DE3230250A1

DE3230250A1 - Teilnehmerschaltung fuer den anschluss einer zweiadrigen teilnehmerleitung an einer fernmelde-, insbesondere fernsprechanlage

Info

Publication number: DE3230250A1
Application number: DE19823230250
Authority: DE
Inventors: Howard 33065 Coral Springs Fla. Sinberg
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1981-08-19
Filing date: 1982-08-13
Publication date: 1983-03-17
Also published as: US4398066A; DE3230250C2

Description

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SIEMENSAKTIENGESELLSCHAFT Unser Zeichen Berlin und München VPA 81 P 8243

Teilnehmerschaltung für den Anschluß einer zweiadrigen Teilnehmerleitung an einer Fernmelde-, insbesondere Fernsprechanlage.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Teilnehmerschaltung für den Anschluß einer zweiadrigen Teilnehmerleitung an einer Fernmelde-, insbesondere Fernsprechanlage, bei der eine Gleichstromspeisung ah die Sprechadern anschaltbar ist.

Normalerweise ist an einer Teilnehmerleitung eine Gleichstromspeisung in der Weise angeschaltet, daß beispielsweise an die a-Ader ein negatives Potential und beispielsweise an der b-Ader ein positives bzw. Erdpotential angeschaltet ist. Derartige Teilnehmerschaltungsn, bei denen teilnehmerindividuelle Speisestromquellen vorgesehen sind, werden in Fernsprechanlagen verwendet, die ein elektronisches Koppelfeld aufweisen. In derartigen Koppelfeldern muß eine Überspannung fur die verwendeten Bauelemente vermieden werden, die beispielsweise durch fehlerhafte Isolierung der zweiadrigen Teilnehmerleitung entstehen. Eine Uberdimensionierung der Speisebrücke würde diese weniger empfindlich für Überspannungen machen, aber gleichzeitig die Anzahl Teilnehmerschaitungen begrenzen, die zu einer Untergruppe zusammengefaßt werden können.

Aus diesem Grunde ist es bekannt, bei derartigen Teilnehmerschaltungen ein Überspannungsschutzstromkreis vorzusehen. Ein solcher überspannungsschutzstrotnkreis überwacht den Spannungsabfall an einem Widerstand mit geringem Widerstandswert, der in Reihe mit einer Teilnehmer-

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leitung geschaltet ist und wenn diese Spannung einen vorbestimmten Wert erreicht, wird die entsprechende Ader von der Spannungsquelle abgeschaltet. Wenn dieser Stromkreis einmal unterbrochen ist, verschwindet die Spannung an den Widerstand des Überwachungsstromkreises, so daß dieser Stromkreis unwirksam ist. Nachdem die Überspannung verschwunden ist, muß der Überwachungsstromkreis erneut wirksamgeschaltet werden.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Teilnehmerschaltung für eine zweiadrige Fernsprechteilnehmerleitung in der Weise zu bilden, daß die vorgenannten Schwierigkeiten mit möglichst geringem Aufwand , vermieden werden.

Dies wird dadurch erreicht, daß in der Teilnehmerschaltung ein automatischer Leistungsabschaltestromkreis vorgesehen ist, der aus folgenden Schaltmitteln besteht:

1) einem ersten Widerstand mit einem gringen ohm¹sehen Wert in einer Ader der Teilnehmerleitung;

2) einem zweiten Widerstand mit einem relativ hohen ohm'sehen Wert, der mit dem ersten Widerstand in Reihe geschaltet ist;

3) einem ersten Transistor, der auf den Spannungsabfall an dem ersten und dem zweiten Widerstand anspricht, um einen Überspannungszustand festzustellen und

4) einem zweiten Transistor, der den zweiten Widerstand in Abhängigkeit des ersten Transistor überbrückt, wobei dieser zweite Transistor vorgespannt wird, um im Normalfall, wenn keine Überbelastung mehr besteht, leitend zu sein, wobei ein Stromkreis über den niederohmigen Widerstand gebildet wird, so daß eine Vorspannung besteht um eine Abschaltung zu erreichen, wenn eine Überspannung auftritt, in welchem Falle dann der zweite, hochohmige Widerstand

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wirksam wird um die Teilnehmerleitung vor der Überspannungslejstung zu schützen.

Durch diese Schaltungsanordnung wird ein automatischer Leistunsabschaltestromkreis in einer Ader der Teilnehmerleitung gebildet, der den Strom, der dieser Leitung zugeführt wird auf einen genauen Wert reduziert, wenn ein überspannungszustand auftritt, aber der sich auch automatisch zurücksetzt, wenn diese Überspannung verschwindet. Auf diese Weise wird die Spannung über den geringwertigen ersten Widerstand abgetastet um einen Überspannungszustand festzustellen. Nachdem der zweite Transistor gesperrt ist wird die Spannung über den hochwertigen,zweiten Widerstand abgetastet um festzustellen, wann der Überspannungszustand beendet ist. DieseTeilnehmerschaltung arbeitet also so, daß sie selbständig in den Ursprungszustand zurückgesetzt wird, wenn die überspannung verschwindet, wobei die Anordnung selbst einfach und kostengünstig ist.

Gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist der Basis-Emitter-Stromkreis des ersten Transistors in einem Stromkreis zwischen einem Anschaltepunkt des ersten Widerstandes und dem Anschaltepunkt des zweiten Wider-Standes geschaltet und ist der Kollektor dieses Transistors über einen sechsten Widerstand in gleicher Weise wie der dritte Widerstand an Erdpotential geschaltet.
Gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung überbrückt der Emitter-Kollektor-Stromkreis des zweiten Transistors bei durchgeschaltetem zweiten Transistor den zweiten Widerstand.

Der VorspannungsStromkreis für den ersten Transistor enthält vorzugsweise zwei relativ hochwertige Widerstände

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die in Reihe geschaltet sind mit den ersten und zweiten Widerständen. Der Verbindungspunkt zwischen den hochwertigen Widerständen ist mit der Basis des ersten Transistors verbunden und bewirkt eine Vorspannung derart, daß der erste Transistor normalerweise gesperrt wird, wenn kein Überspannungszustand besteht und wird dann wirksam, wenn der Überspannungzustand auftritt. Der erste Transistor wird beispielsweise vom Sperrzustand in den leitenden Zustand gebracht, wenn ein Strom von 25 mA oder höher über die ersten und zweiten Widerstände auftritt.

Gemäß einer v/eiteren Ausbildung der Erfindung besteht die Teilnehmerschaltung weiterhin aus:

Schaltmittel, die auf ein Befehlssignal ansprechen, um den zweiten Transistor abzuschalten, so daß damit die Spannungsquelle unwirksam wird und wobei diese Schaltmittel eine zweite Spannungsquelle, ein dritter Transistor, der mit dem Emitter-Kollektor-Stromkreis zwischen der zweiten Spannungsquelle und der Basis des ersten Transistors geschaltet ist und wobei an der Basis des dritten Transistors das genannte Befehlssignal angeschaltet wird.

Gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist ein vierter Transistcr vorgesehen, der mit seinem Emitter-Kollektor-Stromkreis zwischen einer Ader der Teilnehmerleitung, an der Erdpotential angeschaltet ist, und der Basis des zweiten Transistors liegt, wobei das Erdpotential der Basis dieses zweiten Transistors zugeführt wird, wenn erneut die Spannungsquelle wirksam zu schalten ist und hierzu der zweite Transistor durchzusteuern ist.

Nachfolgend ist anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Es sind nur die für das

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Verständnis wichtigen Einzelheiten dargestellt.

Aus der Zeichnung ist ersichtlich, daß die Teilnehmerschaltung eine an sich bekannte Zweidraht-VVierdraht-Gabelschaltung 10 aufweist, wobei nur die Wicklungen 12 und 14 des Übertragers gezeigt sind. Über die Wicklung 12 ist der Strom für die a-Ader geführt, während über die Wicklung 14 der Strom für die b-Ader der Teilnehmerleitung geleitet ist.

Den a-, b-Adern der Teilnehmerleitung wird Potential über eine Stromversorgungsbrücke zugeführt, welche die Widerstände Ra und Rb, sowie ein Kondensator C und eine Spannungsquelle oder eine Batterie Ub aufweist.

Der positive Ausgang der Spannungsquelle ist mit der b-Ader und mit Erdpotential verbunden, während der negative Ausgang mit der a-Ader verbunden ist. Der Kondensator C ist über die a-Ader und die b-Ader an einem Punkt zwischen den Widerständen Ra und Rb und den Wi cklungen 12 und 14 des Übertragers 10 geschaltet. Der Kondensator C bildet den Wechselstromkreis zwischen den beiden Wicklungen 12 und 14.

Der automatische Leistungsabschalte-Stromkreis gemäß der Erfindung ist mit der a-Ader bzw. mit dem negativen Potential der Speisung der Teilnehmerschaltung verbunden. Dieser Stromkreis enthält einen Widerstand R1 mit relativ geringem Widerstand und einen Widerstand Rx mit einem relativ hohen Widerstandswert, die beide in Reihe geschaltet sind mit dem vorgenannten Widerstand Ra. Um den Scheinwiderstandswert auszugleichen ist ein Widerstand R2 mit geringem Widerstandswert in der b-Ader in Reihe mit dem Widerstand Rb geschaltet. Es kann aber auch der Widerstandswert des Widerstandes Rb um den Wert des Widerstandes R2 erhöht werden. Die Werte der genann-

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ten Widerstände R1, R2 und Rx können beispielsweise bei 50 Ohm, 50 Ohm bzw. Rx bei 10 Kiloohm liegen.

Der automatische Leistungsabschaltestromkreis enthält ferner einen Abtasttransistor Q1 und einen die Leistung überwachenden Transistor Q2_;die wie der Figur zu entnehmen ist_r geschaltet sind. Der Basis des ersten Transistors ist mit dem Verbindungspunkt zwischen zweier in Reihe geschalteter Widerstände R3 und R6 verbunden, welehe Widerstände parallel zu den Widerständen R1 und Rx geschaltet sind. Abhängig von den Widerstandswerten der Widerstände R3 und R6, wobei der Widerstandswert des Widerstandes R3 einstellbar ist, wird der Transistor Q1 vorgespannt um zu Sperren,wenn ein normaler Strom über die Widerstände R1 und Rx fließt. Wenn aber dieser Strom eine bestimmte kritische Grenze, beispielsweise 50 mA überschreitet, wird der Transistor Q1 leitend, wodurch Strom vom negativen Ausgang der Spannungsquelle Ub über den Widerstand R7 zu Erde fließt. Der Wechsel des Zu-Standes des Transistor_sQ1 begrenzt die Spannung am Punkt 1β bezüglich des negativen Potentials^er Gleichstromspannungsquelle Ub. Diese Spannung wird der Basis des Transistors Q2 über den Widerstand R5 zugeführt.

Unter normalen Umständen ist der Transistor Q2 durchgeschaltet und schließt damit den Widerstand Rx kurz. Wenn der Kollektor des Transistors Q1 negativ wird, wird durch die erhöhte negative Spannung an der Basis des Transistors Q2, dieser aus der Sättigung gebracht, d.h. gesperrt.

Wenn der Spannungsabfall am Transistor Q2 erhöht wird, wird die Basis des Transistors Q1 verstärkt positiv, so daß der Wechsel der Zustände von den Transistoren Q1 und Q2 rückgängig gemacht wird und zwar sehr schnell.

Mit der Sperrung des Transistors Q2 wird der Strom, der

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über die a-Ader fließt auf einen nichtstörenden Pegel reduziert. Da der Transistor Q1 jetzt eine Spannung über einen viel höheren Widerstand, nämlich über die Widerstände R1 und Rx abtastet, ist der geringe Strom über die Widerstände R1 und Rx ausreichend um den Transistor Q1 in Sättigung, d.h. durchgeschaltet zu lassen. Wenn der Überspannungszustand vorbei ist, ist der Spannungsabfall über die Widerstände R1 und Rx verringert. In diesem Falle wird der Transistor Q1 vom leitenden Zustand in den Sperrzustand gebracht, wodurch der Transistor Q2 vom Sperrzustand aus leitend wird. Auf diese Weise wird der Stromkreis automatisch in den Ausgangszustand gebracht.

Manchmal ist es erforderlich, den Strom der Teilnehmerleitung zu begrenzen, auch wenn die Leitung nicht in einem Überspannungszustand ist. Ss ist beispielsweise vorteilhaft, die automatische Leitungsabsehaltung zu prüfen um sicherzustellen, daß die Anordnung richtig funktioniert. Um eine solche Prüfung zu ermöglichen ist ein Stromkreis vorgesehen, der den Wechsel der Zustände der Transistoren Q1 und Q2 in Abhängigkeit eines externen Befehlssignals ermöglicht. Der hierzu erforderliche Stromkreis ist im unteren Teil der Zeichnung dar- gestellt.

Der zusätzliche Stromkreis enthält einen Transistor 23, der mit seinem Emitter-Kollektor-Weg zwischen +SVoIt Versorgungspotential und der Basis des Transistors Q1 liegt. Eine Diode D ist in den Emitter-Kollektor-Stromkreis geschaltet, ebenso einen Widerstand R3. Der Basis des Transistors Q3 wird über den Spannungsteiler bestehend aus den Widerständen R10 und R11 ein Befehlssignal zugeführt. Wenn der Basis des Transistors 33 eine logische "0" zugeführt wird, wird dieser Transistor leitend, so daß sein Kollektor und dementsprechend

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die Basis des Transistors Q1 positiv werden. Hierdurch werden der Transistor Q1 leitend und der Transistor Q2 gesperrt.

Sin weiterer Transistor Q4 ist mit dem Emitter-Kollektor-Stromkreis zwischen der Basis des Transistors Q2 und Erdpotential über einen weiteren hochwertigen Widerstand R9 geschaltet. Die Basis des Transistors Q4 wird durch das Differenzsignal, welches über den Kondensator C2 über den Widerstand R12 zu Erde gegeben wird, gesteuert. Das Wirksamwerden eines logischen Signals "1" an der Basis des Transistors Q3 bewirkt die Sperrung dieses Transistors und hierdurch wird ein negativer Puls an der Basis des Transistors Q4 wirksam. Hierdurch wird der Transistor Q4 kurzzeitig leitend und legt die Basis des Transistors Q2 über den Widerstand R9 an Erdpotential. Hierdurch ist sichergestellt, daß der Transistor Q2 durchgeschaltet wird und der Transistor Q1 gesperrt wird. Dieser Vorgang bedeutet die Wiederherstellung des Normalzustandes, d.h. mit Normalstrom über die Teilnehmerleitung.

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Claims

/ - VPA 81 P 8" 2 4 3 DE Patentansprüche

1. Teilnehmerschaltung für den Anschluß einer zweiadrigen Teilnehmerleitung an einer Fernmelde-, insbesondere Fernsprechanlage, bei der eine Gleichstromspeisung an die Sprechadern anschaltbar ist, dadurch gekennzeichnet , daß in der Teilnehmerschaltung ferner ein automatischer Leistungsabschaltestromkreis vorgesehen ist, der aus folgenden Schaltmitteln

besteht: .

1) einem ersten Widerstand (R1) mit einem geringen ohm'sehen Wert in einer Ader (a) der Teilnehmerleitung;

2) einem zweiten Widerstand (Rx) mit einem relativ

hohen ohmschen Wert, der mit dem ersten Widerstand (R1) in Reihe geschaltet ist;

3) einem ersten Transistor (Qi)₁ der auf den Spannungsabfall an dem ersten und dem zweiten Widerstand (R1 und Rx) anspricht, um einen Überspannungszustand festzustellen und

4) einem zweiten Transistor (Q2)₇der den zweiten Widerstand (R_v) in Abhängigkeit des ersten Transistors (Q1) überbrückt, wobei dieser zweite Transistor (Q2) vorgespannt wird, um im Normalfall, wenn keine Uberbelastung mehr besteht, leitend zu sein, wobei ein Stromkreis über den niederohmigen Widerstand gebildet wird, so daß eine Vorspannung besteht um eine Abschaltung zu erreichen, wenn eine Überspannung auftritt, in welchem Falle dann der zweite, hochohmige Widerstand wirksam wird um die Teilnehmerleitung vor der Überspannungsieistung zu schützen.

2. Teilnehmerschaltung nach Anspruch 1, dadurch

gekennzeichnet , daß ein dritter Widerstand (R2) mit geringem ohm¹sehen Wert vorgesehen ist, der in

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der anderen Ader (b) der Teilnehmerleitung geschaltet ist, um einen equivalenten, angepaßten Scheinwiderstand zu bewirken, wenn kein Überlastzustand besteht.

3. Teilnehmerschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß weiterhin ein Zwei-/ Vierdrahtkabelübertrager mit zwei Wicklungen (12, 14) an der Zweidrahtseite vorgesehen ist, wobei eine erste Wicklung (12) mit dem ersten Widerstand (R1) und mit dem zweiten Widerstand (R ) in der einen Ader (a) in Reihe geschaltet sind und eine zweite Wicklung (14) in der anderen Ader (b) in Reihe mit dem dritten Widerstand (R2) liegt.

4. Teilnehmerschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß ein Kondensator (C) zwischen den beiden Adern (a, b) zur Sicherung der Wechselstromsymmetrie der Teilnehmerleitung geschaltet ist und dieser Kondensator (C) mit den zwei Adern (a, b) Jeweils an einem Anschlußpunkt zwischen einem Leitungswiderstand und einer Wicklung (Ra und 12 bzw. Rb und 14) geschaltet ist.

5. Teilnehmerschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß ein vierter Widerstand (Ra) in Reihe mit dem ersten Widerstand (R1) und mit dem zweiten Widerstand (Rx) liegt und ein fünfter Widerstand (Rb) in Reihe mit dem dritten Widerstand (R2) geschaltet ist, wobei die vierten und fünften Widerstände (Ra, Rb) einen Ausgleich des Scheinwiderstandes der Teilnehmerleitung bewirkt.

6. Teilnehmerschaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß der vierte Widerstand (Ra) zwischen dem Anschlußpunkt mit dem Kondensator (C) und dem Anschlußpunkt des zweiten Widerstandes (Rx) und

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dem Kollektor des zweiten Transistors (Q2) geschaltet ist und wobei der fünfte Widerstand zwischen dem anderen Anschaltepunkt des Kondensators (C) und den dritten Widerstand (R2) liegt.

7. Teilnehmerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der erste Transistor (Q1), wenn keine Überlastbedingungen bestehen, vorgespannt ist und durchgeschaltet wird, wenn ein überlastzustand auftritt.

8. Teilnehmerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß ein erster Pol der Gleichspannungsquelle (Ub) mit der einen Ader (a) und der andere Pol mit der anderen Ader (b) der Teilnehmerleitung und mit Erdpotential verbunden ist.

9. Teilnehmerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Basis-Emitter-Stromkreis des ersten Transistors (Q1) in einem Stromkreis zwischen einem Anschaltepunkt des ersten Widerstandes (R1) und dem Anschaltepunkt des zweiten Widerstandes (Rx) geschaltet ist und daß der Kollektor dieses Transistors (Q1) über einen sechsten Widerstand (R7) in gleicher Weise wie der dritte Widerstand (R2) an Erdpotential geschaltet ist.

10. Teilnehmerschaltung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß der Emitter-Kollektor-Stromkreis des zweiten Transistors bei durchgeschaltetem zweiten Transistor (Q2) den zweiten Widerstand (.Rx) überbrückt .

11. Teilnehmerschaltung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß ein siebter Widerstand (R5) zwischen der Basis des zweiten Transistors (Q2) und

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dem Kollektor des ersten Transistors (Q1) geschaltet ist.

12. Teilnehmerschaltung nach Anspruch 9, d a d u r ch gekennzeichnet , daß ein achter Widerstand (R3) zwischen dem Anschlußpunkt mit dem ersten Widerstand (R1) und der Speisespannungsquelle (Ub) und der Basis des ersten Transistors (Q1) geschaltet ist und weiterhin eine neunter Widerstand (R3) zwischen dem letztgenannten Anschlußpunkt und dem über einen weiteren Transistor (Q3) angeschalteten Steuerpotential (+5 V) liegt, so daß der erste Transistor normalerweise unwirksam ist, wenn keine Uberlastbedingungen existieren und bei Überlast durchgeschaltet wird.

13. Teilnehmerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Teilnehmerschaltung weiterhin besteht aus:

Schaltmittel, die auf ein Befehlssignal ansprechen, um den zweiten Transistor (Q2) abzuschalten, so daß damit die Speisespannungsquelle unwirksam wird und wobei diese Schaltmittel eine zweite Spannungsquelle (+ 5V), ein dritter Transistor (Q3), der mit dem Emitter-Kollektor-Stromkreis zwischen der zweiten Spannungsquelle und der Basis des ersten Transistors (Q1) geschaltet ist und wobei an der Basis des dritten Transistors das genannte Befehlssignal angeschaltet wird.

14. Teilnehmerschaltung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet , daß ein vierter Transistor (Q4) vorgesehen ist, der mit seinem Emitter-Kollektor-Stromkreis zwischen einer Ader (b) der Teilnehmerleitung, an der Erdpotential angeschaltet ist, und der Basis des zweiten Transistors (Q2) liegt, wobei das Erdpotential der Basis dieses zweiten Transistors (Q2) zugeführt wird, wenn erneut die Speisespannungsquelle wirk-

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sam zu schalten ist und hierzu der zweite Transistor (Q2) durchzusteuern ist.

15. Teilnehmerschaltung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet , daß ein weiterer Kondensator (C2) zwischen dem Emitter-Kollektor-Strorakreis des dritten Transistors (Q3) und der Basis des vierten Transistors (Q4) geschaltet ist.