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Schaltungsanordnung für eine elektronische Drossel in
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Lautfernsprechstationen.
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Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für eine elektronische
Drossel in Lautfernsprechstationen, die über ein Sprechadernpaar und eventuell über
ein Steuerimpulse in beiden Richtungen übertragendes Signaladernpaar mit der Fernsprechanlage
verbunden sind, wobei die Fernspeisung über das Sprechadernpaar erfolgt und die
Drossel in das Sprechadernpaar zwischen die Sprachsignalsende-/Signalauswerteeinrichtung
und die eigentliche Stationsschaltung der Lautfernsprechstation geschaltet ist und
wobei die Drossel unter anderem aus einem ersten kollektor-emitterseitig in eine
Sprechader geschalteten und basisseitig über die Kollektor-Emitterstrecke eines
zweiten Transistors angesteuerten Transistor besteht.
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Es ist bereits eine Schaltungsanordnung für eine ähnliche elektronische
Drossel für vieradrig angeschaltete Lautfernsprechstationen bekannt (DE-OS 31 32
971-A1), welche in das Signaladernpaar eingefügt ist. Diese Drossel ist jedoch in
der Fernsprechanlage (Nebenstellenanlage angeordnet und hat die Aufgabe, für eine
Fernsprechstation abgehende und von einer solchen ankommende Wechselstromsignale
(Impulse) von der relativ niederohmigen Speisespannungsquelle der Fernsprechanlage
zu trennen.
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Die Aufgabe der Erfindung soll darin bestehen, eine Schaltungsanordnung
für eine entsprechende elektronische
Drossel zu erstellen, mit welcher
verhindert werden kann, daß die Wechselstromsignale (Impulse) auf den Sprechadern
über die eigentliche an die Speisung angeschaltete in ihrem Eingangswiderstand begrenzte
Stationsschaltung (z.B. Sprechschaltung) der Lautfernsprechstation weitgehend kurzgeschlossen
werden, wobei eine möglichst hohe Kollektorspannung für den zweiten (Steuertransistor)
Transistor insbesondere ohne merkliche Belastung der Fernspeisung erfolgen soll
und wobei die Stationsschaltung auch bei kurzzeitig höherem Energiebedarf ausreichend
versorgt sein soll.
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Dies wird dadurch erreicht, daß der erste Transistor basisseitig über
eine in Flußrichtung betriebene erste Diode mit dem Emitter des zweiten Transistors,
emitterseitig über einen ersten Widerstand und einen ersten Kondensator mit der
Basis des zweiten Transistors und kollektorseitig direkt mit der ersten, den positiven
Pol bildenden Sprechader und über einen zweiten Widerstand mit der Basis des zweiten
Transistors verbunden ist, daß weiterhin der Kollektor des zweiten Transistors über
die Serienschaltung einer zweiten und einer dritten in FluB-richtung geschalteten
Diode mit dem dem ersten Widerstand nachgeschalteten Teil der ersten Sprechader
und über einen zweiten Kondensator mit der zweiten Sprechader verbunden ist, daß
weiterhin die Mittelanzapfung der zweiten und der dritten Diode über einen dritten
Widerstand und einen dritten Kondensator mit dem Ausgang eines Multivibrators verbunden
sind und daß zwischen die Signal adern parallel zum Eingang der eigentlichen Stationsschaltung
ein vierter Kondensator geschaltet ist.
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Hieraus ergibt sich der Vorteil, daß die Stationsschaltung der Fernsprech-
oder Lautfernsprechstation für über die Sprechadern ankommende und für von der örtlichen
Sprachsignalsende-/Signalauswerteeinrichtung
abgegebene Sprachsignale hochohmig und für die Speisegleichspannung niederohmig
ist, wobei eine Spannungskonstanthaltung für die Stationsschaltung gegeben ist,
daß weiterhin eine relativ hohe Vorspannung für den Steuertransistor (T2) gegeben
ist, daß dabei die Speisespannung der Fernmeldeanlage durch die Vorspannung nicht
belastet wird und daß ein Energiepuffer für momentante Höherbelastungen gegeben
ist.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung der Schaltungsanordnung besteht noch
darin, daß die dritte Diode über eine vierte Diode in Flußrichtung mit dem gemeinsamen
Punkt von dem dritten Widerstand und der zweiten Diode verbunden ist und daß zwischen
den gemeinsamen Punkt von vierter und dritter Diode und dem Ausgang des Multivibrators
die Serienschaltung eines sechsten Kondensators und eines weiteren Inverters geschaltet
ist.
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Hieraus ergibt sich der Vorteil, daß sich die Kollektorvorspannung
für den Steuertransistor (T2) gegenüber der Speisespannung am Eingang der Stationsschaltung
in etwa verdreifachen läßt. Dadurch ist die volle Regelfunktion der Transistoranordnung
(T1, T2) trotz Spannungsverlust durch den in der ersten Signalader liegenden Stromgegenkopplungswiderstand
(dritter Widerstand R3) gegeben.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht noch darin,
daß parallel zu dem zweiten Widerstand die Serienschaltung einer fünften Diode in
Flußrichtung, einer Zenerdiode in Sperrichtung und eines fünften Widerstandes angeordnet
ist.
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Hieraus ergibt sich der Vorteil, daß die Schaltungsanordnung für die
elektronische Drossel schneller anläuft.
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Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung wird anhand von zwei Figuren
erläutert.
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Figur 1 zeigt den Leitungstransistor Tl, den Steuertransistor T2,
die ohmschen Widerstände Rl bis R5, den Verbraucher- oder Stationsschaltungswiderstand
RL die Dioden D1, D2, D3, D5 und D6, die Kondensatoren C1 bis C5 und einen Multivibrator
M, der aus den Invertern J1, J2, J3, dem ohmschen Widerstand R4 und dem Kondensator
C4 besteht. Zusätzlich ist eine Sprachsignalsende-/Auswerteeinrichtung SSA angedeutet.
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Figur 2 zeigt zusätzlich eine Diode D4, einen Kondensator C6 und einen
weiteren Inverter J4. Die Elemente D5, D6 und R5 sind hier nicht eingezeichnet.
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Lautfernsprechstationen der vorgenannten Art werden zwei-oder vieradrig
an die Fernsprechanlage angeschlossen. Ein Adernpaar dient als Sprechadern und dient
zum Ubertragen der Sprachsignale in beiden Richtungen nach einer Verbindungsherstellung.
Das zweite Adernpaar (Signaladern) dient zum Ubertragen von Wechselstrom- oder Impulssignalen,
die als Steuersignale für die Lautfernsprechstation und für die Fernsprechanlage
bespielsweise zum Verbindungsauf- und -abbau ebenfalls in beiden Richtungen übertragen
werden.
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Außerdem wird über das Sprechadernpaar (1) (2) die Speisespannung
zu den einzelnen Lautsprechstationen übertragen.
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Einerseits muß die Speise spannung an den einzelnen zu speisenden
Baugruppen der Stationsschaltungen (RL) anliegen, wobei der Widerstand dorthin aus
Energiegründen möglichst niedrig sein soll und die Stationsschaltung selbst darf
einen vorgeschriebenen Eingangswiderstand (Gleichstromwiderstand) nicht überschreiten.
Andererseits muß bei vorgegebener Steuerart der Station die Stations-
schaltung
einen relativ hohen Wechselstromwiderstand für die Sprachsignale auf den Sprechadern
darstellen, damit diese von der Sprachsignalsende/Auswerteeinrichtung SSA sowohl
mit ausreichender Energie ausgesendet als auch mit ausreichender Energie empfangen
werden können und nicht durch die Stationsschaltung kurzgeschlossen werden.
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Zu diesem Zweck ist zwischen die Stationsschaltung RL und die Sprachsignalsende/Auswerteeinrichtung
die Schaltungsanordnung für die elektronische Drossel eingefügt.
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Die Drossel besteht zunächst aus einem (ersten) Leitungstransistor
T1, der in Flußrichtung bezogen auf die anlagenseitige Speisespannungsquelle in
der den positiven Pol bildenden Sprechader (1) angeordnet ist. Die Basis des Leitungstransistors
T1 wird über eine in Flußrichtung gepolter Diode D1 von einem Steuertransistor T2
über dessen Kollektor-Emitterstrecke angesteuert. Mit Hilfe der Basis-Emitterstrecke,
des Steuertransistors T2, der Diodenstrecke (D1) und der Basis-Emitterstrecke des
Leitungstransistors T1 wird ein festes Potential für die die Ansteuerung von T1
geschaffen, wodurch (bei entsprechender Dimensionierung der Widerstände (R1, R2,
R3) der Leitungstransistor T1 in ungesättigtem Zustand mit konstantem Spannungsabfall
gehalten wird.
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Die Kollektorvorspannung für den Steuertransistor T2 soll gegenüber
der Emitterspannung von T1 möglichst hoch (positiv) sein, um eine volle Regelfähigkeit
der Transistoranordnung zu schaffen (T1, D7, T2) und um den durch den in die erste
Signalleitung (1) dem Emitter von T1 nachgeschalteten Stromgegenkopplungswiderstand
R2 für den Emitter von T1 verursachten Spannungsabfall auszugleichen.
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Deshalb ist eine Spannungsverdopplungsschaltung bestehend aus einem
Multivibrator M, dem Widerstand R3, den Dioden D2 und D3 und den Kondensatoren C2
und C3 vorgesehen. Der
Multivibrator M besteht aus drei Invertern
J1, J2 und J3 und einem RC-Glied (R4, C5). (Die Speisespannungsanschlüsse für die
Inverter sind nicht dargestellt). Der Multivibrator M erzeugt eine Taktfrequenz.
Mit der ersten Halbwelle (negativ) wird der Kondensator £3 aufgeladen. Dieses Potential
kann jedoch über die Diode D3 nicht abfließen.
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Die über den Widerstand R3 und die Diode D2 an der ersten Sprechader
(bereits gesiebte Spannung) liegende Seite des Kondensators C3 nimmt die Spannung
der Sprechader (1) nach dem Widerstand R2 an. Bringt der Multivibrator M an seinem
Ausgang die zweite (positive) Halbwelle, dann wird diese Spannung auf den Kondensator
C3 zusätzlich beaufschlagt.
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Da die jetzt am Kondensator C3 anliegende positivere Spannung (gegenüber
der ersten Signalader) über die Diode D2 nicht abfließen kann, liegt sie am Kondensator
C2 und damit am Kollektor des Steuertransistors T2 an. Auf diese Weise wird eine
(in etwa) Spannungsverdopplung für die Kollektorspannung des Steuertransistors T2
erreicht, ohne die von der Fernsprechanlage gelieferte Speisespannung durch Vorwiderstände
z.B. in der ersten Sprechader (1) zu belasten.
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Der Kondensator C2 wirkt als Ladung- und Ausgleichselement für die
pulsweise Aufladung des Kondensators C3.
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v Je nach Länge der Sprechadern wird sich für diese ein unterschiedlicher
Leitungswiderstand ergeben und bei festliegender Speisespannungsquelle ergibt sich
damit auf den Sprechadern ein unterschiedlicher Speisestrom für die Lautfernsprechstation
bzw. bei kurzen Leitungen eine höhere Gleichspannung am Eingang der Station.
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Da sich der Leitungstransistor T7 in ungesättigtem Zustand befindet,
hat eine höhere sich ergebende Kollektor-Emitterspannung an T1 nahezu keinen Einfluß
auf den
Kollektorstrom. Der Wechselstromanteil, der von den übertragenen
Sprachsignalen herrührt, wird daher durch den der Drossel nachgeschalteten relativ
niederohmigen Gleichstromwiderstand des Speiseeingangs der Stationsschaltung kaum
gedämpft. Damit die Kollektor-Emitterspannung am Leitungstransistor T1 nicht zu
groß wird (Verlustleistung) und die Sättigungsgrenze von T1 nicht erreicht wird,
ist eine in Abhängigkeit von der Kollektor-Emitterspannung (T1) vorzunehmende Regelung
des Basisstromes von T1 vorgesehen. Steigt die Kollektor-Emitterspannung an T1 an,
dann wird über den hochohmigen Widerstand R1 eine höhere Spannung auf die Basis
des Steuertransistors T2 eingeprägt und dieser Transistor T2 wird etwas mehr durchgesteuert
(höherer Basisstrom). Dies hat zur Folge, daß auch die Basis von T1 etwas mehr angehoben
wird, wodurch auch der Leitungstransistor T1 mehr Basisstrom zieht und die Spannung
an seine Kollektor-Emitterstrecke auf den gewünschten Wert zurückgeht. Der niederohmige
Widerstand R2 wirkt als Stromgegenkopplung auf den Leitungstransistor T1. Da die
Spannung zwischen dem Widerstand R2 und dem Stationswiderstand RL konstant ist,
liegt der Kondensator Cl dort einseitig auf festen Potential. Damit macht er über
den hochohmigen Widerstand R1 zur Basis von Steuertransistor T2 gelangende Wechselspannungsanteile
(Signalspannungen) unschädlich, so daß keineAusregelung der Steuersignale über den
Steuertransistor T2 und damit über den Leitungstransistor T1 erfolgen kann.
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Restliche über den Leitungstransistor T1 gelangende Wechselstromanteile
(Sprachsignalanteile) werden außerdem durch die Stromgegenkopplungsanordnung von
R2 und T1 ausgeregelt. Der Kondensator C4 dient als Energiepuffer für einen kurzzeitigen
höheren Energiebedarf der Stationsschaltung RL.
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Die in der Figur 1 gezeigten Dioden D5 und D6 und der Widerstand R5
stellen eine Schnellstartschaltung für die Wirkungsweise der Drossel dar.
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Beim Einschalten einer Lautfernsprechstation mit leitungsgespeisten
Verstärkern muß sehr schnell die Sprechbereitschaft vorhanden sein. Bei der erfindungsgemäßen
Schaltungsanordnung ist ohne Schnellstartschaltung der Kondensator C4 noch spannungslos,
so daß der Multivibrator M noch nicht schwingt. Uber den hochohmigen Widerstand
R1 fließt nur ein kleiner Strom, da die Kollektorvorspannung des Steuertransistors
T2 noch nicht vorliegt (O Volt). Dieser Strom fließt über die Basis-Emitterstrecke
von T2 in die Basis des Leitungstransistors T7.
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Mit diesem Strom muß vorab der Kondensator C1 und über die Basis-Kollektor-Strecke
von T2 auch der Kondensator C2 etwas aufgeladen werden. Dementsprechend fließt auch
nur ein kleiner Strom über T1 in den Kondensator C4, an dem erst eine Mindestspannung
anliegen muß, damit der Multivibrator M schwingt, wonach die Kondensatoren schnell
aufgeladen werden.
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Um diesen relativ langsamen Startvorgang zu beschleunigen, wird parallel
zu dem Widerstand R1 die Serienschaltung einer Diode D5 in Flußrichtung, einer Zenerdiode
D6 in Sperrichtung und eines Widerstandes R5 angeordnet. Zum Einschaltzeitpunkt
fließt bei voll anliegender Speisespannung über die Sprechadern (1) (2) ein Strom
über die Diode D5, die Zenerdiode D6 und den Widerstand R5 und erhöht damit stark
den Basisstrom von T1. Sind die Kondensatoren C1, C2 und C4 weit genug aufgeladen
und schwingt der Multivibrator, dann wird die Kollektor-Emitter-Spannung von T1
klein und die Zenerdiode D6 sperrt. Die Schaltungsanordnung befindet sich in normalem
Betriebszustand. Der Widerstand R5 hat dabei die Aufgabe,
den Basisstrom
von T1 und T2 auf einen zulässigen Wert zu begrenzen. Die Diode D5 verhindert auch
noch die Entladung von C1.
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Die Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel für die erfindungsgemäße
Drossel schaltung, in dem Kollektorvorspannung für den Steuertransistor noch zusätzlich
erhöht wird. Der Kondensator C2 wird wie bereits beschrieben über die positive Signalader
(1), die Diode D2, jetzt auch die Diode D4 und die Diode D3 und zusätzlich durch
eine Halbwelle der Multivibratorfrequenz aufgeladen. Hinzu kommt jetzt eine Halbwelle
der Multivibratorfrequenz, die über einen vierten Inverter J4 und den Kondensator
C6 über die Diode D3 auf den Kondensator C2 abgegeben wird. Damit wird die Kollektorvorspannung
für T2 in etwa verdreifacht gegenüber der Gleichspannung vor der Diode D2.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel kann noch darin gesehen werden, daß
anstatt des Multivibrators die Taktfrequenz eines in der eigentlichen Stationsschaltung
vorhandenen Mikroprozessors verwendet wird.
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Aus dem Vorstehenden ist zu entnehmen, daß die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung
für die elektronische Drossel die gestellte Aufgabe in einfacher Weise löst.
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