DE3516007C2 - Monolithisch integrierbare Telefonschaltung mit Steuersignalgenerator für Gebührenanzeiger - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine monolithisch integrierbare Telefonschaltung mit Steuersignalgenerator für Benutzer-Gebührenanzeiger, welche zusammen mit der Tonschaltung der Benutzerleitung eine Schnittstelle zwischen der Telefonleitung des Benutzers und den Steuerorganen der Zentrale bildet.

Eine Benutzer-Telefonleitung wird von einer Gleichspannungsquelle gespeist, die in Reihe mit anderen Spannungssignalquellen geschaltet ist, beispielsweise für die Gesprächssignale im phonischen Band, für die Weckersignale und für die Signale zur Anzeige der Gebühren für den Benutzer.

Die Anschlüsse der Leitungen sind parallel zueinander sowohl mit der Gesprächsschaltung als auch mit der Weckerschaltung des Benutzer- Telefongerätes und eventuell innerhalb oder außerhalb dieses Telefonge­ rätes mit anderen Vorrichtungen verbunden, beispielsweise einem Anzei­ gegerät für die fortlaufende Zählung der Gebühren eines gerade geführ­ ten Telefongespräches, das durch die entsprechenden Zentralorgane aus­ geführt wird.

Wir bereits erwähnt, werden die Gebührenanzeiger von der Telefonzen­ trale über die Telefonleitung durch gesonderte Steuersignale gesteuert, die normalerweise mit "Gebührensignalen" bezeichnet werden.

Diese Steuersignale müssen bezüglich der Maximalamplitude der Gesprächssignale eine größere Amplitude haben, können jedoch nicht als Signale mit einer Impulswellenform realisiert werden, weil in diesem Fall die Anstiegsflanke und die Abstiegsflanke der Impulse Harmonische erzeugen würden, die nicht nur den Benutzer der Leitung, sondern auch die Benutzer der benachbarten Leitungen stören würden. Um Störungen auf den benachbarten Leitungen zu vermeiden, ist es auch erforderlich, daß der Leitungspegel dieser "Gebührensignale" nur sehr gering auf die Impedanzänderungen der Leitung anspricht. In der Praxis werden Wech­ selspannungssignale verwendet, die eine begrenzte Zeitdauer (etwa 100 msec) und eine Frequenz (12 oder 16 KHz) haben, die ausreichend größer als diejenige der Telefongesprächssignale (0,3 - 3,4 Hz) sind, wobei die Anstiegszeiten und die Abstiegszeiten des Signalpegels ver­ hältnismäßig lang sind.

Gegenwärtig werden die "Gebührensignale" im allgemeinen durch elek­ tromagnetische Zentralvorrichtungen in der Leitung gebildet und direkt in diese geleitet, wobei die Zentralvorrichtungen einen Resonanzkreis haben, der über einen Transformator induktiv mit der Benutzer-Telefon­ leitung gekoppelt ist und über vorbestimmte Zeitintervalle aktiviert wird. In der US-A-4,035,583 ist eine derartige Schaltung beschrieben, die einen mit einem Widerstand und einem Kondensator beschaltete Oszilla­ torschaltung aufweist, die ein in seiner Amplitude anschwellendes und abschwellendes und in Grenzen auch in seiner Frequenz ansteigendes und abfallendes Signal über den erwähnten Transformator induktiv mit der Benutzer-Telefonleitung koppelt. Amplitude und Frequenz werden ausschließlich durch die bauliche Ausgestaltung des Oszillators vorgege­ ben, die tatsächliche Signalform auf der Leitung bleibt unberücksichtigt.

Der Verlauf des Anwachsens und des Verringerns des Signalpegels ist exponentiell.

Die soeben erläuterte Lösung ist daher verhältnismäßig kostspielig und erfordert die Notwendigkeit, den Resonanzkreis exakt mit der gewünsch­ ten Frequenz abzustimmen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Telefonschaltung mit Steuersignalgenerator für Gebührenanzeiger zu schaffen, die monoli­ thisch integrierbar ist und geeignet ist, zusammen mit dem Tonkreis der Benutzerleitung eine Schnittstelle zwischen der Benutzer-Telefonleitung und den zentralen Steuerorganen herzustellen, welche diese Signale in der den Anforderungen moderner, elektronischer Telefonsysteme am besten gerecht werdenden Art formt, und die im Vergleich mit Vorrich­ tungen des Standes der Technik eine vielseitigere Verwendbarkeit hat.

Diese Aufgabe wird bei der Telefonschaltung mit Gebührensi­ gnal-Generator durch das Kennzeichen des Patentanspruchs 1 ge­ löst.

Eine vorteilhafte Weiterbildung ergibt sich aus dem Unteran­ spruch.

Die Erfindung ist nachstehend an einem Ausführungsbeispiel er­ läutert, das in der Zeichnung dargestellt ist. Diese zeigt in der einzigen Figur ein Blockschaltbild einer monolithisch inte­ grierbaren Telefonschaltung mit einer Generatorschaltung für "Gebührensignale" gemäß der Erfindung.

Eine Telefonschaltung mit einem Generator für "Gebührensignale" gemäß der Erfindung ist mit einer ersten Spannungssignalquelle gekoppelt, die in der Figur durch den Block TTX dargestellt ist und in den Zentralorganen enthalten ist und ein Wechselsignal mit vorbestimmter und zeitkonstanter Amplitude und Frequenz er­ zeugt.

Die Frequenz dieses Signals ist so gewählt, daß ihr Wert gleich dem Wert ist, den die "Gebührensignale" haben sollen, nämlich 12 oder 16 kHz. Die Schaltung hat eine zweite Spannungssignal­ quelle, die durch den Block IG dargestellt ist und nicht - wech­ selnde Signale erzeugt, welche regelmäßige zeitliche Abstände voneinander sowie eine trapezförmige Impulswellenform haben.

Diese zweite Signalquelle IG wird durch eine Schaltung gebil­ det, die, wie in dem Block schematisch angedeutet ist, einen Kondensator C1 aufweist, von dem ein erster Belag an Masse oder an ein äquivalentes Bezugspotential angeschlossen ist, während der zweite Belag über einen ersten gesteuerten Schalter S1 und einen ersten Konstantstromgenerator I₀₁ an eine Speisespannungs­ quelle mit einem bezüglich Masse positiven Potential angeschlos­ sen ist.

Der zweite Belag des Kondensators C1 ist über einen zweiten Schalter S2 sowie einen zweiten Konstantstromgenerator I₀₂ eben­ falls an Masse oder an ein bezüglich dem Massepotential negati­ ves Bezugspotential angeschlossen. Um Signale mit symmetrischen Flanken zu erhalten, sind die beiden Konstantstromgeneratoren gleich gewählt.

Die zweite Signalquelle IG ist über eine logische Schaltung LC an in der Figur nicht dargestellte Zentral-Steuerorgane ange­ schlossen, wobei die logische Schaltung LC entsprechend geeigne­ ter Gleichlaufsignale, die von der Zentrale geliefert werden, die niemals gleichzeitige Schließung der Schalter S1 und S2 steuert.

Wenn der Schalter S1 bei anfänglich entladenem Kondensator C1 geschlossen wird, lädt der Konstantstromgenerator I₀₁ diesen Kondensator auf, wodurch er an seinen beiden Anschlüssen eine Spannung V_c = (I₀/C) t erzeugt, welche mit der Zeit linear wächst; dabei bedeuten C die Kapazität des Kondensators und I₀ die konstante Größe des Ladungsstroms.

Wenn die logische Schaltung LC die Öffnung des Schalters S1 steuert, welche, wie noch gezeigt wird, nicht von den Steueror­ ganen der Zentrale bestimmt wird, bleibt die Spannung an den An­ schlüssen des Kondensators C1 praktisch konstant, bis der Schal­ ter S2 geschlossen wird. Der Konstantstromgenerator I₀₂ entlädt nun den Kondensator und erzeugt dabei an seinen Anschlüssen eine linear abfallende Spannung mit einem bezüglich der Ladung umgekehrten Verlauf.

Die Spannung an den Anschlüssen des Kondensators C1 bildet das Spannungssignal, das von dem zweiten Generator IG geliefert wird. Der Kondensator C1 fungiert auch als Speicherelement, das in Abhängigkeit von der Öffnung des Schalters S1 den Wert der Spannung an seinen Anschlüssen speichert und diesen auf den Aus­ gang als konstantes Signal bis zu dem Zeitpunkt überträgt, in dem sich der Schalter S2 schließt.

Die Entladung des Kondensators wird durch in der Zeichnung nicht dargestellte, geeignete Schaltungsmittel wahrgenommen, welche dann, wenn die Spannung an den Anschlüssen des Kondensa­ tors gleich Null ist, auch den Schalter S2 öffnen und diesen in seiner geöffneten Stellung halten, bis ein Signal von den Steu­ erorganen der Zentrale über die logische Schaltung LC die fol­ gende Schließung herbeiführt.

Der zeitliche Spannungsverlauf an den Anschlüssen des Kondensa­ tors C1 und damit das von diesem erzeugte Signal hat eine tra­ pezförmige Impulswellenform.

Die Telefonschaltung gemäß der Erfindung hat außerdem eine Mul­ tiplikatorschaltung X, die über die Zeit das Produkt der Span­ nungssignale erzeugt, die von der ersten Quelle TTX und der zweiten Quelle IG geliefert werden. Damit erzeugt sie ein Span­ nungssignal, das in einem Schaltungsknoten S mit den Signalen addiert wird, die von einem Gesprächssignalgenerator V_F erzeugt werden und vom Benutzer empfangen werden, wobei diese Signal­ quelle Teil der Tonschaltung der Benutzerleitung ist, mit der die Generatorschaltung für die "Gebührensignale" eine Schnitt­ stelle zwischen den Zentralorganen und der Benutzertelefonlei­ tung bildet.

Die Multiplikatorschaltung X hat eine Verstärkung, die linear mit dem Wert eines der beiden Signale variiert, mit dem sie das Produkt bildet, im vorliegenden Fall mit dem Wert des von dem zweiten Generator IG erzeugten Signals.

Das zeitliche Gesamtsignal, das von der Multiplikatorschaltung geliefert wird, ist daher eine Folge von Wechselsignalen, die eine begrenzte Dauer und eine konstante Frequenz sowie einen re­ gelmäßigen zeitlichen Abstand voneinander haben und deren Wel­ lenform sowohl im positiven als auch im negativen Teil eine tra­ pezförmige Hüllkurve hat. Diese Wellenform ist für die Steuersi­ gnale der gegenwärtigen Gebührenanzeiger am besten geeignet.

Die in der Figur mit dem Block VC angegebene Tonschaltung der Benutzerleitung ist mit der Generatorschaltung für die "Gebüh­ rensignale" gekoppelt und kann mit dieser auch monolithisch in­ tegriert werden; sie hat außerdem Schaltungsmittel, um die von dem Generator V_F erzeugten, ankommenden Gesprächssignale an die Benutzertelefonleitung, die durch den Block Z_L angedeutet ist, anzupassen.

Diese durch den im Block V_C enthaltenen Block Z_AC bezeichneten Schaltungsmittel sind äquivalent zu einer Impedanz, können in Wirklichkeit aber, wie bekannt, als komplexe Schaltungen ver­ wirklicht werden, die die Technik der Gegenkopplung benutzen.

Der in der Figur von dem Einzelblock Z_AC getrennt dargestellte Summenknoten S kann in der praktischen Ausführung der Telefon­ schaltung auch Teil der komplexen Schaltung sein, durch welche der Block Z_AC verwirklicht wird.

Um gemäß der Erfindung in Abhängigkeit von der Benutzerleitung und ihrer spezifischen Gesamtimpedanz eine automatische Einstel­ lung des Pegels der "Gebührensignale" zu erzielen und dadurch eine der Aufgaben der Erfindung zu verwirklichen, wird an einem Punkt N des Signalweges der Schaltung der Benutzerleitung ein Signal abgenommen, das ein Abbild des Gesamt-Gesprächs - und Ge­ bührensignals ist, welches der Benutzerleitung zugeführt wird und das somit das angepaßte Gesamtsignal oder seine lineare Transformation ist.

Auch in diesem Fall kann der in der Figur hinter dem Block Z_AC angedeutete Punkt N in Wirklichkeit ein Schaltungsknoten sein, der in der Gesamtschaltung enthalten ist, die praktisch diesen Block des Schaltschemas verwirklicht.

Dieses Abbildungssignal wird über ein Hochpaßfilter F gefil­ tert, welches daraus die Komponenten eliminiert, die im Telefon­ band der Gesprächssignale enthalten sind.

Eine Gleichrichterschaltung /V/ richtet dann das gefilterte Si­ gnal gleich, und ein Komparator COMP vergleicht das gleichge­ richtete Signal mit einem Bezugssignal V_REF.

Wenn die Amplitude des gleichgerichteten Signals größer als die Amplitude des Bezugssignals ist, erzeugt der Komparator COMP ein Signal, das über die logische Schaltung LC, an die der Komparator angeschlossen ist, die Öffnung des Schalters S1 be­ wirkt, welcher in seiner geöffneten Stellung bis zum folgenden Schließbefehl gehalten wird, der von einem Signal der Steueror­ gane der Zentrale erzeugt wird. Auf diese Weise wird der Pegel der von dem zweiten Generator IG erzeugten Impulssignale und da­ mit der Pegel der "Gebührensignale" in der Leitung Impuls für Impuls an die physikalischen und elektrischen Bedingungen der Leitung angepaßt.

Die einzelnen Blöcke des in der Figur dargestellten Schaltsche­ mas können schaltungstechnisch in den Formen verwirklicht wer­ den, die dem Fachmann bekannt sind. Über das beschriebene und dargestellte Ausführungsbeispiel hinaus sind zahlreiche Varian­ ten möglich, ohne dadurch den Erfindungsgedanken zu verlassen.

Claims (2)

1. Monolithisch integrierbare Telefonschaltung mit Steuersignal­ generator für Benutzer-Gebührenanzeiger, die geeignet ist, eine Schnittstelle zwischen der Benutzertelefonleitung (Z_L) und den Zentral-Steuerorganen zusammen mit der Gesprächsschaltung der Benutzerleitung (V_C) zu bilden, wobei die Gesprächsschaltung der Benutzerleitung einen Gesprächssignalgenerator (V_F) sowie Schaltungsmittel (Z_AC) zur Anpassung der von diesem Gesprächssi­ gnalgenerator gelieferten Signale an die Benutzertelefonleitung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Telefonschaltung mit einer ersten Spannungssignalquelle (TTX) verbunden ist, die ein Wechselsignal mit vorbestimmter und zeitlich konstanter Amplitu­ de und Frequenz erzeugt, und daß die Telefonschaltung eine zwei­ te Spannungssignalquelle (IG) hat, die über die Zeit durch gleichmäßige Intervalle unterbrochene Signale mit einer trapez­ förmigen Impulswellenform liefert und an die Zentral-Steuerorga­ ne angeschlossen ist, welche die zeitlichen Beginne der vorde­ ren Anstiegsflanke und der hinteren Abstiegsflanke jedes Impuls­ signals bestimmen, ferner eine Multiplikatorschaltung (X) mit linear mit dem Pegel der von der zweiten Signalquelle (IG) er­ zeugten Signale variabler Verstärkung, die das zeitliche Pro­ dukt der von der ersten Signalquelle (TTX) und der zweiten Si­ gnalquelle (IG) erzeugten Spannungssignale bildet und damit ein Spannungssignal liefert, das mit den Signalen summiert wird, die von dem Gesprächssignalgenerator (V_F), der in der Gesprächs­ schaltung der Benutzerleitung (V_C) enthalten ist, erzeugt wer­ den, und daß die Telefonschaltung Kopplungsschaltungsmittel auf­ weist, die an einem Punkt (N) des Signalweges der Gesprächs­ schaltung der Benutzerleitung (V_C) ein Abbildungssignal des Si­ gnals entnehmen, das an die Benutzertelefonleitung (Z_L) ange­ paßt ist, weiterhin ein Hochpaßfilter (F), welches dieses Abbil­ dungssignal filtert und daraus die im Telefonband der Gesprächs­ signale enthaltenen Komponenten eliminiert, eine Gleichrichter­ schaltung (/V/), die das auf diese Weise gefilterte Abbildungs­ signal gleichrichtet, sowie einen Komparator (COMP), der das gleichgerichtete Signal mit einem Bezugssignal (V_REF) ver­ gleicht und dann, wenn die Amplitude des gleichgerichteten Si­ gnals größer als die Amplitude des Bezugssignals ist, ein Si­ gnal erzeugt, das das Anwachsen des Signalpegels der vorderen Flanke der von der zweiten Signalquelle (IG) erzeugen Signale unterbricht, wobei der Pegel des dabei erhaltenen Signales bis zum Beginn der hinteren Abstiegsflanke mittels eines Speicher­ elementes (C1), das in der zweiten Signalquelle (IG) enthalten ist, konstant gehalten wird.

2. Telefonschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Spannungssignalquelle (IG) einen Kondensator (C1) hat, von dem ein erster Anschluß auf einem konstanten Be­ zugspotential gehalten wird und ein zweiter Anschluß über einen ersten gesteuerten Schalter (S1) und einen ersten Konstantstrom­ generator (I₀₁) an eine Speisespannungsquelle mit bezüglich dem Bezugspotential positivem Potential sowie über einen zweiten ge­ steuerten Schalter (S2) sowie einen zweiten Konstantstromgenera­ tor (I₀₂) an ein gegenüber dem Bezugspotential nicht positives Bezugspotential angeschlossen ist, wobei die niemals gleichzei­ tig stattfindende Schließung des ersten gesteuerten Schalters (S1) und des zweiten gesteuerten Schalters (S2) von den Zen­ tral-Steuerorganen bestimmt wird und die Öffnung des ersten Schalters (S1) von dem durch den Komparator (COMP) erzeugten Si­ gnal bestimmt wird, und wobei die Spannung zwischen den beiden Anschlüssen des Kondensators (C1) geeignet ist, das von der zweiten Signalquelle (IG) gelieferte Signal zu bilden, und wo­ bei ferner der Kondensator (C1) auch das Speicherelement bil­ det, das den Signalpegel konstant hält, wenn der erste Schalter (S1) und der zweite Schalter (S2) geöffnet sind.