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Schaltungsanordnung zum störungsfreien Umpolen der
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sespannung einer Teilnehmeranschlußschaltung in nsprechanlagen.
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Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum störungsfreien
Umpolen der Speisespannung einer Teilehmeranschlußschaltung in Fernsprechanlagen.
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Das Umpolen der Speisespannung von Teilnehmeranschlußschaltungen wird
als Mittel zur Übertragung von Steuersignalen auf der an die Teilnehmeranschlußschaltung
angeschlossenen Teilnehmeranschlufuleitung während der F'ernsprechverbindung eingesetzt.
Da bei einem derartigen Umpolen Spannungs sprünge in doppelter Höhe der anliegenden
Speisespannung und damit Schwingungen entstehen, deren Frequenzen im hörbaren Bereich
liegen, die sich als Knackgeräusch bemerkbar machen, sind besondere Ma3nahmen erforderlich,
die solche Auswirkungen verhindern.
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In Figur 1 ist eine bekannte Schaltungsanordnung zum Umpolen der Speis
espannung einer Teilnehmeranschlußschaltung gezeigt, bei der Kn@ckgeräusche, die
heim Umpolen mittels der Relaiskontakte Z entstehen können, durch ein Tiefpaßfilter
unterdrückt sind, das aus Spullen L1 und L2 sowie Querkondensatoren C1 bis C4 genildet
ist. Die Querkondensatoren müssen große Kapazitoten aufweisen und sind üblicherweise
Elektrolytkondensatoren, die für hohe Spannungen ausgelegt sind. Wegon der abwechselnd
entgegengesetzten Polung sind zwei solcher Kondensatoren erforderlich, womit ein
entsprechend großer Platzbedarf verbunden ist. In der Figur 1 ist außerdem in Form
eines Relais mit den wicklungen A eine Schaltung für die Indikation der Zustände
der Teilnehmeranschlußleitung TL angedeutet.
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Das erwähnte Teifpaßfilter würde ohne besondere Maßnahmen das Ansprechen
der Indikationsschaltung so sehr verzögern, daß Wahlimpulse durch sie nicht mehr
festgestellt werden könnten.
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Bei der bekannten Schaltungsanordnung wird daher während der Wahlaufnahme
durch Kontakte x das Tiefpaßfilter unwirksam geschaltet, der Kondensator C5 wird
dabei aogetrennt (Kontakt xh) und durch den eine geringere Kapazität aufweisenden
Speisebrückenkondensator C6 ersetzt.
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Zudem Aufwand, den das Tiefpaßfilter darstellt, kommt also noch der
Aufwand für die letztgenannten Schaltrriittel sowie für die Erzeugung eines Steuerkriteriums,
das zur betätigung dieser Schaltijiittel während der Wahlaufnahme führt.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, eine Schaltungsanordnung
zum störungsfreien Umpolen der Speisespannung von Teilnehmeranschlußschaltungen
in Fernsprechanlage anzugeben, die diesbezäglich günstiger ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine zwischen der
Speiseschaltung und der Gabelschaltung der Teilnehmeranschlußschaltung angeschlossene
Brückenschaltung aus elektronischen Schaltern, deren eine Diagonale an der Speiseschaltung
und deren andere Diagonale an den zu den Anschlüssen für eine Teilnehmeranschlußleitung
führenden Leitungszweigen der Teilnehmeranschlußschaltung liegt und bei der die
in dem einen Paar nicht direkt miteinander verbundener Brückenzweige liegenden Schalter
jeweils in Richtung desselben Schaltzustandes angesteuert werden, der sich von dem
Schaltzustand der Schalter in dem anderen Paar von Brückenzweigen liegenden Schalter
unterscheidet, wobei
die Ansteuerung der Schalter derart erfolgt,
daß beim Umschalten der Uebergang von einem Schaltzustand zum anderen kontinuierlich
und in zeitlicher Überschneidung mit dem entgegengesetzt gerichteten uebergang bei
den Schaltern des jeweils anderen Paares von Brückenzweigen vor sich geht.
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Aufgrund der erfindungsgemäßen Maßnahmen erfolgt das Umpolen der Speisespannung
nicht sprungartig sondern mit einer flachen Schaltflanke, so daß keine störenden
im Sprachbereich liegende Schwingungen entstehen. Aufgrund der erfindungsgemäß vorgesehenen
Anordnung der Schaltungsanordnung zwischen Speiseschaltung und Gabelschaltung ist
überdies erreicht, daß die Induktiv täten des Gabelübertragers in gewissem Umfang
eine Filterwirkung ausüben,so daß die Abflachung der Schaltflanke nicht so ausgeprägt
sein muß, dzß der Speisestromfluß spürbar unterbrochen wird, was ebenfails als Störung
empfunden würde.
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Gegenüber der bekannten Lösung entfallen der entsprechend den obigen
Ausführungen relativ viel Raum beanspruchende Tiefpaß' sowie die Schaltmittel und
Maßnahmen zum Unwirksamschalten desselben während der Wahlaufnahme. Dennoch kann
eine Indikationsschaltung eingesetzt werden, wie sie auch bei Teilnehmeranschlußschaltungen
Verwendung findet, bei denen eine Umpolung der Speisespannung nicht vorgesehen ist.
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Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung werden die erwähnten elektrischen
Schalter über Tiefpaßglieder angesteuert, um die erwünschte Ansteuercharakteristik
zu erhalten.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung geht dahin, die elektrischen
Schalter in nicht direkt miteinander
verbundenen und bezüglich ihres
Anschlusses an die Speiseschaltung in Reihe liegenden 3rUckenzweigenals Bestandteil
einer über einen Tiefpaß angesteuerten steuerbaren Stromquelle zu realisieren, die
je nach Ansteuerung positives oder negatives Potential liefert. Die Stromquellen
können dabei ihrerseits jeweils eine Brückenschaltung aus komplementären Transistoren
bilden. Die Brückenschaltung kann z.B. mit Dioden und Widerständen erweitert werden,
so daß ein Umpolen des Schleifenstromes bei Längs spannungsbeeinflussung ermöglicht
wird, ohne daß zusätzliche Germusche auftreten.
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Bei einer anderen Ausfuhrungsform der Erfindung sind die Schalter
in den Brückenzweigen jeweils durch einen potentialfrein MOS-FET-Transistor realisiert,wobei
in nicht direkt miteinander verbundenen Brückenzweigen liegende Transistoren jeweils
gemeinsam über einen Tiefpaß angesteuert werden und wobei die Ansteuerung kapazitiv,mittels
Optokoppler oder induktiv erfolgt.
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Im Falle einer induktiven Ansteuerung ist als Ansteuerschaltung jeweils
eines Paares gemeinsam angesteuerter Transistoren ein übertrager vorgesehen, dessen
Primärwicklung mit einem Taktsignal verknüpfte Umschaltsignale zugeführt werden
und dessen von den Sekundärwicklungen abgegebene Ausgangsspannungen jeweils einer
Einweggleichrichtung unterworfen werden, bei der in einem Sekundärkreis die eine
Halbwelle und im anderen Sekundärkreis die andere Halbwelle gesperrt wird und jeweils
über einen gesonderten Tiefpaß an die Steuerstrecke eines Transistors gelegt wird.
Die Umschaltsignale für die beiden Ansteuerschaltungen treten dabei im Gegentakt
auf.
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Gemäß noch einer anderen Ausgestaltung sind die mit der Umpolung der
Speisespannung im Zusammenhang stehenden Teile zusammen mit der Speiseschaltung
von der Teilnehmeranschlußschaltung durch einen Umschalter abtrenn-
bar,
der jeweils zu Anfang der Rufphase betätigt wird und über den in diesem Fall die
Rufspannung an die Teilnehmeranschlußleitung gelegt wird. Es ist damit vermieden,
daß die durch die Rufeinspeisung bedingten ständigen Polaritätswechsel dazu führen
können, daß die Transistoren der Schaltungsanordnung zur Speisespannungsumpolung
von zu hohen Spannungen und von Spannungen falscher Polarität beaufschlagt werden.
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Nachstehend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter
Bezugnahme auf eine Zeichnung näher erläutert.
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In der Zeichnung zeigen: Figur 1 die schon erläuterte bekannte Schaltungsanord
nung, Figur 2 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung, Figur 3 ein zweites
Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Die Figur 2 zeigt'von einer Teiinehmeranschlußschaltung für den Anschluß
der Adern a und b einer-Teilnehmeranschlußleitung TL eine Speiseschaltung in Form
von Speisewiderständen R1 und R2, die an eine Speisespannungsquelle angeschlossen
sind, sowie Wicklungen eines Gabelübertragers GU für den Ubergang an der zweidrähtigen
Teilnehmeranschlußleitung zu den hier nicht dargestellten vierdrähtigen Teile der
Vermittlungsstelle.
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Zu der eigentlichen erfindungsgemäßen Scnaltungsanodnung, die zwischen
den Speisewiderständen und dem Gabelübertragen liegt, gehören zwei jeweils aus Transistoren
Tr1 bis Tr4 bzw. Tr5 bis Tr8 und Widerständen RQ aufgebaute Stromquellen SQ1 und
SQ2.Die Transistoren der beiden Stromquellen bilden jeweils zwei Paare zueinander
komplementärer Transistoren und sind in einer Brückenschaltung derart an die Speiseschaltung
angeschlossen, daß sie je nach Ansteuerung in unterschiedlichen Kombinationen
leitfähig
sind. Die Verbindungspunkte der Transistoren Tr3 und Tr4 bzw. Tr7 und TrE,die die
Ausgänge dieser Stromquellen darstellen, liefern dann entweder der Spannung am Widerstand
Rl der Speischaltung oder der Spannung am Widerstand R2 der Speiseschaltung entsprechende
Spannungen über den Gabelübertrager GU an die a-Ader bzw. die b-Ader.
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Die Zufuhr der Steuerspannung für die beisen Stromquellen, die ebenfalls
von der Speisespannung abgeleitet wird, erfolgt über aus Widerständen und Kondensatoren
gebildete Tiefpässe TP1 und TP2. Diese Tiefpässe werden je nach Stellung des Umschalters
SU mit dem einen oder dem anderen Speisespannungspotential beaufschlagt.
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In der praktischen Realisierung ist dieser Umschalter SV als elektronischer
Schalter mittels Transistoren oder Optokopplern ausgefuhrt.In der einen Schalterstellung
des Umschalters SU ist nach Beendigung des Einschwingzustandes bei der Stromquelle
SQ1 das Transitorpaar Trl und Tr4 leitend, so daß das Potential am durch den Widerstand
R2 gebildeten Ausgang der Speiseschaltung über den Transistor Tr4 auf die a-Ader
der Teilnehmeranschlußleitung durchgreift, bei der Stromquelle SQ2 ist das aus den
Transistoren Tr6 und Tr7 gebildete Paar leitend, wodurch das Potential am durch
den Widerstand Rl gebildeten Ausgang der Speiseschaltung über den Transistor Tr7
auf die b-Ader der Teilnehmeranschlußleitung durchgreift. Die Transistoren der beiden
anderen Paare der Stromquellen sind jeweils gesperrt.Bei der entgegengesetzten Schalterstellung
des Umschalters SU stellen sich entsprechend inverse Verhältnisse ein.Wegen der
Zufunr der Steuerspannung über die Tiefpässe Tp1 und Tp2 und wegen der gemeinsamen
Ansteuerung der beiden Stromquellen erfolgen die übergänge der Leitfähigkeitszustände
der Transistoren der Stromquellen kontinuierlich und zeitlich überlappend, so daß,
wie gewünscht, keine steilen Schaltflanken auftreten, die Ursache für das
Entstehen
von störenden Knackgeräuschen beim Umschalten sein könnten.
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Die den Stromquellen parallel geschalteten Dioden D1 und D2 bzw. D3
und D4 schützen die Endstufen dieser Stromquellen vor Uberspannungen und mit falscher
Polarität auftretenden Spannungen, die durch über die Teilnehmeranschlußleitung
eingekoppelte Längs- bzw. Stoß spannungen auftreten können.
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In der Figur ist ferner ein zweiter Umschalter SUR gezeigt, mit dessen
Hilfe die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zusammen mit der Speiseschaltung
vom Gabelübertrager GU und damit von der Teilnehmeranschlußschaltung abtrennbar
ist, in welchem Falle statt dessen die Rufwechselspannung auf die Teilnehmeranschlußleitung
eingespeist wird. Es ist hierdurch sichergestellt, daß die Polaritätswechsel bei
der Rufeinspeisung die Transistoren der Stromquellen nicht in nachteiliger Weise
beeinflussen können.
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In Figur 3, in der'ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt
ist, sind wieder als Teile der Teilnehmeranschlußschaltung Widerstände Ri und R2
einer Speiseschaltung, die an eine Spannung UB liefernde Speisebatterie angeschlossen
ist und ein Gabelübertrager GU für den Zweidraht-Vierdrahtübergang zwischen den
Adern a, b der Teilnehmeranschlußleitung TL und den vierdrähtigen Teilen der Vermittlungsstelle
gezeigt.
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Zwischen diesen Teilen der Teilnehmeranschlußschaltung ist eine Brückenschaltung
aus Transistoren MFi bis MF4, bei denen es sich um MOS-FET-Transistoren, vorzugsweise
Leistungstransistoren dieses Typs (SIPMOS) handelt, angeordnet. Die eine Diagonale
der Brückenschaltung liegt an der Speiseschaltung, die andere an dem zweidrahtseitigen
Wicklungen des Gabelübertragers GU.
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Für jedes Paar von Transistoren MF1 und MF2 bzw. MF3 und MF4 ist eine
Ansteuerschaltung vorgesehen. In der Figur 3 ist jedoch lediglich die der Ansteuerung
der Transistoren MF1 und MF2 dienende Ansteuerschaltung mehr ins Einzelne gehend
gezeigt. Sie besteht aus einem Ubertrager tt, dessen Primärwicklung mit einem Wechselspannungssignal
beaufschlagt wird. Dabei kann es sich um ein sinusförmiges Signal handeln oder um
ein rechteckförmiges, das wie dargestellt von den Verknüpfungsschaltungen Ki und
K2 geliefert wird, die ein Steuersignal an einem Eingang is mit einem Taktsignal
am Eingang it miteinander verknüpfen, wobei wegen der Invertierung des dem Verknüpfungsglied
K1 zugeführten Taktsignals durch einen Inverter I diese. Ausgangssignale als Gegentaktsignale
auftreten.
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Die an den Sekundärwicklungen wl und w2 des Übertragers U auftretenden
Signale werden durch die Wirkung an diese Wicklungen angeschlossener Dioden Dl und
D2 einer Einweggleichrichtung unterworfen, wobei in einem Zweig TPl' die eine Halbwelle
der in den Sekundärwicklungen induzierten Spannung und im anderen Zweig TP2 die
andere Halbwelle unterdrückt wird. Diese gleichgerichteten Signale gelangen dann
aus Widerständen R und Kondensatoren C gebildete Tiefpässe TP1 und TP2 und von da
aus an die Steuerstrecken des Transistors MF1 bzw. des Transistors MF2.
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Die Ansteuerschaltung für die Transistoren MF3 und MF4 ist in derselben
Weise aufgebaut, liefert aber wegen der Invertierung des Steuersignals am Eingang
es durch den Inverter I2 jeweils inverse Signale, so daß dann wenn die Transistoren
IJIF1 und MF2 leitend sind, womit an der a-Ader der Teilnehmeransohlußleitung ungefähr
das Potential -UB und an der b-Ader ungefähr das Bezugspotential liegt, die Transistoren
MF3 und MF4 gesperrt sind. Im Alternativfall, d.h. nach einem Potentialwechsel des
Steuersignals
sind die Transistoren MF3 und MF4 leitend und die
Transistoren MFi und MF2 gesperrt, womit an der a-Ader der Teilnehmerans chlußl
eitung ungefähr Bezugspotential und an der b-Ader ungefähr das Potential -UB liegt.
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Der Polaritätswechsel an den Leitungsadern der Teilnehmeranschlußleitung
erfolgt auch hier wieder wegen der Wirkung der Tiefpässe und der gleichzeitigen
Ansteuerung kontinuierlich und zeitlich überlappend mit der Folge eines allmählichen
Ubergangs, bei dem Knackgeräusche weitgehend verhindert sind.
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Auch die Schaltungsanordnung gemäß Figur 3 ist mit einer Schutzschaltung
aus Dioden DS und einem Umschalter versehen, der in seiner einen Schaltstellung
die beschriebene Schaltungsanordnung mit den zweidrahtseitigen Wicklungen des Gabelübertragers
GS verbindet und in seiner anderen Schaltstellung der Zufuhr der Rufsignalwechsel
spannung dient.
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8 Patentansprüche 3 Figuren