DE3436284C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum störungsfreien Umpolen der Speisespannung einer Teilnehmeranschlußschaltung in Fernsprechanlagen.

Das Umpolen der Speisespannung von Teilnehmeranschlußschaltungen wird als Mittel zur Übertragung von Steuersignalen auf der an die Teilnehmeranschlußschaltung angeschlossenen Teilnehmeranschlußleitung während der Fernsprechverbindung eingesetzt. Da bei einem derartigen Umpolen Spannungssprünge in doppelter Höhe der anliegenden Speisespannung und damit Schwingungen entstehen, deren Frequenzen im hörbaren Bereich liegen, sich als Knackgeräusch bemerkbar machen, sind besondere Maßnahmen erforderlich, die solche Auswirkungen verhindern. Bei einer Schaltungsanordnung dieser Art sind die Teilnehmeranschlußschaltungen in Grundbaugruppen gegliedert, wobei die Schaltelemente zur Durchführung der genannten Umpolfunktion Bestandteil der Zusatzbaugruppen sind (DE 32 07 677 A1).

In Fig. 1 ist eine bekannte Schaltungsanordnung zum Umpolen der Speisespannung einer Teilnehmeranschlußschaltung gezeigt, bei der Knackgeräusche, die beim Umpolen mittels der Relaiskontakte Z entstehen können, durch ein Tiefpaßfilter unterdrückt sind, das aus Spulen L1 und L2 sowie Querkondensatoren C1 bis C4 gebildet ist. Die Querkondensatoren müssen große Kapazitäten aufweisen und sind üblicherweise Elektrolytkondensatoren, die für hohe Spannungen ausgelegt sind. Wegen der abwechselnd entgegengesetzten Polung sind zwei solcher Kondensatoren erforderlich, womit ein entsprechend großer Platzbedarf verbunden ist. In der Fig. 1 ist außerdem in Form eines Relais mit den Wicklungen A eine Schaltung für die Indikation der Zustände der Teilnehmeranschlußleitung TL angedeutet.

Das erwähnte Tiefpaßfilter würde ohne besondere Maßnahmen das Ansprechen der Indikationsschaltng so sehr verzögern, daß Wahlimpulse durch sie nicht mehr festgestellt werden könnten.

Bei der bekannten Schaltungsanordnung wird daher während der Wahlaufnahme durch Kontakte x das Tiefpaßfilter unwirksam geschaltet, der Kondensator C5 wird dabei abgetrennt (Kontakt xh) und durch den eine geringere Kapazität aufweisenden Speisebrückenkondensator C6 ersetzt.

Zu dem Aufwand, den das Tiefpaßfilter darstellt, kommt also noch der Aufwand für die letztgenannten Schaltmittel sowie für die Erzeugung eines Steuerkriteriums, das zur Betätigung dieser Schaltmittel während der Wahlaufnahme führt.

Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, eine Schaltungsanordnung zum störungsfreien Umpolen der Speisespannung von Teilnehmeranschlußschaltungen in Fernsprechanlagen anzugeben, die diesbezüglich günstiger ist.

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 Übergang von einem Schaltzustand zum anderen kontinuierlich und in zeitlicher Überschneidung mit dem entgegengesetzt gerichteten Übergang bei den Schaltern des jeweils anderen Paares von Brückenzweigen vor sich geht.

Aufgrund der erfindungsgemäßen Maßnahmen erfolgt das Umpolen der Speisespannung nicht sprungartig sondern mit einer flachen Schaltflanke, so daß keine störenden im Sprachbereich liegenden Schwingungen entstehen. Aufgrund der erfindungsgemäß vorgesehenen Anordnung der Schaltungsanordnung zwischen Speiseschaltung und Gabelschaltung ist überdies erreicht, daß die Induktivitäten des Gabelübertragers in gewissem Umfang eine Filterwirkung ausüben, so daß eine Abflachung der Schaltflanke nicht so ausgeprägt sein muß, daß der Speisestromfluß spürbar unterbrochen wird, was ebenfalls als Störung empfunden würde.

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.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung werden die erwähnten elektrischen Schalter über Tiefpaßglieder angesteuert, um die erwünschte Ansteuercharakteristik zu erhalten.

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 Brückenzweige als 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 Längsspannungsbeeinflussung ermöglicht wird, ohne daß zusätzliche Geräusche auftreten.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung sind die Schalter in den Brückenzweigen jeweils durch einen potentialfreien 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.

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.

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 abtrennbar, 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.

Nachstehend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf eine Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 die schon erläuterte bekannte Schaltungsanordnung,

Fig. 2 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Die Fig. 2 zeigt von einer Teilnehmeranschlußschaltung für den Anschluß der Adern a und b einer Teilnehmeranschlußleitung TL eine Speiseschaltung in Form von Speisewiderständen R1 und R2, die an eine Speisespannungsquelle -U_B angeschlossen sind, sowie Wicklungen eines Gabelübertragers GÜ für den Übergang an der zweidrähtigen Teilnehmeranschlußleitung zu den hier nicht dargestellten vierdrähtigen Teilen der Vermittlungsstelle.

Zu der eigentlichen erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung, die zwischen den Speisewiderständen und dem Gabelübertragern 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 Tr8, die die Ausgänge dieser Stromquellen darstellen, liefern dann entweder der Spannung am Widerstand R1 der Speiseschaltung oder der Spannung am Widerstand R2 der Speiseschaltung entsprechende Spannungen über den Gabelübertrager GÜ an die a-Ader bzw. die b-Ader.

Die Zufuhr der Steuerspannung für die beiden 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. In der praktischen Realisierung ist dieser Umschalter SU als elektronischer Schalter mittels Transistoren oder Optokopplern ausgeführt. In der einen Schalterstellung des Umschalters SU ist nach Beendigung des Einschwingzustandes bei der Stromquelle SQ1 das Transistorpaar Tr1 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 R1 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 Zufuhr 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.

Die den Stromquellen parallel geschalteten Dioden D1 und D2 bzw. D3 und D4 schützen die Endstufen dieser Stromquellen vor Überspannungen mit falscher Polarität auftretenden Spannungen, die durch über die Teilnehmeranschlußleitung eingekoppelte Längs- bzw. Stoßspannungen auftreten können.

In der Fig. 2 ist ferner ein zweiter Umschalter SUR gezeigt, mit dessen Hilfe die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zusammen mit der Speiseschaltung vom Gabelübertrager GÜ 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.

In Fig. 3, in der ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt ist, sind wieder als Teile der Teilnehmeranschlußschaltung Widerstände R1 und R2 einer Speiseschaltung, die an eine Spannung UB liefernde Speisebatterie angeschlossen ist und ein Gabelübertrager GÜ für den Zweidraht-Vierdrahtübergang zwischen den Adern a, b der Teilnehmeranschlußleitung TL und den vierdrähtigen Teilen der Vermittlungsstelle gezeigt. Zwischen diesen Teilen der Teilnehmeranschlußschaltung ist eine Brückenschaltung aus Transistoren MF1 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 den zweidrahtseitigen Wicklungen des Gabelübertragers GÜ.

Für jedes Paar von Transistoren MF1 und MF2 bzw. MF3 und MF4 ist eine Ansteuerschaltung vorgesehen. In der Fig. 3 ist jedoch lediglich die der Ansteuerung der Transistoren MF1 und MF2 dienende Ansteuerschaltung mehr ins einzelne gehend gezeigt. Sie besteht aus einem Übertrager Ü, dessen Primärwicklung mit einem Wechselspannungssignal beaufschlagt wird. Dabei kann es sich um ein sinusförmiges Signal handeln oder um ein rechteckförmiges, das wie dargestellt von der Verknüpfungsschaltungen K1 und K2 geliefert wird, die ein Steuersignal an einem Eingang eS′ mit einem Taktsignal am Eingang eT miteinander verknüpfen, wobei wegen der Invertierung des dem Verknüpfungsglied K1 zugeführten Taktsignals durch einen Inverter I1 diese Ausgangssignale als Gegentaktsignal auftreten.

Die an den Sekundärwicklungen ws1 und ws2 des Übertragers Ü auftretenden Signale werden durch die Wirkung an diese Wicklungen angeschlossener Dioden D1 und D2 einer Einweggleichrichtung unterworfen, wobei in einem Sekundärkreis ws1 die eine Halbwelle der induzierten Spannung und im anderen Sekundärkreis ws2 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.

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 MF1 und MF2 leitend sind, womit an der a-Ader der Teilnehmeranschlußleitung 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 MF1 und MF2 gesperrt, womit an der a-Ader der Teilnehmeranschlußleitung ungefähr Bezugspotential und an der b-Ader ungefähr das Potential -UB liegt.

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 Übergangs, bei dem Knackgeräusche weitgehend verhindert sind.

Auch die Schaltungsanordnung gemäß Fig. 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 GÜ verbindet und in seiner anderen Schaltstellung der Zufuhr der Rufsignalwechselspannung dient.

Claims (7)

1. Schaltungsanordnung zum störfreien Umpolen der Speisespannung einer Teilnehmeranschlußschaltung in Fernsprechanlagen, gekennzeichnet durch eine zwischen Speiseschaltung (R1, R2) und der Gabelschaltung (GÜ) angeschlossene Brückenschaltung aus elektronischen Schaltern, deren eine Diagonale an der Speiseschaltung und deren andere Diagonale an der Gabelschaltung und damit an den zu den Anschlüssen für eine Teilnehmeranschlußleitung (TL) führenden Leitungszweigen der Teilnehmeranschlußleitung 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 Übergang von einem Schaltzustand zum anderen kontinuierlich und in zeitlicher Überschneidung mit dem entgegengesetzt gerichteten Übergang bei den Schaltern des jeweils anderen Paares von Brückenzweigen vor sich geht.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronischen Schalter über Tiefpaßglieder (TP1, TP2) angesteuert werden.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronischen Schalter in direkt miteinander verbundenen und bezüglich ihres Anschlusses an die Speiseschaltung in Reihe liegenden Brückenzweigen jeweils eine steuerbare Stromquelle (Tr1, Tr2, Tr3, Tr4, RQ; Tr5, Tr6, Tr7, Tr8, RQ) bilden, die jeweils über einen Tiefpaß (TP1, TP2) angesteuert wird und die je nach Ansteuerung positives oder negatives Potential liefert.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromquellen ihrerseits jeweils eine Brückenschaltung aus komplementären Transistoren (Tr1, Tr2, Tr3, Tr4; Tr5, Tr6, Tr7, Tr8) bilden.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalter in den Brückenzweigen jeweils durch einen potentialfreien MOS-FET-Transistor (MF1, MF2, MF3, MF4) realisiert sind, daß in nicht direkt miteinander verbundenen Brückenzweigen liegende Transistoren jeweils gemeinsam angesteuert werden, und daß die potentialfreie Ansteuerung kapazitiv, mittels Optokoppler oder induktiv erfolgt.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Falle einer induktiven Ansteuerung jeweils als Ansteuerschaltung für ein Paar gemeinsamer angesteuerter MOS-FET-Transistoren (MF1, MF2, MF3, MF4) ein Übertrager (Ü) vorgesehen ist, dessen Primärwicklung ein Sinussignal oder mit einem Taktsignal verknüpfte Umschaltsignale zugeführt werden und dessen von den Sekundärwicklungen (ws1, ws2) abgegebene Ausgangsspannungen jeweils einer Einweggleichrichtung (D1, D2) unterworfen werden, wobei in einem Sekundärkreis (ws1) die eine Halbwelle und im anderen Sekundärkreis (ws2) die andere Halbwelle gesperrt wird und jeweils über einen gesonderten Tiefpaß (TP1, TP2) an die Steuerstrecke eines Transistors (MF1, MF2) gelegt werden, und daß die Umschaltsignale für die beiden Ansteuerschaltungen im Gegentakt auftreten.

7. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie zusammen mit der Speiseschaltung (R1, R2) von der Teilnehmeranschlußleitung (TL) durch einen Umschalter (SUR) abtrennbar ist, der jeweils zu Anfang der Rufphase betätigt wird und über den in diesem Fall die Rufspannung an die Teilnehmeranschlußleitung gelegt wird.