NL7904159A

NL7904159A - Inrichting voor het toevoeren van signalen aan een telefoonlijn.

Info

Publication number: NL7904159A
Application number: NL7904159A
Authority: NL
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1979-05-28
Filing date: 1979-05-28
Publication date: 1980-12-02
Also published as: DE3019761A1; IT8022303A0; GB2051521B; SE8003864L; AU5881280A; BE883490A; JPS55161457A; AU534433B2; FR2458183A1; FR2458183B1; IT1130749B; DE3019761C2; US4310733A; GB2051521A; CA1143494A

Description

• 1 - *» N. V. Philips’ Gloeilampenfabrieken te Eindhoven.

14-5-1979 1 phn 9466

Inrichting voor het toevoeren van signalen aan een telefoonli jn.

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het toevoeren van signalen aan een twee aderige telefoonlijn, bevattende twee lijnstuur circuits elk met een ingang voor het ontvangen van de aan de telefoonlijn toe te 5 voeren signalen en elk met een uitgang waarop twee lijnweerstanden zijn aangesloten voor het verbinden van de respectievelijke uitgangen met een ader van de telefoonlijn.

Een dergelijke inrichting is bekend uit het artikel ”A system with electronic line circuits and integrated 10 crosspoints” verschenen in "ZEE Conference Publication Number 163" van de ”International Conference on Private Electronic Switching Systems 10-12 April 197^ London” pag. 132 - 136.

Deze bekende inrichting is voorzien van twee lijn-15 s tuur circuits, die elk worden gevormd door een operationele versterker voor hoge spanningen en van op de uitgang van elk lijnstuurcircuit aangesloten lijnweerstanden. Deze inrichting heeft het voordeel dat zij geheel electronisch is en kan worden geïntegreerd, terwijl bovendien een lage 20 uitgangsimpedantie van de lijnstruurcircuits kan worden bereikt, zodat de gewenste gelijkheid van de lijnafsluit-impedanties uitsluitend door de lijnweerstanden wordt bepaald.

Voor het aan de telefoonlijn toevoeren van signalen 25 moet de ui tgangs spanning van het lijnstuurcircuit kunnen 790 4159 14-5-1979 2 PHN 9^66 * * variëren tussen bijvoorbeeld OY en - 60V bij een stroom van ongeveer 100 mA. Yoor bet toevoeren van weksignalen kan zelfs een spanning van bijvoorbeeld 150 V bij een stroom van ongeveer 20 mA. nodig zijn. In de praktijk is 5 gebleken dat het realiseren van geïntegreerde versterker-schakelingen voor dergelijke hoge spanningen niet op eenvoudige wijze mogelijk is.

De uitvinding beoogt een inrichting van de in de aanhef beschreven soort te verschaffen, welke in staat is 10 om op eenvoudige wijze en onder behoud van de genoemde voordelen van de bekende inrichting hoge spanningen aan de telefoonlijn toe te voeren.

De inrichting volgens de uitvinding vertoont daartoe het kenmerk, dat elk lijnstuurcircuit een versterkerscha-15 keling bevat met een door een operationele versterker gevormde ingangstrap, een door een als spanningsversterker geschakelde transistor gevormde tussentrap, die is gekoppeld met een uitgang van de operationele versterker, een vermogensuitgangstrap, die twee complementaire transistor-20 schakelingen in een push-pull configuratie bevat voor aansluiting tussen de klemmen van een gelijkspanningsbron en met een terugkoppelketen van een uitgang van de vermogensuitgangs trap naar een ingang van de operationele versterker.. Uitvoeringsvoorbeelden van de inrichting volgens de 25 uitvinding worden onderstaand nader tóegelicht aan de hand van de tekening. Daarin toont:

Fig.1 een eerste uitvoeringsvoorbeeld van de inrichting volgens de uitvinding,

Fig. 2 een ander uitvoeringsvoorbeeld van de inrich-30 ting volgens de uitvinding,

Fig. 3 A t/m D een aantal mogelijke uitvoeringsvormen van een vermogensuitgangs trap voor toepassing in de inrichting volgens de uitvinding,

Fig. 4 een vermogensuitgangs trap met s tr oombegrenzing 3i> voor toepassing in de inrichting volgens de uitvinding.

Overeenkomstige elementen zijn in de figuren met dezelfde verwijzingscijfers aangegeven.

- De in figuur 1 weergegeven inrichting bevat twee lijn- 7904159' * - ^ 14-5-1979 3 PHK 9466 stuur circuits 1 en 2 die zijn voorzien van een ingang 3 respectievelijk 4 en van een uitgang 5 respectievelijk 6. Uitgang1 5 van lijnstuur circuit 1 is via een li jnweerstand 7 aangesloten op de a-ader van een twee-aderige telefoonlijn 5 en uitgang 6 van lijnstuur circuit 2 is via een lijnweerstand 8 op de b-ader aangesloten. De lijnstuurcircuits 1 en 2 bevatten elk een operationele versterker 9 respectievelijk 10 waarvan de niet-inverterende ingangen aan een referentiepotentiaal zijn gelegd welke hier gevormd wordt 10 door de geaarde positieve klem A van de geli jkspannings-bron 100 en waarvan de inverterende ingangen via weerstanden 11 respectievelijk 12 op de ingangen 3 respectievelijk 4 zijn aangesloten en via weerstanden 13 en 1 4 eveneens met de niet-inver terende ingangen zijn verbonden. De uitgangen 15 van de operationele versterkers 9 en 10 zijn via weerstanden 15 en 16 verbonden met de emitters van twee pnp-’ transistoren 17 respectievelijk 18 in geaarde basis schakeling. De collectoren van deze pnp-transistoren zijn aangesloten op ingangen 19 en 20 van twee vermogensuitgangstrap-pen 21 respectievelijk 22, waarvan de uitgangen 23 en 24 op de uitgangen 5 respectievelijk 6 van de lijnstuurcir-cuits 1 en 2 zijn aangesloten. De uitgangen 23 en 24 zijn elk via een terugkoppelweerstand 25 respectievelijk 26 verbonden met de inverterende ingangen van de operationele 25 versterkers 9 respectievelijk 10.

Tussen de ingangsklemmen 19 respectievelijk 20 van de vermogensuitgangstrappen 21 en 22 en de negatieve klem B van de gelijkspanningsbron 100 is de parallelschakeling aangebracht van een weerstand 27 respectievelijk 28 30 en een stroombron die wordt gevormd door npn-trans sis tor 29 respectievelijk 30 en een in de emitterketen daarvan opgenomen weerstand 31 respectievelijk 32.

De vermogensuitgangstrappen 21 en 22 zijn voorzien van een met de positieve klem A verbonden voedingsklem 33 35 , respectievelijk 34 en van een met de negatieve klem B verbonden voedingsklem 35 respectievelijk 36.

Om met behulp van de beschreven inrichting signalen aan de a- en b-ader van een telefoonlijn toe te voeren, 7904159 >- -· 14-5-1979 4 PHN 9466 worden aan de ingangen 3 en 4 van de li jns tuur circuits 1 respectievelijk 2 stromen toegevoerd met gelijke amplitude doch. tegengestelde fase. Genoemde stromen worden geleverd door een ingangsschakeling 37 die wordt gevormd door een 5 eerste uit een operationele versterker 38 en een n-kanaal FET 39 bestaande spannings-stroom omzetter en door een tweede spanningsstroom omzetter met een operationele versterker 40 en een n-kanaal FET 41. Een ingangsspanning Vi, welke het voor de telefoonlijn gewenste signaal karakteri-^ seert, wordt door een spanningsbron 42 aan de niet-inver-terende ingang van de operationele versterker 38 toegevoerd. De inverterende ingang is met het source-gebied van FET 39 en met de ingang 3 van lijnstuur circuit 1 verbonden en de uitgang is met de gate van FET 39 verbonden. Het drain-ge-^ bied van FET 39 is met het drain-gebied van FET 4l en met de niet-inverterende ingang van de operationele 'versterker 4o verbonden. De uitgang van operationele versterker 4o is via een weerstand 43 met de gate Van FET 41"verbonden. Zowel de inverterende ingang als de niet-inverterende ingang van 20 operationele versterker 40 zijn via weerstanden 44 respectievelijk 45 aan een positieve potentiaal V1 gelegd. De weerstanden 44 en 45 maken deel uit van een referentiescha-keling 46 waarin verder een transistorpaar 47 in Darling-tonschakeling is opgenomen waarvan de basis aan een posi— 25 tieve referentiepotentiaal Y2 is gelegd. De collector van transistor 47 is met de inverterende ingang van de operationele versterker 40 verbonden en de emitter is via een spanningsdeler, bestaande uit de weerstanden 48 en 49, waarvan een middenaf takking via een condensator 50 met de kbm. A 30 van de gelijkspanningsbron 100 is verbonden, met een klem van een als diode geschakelde npn-transistor 51 verbonden.

De andere klem van transistor 51 is met de negatieve klem B van geli jkspanningsbron 100 verbonden. Eerst genoemde klem van transistor 51 is ook met de bases van de tran-35 sistoren 29 en 30 in de lijnstuurcircuits 1 en 2 verbonden.

In het hier weergegeven uitvoeringsvoorbeeld zijn de beide lijnstuurcircuits 1 en 2 identiek en fungeren ze.beide als inverterende versterkers waarvan de versterkings- 790 4 1 59 * £ 14-5-1979 5 PH3ST 9^66 factoren worden gegeven als respectievelijk -R„_/R, . en Ό 11 -R^^/R^· Hierbij geeft Rn de we er stands waar de aan van de weerstand met verwijzingscijfer n. De operationele versterkers 9 en 10 zijn van bet type met inwendige frequentie-5 compensatie, bijvoorbeeld bet type yuA 741 van willekeurig fabrikaat. De frequentiekarakteristiek van dit type versterker is zodanig, dat voor 0 dB versterking de belling -6 dB per octaaf bedraagt. Om de stabiliteit van de stuurcircuits te waarborgen, moet de tegerikoppelfactor 10 (R /R^1 respectievelijk groter zijn dan de ver sterking in de tussentrap (R^^/R^ respectievelijk R^g/R^).

Ter compensatie van parasitaire capaciteiten moet parallel aan elk van de weerstanden 25 en 26 bovendien een condensator met een geringe waarde (bijvoorbeeld 22 pF) worden 15 opgenomen.

In een praktische uitvoering is de waarde van de weerstanden als volgt: R^ = Rg = 300 Λ E11=R12= 2 kSl

R13= S14- 2 W

20 R15= Ri6= 2,2 IcA

E25= R26= 30 ΕΛ

R27= R28= 27 RA

R31= R32' 600 ^ H3= 1 .

25 ε44=^5= 1 r48= R49= 30 k-il-

Opgemerkt zij, dat de weergegeven veldeffecttransis-toren ook kunnen worden vervangen door andere halfgeleiderelementen bijvoorbeeld Darlingtontransis toren.

De in figuur 2 weergegeven inrichting bevat een eerste als niet-inverterende versterker fungerend lijnstuur-circuit 101 en een tweede als inverteraide versterker fungerend lijnstuurcircuit 102. Op de inverterende ingangen van de operationele versterkers 9 en 10 is via weerstanden 35 103 respectievelijk 104 een referentiespanningsbron 105 aangesloten welke een via een weerstand 106 tegengekoppel-de operationele versterker 107 bevat. De uitgang van deze referentiespanningsbron 105 wordt gevormd door de uitgang 7904159 ' f- · 14-5-1979 6 PHN 9466 van de operationele versterker 107 waarvan de niet-inverterende ingang met de positieve klem A en de inverterende ingang via de weerstanden 108 en 109 met de negatieve klem B van gelijkspanningsbron 100 is verbonden. Het knoop-5 punt van de weerstanden 108 en 109 is via een ontkoppel-condensator 110 met klem A verbonden. Via een klem 111 en een weerstand 112 kan een "common-mode” signaal aan de a- en b-ader van de telefoonlijn worden toegevoerd b.v. voor testdoeleinden.

10 De niet-inverterende ingang van operationele ver sterker 9 is via een weerstand 113 en de niet-inverterende ingang van operationele versterker 10 is rechtstreeks met de klem A verbonden.

.. .. In een praktische uitvoering is de waarde van de nog I5 niet bij de beschrijving van fig. 1 vermelde weerstanden als volgt: R103 = R104 = 2 k·^

R106 = 2 kJL

R108 = R109 = 30 kJL

20 R112 = 30 kJL

R113== 30 kJl

De spanningen op de uitgangen 5 en 6 van lijnstuurcircuits 101 en 102 kunnen als volgt worden beschreven: V = - . V , R113 R25 * R103 25 5 R103 r R11 + R113 R103 i v R26 6 Rlo4 r R12 2.

waarbij de uit gangs spanning van de referentie spanningsbron 105 is. Voor Vr geldt, als het "common-mode” signaal 30 op klem 111 wordt aangeduid door V : y = ~Rl0g- . V -°i!M . v

r R-jQg + Rio9 B R112 C

waarbij νΏ het spanningsverschil is tussen de klemmen A en ij B van de geli jkspanningsbron 100. Hieruit volgt met de bo-ven aangegeven weerstands waarden dat: V3 = *.VB + 15.V. + Vc V6 = *.VB - 15.V± + Vc zodat VE - V, = 30.V.

5 0 3. -------- 790 4159 ' “~ Λ r

V

14-5-1979 7 ΡΗΝ 9466

Opgemerkt wordt, dat tussen de ingangsklemmen 19 respectievelijk 20 en de negatieve klem B van de gelijk-spanningsbron 100 een stroombron 114 respectievelijk 115 is aangesloten om de potentiaal van deze klemmen 19 res- 5 pectievelijk 20 nagenoeg op de potentiaal van klem B te kunnen brengen wanneer er een lijnstroom loopt van klem 23 naar klem 35 respectievelijk van klem 24 naar klem 36'· De grootte van deze stroombron wordt bepaald door de maximale lijnstroom en de s tr o omver sterkings factor van de vermogens-10 uitgangstrap. De aanwezigheid van de stroombronnen 114 en 115 maakt het mogelijk om de weerstanden 27 en 28 te vervangen door de serie schakeling van een weerstand met een geringere weerstandswaarde en een condensator, zodat het in die weerstanden gedissipeerde vermogen kleiner is en 15 tevens de door parasitaire capaciteiten veroorzaakte tijdconstante aan de ingangsklemmen 19 en 2D wordt gereduceerd.

Een verdere reductie van de dissipatie kan nog worden bereikt door deze serie schakeling nu met klem A in plaats van met klem B te verbinden.

20

Ih de figuren 3A i/m D zijn een aantal mogelijke uitvoeringsvormen weergegeven van een vermogensuitgangstrap met twee complementaire transis tor schakelingen in een push-pull configuratie. De verwijzingscijfers komen overeen met de in de figuren 1 en 2 gegeven verwijzingscijfers 25 met betrekking tot de vermogensuitgangstrappen 21 en 22.

De in figuur 4 weergegeven vermogensuitgangstrap is voorzien van middelen voor het begrenzen van de uitgangs- stroom. Daartoe is tussen de met elkaar verbonden emitters van de complementaire Darlingtonschakelingen 201 en 202 en 30 uitgangsklem 23/24 een weerstand 203 met een positieve tem-peratuurcoëfficient opgenomen. Het opnemen van de PTC-weer-r stand vóór de uitgang 23/24 heeft geen invloed op de uitgangs impedantie van de lijnstuurcircuits, omdat de door de PTC-weerstand gevormde impedantie door de terugkoppelketen 35 wordt weggeregeld. Tussen ingangsklem 19/20 en een klem van weerstand 203 zijn op de in de figuur aangegeven wijze twee parallelle takken met tegengestelde geleidingsrichting 790 415 9 ............

14-5-1979 8 PHN 9466 <* * t aangebracht bestaande uit een diode 204 respectievelijk 2D5 en een npn-transistor 206 respectievelijk een pnp-transis-tor 207. Tussen de met elkaar verbonden emitters van de beide Darlingtonschakelingen en liet knooppunt van de emit- 5 .

ters van de transistoren 206 en 207 is bovendien een weerstand 208 opgenomen. Als tengevolge van een grote waarde van de uitgangsstroom de spanning over weerstand 208 toeneemt tot een waarde waarbij hetzij transistor 206 hetzij transistor 207 geleidend wordt, dan wordt de uitgangs-10 . .

stroom begrensd tot de waarde Vj/R^Qg is de junctie- spanning van de transistoren).

Om te voorkomen dat door externe oorzaken de spanning op uitgangsklem 23/24 kan worden verhoogd, zijn tus-sen het knooppunt van de emitters van de transistoren 206 en 207 en de voedingsklemmen 33/34 respectievelijk 33/36 klemdioden 209 respectievelijk 210 aangebracht die de spanning begrenzen tot de spanning van de voe dings klemmen.

20 25 30 790 4 1 59 " .......~ ~.............

35

Claims

1. Inrichting voor liet toevoeren van signalen aan een twee aderige telefoonlijn, bevattende twee lijnstuurcir-cuits elk met een ingang voor bet ontvangen van de aan de telefoonlijn toe te voeren signalen en elk met een uitgang 5 waarop twee lijnweerstanden zijn aangesloten voor bet verbinden van de respectievelijke uitgangen met een ader van de telefoonlijn, met bet kenmerk, dat elk lijnstuurcircuit een versterkerschakeling bevat met een door een operationele versterker gevormde ingangs trap, een door een als span-10 ningsversterker geschakelde transistor gevormde tussentrap, die is gekoppeld met een uitgang van de operationele versterker, een vermogensuitgangs trap, die twee complementaire transistorschakelingen in een pusb-pull configuratie bevat voor aansluiting tussen de klemmen van een gelijkspannings-15 bron en met een terugkoppelketen van een uitgang van de vermogensuitgangstrap naar een ingang van de operationele versterker.

2, Inrichting volgens conclusie 1, met bet kenmerk, dat een ingangs schakeling aanwezig is voor bet aan de respec- 20 tievelijke ingangen van de lijnstuurcircuits toevoeren van tegengestelde stromen die de aan de telefoonlijn toe te voeren signalen karakteriseren.

3. Inrichting volgens conclusie 1, waarbij bet ene lijn-stuurcircuit als inverterende en bet andere lijnstuurcir- 25 cuit als niet-inverterende versterker is uitgevoerd, met 7904159 14-5-1979 10 PHN 9466 het kenmerk, dat een referentiespanningsschakeling aanwezig is voor het aan de inverterende ingangen van elke operationele versterker toevoeren van een referentiespanning.

4. Inrichting volgens een der voorgaande conclusies, 5 met het kenmerk, dat tussen een ingang en de uitgang van elk der vermogensui tgangs trappen een twee parallelle takken met tegengestelde geleidingsrichting omvattende stroxsmbe-grenzingsschakeling is op genomen en dat middelen aanwezig zijn voor het begrenzen van de spanning aan de uitgang van 10 de vermogensui tgangs trappen tot de spanning van de gelijk- spanningsbron.

5. Inrichting volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de ingangsklemmen van de vermogensuit-gangstrappen elk via de parallelschakeling van een stroombron en een weerstand met een seriecondensator zijn verbonden met de positieve klem van de gelijkspanningsbron. 20 25 30 790 4 1 5 9 35