DE2061954A1 - Gabelschaltung - Google Patents

Description

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*μ*γ: ft γ. Philips' Gloeüampenfabriekea
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_Aft .. ^a' PHU- 4514

Awmtfdung vom* 14. jez. 1970

Gabelschaltung.

Die Erfindung betrifft eine Gabelschaltung sira Koppeln eines

Il

Zweiriehtung-Ubertragwegs mit einem Sinrichtung-Sendeweg und einea Einrichtung-Empfangsweg, welche Schaltung einen ersten Verstärker^ dessen

I»

Eingang an den Empfangsweg und dessen Ausgang an den Zweiriohtung-übertragweg angeschlossen sind, einen zweiten Verstärker* dessen Eingang an

den Zweirichtung-Übertragweg und dessen Ausgang an den Sendeweg angeschlossen sind und einen dritten Verstärker enthält, dessen Eingang an den Empfangsweg und dessen Ausgang an den Sendeweg angeschlossen sind.

Eine solche Gabelschaltung ist aus der amerikanischen Patentschrift 2.511«948 bekannt,

Die Erfindung bezweckt, eine Gabelsehaltung eingangs erwähn ter Art su schaffen, die an die symmetrische GespraOhaeigaalübertragung, an die Gabel- und Wählerscheibensignalisierung, an die Weokeignalisierung

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ist.

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und an das Leitungsspeiseverfahren angepasst ist, die bei Teilnehmerleitungen mit daran angeschlossenen, konventionellen Teilnehmergeräten verwendet werden und gegen Induktionsspannungen in den Tellnehmerleitungen geschützt ist.

Die Gabelschaltung nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Verstärker ein Gleichspannungsdifferentialverstärker ist und der erste Verstärker einen symmetrischen gleichspannungsgekoppelten Ausgang aufweist und dass zwischen des Zweirichtung-Ubertragweg und dem Eingang des zweiten Verstärkers ein Dampfungsnetzwerk eingeschaltet

Die Erfindung und ihre Vorteile werden an Hand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Ausführungsform der Gabelschaltung nach der Erfindung,

Fig. 2 ein Ersatzschaltbild und Fig. 5 eine AusfÖhrungsform einer schaltbaren Stromquelle. Fig. 1 zeigt eine Zweirichtung-Ubertragsleitung T, über die Signale in den beiden Richtungen übertragen werden. Die Übertragsleitung

T ist in diesem Beispiel eine Teilnehmerleitung eines Fernsprechpult nehmerβ. Fig. 1 zeigt ferner eine Einrichtung-Übertragsleitung O, über

die Signale der Gabelschaltung zugeführt werden und eine Einrlchtung-

Übertragsleitung Z, über die Signale von der Gabelschaltung her ausgesandt werden· Diese Leitungen bilden den Empfangsweg bzw.^e*&endeweg einer sogenannten "Vierdraht-Verbindung·*.

Der Empfangsweg 0 ist an den Eingang eines Verstärkers 10 und den Eingang eines Verstärkers 20 angeschlossen. Di· Teilnehmerleitung T ist an den Ausgang des Verstärkers 20 und über ein Sämpfungsnetzwerk

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40 an den Eingang eines Verstärkers 30 angeschlossen. Der Ausgang des Verstärkers 30 und der Ausgang des Verstärkers 10 sind beide an den Sendeweg Z angeschlossen. Der Verstärker 10 liefert am Ausgang ein solches Signal» dass das über den Verstärker 20, das Dämpfungenetzwerk 40, den Verstärker 50 am Sendeweg Z auftretende Signal kompensiert wird.

Der Verstärker 20 wird durch die Transistoren 21 und 22 gebildet, deren Emitter über einander gleiche Emitterwiderstände 23 und an den Ausgang 25 einer schaltbaren Stromquelle 26 angeschlossen sind. Der Steuereingang 29 dieser Stromquelle ist an den Empfangsweg 0 angeschlossen. Wenn das vom Empfangeweg 0 empfangene Signal eine bestimmte Amplitudenschwelle überschreitet, so schaltet die Stromquelle 26 ein.

Im eingeschalteten Zustand führt die Stromquelle 26 einen konstanten Strom I„ von dem Verbindungepunkt der Emitterwiderstände 23 und 24 zu einem Speisepunkt mit einer Spannung von -Vb- Volt. Der Kollektor des Transistors 21 ist Über einen Kollektorwiderstand 27 mit einer Spannung von 4-Vb₁ Volt verbunden, wobei z.B. Vb. » Vb„. Der Kollektor des Transistors 22 ist über einen Kollektorwiderstand 28 mit Erde verbunden. Die eine Ader der Teilnehmerleitung T ist an den Kollektor des Transistors 21 und die andere Ader ist an den Kollektor des Transistors 22 % angeschlossen. Der Kollektorwiderstand 27 hat- den gleichen Widerstandswert wie der Kollektorwiderstand 28. Die Teilnehmerleitung T empfängt über diese Widerstände eine symmetrische Gleichspannungsspeieung, die für die Mikrophonspeisung und die Hakensignalisierung üblicher Teilnehmerfernsprechgeräte erwünscht ist.

Der Verstärker 10 wird durch die Transistoren 11 und 12 gebildet, deren Emitter über einander gleiche Emitterwiderstände 15 und an eine Stromquelle 15 angeschlossen sind. Diese Stromquelle führt einen

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konstanten Strom I. von dea Verbindungspunkt der Emitterwiderstände 13 und 14 zu einem Speieepunkt mit einer Spannung von -Vb₂ Volt. Der Kollektor des Transistors 11 ist Bit einer Spannung von +Vb, Volt verbunden. Der Kollektor des Transistors 12 ist an die nicht geerdete Ader des Sendewegs Z angeschlossen.

Die Basiselektroden der Transistoren 21 und 11 sind miteinander und über einen Kondensator 50 mit der nicht geerdeten Ader des Empfangswegs 0 verbunden. Sie Basiselektroden der Transistoren 22 und 12 sind miteinander und über den Kondensator 51 nit Erde verbunden. Die Basisvorepannung der Transistoren 11, 12 und 21, 22 wird einer Spannung von -Vb- Volt entnommen, wobei *·Β. -Vb, ■ -Vb₂- + 4 Volt ist, und zwar ist diese Spannung über die Widerstände 52 und 55 nit den Basiselektroden der Transistoren 11 und 21, bzw. 12 und 22 verbunden.

Der Verstärker 30 wird durch die Transistoren 31 und 32 gebildet, deren Emitter über einander gleiche Emitterwideretände 35 und 54 an eine Speisequelle 35 angeschlossen sind. Diese Speisequelle führt einen konstanten Strom I, von dem Verbindungspunkt der Widerstände 35 und 34 su einem Speisepunkt mit einer Spannung -Vb„ Volt. Der Kollektor A des Transistors 51 ist mit einer Spannung +Vb. Volt verbunden. Der Kollek? tor des Transistors 32 ist über einen Kollektorwiderstand 56 mit einer Spannung +Vb. Volt verbunden. Dieser Kollektor ist ausserdem an die nicht geerdete Ader des Sendeweges Z angeschlossen, welohe auch an den Kollektor des Transistors 12 angeschlossen ist.

Die Adern der Teilnehmerleitung T sind über die Widerstände 41 und 42 des Dämpfungsnetzwerkes 40 an die Basiselektroden der Transistoren 31 und 52 angeschlossen. Zwischen diesen Basiselektroden sind die Widerständen 45 und 44 des Dämpfungsnetswerkes 40 geschaltet. Der

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Verbindungspunkt der Widerstände 43 und 44 ist mit einer Spannung von -Vb, Volt zum Liefern einer Basisvorspannung an die Transistoren 31 und 32 verbunden·

Der Verstärker 20 wandelt das unsymmetrische Signal von dem Empfangsweg 0 in ein symmetrisches Signal an der Teilnehmerleitung T um. Der Verstärker 30 wandelt das symmetrische Signal von der Teilnehmerleitung T in ein unsymmetrisches Signal am Sendeweg 2 um. Die Gabelschaltung ist auf diese Weise an die übliche Form der Sesprächssignalübertragung über Teilnehmerleitungen angepasst. Der Verstärker 30 hat einen Difieren- Λ tialeingang und ist lediglich empfindlich für Signale, die Unterschiede zwischen den Basisströmen der Transistoren 31 und 32 herbeiführen. Störungen, die durch benachbarte Starkstromnetze oder Blitzeinsohläge in die Teilnehmerleitung T eingeführt werden, rufen LongitudinalstrSme durch die Teilnehmerleitung T hervor· Diese Ströme haben die gleiche

Stärke und Richtung in den beiden Adern der Teilnehmerleitung T und bett einflussen die Transistoren 31 und 32 in gleicher Weise. Änderungen der

Basisspannungen der Transistoren 31 und 32 mit gleicher Phase werden nicht

verstärkt, da der effektive Emitterwiderstand der Transistoren für solche

Änderungen infolge der Verwendung der Stromquelle 35 sehr hoch ist. ^

Das zwischen der Teilnehmerleitung T und dem Eingang des Verstärkers 30 eingeschaltete Dämpfungenetzwerk 40 schwächt die Störungen und schützt den Verstärker 30 vor zu hohen Spannungen am Eingang»

Der Verstärker 30 ist ein Gleichspannungsverstärker, so dass Signalisierungen mit den Haken und der Wählerscheibe des an die Teilnehmerleitung T angeschlossenen Pernsprechgerätes im SendewegZ festgestellt werden können. Auch Signalisierungen durch das Wählverfahren mit Drucktasten zum Einschalten von Widerständen in die Teilnehmersohleife

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können is Sendeweg Z festgestellt werden. Der bei diesem Wählverfahren verwendete Polaritätawechsel der Speisespannung der Teilnehmerleitung kann dadurch erhalten werden, dass mittels eines über den Smpfangsweg 0 zugeführten Signale die Transistoren 21 und 22 abwechselnd vollständig ausgesteuert werden.

Der Verstärker 20 kann unter der Steuerung von über den Empfangsweg 0 zugeführten Signalen der Teilnehmerleitung T Spannungen zuführen, die eine Amplitude der GrSssenordnung der Speisespannung von +Vb. ToIt aufweisen. Dies ermöglicht, über die Gabelschaltung eine an die Teilnehmerleitung angeschlossene, übliohe Veckvorrichtung in Form eines Wechselstromweckers zu betätigen.

Die Stromquelle 26 ist abgeschaltet, wenn der Empfangsweg 0 in dem Zustand ist, in dem keine Signale an diesen zugeführt werden. In diesem Ruhezustand des Empfangswegs 0 hat der Verstärker 20 eine sehr geringe Verlustleistung. Eine Gabelschaltung in einer praktischen Ausführungsform hat eine Ruheverlustleistung von weniger als 100 mW.

Wenn für die.Kondensatoren 30 und 51 eine solche Kapazität gewählt wird, dass deren Impedanzen im Vergleich zu den Widerständen 52

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und 53 gering sind, kann eine Amplitudenfrequenz-Ubertragskennlinie des Empfangswegs 0 zur Teilnehmerleitung T ersielt werden, die sich praktisch bis zu Hull Hz erstreckt. Die AaplitudenfrequensvUbertragungskennlinie von der Teilnehmerleitung T zum Sendeweg Z umfasst die Frequenz von Null Hz, da ein Gleichspannungsverstärker swischengesohaltet ist.

Eine Sohaltung mit einer Durchlasekennlinie, die bei 0 Hz anfängt und die einen Amplitudenbereich von sehr geringen Amplituden bis su sehr grossen Amplituden der GrOssenordnunf der Speisespannung aufweist, wird eine transparente Sohaltung genannt. FOr alle praktische Verwendung

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ist die in Fig. 1 dargestellte Gabelschaltung eine transparante Gabelschaltung. Solche traneparanten Gabelschaltungen lassen sich vorteilhaft in der Randapparatur elektronischer Fernsprechsysteme mit "Vierdraht« Verbindungskanäle^H verwenden.

Fig. 2 zeigt das Wechselstrom-Ersatzschaltbild der Gabelschaltung nach Fig. 1 zur annäherungsweisen Ableitung der Ausgleichbedingung.

Der Verstärker 10 ist durch einen Eingangswiderstand R¹ ₁ und eine Ausgangsstromquelle mit einem Strom i· ersetzt. R¹.. ■> bR. und i' m bi., wobei b den Stromverstärkungefaktor, R die Summe der Widerstandswerte der Emitterwiderstände 15 und Η und i. den Strom durch den Eingangswiderstand bezeichnen. Die Verstärker 20 und 30 sind auf gleiche Weise durch einen Eingangswiderstand und eine Ausgangsstromquelle ersetzt. Der Widerstand R. ersetzt die Eingangsimpedanz der Teilnehmerleitung T von der Gabelschaltung her betrachtet. Der Widerstand R, ersetzt die Kollektorwiderstande 27 und 28. Der Widerstand R ersetzt die Eingangsimpedanz des Sendewegs Z von der Gabelschaltung her betrachtet. Der Dämpfungsfaktor des Dämpfungsnetzwerkes 40 wird durch a bezeichnet.

Die Spannungequelle mit der Spannung e ersetzt den Smpfangsweg 0, dem ein Signal zugeführt wird. Aus dem Ersatzschaltbild lassen sich die nachfolgenden Gleichungen ableitent IV₁ -M₁ - be/R'., - be/bR₁ - e/R, Ahnlich wie in (1) ist*

Vg m i' , Rb . Rt /,%

Rb + Rt V₅ - a.V₂ (4)

Ahnlich wie in (i) ists

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Die Substitution von (2), (3) und (4) in (5) liefert«

i» - a/R, . e/R, . Rb . Rt (6)

^y ' Rb + Rt

Ia Ausgleichzustand sues geltent Diese Bedingung wird erfüllt, wenn i· - i',. Aus (i) und (6) folgt dann für die Ausgleichbedingung*

a. Rb . Rt - R5 . R2 (7)

Rb + Rt R₁

Wenn die Teilnehmerleitung T einen Scheinwiderstand Ro aufweist und die Teilnehmerleitung mit dem Scheinwiderstand abgeschlossen ist und ferner Rb - Ro, so reduziert die Ausgleichbedingung (7) zu

a. Ro/2 . R3 . R2 (8)

^R1 Wenn die Teilnehmerleitung eine Scheinimpedanz Zo aufweist, die kein Widerstand ist, so gilt nach wie vor die Bedingung (θ) beim Ersetzen von Ro durch Zo, wenn die Kollektorwiderstände 27 und 28 in Fig. 1 durch die Impedanzen Zo/2 ersetzt werden. Die Ausgleichbedingung (θ) wird dann erfüllt, wenn in die Emitterkreisen der Transistoren 21, 22 oder 31, 32 komplexe Impedanzen geschaltet werden, die Zo proportional sind.

Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform der schaltbaren Stromquelle 26 der Fig. 1. Die Stromquelle enthält einen npn-Transistor 54» dessen Kollektor an den Ausgang 25 und dessen Emitter über einen Emitterwideret and 55 an die Speiseklemme 56 angeschlossen ist. Die Basiselektrode ist über einen Basiswiderstand 58 mit der Speiseklemme 56 und über einen Basiswiderstand 58 mit dem Kollektor eines pnp-Transistors 59 verbunden. Der Emitter dieses Transistors ist geerdet. Die Basiselektrode ist über das RC-Netzwerk 60 geerdet und ist über den Basiswiderstand 61 alt dem

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Steuereingang 29 verbunden. Wenn dem Steuereingang 29 ein Steuersignal zugeführt wird, das die Basis-Emitter-Schwellenspannung des Transistors 59 überschreitet, führt der Transistor 59 einen Kollektorstron. Dieser Kollektorstrom ist als Basiestroa für den Transistor 54 wirksam. Bei hinreichender Stärke des Steuersignals wird der Transistor 54 durch den Kollektorstrom des Transistors 59 in den Sättigungszustand gesteuert. In diesem Zustand führt der Transistor 45 einen nahezu konstanten Strom vom Ausgang 25 zur Speiseklemme 56. Die Widerstände im Emitter- und Basiskreis des Transistors 54 sind dabei als den Strom bestimmende Elemente wirksam.

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Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE»

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   Gabelschaltung zum Koppeln eines Zweirichtung-Ubertragsweg

   mit einem Einrichtung-Sendeweg und einem Einrichtung-Empfangsweg, welche Schaltung einen ersten Verstärker, dessen Eingang an den Empfangsweg und dessen Ausgang an den Zweirichtung-Ubertragsweg angeschlossen sind, einen

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   zweiten Verstärker, dessen Eingang an den Zweirichtung-Ubertragsweg und dessen Ausgang an den Sendeweg angeschlossen sind, und einen dritten Verstärker enthält, dessen Eingang an den Empfangsweg und dessen Ausgang an den Sendeweg angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Verstärker ein Gleichepannungsdifferentialverstärker ist und der erste Verstärker einen symmetrischen gleichspannungsgekoppelten Ausgang aufweist und dass zwischen dem Zweirichtung-Ubertragsweg und dem Eingang des zweiten Verstärkers ein Dampfungsnetzwerk eingeschaltet ist. 2. Gabelschaltung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärker durch je zwei Transistoren gebildet werden, deren Emitter an eine Stromquelle angeschlossen sind.

   3· Gabelschaltung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Stromquelle des ersten Verstärkers eine schaltbare Stromquelle ist, die mit dem Empfangsweg gekoppelt ist und die sich einschaltet, wenn die Spannung des Empfangswegs eine Amplitudenschwelle überschreitet.

   4. Gabelschaltung nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass in die Kreise der Emitter jedes der Verstärkers untereinander gleiche Emitterwiderstände eingeschaltet sind.

   5. Gabelschaltung nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass

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   der Zweirichtung-Ubertragsweg an die Kollektoren der Transistoren des ersten Verstärkers angeschlossen ist, und dass diese Kollektoren über gleiche Impedanzen mit verschiedenen Punkten konstanten Potentials verbunden sind.

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