DE3001362A1 - Schaltungsanordnung zum regeln des speisestroms fuer zentralgespeiste fernsprechapparate - Google Patents

Schaltungsanordnung zum regeln des speisestroms fuer zentralgespeiste fernsprechapparate

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DE3001362A1 DE19803001362 DE3001362A DE3001362A1 DE 3001362 A1 DE3001362 A1 DE 3001362A1 DE 19803001362 DE19803001362 DE 19803001362 DE 3001362 A DE3001362 A DE 3001362A DE 3001362 A1 DE3001362 A1 DE 3001362A1
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    • Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Description

R.Treiber-5
.Regeln des .Speisestroms .fU^ .zentral-
gespeiste ,Fernsprechapparate
Anwendungsgebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Regeln des Speisestroms für einen oder mehrere zentralgespeiste Fernsprechapparate, bei der in der Zentralstelle den Einspeisestellen stromregelnde Glieder individuell zugeordnet sind, die in Abhängigkeit vom Widerstand bzw. der Länge der jeweiligen Teilnehmeranschlußleitung wirksam werden und dabei die Größe der für einen gewünschten Speisestrom benötigten Speisespannung einstellen und dabei gleichzeitig zum Regeln des Ausgangspegels eines Sprachverstärkers dienen.
Charakteristik der bekannten technischen Lösungen
In Fernspreehanlagen wird die Sprache gewöhnlich über Teilnehmeranschlußleitungen übertragen, die aufgrund der unterschiedlichen Entfernung der Teilnehmerstellen vom Amt (Zentralstelle) unterschiedliche Längen aufweisen. Die Sprachsignale und andere Signale unterliegen daher unterschiedli-
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eher Dämpfung, die von der Leitungsimpedanz der benutzten Teilnehmeranschlußleitung abhängt. Diese Leitungsimpedanz ist bei langen Leitungen größer als bei kürzeren und führt ferner mit zunehmender Leitungslänge zu abnehmendem Speisestrom.
Es sind verschiedene Techniken zum Ausgleich des Dämpfungsunterschiedes verschieden langer Fernsprechanschlußleitungen bekannt. Die US-PS 3 823 273 beschreibt eine Schaltungsanordnung für den automatischen Ausgleich des Dämpfungsunterschiedes verschieden langer Teilnehmeranschlußleitungen hinsichtlich des Sendevieges und des Empfangsweges. Die US-PS 3 903 378 und die US-PS 3 912I 5βθ beschreiben Verstärkungsregelschaltungen zur Regelung der Verstärkung von Verstärkern abhängig von der Leitungslänge. Die US-PS 1I 056 691 beschreibt eine Teilnehmeranschiußschaltung, in der ein im wesentlichen von der Leitungslänge unabhängiger konstanter Speisestrom erzeugt wird, Fernsprechämter bzw. Nebenstellenvermittlungsstellen erfordern Einrichtungen, die für den Speisestrom, die Leitungsüberwachung, die Signalisierung und Prüfung, den Ruf, die Schleifenprüfung und für andere für die Fernsprechstation erforderlichen Spannungen und Ströme sorgen. Die für diese Funktionen nötige Speiseleistung und die Verlustleistung der Teilnehmeranschlußschaltung sind wichtige Faktoren bei der Entwicklung der Teilnehmeranschlußschaltung bzw. Speiseschaltungen, insbesondere dann, wenn diese als großintegrierte Schaltungen hergestellt werden sollen.
Die bekannten Schaltungsanordnungen für Fernsprechapparate, die für einen Dämpfungsausgleich verschieden langer Fern-Sprechanschlußleitungen sorgen, umfassen Mittel zum Ausgleich der Verstärkungen in beiden Übertragungsrichtungen in Abhängigkeit von der Entfernung des Fernsprechapparats vom
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Amt. Der Ausgleich erfogt durch die Ausgleichsschaltung dadurch, daß die Verstärkung automatisch erhöht wird, wenn die Ausgleichsschaltung einen niedrigen Schleifenstrom im Fernsprechapparat feststellt. Die vom Amt gelieferte Speisespannung kann beispielsweise -48 V betragen, während der sich mit dem Leitungsschleifenwiderstand ändernde Schleifen* strom einen Wert zwischen 20 und 8o mA haben kann. Die Wirkungsweise der Ausgleichsschaltung ist bekannt und wird hier deshalb nicht näher erläutert. Es wird jedoch auf die Zeitschrift "Transmission Systems for Communication", Kapitel 3, S. 50 bis 55* der Firma Bell Telephone Laboratories, 1964, 3. Auflage, hingewiesen. Dort ist die Wirkungsweise einer Ausgleichsschaltung für den Standardapparat 500-D der Firma Western Electric beschrieben, wobei Kurven das relative Dämpfungs- bzw. Verstärkungsverhalten des Fernsprechapparats in Dezibel für verschiedsi lange Leitungsschleifen mit und ohne Ausgleichsschaltung angeben.
Ohne Dämpfungsausgleich würde der Sprachpegel mit abnehmen-» der Entfernung des Fernsprechapparats vom Amt zunehmen. Um diese unerwünschte Wirkung zu vermeiden, begrenzen die bekannten Ausgleichsschaltungen den Sprachpegel nach der Schleifenstrommessung dadurch, daß die Verstärkung der Ausgleichsverstärker im Sende- und Empfangsweg so eingestellt wird, daß die Ausgleichsverstärkung kompensiert wird. Diese Technik ist in der bereits erwähnten US-PS 3 903 378 beschrieben.
Aus der deutschen Auslegeschrift 1 O69 214 ist ferner eine Schaltungsanordnung zum Regeln des Speisestroms für zentralgespeiste Anschlußstellen in Fernmeldeanlagen bekannt, bei der in der Zentralstelle den Einspeisestellen stromregelnde Schaltmittel individuell zugeordnet sind und diese Schalt-
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mittel den Speisestrom auf einen im wesentlichen konstanten Wert halten. In Abhängigkeit vom Widerstand der Anschlußleitung ^erden Schaltmittel wirksam, die die Größe der für einen geregelten Speisestrom benötigten "Speisespannung einstellen. Diese Speisespannung wird dann an der Einspeisungsstelle an die Anschlußleitung angeschaltet.Gleichzeitig dienen die stromregelnden Schaltmittel zum Regeln des AuBgangspegels eines im Verbindungsweg liegenden Sprachverstärkers in dem Sinne, daß mit zunehmendem Anschlußleitungswiderstand die Verstärkung des Sprachverstärkers erhöht wird. Damit kann der vom Teilnehmer kommende Sprachpegel im wesentlichen konstant gehalten werden. Die In Abhängigkeit vom Ansohlußleitungswiderstand wirksam werdenden Schaltmittel sind als bei ver? schiedenen Leitungsströmen ansprechende Relais ausgebildet, deren Kontakte die erforderliche Speisespannung an die Anschlußleitung anschalten, so daß für die Speisespannungsanschaltung diskrete Schnitte vorliegen. Als stromregelnde Schaltmittel können auch Transistoren dienen, deren Durchflußwiderstand im Emitter-Kollektor-Kreis abhängig vom An-Schlußleitungswiderstand durch Verändern des Basiapotentials einstellbar ist.
Ziel der Erfindung
Das Ziel der Erfindung besteht darin, die Kosten ftlr den die Teilnehmeranschlußschaltungen oder Speiseglieder aufweisende, ähnliche Schaltungen und die Fernsprechapparate umfassenden Komplex einer Fernsprechanlage zu senken.
Darlegung des Wesens der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art anzugeben, bei der
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die Größe, die Kosten, die Speiseleistung und die aufgrund der Verlustleistung entstehende Wärme der Teilnehmeranschlußschaltung oder dgl. vermindert und gleichzeitig die Sprachübertragungseigenschaften der Fernsprechleitungsschlei· fen optimiert sind.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß durch die stromregelnden Gliederfnur ab einem vorbestimmten, kurzen Teilnehmeranschlußleitungen entsprechenden Schwellwert eine Leitungsspeisestrombegrenzung vorgenommen wird und daß eine im Sprechweg jeder Teilnehmeranschlußleitung liegende Kompensationsschaltung vorgesehen ist, die die durch Dämpfungs- ■ ausgleichsschaltungen der Fernsprechapparate bei der Leitungsspeisestrombegrenzung hervorgerufene Sprachpegelerhöhung kompensiert.
Die Erfindung hat die Vorteile, daß der Speisestromverbrauch der Speiseschaltungen im Amt vermindert wird, so daß sich hieraus Kosten-, Energie- und Platzeinsparungen ergeben und insbesondere die Entwicklung großintegrierter Schaltungen ermöglicht wird.
Durch die Optimierung des Leitungsspeisestroms verringert sich der Speisestrom ftir den oder die Fernsprechapparate auf denjenigen Wert, der für die beschriebenen Funktionen unbedingt erforderlich ist. Dieser Wert kann beispielsweise 1IO mA betragen und ist für das richtige Arbeiten zweier parallel betriebener Fernsprechapparate K-500 der Firma Western Elctric ausreichend. Wenn diese Strombegrenzung auftritt, arbeitet die Ausgleichsschaltung des Fernsprechapparats beim Arbeitspunkt 40 mA anstatt bei einem Arbeitspunkt bei höherem Speisestrom ohne Strombegrenzung. Die Ausgleichsschaltung im Fernsprechapparat arbeitet also so,
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als wenn der Fernsprechapparat weiter vom Amt entfernt ist, als er es tatsächlich ist. Das bedeutet, daß die Ausgleichsschaltung den gesendeten Sprachpegel höher als in dem Fall hält, in dem der Speisestrom nicht begrenzt wäre. In ähnlieher Weise erhöht die Ausgleichsschaltung im Fernsprechapparat das ankommende Sprachsignal. Diese Sprachsignalerhöhung wird nun gemäß der Erfindung mit der Kompensationsschaltung kompensiert. Die Kompensationsdämpfung entspricht dabei der Signalpegeldifferenz zwischen dem normalen Arbeitspunkt und dem bei Speisestrombegrenzung vorhandenen Arbeitspunkt for die Ausgleichsschaltungen im Fernsprechapparat.
Als weiterer Vorteil der Erfindung kann gelten, daß die Speisestromreduzierung ohne Änderung der in den Fernsprechapparaten bereits vorhandenen Ausgleichsschaltungen erzielt wird. Auch ist die Erfindung in Verbindung mit Fernsprechapparaten anwendbar, die unterschiedliche Charakteristiken aufweisen.
Gemäß einer weiteren Ausbildung unufassen die stromregelnden Glieder folgende Schaltungen:
a) eine elektronische, mit einer Referenzspannung programmierbare Speiseschaltung zur Abgabe einer geregelten Speisespannung an die Sprechadern,
b) einen diese Speiseschaltung steuernden und mit digitalen Signalen in Stufen steuerbaren Referenzspannungsgenerator,
c) eine Leitungsstrommeßschaltung, deren dem Leitungsstrom proportionale Ausgangsspannung mittels eines das Abheben des Handapparats erkennenden Detektors wirksam geschaltet wird, und"
d) Schaltungen zur Umwandlung dieser Ausgangsspannung in gestufte digitale Signale, wenn der Schwellwert Uberschritten wird, wobei diese digitalen Signale dem Referenzspannungsgenerator zuführbar sind.
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Der Leitungsspeisestrom wird in Stufen auf den vorbestimmten Schwellwert begrenzt, wenn das Abheben des Handapparats mit einem solchen durch den Fernsprechapparat fließenden Speisestrom festgestellt ist, der größer als nötig ist, d.h., der den vorbestimmten Schellwert überschreitet. Die Speisestrombegrenzung sird durch Verwendung von digitalen Regelsignalen erreicht, die erzeugt werden, wenn der Speisestrom als über dem Schwellwert liegend festgestellt wird, und die zur Regelung der an die Sprechadern der Teilnehmeranschlußleitung anzulegenden Speisespannung dienen. Der Vorteil dieser Strombegrenzungsabstufung liegt darin, daß sie sich für digital gesteuerte Vermittlungsanlagen eignet.
Um die Anwendbarkeit in digital gesteuerten Vermittlungsanlagen zu erweitern, weist die Kompensationsschaltung gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung ein elektronisches Schaltnetzwerk auf, das auf die digitalen Signale anspricht und die Dämpfung in der Leitungsschleife in Stufen einstellt.
Eine weitere Ausbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß im Sprechweg eine elektronische Gebelschaltung mit je einem Verstärker in den Vierdrahtzweigen angeordnet ist und daß jeweils mittels eines solchen Schaltnetzwerks je Verstärker die Verstärkung der Verstärker veränderbar ist. Hierdurch wird eine einfache Kompensation in beiden Übertragungsrichtungen erreicht. Zusätzlich werden im Sende- und Empfangsweg sowohl die GabelUbergangsdämpfung als auch der Pfeifpunktabstand verbessert.
Eine zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß die Umwandlungsschaltungen einen Referenzspannungsteiler mit mehreren Abgriffen, den Abgriffen zugeordnete Komparatoren, die jeweils mit einem Eingang an den zugeordneten Abgriff, mit einem zweiten Eingang an die das Vorbereitungs-
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signal führende Ader und mit einem dritten Eingang an den Ausgang der Leitungsstrommeßschaltung angeschlossen sind, ferner den Komparatoren zugeordnete Flipflopschaltungen, die jeweils mit einem Eingang an den Ausgang des zugeordneterJKomparators und mit einem zweiten Eingang an eine ein Taktsignal führende Ader angeschlossen sind, und einen aus exclusiven ODER-Schaltungen bestehenden, mit den Ausgängen der Flipflopschaltungen verbundenen Decodierer umfassen, der an seinen Ausgängen ein dem gemessenen Leitungsstrom entsprechendes, digitales Signal abgibt.
Eine digitale Steuerung der Leitungsstrombegrenzung fUr mehrere Teilnehmeranschlußleitungen wird gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung mittels Multiplexerη vorgenommen, die, vorzugsweise als Teil einer Microprozessorsteuerung, zur Aufnahme der Leitungsstrommeßwerte mehrerer Teilnehmeranschlußleitungen und Ausgabe der digitalen Signale im Zeitvielfachbetrieb dienen.
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Ausfiihrungsbeispiel
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
Pig. 1 ein Blockschaltbild einer Teilnehmeranschlußschaltung mit Speisestrombegrenzung gemäß der Erfindung, Fig. 2 eine Schaltungsanordnung für einen programmierbaren Signalgenerator und für mit diesem verbundene Glieder zur Erzeugung von geregelten Teilnehmeranschlußleitungsspannungen und zur Erkennung des Zustande "Handapparat abgehoben",
Pig. 3 eine Schaltungsanordnung zur Leitungsstrommessung und zur Referenzspannungserzeugung,
Pig. 4A, kB und Hc Kurvendarstellungen zur Erläuterung der Arbeitsweise der Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung,
Fig. 5 eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung einer zusätzlichen, veränderlichen Referenzspannung,
Pig. 6 eine Schaltungsanordnung für ein geschaltetes Widerstandsnetzwerk, das bei der Erfindung verwendet wird, und
Fig. 7 eine vereinfachte Schaltungsanordnung für eine elektronische Gabelschaltung zur Trennung des Sendeweges und des Empfangsweges und zur zusätzlichen Einfügung einer Dämpfung bzw. Verstärkung im Sende- und Empfangsweg.
In Fig. 1 ist ein vereinfachtes Blockschaltbild einer Anzahl von strombegrenzten Teilnehmerleitungsschleifenj3argestellt, wobei die allen Leitungsschleifen gemeinsamen Glieder aus Wirtschaftlichkeitsgründen den einzelnen Leitungsschleifen im Zeitvielfach zur Verfügung stehen. Die von einem Fernsprechapparat herkommenden Sprechadern (20, 18) sind im Amt
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an einen spannungssteuerbaren Signalgenerator 10 angekoppelt, der die verschiedenen analogen Leitungsgleich- und Wechselstromsignal-Spannungen erzeugt. Der Generator 10 kann beispielsweise einen programmierbaren Signalgenerator aufweisen, wie er in der Patentanmeldung Nr. 905 ^58 mit dem Anmeldetag 8. Mai 1978 desselben Erfinders beschrieben ist. Es sei insbesondere auf die Fig. 3 dieser Patentanmeldung hingewiesen, in der Einzelheiten der Ausbildung des Signalgenerators 10 dargestellt sind. Die vom Generator 10 erzeugte Spannung ist selektiv veränderlich mit einem Referenz spannungswähler, der einen Referenzspannungsgenerator 12 für die Leitungsstromversorgung aufweist. Dieser Genera-· tor 12 erzeugt an seinen Ausgängen eine Anzahl von Referenzspannungen aufgrund von geeigneten Eingangssteuersignalen S1, S2, S,...Sjj. Er wählt einen geeigneten Referenzspannungsausgang aus, der an den Signalgenerator 10 angeschaltet wird, um den über die Sprechadern 18, 20 und die Speiseimpedanzen Ik und 16 fließenden Speisestrom zu begrenzen bzw. um die durch den Generator 10 gelieferte Speisespannung zu ändern.
Eine Leitungsstrommeßschaltung 22 mißt die Spannung am Ausgang des progrWiierbaren Signalgenerators 10 und ebenfalls die Spannung an den Sprechadern. Die erstgenannte Spannung sei mit V™, und die zweitgenannte Spannung sei mit VTR bezeichnet. Die Schaltung 22 erzeugt eine Spannung VL, die proportional zum Leitungsspeisestrom ist, derart, daß VL = VBB ~ VTR lst· Dlese Spannung VL wird dem einen Eingang eines Detektors 24 zur Erkennung des Zustande "Teilnehmer hat Handapparat abgehoben" zugeführt. Der andere Eingang des Detektors erhält eine Referenzspannung. Wenn diese Referenzspannung überschritten wird, wird der obengenannte Zustand angezeigt.
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Digitale Signale S1, S2 ... Sn, die als Funktion der Differenzjzwischen dem begrenzten Strom und dem gemessenen Lei·». tungsspeisestrom erzeugt werden, werden für jede Teilnehmerleitung in einem gemeinsamen Multiplexer 28 erzeugt. Dieser bedient im Zeitvielfach ein oder mehrere Teilnehmerleitungen, wie durch die Teilnehmerleitungen 1 bis K angedeutet ist. Die augenblickliche Spannung V1. ist an einen analogen Multiplexer 30 zusammen mitjeinem Vorbereitungsausgangssignal des Detektors 24 anlegbar. Die Spannungen V^ werden einem Leitungsspeisestromdetektor 32 zugeführt, der individuell adressiert oder im Zeitvielfach mittels einer Steuerlogik betrieben werden kann. Für jede Teilnehmerleitung erzeugt dieser Detektor ein digitales Ausgangssignal, um die Speisespannung und die Übertragungsdämpfung zu regeln. Dies wird für jede Leitung dadurch errewicht, daß die Spannung V-r mit einer Reihe von Referenzspannungen V. bis Vn verglichen wird, die in einem Referenzspannungsgenerator ~*A erzeugt werden. Der Ausgang des Detektors 32 ist mit einem Serien-Parallel-Register 36 verbunden, der eine Anzahl von Digitalausgängen S., Sp ... Sn aufweist, die die Speisestrombegrenzung und die Dämpfung im Übertragungsweg steuern. Wenn daher der Schleifenstrom normalerweise größer als 40 mA ist, dann wird die Speisestrombegrenzung veranlaßt werden. Wenn andererseits der Schleifenstrom 40 mA oder weniger beträgt, wird der Schleifenstrom nicht begrenzt. Die Speise* strombegrenzung wird durch Steuerung des Spannungsausgangs des Referenzgenerators 12 in Übereinstimmung mit den Steuereingängen S1, S2 ... Sn erreicht, die den Spannungen V1, V2 ... Vn entsprechen, die wiederum in Übereinstimmung mit der Spannung VL am Detektor 32 ausgewählt werden. Daher sind die Ausgänge S. bis SNdes Registers 36 die Steuereingänge für den Referenzgenerator 12. Die Steuersignale S1 bis Sn für die Referenzspannungen werden im Zeitvielfach mittels
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eines digitalen Multiplexers j58 verteilt, wenn eine Anzahl von Teilnehmerleitungen gesteuert werden soll. Für jede Teilnehmerleitungsschleife werden die Steuerwerte in einem gesonderten Schieberegister gespeichert. Dieses Schieberegister ist für die Teilnehmerleitungsschleife 1 mit 40 bezeichnet.
Zusätzlich zur Speisestrombegrenzung in dem Fall, in dem der Speisestrom den Wert von 40 mA überschreitet, muß eine Dämpfung in die Schleife sowohl im Sendeweg als auch im Empfangsweg eingefügt werden, um die aufgrund der Speisestrombegrenzung entstehende Signalerhöhung in der Ausgleichsschaltung des Fernsprechapparates zu kompensieren. Diese Dämpfung wird zusätzlich beispielsweise mit einer elektronischen Gabelschaltung 42 in Übereinstimmung mit dem Betrag der Strombegrenzung im Sendeweg und im Empfangsweg für Jede Teilnehmerleitungsschleife eingefügt. Diese Dämpfung wird ebenfallsjöurch die im Schieberegister 40 gespeicherten Werte gesteuert.
Die auf den Sprechadern 18, 20 vorhandenen Signale können der Gabelschaltung über einen Tonfrequenzübertrager 44 in üblicher Weise zugeführt werden und umgekehrt.
Der Multiplexer 28 liefert Steuersignale S. bis S„ an jedes Schieberegister (40) entsprechend dem gemessenen Schleifenstrom der. zugeordneten Teilnehmeranschlußleitung. Dies ist innerhalb der Schaltungsanordnung für den Multiplexer 28 für die Teilnehmeranschlußleitung 1 gezeigt. Steuersignale für andere Teilnehmeranschlußleitungen werden in gleicher Weise vom Multiplexer 28 geliefert. So werden die Steuersignale S1 bis Sn für die Teilnehmerleitungsschleife K über die Ader 46 der Speisestrombegrenzungsschaltung 48 und der Dämpfungseinfügungsschaltung 50 zugeführt, diejeine elektronische Gabelschaltung 52 und einen Tonfrequenzübertrager 54
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aufweist. Die Speisestrombegrenzungsschaltung 48 ist wie dieJSpeisestrombegrenzungsschaltung 21 ausgebildet, während die Dämpfungseinftigungsschaltung 50 dieselbe Konfiguration wie die Dämpfungseinftigungsschaltung 39 hat.
In Fig. 2 sind die Leitungsstrommeßschaltung 22 und die mit dieser verbundenen Glieder gezeigt, nämlich die Glieder 10, 14, 16 und 24. Die Referenzspannung V0HDL wird im Detektor 24, der hier als Komparator ausgebildet ist, mit der Spannung V,- verglichen. Wenn das Abheben des Handapparates festgestellt worden ist, d.h. wenn die Spannung V- die Referenzspannung V-.,^.,. tiberschreitet, wird ein Vorbereitungs-
UnJJL·
signal erzeugt, das eine das Abheben des Handapparates kennzeichnende Leitungsspeisestromerhöhung anzeigt. Während derjenigen Zeit, in der der Handapparat aufgelegt ist, wird der Teilnehmerleitung die normale Speisespannung von beispielsweise 48 V zugeführt. Es wird auf die bereits genannte Literaturstelle "Transmission Systems for Communication", Kapitel 3.» S. 50 bis 53,hingewiesen, in der eine geeignete Speiseschaltung beschrieben worden ist.
Die veränderliche Speisespannung VOT, die den Sprechadern
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l8 und 20 zugeführt wird, wird auch einem Differenzverstärker 62 zugeleitet, dessen Ausgangssignal repräsentativ fttr den augenblicklichen Wert der Speisespannung Vn,-, ist. Die Spannung VTR der Sprechadern wird einem Differenzverstärker 64 zugeftihrt, der ein Ausgangssignal abgibt, das repräsentativ für die Spannung V^ ist. Die Ausgänge der Differenzverstärker 62 und 64 sind mit den Eingängen eines weiteren Differenzverstärkers 66 verbunden, dessen Ausgang mit der Ader 68 verbunden ist. Das auf dieser Ader anstehende Ausgangssignal ist repräsentativ für die Spannung VL, die ja proportional dem Leitungsschleifenstrom ist. Die Ader 68 ist mit einem Eingang des Detektors 24 verbunden, so daß
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ein Vorbereitungssignal erzeugt wird, wenn der Teilnehmer seinen Handapparat abhebt.
In Pig. 5" ist eine VielfachkoHiparatorschaltung dargestellt, die Teile der in Fig. 1 gezeigten Glieder 30, 32, J>k und 36 verkörpert, ohne den Zeitvielfachbetrieb zu berücksichtigen. Das Vorbereitungssignal der Ader 60, das beim Abheben des Handapparates erzeugt wird, wird Komparatoren Cl, C2 ... C« zugeführt, die an zweiten Eingängen Referenzspannungen V. bis Vn in aufsteigender Größe von einem Referenzspannungsteiler innerhalb des Referenzspannungsgenerators 3k erhalten. Daher wird die Spannung Vx, die gleich 2R^It ist, wobei Rj, die Speiseimpedanz und IL der Leitungsspeisestrom ist, mit den Referenzspannungen V. bis V„ verglichen, so daß Signale an denjenigen Ausgängen der Komparatoren Cl bis Cn erscheinen, deren Referenzspannungen durch die Spannung VT
überschritten werden. Die Ausgänge der Komparatoren Cl bis Cn sind mit Eingängen zugeordneter Flipflopschaltungen Fl bis Fn verbunden, deren zweite Eingänge ein Taktsignal erhalten. Die Ausgänge FFl bis FFn dieser Flipflopschaltungen sind an einen Decodierer 80 angeschlossen. Dieser besteht aus einer Anzahl von exclusiven ODER-Schaltungen mit Ausgängen Sl, S2 ... Sn-1, Sn. Die Kopplung der Ausgänge FFl bis FFn mit den exclusiven ODER-Schaltungen ist so gewählt, daß abhängig von der Größe der Spannung VL einer der N Ausgänge Sl bis Sn ein positives Ausgangssignal entsprechend einer logischen 1 aufweist, während alle anderen Ausgänge auf logisch 0 stehen. Wenn daher beispielsweise die Spannung VL = νχ ist, 'wobei νχ ein bestimmter Momentanwert ist, dann steht der Ausgang S auf logisch 1. Das digitale Steu-.
ersignal 3χ wird als Eingangssignal dem in Fig. 1 gezeigten Referenzspannungsger&ator 12 und einem Verstärkungsregelungsnetzwerk zugeführt, das der in Fig. 7 gezeigten elektronischen Gabelschaltung zugeordnet ist und das ein in Fig. 6
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dargestelltes Widerstandsnetzwerk enthalten kann. Das Verstärkungsregelungsnetzwerk dient dazu, die geeignete Dämpfung bzw. Verstärkung in den Sendeweg und in den Empfangsweg über die elektronische Gabelschaltung einzufügen.
In Fig. 4a ist die Kennlinie der Dämpfungsausgleichsschaltung im Fernsprechapparat dargestellt, und zwar ist der gesendete Sprachpegel in db abhängig'£S¥tungsschleifenstrom aufgetragen. Eine ähnliche Kennlinie gilt für den empfangenen Sprachpegel, die hier einfachheitshalber jedoch nicht gezeigt ist. Die Dämpfungsausgleichsschaltung des Fernsprechapparates vermindert den Sprachpegel bei kurzen Teilnehmeranschlußleitungen und erhöht den Sprachpegel bei langen Teilnehmeranschlußleitungen, so daß der Sprachpegel im Amt unabhängig von der Entfernung der Teilnehmerstellen vom Amt im wesentlichen konstant gehalten werden kann. Der Sprachpegel am Ausgang des Fernsprechapparates nimmt also mit abnehmendem Leitungsspeisestrom zu. Als Beispiel sei eine kurze Teilnehmeranschlußleitung mit einem Schleifenwider«r,. stand von 800 ü und einem Speisestrom von 60 mA angenommen.
Bei dem Speisestromwert von 60 mA ist der vom Fernsprechapparat ausgehende Sprachpegel aufgrund der Funktion der Dämpfungsausgleichsschaltung des Fernsprechapparates um 5 db gedämpft. Bei einem Speisestromwert von HO mA ist die durch die Dämpfungsausgleichsschaltung hervorgerufene Dämpfung gleich Null. Wenn nun der Speisestrom durch die Amtseinrichtung auf den Wert von 40 mA begrenzt wird und der Speisestrom ohne Begrenzung einen Wert von 60 mA mit der normalen Speisespannung (von -48 V) haben würde, würde die Dämpfungsausgleichsschaltung des Fernsprechapparates keine Dämpfung verursachen, und es würde im Amt ein Sprachpegel —empfangen werden, der um 5 db zu hoch läge.
Gemäß der Erfindung stellt die programmierbare Speiseschal-
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tung 10 nicht eine einen Speisestrom von 60 mA ergebende Speisespannung, sondern nur eine Speisespannung zur Verfugung, die einen begrenzten Speisestrom von 40 mA verursacht. Dies veranlaßt die Dämpfungsausgleichsschaltung, aufgrund ihrer normalen Punktion einen höheren Sprachpegel zu erzeugen. Pig. ^A zeigt, daß der Sprachpegel am Ausgang der Dämpfungsausgleichsschaltung bei einem von βθ mA auf ^O mA begrenzten Leitungsschleifenstrom einen Wert von 0 db hat. Um nun im Amt einen konstanten Sprachpegel zu gewinnen, ohne die Dämpfungsausgleichsschaltung des Fernsprechapparats ändern zu mtJssen, muß das im Amt empfangene Sprach-signal um 5 db gedämpft werden. Nach Pig. ^B muß die zusätzliche Dämpfung umso größer sein, je größer der Leitungsschleifenstrom ist, um die in Fig. 4A gezeigte Kennlinie der Dämpfungsausgleichsschaltung zu kompensieren. Wenn der Leitungsschleifenstrom kleiner als ^O mA ist, ist keine Speisestrombegrenzung oder Dämpfung erforderlich. Der Speisestrom wird vorzugsweise zusätzlich in einer Reihe von Stufen begrenzt, was durch den programmierbaren Referenzspannungsgenerator 12 bewirkt wird. Das Ändern der durch die programmierbare Speiseschaltung 10 an die Sprechadern angelegten Speisespannung bewirkt eine Veränderung des Speisestroms. Normalerweise nimmt der von üblichen Amtsspeisequellen stammende Schleifenstrom im wesentlichen linear mit abnehmender Leitungslänge zu. Daher nimmt der Betrag der durch die Dämpfungsausgleichsschaltung hervorgerufenen Sprachpegelerhöhung beim Schleifenstromwert von ko mA mit abnehmender Leitungslänge zu , und es muß mehr Dämpfung eingefügt werden, um diese Sprachpegelerhöhung zu kompensieren.
In Pig. kB ist die Dämpfungskennlinie für die zuzufügende Dämpfung inbezug auf den von 40 bis 80 mA reichenden Teil der in Pig. ^A dargestellten Kennlinie gezeigt.
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In Pig. 4C ist die eingefügte Dämpfung zur Kompensierung der Sprachpegelerhöhung in Abhängigkeit von der vom Leitungsspeisestrom proportional abhängigen Referenzspannung VL des Referenzspannungsgenerators J>k gezeigt. Wie in der genannten US-PA 903 458 erwähnt ist, wird die Leitungsspeisespannung mit einer Referenzspannung geregelt, die durch einen Microprozessor gesteuert wird. Die bestimmte Referenzspannung kann alternativ und zusätzlich zur Microprozessorsteuerung in Übereinstimmung mit den Signalen S., Sp ... S„ wählbar sein. Wie zu erkennen ist, wird die Dämpfung in Stufen zugefügt. Die Stufen entsprechen der Schleifenstromdifferenz zwischen dem nominalen Schleifenstrom und dem begrenzten Schleifenstrom.
In Fig. 5 ist eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung von Referenzspannungen gezeigt, die im Referenzspannungsgenerator 12 verwendet werden kann. Die Ausgangsspannung eines üblichen Verstärkers 100 wird durch Einstellung seiner Verstärkung mittels eines geschalteten Widerstandsnetzwerks 102 derart verändert, daß eine Referenzspannung V^gj, in Abhängigkeit von den Signalen S1 bis Sn selektiv verändert werden kann. Die Ausgangsspannung Vout des Verstärkers 100 wird dann dem programmierbaren Speisegenerator 10 als Referenzspannung Vref zugeführt.
In Fig. 6 ist ein Ausführungsbeispiel eines geschalteten Widerstandsnetzwerks dargestellt. Widerstände R1, R« ... Rn sind abhängig von Gate-Signalen S1, S2 ... Sn zwischen dem Ausgang und dem einen Eingang des Verstärkers 110 einschaltbar, so daß damit die Verstärkung selektiv eingestellt werden kann. Mit jedem Widerstand R1 bis Rn ist ein Feldeffekttransistor 112, 114 ... 116 in Reihe geschaltet, deren Gate-Elektroden die Gate-Signale S1 bis Sn zugeführt werden. In Übereinstimmung mit einem bestimmten Widerstand R der Wi-
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derstände R. bis RM gilt folgende Beziehung zwischen der Ausgangsspannung V t und der Eingangsspannung V. des Verstärkers 110, wenn R1 der Eingangswiderstand des Verstärkers 110 ist:
Rx
vout ~ in
in
Bei Verwendung der Feldeffekttransistoren (vom Anreicherungstyp) 112 bis 116 ist die Source-Drain-Strecke bei offenem Gate sehr hochohmig, während diese bei angelegtem Gate» Signal praktisch, kurzgeschlossen ist.
Die Anzahl der Dämpfungsschritte im Sendeweg und im Empfangsweg kann im Hinblick auf die Charakteristik des Fernsprechapparates und auf Wünsche des subjektiven Teilnehmers geändert werden. Die beschriebene Schaltungsanordnung kann soviele Dämpfungsstufen wie nötig vorsehen. FtIr den Fernsprechapparat K-500 der Firma Western Electric würden etwa drei Stufen genügen. Ein Mittel zur Einfügung einer solchen Dämpfung ist beispielsweise die Schaltungsanordnung in Fig. 7 als Teil der elektronischen Gabelschaltung 42. Diese Figur zeigt eine übliche 2-Draht-4-Draht-Gabelschaltung, bei der Maßnahmen zur Kompensierung der Sprachpegelerhöhung bei der Speisestrombegrenzung getroffen sind. Die normale Aufgabe dieser Gabelschaltung ist es, denjenigen Teil des Sendesignals V^ aufzuheben oder zu dämpfen, der am 4-Draht-Ausgang 105 autritt. Dies wird durch einen geeigneten Impedanzausgleich und Abschluß der Teilnehmeranschlußleitung erreicht.
Gewöhnlich sind zwei Sätze von Impedanzwerten für die gezeigten Impedanzen ZjS und Z4 erforderlich, um kurze, normale und lange Teilnehmerleitungsschleifen anzupassen. Die
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Auftrennung der auf den Sprechadern vorhandenen Sendesignale und Empfangssignale auf den abgehenden 4-Draht-Ausgang 105 und den ankommenden 4-Draht-Eingang 107 wird dadurch erreicht, daß die Schaltungsimpedanzen so bemessen werden, daß die auf dem Weg A und dem Weg B Übertragenen Signale sich gegenseitig aufheben, und zwar am Ausgang eines im Empfangsweges liegenden Operationsverstärkers 156. Die Inpedanz Z8 ist aus zwei oder mehreren möglichen Werten ausgewählt, um eine Anpassung an die Leitungsimpedanz Zl zu versuchen. Die Impedanzen Zj5 und Zk sind so gewählt, daß die aufgrund der Fehlanpassung der Impedanz Z8 an die Impedanz Zl hervorgerufene Fehlerdämpfung kompensiert wird. Wenn die Impedanz Z8 gleich groß wie die Leitungsimpedanz Zl gewählt wird, dann können die Impedanzen Zl, Z2, Z^ und Zk ohmsche Widerstände sein, die nicht bei verschiedenen Leitungsschleifenlängen geändert werden brauchen, wobei demzufolge die unerwünschte, aufgrund der Leitungsimpedanzfehlanpassung hervorgerufene Signalrückwirkung vermieden wird.
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Claims (2)

Patentanwalt R. Treibt-'*; ^ ^1"" Dipl-Phys. Leo Thul Stuttgart INTERNATIONAL STANDARD ELECTRIC CORPORATION, NEW YORK Schaltungsanordnung _zum ,Regelndes Speisestroms für ,zentralge_speiste Fernsprechapparate Patentansprüche
1) Schaltungsanordnung zum Regeln des Speisestroms für einen oder mehrere zentralgespeiste Fernsprechapparate, bei der in der Zentralstelle den Einspeisestellen stromregelnde Glieder individuell zugeordnet sind, die in Abhängigkeit vom Widerstand bzw. der Länge der jeweiligen Teilnehmeranschlußleitung wirksam werden und dabei die Größe der für einen gewünschten Speisestrom benötigten Speisespannung einstellen und dabei gleichzeitig zum Regeln des Ausgangspegels eines Sprachverstärkers dienen, dadurch gekennzelohnet, daß durch die stromregelnden Glieder (10, 12, 22, 24, 28) nur ab einem vorbestimmten, kurzen Teilnehmeranschlußleitungen entsprechenden Schwellwert (Leitungsspeisestrom von 40 mA) eine Leitungsspeisestrombegrenzung vorgenommen wird und daß eine im Sprechweg jeder Teilnehmeranschlüßleitung liegende Kompensationsschaltung (39) vorgesehen ist, die die durch Dämpfungsausgleichsschaltungen der Fernsprechapparate bei der Leitungsspeisestrombegrenzung hervorgerufene Sprachpegelerhöhung kompensiert.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die stromregelnden Glieder folgende Schaltungen umfassen:
a) eine elektronische, mit einer Referenzspannung (V ~) programmierbare Speiseschaltung (10) zur Abgabe einer geregelten Speisespannung an die Sprechadern (18, 20),
b) einen diese Speiseschaltung steuernden und mit digitalen Signalen (Sl bis S^) in Stufen steuerbaren Referenzspannungsgenerator (12),
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c) eine Leifcungsstrommeßschaltung (22), deren dem Leitungsstrom proportionale Ausgangsspannung (Vr) mittels eines das Abheben des Handapparats erkennenden Detektors (2h) wirksam geschaltet wird, und
d) Schaltungen (32, y\, J>6) zur Umwandlung dieser Ausgangsspannung in gestufte digitale Signale (Sl bis Sn), wenn der Schwellwert (Vl; 2IO mA) tiberschritten wird, wobei diese digitalen Signale dem Referenzspannungsgenerator (12) zuführbar sind.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 und Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompensationsschaltung (359) ein elektronisches Schaltnetzwerk (Pig. 6) aufweist, das auf die digitalen Signale (Sl bis Sn) anspricht und die Dämpfung in der Leitungsschleife in Stufen einstellt.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 3.» dadurch gekennzeichnet, daß im Sprechweg eine elektonische Gabelschaltung mit Je einem Verstärker (156) in den Vierdrahtzweigen angeordnet ist und daß jeweils mittels eines solchen Schaltnetzwerks (Z2, Z5, Fig. 7) Je Verstärker die Verstärkung der Verstärker veränderbar ist.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Umwandlungsschaltungen einen Referenzspannungsteiler (3>4) mit mehreren Abgriffen (Vl bis VM), den Abgriffen zugeordnete Komparatoren (Cl bis Cn), die jeweils mit einem Eingang an den zugeordneten Abgriff, mit einem zweiten Eingang an die das Vorbereitungssignal (ENABLE) führende Ader und mit einem dritten Eingang an den Ausgang (V^) der Leitungsstrommeßschaltung (22) angeschlossen sind, ferner den Komparatoren zugeordnete Flipflopschaltungen (Fl bis F„), die jeweils mit einem Eingang an den Ausgang des zugeordneten Komparators und
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mit einem zweiten Eingang an eine ein Taktsignal (CLOCK) führende Ader angeschlossen sind, und einen aus exclusiven ODER-Schaltungen bestehenden, mit den Ausgängen der Plipflopschaltungen verbundenen Decodierer (8o) umfassen, der an seinen Ausgängen ein dem gemessenen Leitungsstrom entsprechendes, digitales Signal (Sl bis Sn) abgibt.
Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Multiplexer (JO, 38), vorzugsweise als Teil einer Microprozessorsteuerung, zur Aufnahme der Leitungsstrommeßwerte mehrerer Teilnehmeransohlußleitungen und Ausgabe der digitalen Signale (Sl bis Sn) im Zeitvielfachbetrieb vorgesehen sind.
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