiven Arbeitszustand bleibt.

130024/0796