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Teilnehmeranschlußschaltung
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Die Erfindung betrifft eine Teilnehmeranschlußschaltung zur Verbindung
einer zweidrähtigen Teilnehmeranschlußleitung mit den Vierdrahtleitungszweigen einer
Vermittlungsstelle eines Fernmeldenetzes, die eine aus zwei Operationsverstärkern
im Empfangszweig und einer Summenstufe im Sendezweig der Vierdrahtleitung gebildete
übertragerlose Gabelschaltung aufweist. Da in Fernmeldenetzen die Teilnehmerstationen
gewöhnlich über zwedrähtige Teilnehmeranschlußleitungen mit der Vermittlungsstelle
in Verbindung stehen, und da häufig die Durchschaltung in der Vermittlerstelle vierdrähtig
erfolgt, müssen Teilnehmeranschlußschaltungen, über die die Verbindung der Teilnehmeranschlußleitung
mit der Vermittlungs stelle erfolgt, eine solche Gabelschaltung für den Zweidraht-Vierdrahtübergang
aufweisen. Dies gilt insbesondere für digitale Vermittlungssysteme.
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Aufgabe einer solchen Gabelschaltung ist es, einen Signalübergang
von der für beide Ubertragungsrichtungen ausgenutzten Zweidrahtleitung zum Sendezweig
der Vierdrahtleitung und umgekehrt vom Empfangszweig der Vierdrahtleiting zur Zweidrahtleitung
zu ermöglichen, ohne daß es zu einer SignalZberkopplung vom'Empfangszweig der Vierdrahtleitung
auf deren Sendezweig kommt.
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Gabelschaltungen, die unter Zuhilfenahme von übertragern aufgebaut
sind, haben sich als zu groß und schwer erwiesen und sind mit einer Reihe von weiteren
Nachteilen behaftet, die beispielsweise in der Gefahr einer elektromagnetischen
Kopplung zwischen benachbarten Gabelschaltungen und in großen Dämpfungsverlusten
liegen.
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Man ist daher zu Gabelschaltungen übergegangen, die übertragerlos
unter Verwendung von Operationsverstärkern bzw.
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Differenzverstärkern aufgebaut sind. Eine bekannte Gabelschaltung
dieser Art (US-PS 4 041 252) weist zwei im Empfangszweig der Vierdrahtleitung liegende
Operationsverstärker auf, bei denen der invertierende Eingang des einen mit dem
nicht invertierenden Eingang des anderen verbunden ist und diese miteinander verbundenen
Eingänge den empfangsseitigen Vierdrahtleitungsanschluß bilden, und bei denen der
Ausgang des einen mit der a-Ader und der Ausgang des anderen mit der b-Ader der
Teilnehmeranschlußleitung, gegebenenfalls über weitere Schaltglieder verbunden ist,
die der Zufuhr der Gleichstromspesespannung an die Teilnehmeranschlußleitung dienen.
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Der Vierdrahtleitungsausgang wird von einem Differenzverstärker, dessen
beide Eingänge an die beiden Leitungsadern der Teilnehmeranschlußleitung angekoppelt
sind, und einem diesem nachgeschalteten weiteren Operationsverstärker gebildet.
Außerdem ist ein Abgleichnetzwerk vorhanden, das zwischen der einen Leitungsader
der Teilnehmeranschlußleitung und dem einen Eingang des erwähnten ausgangsseitigen
Operationsverstärkers liegt, das dazu dient, die Gabel im Hinblick auf die Impedanz
der Teilnehmeranschlußleitung so abzugleichen, daß die vom Empfangszweig der Vierdrahtleitung
auf deren Sendezweig übergekoppelte Signalenergie ein Minimum wird.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Teilnehmerans chlußschaltung
anzugeben, deren Gabelschaltung bei vergleichbar günstigen Ubertragungseigenschaften
aemgegenüber mit schaltungstechnisch geringeren Aufwand realisierbar ist und die
die Voraussetzung für einfach zu realisierende Indikationen, wie die Schleifenschlußindikation,
die Indikation von Schleifenstromunsymmetrien
bei Erdtastenbetätigung
im Fall eines Isolationsfehlers bzw. bei Vorliegen eines Rufs, sowie für den Uberstromschutz
der Teilnehmeranschlußleitung bietet. Eine solche Schaltung soll leicht integrierbar
sein.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Teilnehmeranschluß schaltung
der eingangs erwähnten Art dadurch gelöst, daß die nicht invertierenden Eingänge
der beiden Operationsverstärker jeweils an einer Bezugsgleichspannung liegen, daß
an den nicht invertierenden Eingang des ersten der beiden Operationsverstärker der
Empfangs zweig der Vierdrahtleitung angeschlossen ist, daß der Ausgang dieses Operationsverstärkers
über einen Widerstand mit der a-Ader der Teilnehmeranschlußleitung und über einen
weiteren Widerstand dem invertierenden Eingang des zweiten Operationsverstärkers
verbunden ist, dessen Ausgang über einen Widerstand an der b-Ader der Teilnehmeranschlußleitung
liegt, und daß die Summierstufe vier Eingänge aufweist, von denen zwei mit jeweils
einer anderen Ader der Teilnehmeranschlußleitung und die beiden übrigen Adern mit
dem Ausgang jeweils eines anderen Operationsverstärkers in Verbindung stehen, und
deren Ausgang am Sendezweig der Vierdrahtleitung liegt.
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Bei einer Teilnehmerschaltung mit einer solchen Gabelschaltung wird
weder im Sendezweig der Vierdrahtleitung ein weiterer Operationsverstärker noch
ein Abgleichnetzwerk benötigt, wie dies bei der Schaltungsanordnung gemäß dem US-Patent
4 041 252 der Fall ist. An die Toleranz der verwendeten Widerstände werden geringe
Anforderungen gestellt und der Gesamtwiderstand kann relativ klein sein (unter 200
Ohm).
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung dg Erfindung wird angegeben, wie
mit Hilfe eines Differenzverstärkers und einem von diesem beaufschlagten Transistor
eine Uberwachung der Teilnehmeranschlußleitung auf Schleifenschluß vorgenommen werden
kann.
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Gemäß einer anderen weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist zur Begrenzung
des Stroms in der Teilnehmeranschlußleitung ein Schwellwertglied, das durch das
Ausgangssignal der ersten Summierstufe angesteuert wird, sowie ein Transistor vorgesehen,
der im Falle des Uberschreitens des Schwellwerts durch das Ausgangssignal der Summierstufe
die Bezugsgleichspannung des mit seinem Ausgang an der b-Ader der Teilnehmeranschlußleitung
liegenden Operationsverstärkers soweit verändert, daß die Ausgangssignale der beiden
Operationsverstärker annähernd gleich groß sind mit der Folge einer Stombegrenzung
auf der Teilnehmeranschlußleitung.
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Noch eine andere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Teilnehmeranschlußschaltung
ermöglicht die Feststellung einer Unsymmetrie des über die Leitungsadern der Teilnehmeranschlußleitung
fließenden Stroms, wie sie ohne Rufstromeinspeisung bei Erdtastenbetätigung oder
durch eine fehlerhafte Erdverbindung der Teilnehmeranschlußleitung oder aber bei
ordnungsgemäßem Betrieb im Falle der Rufeinspeisung auftritt. Hierzu dienen eine
zweite Summierstufe, die mit denselben Eingangsspannungen beaufschlagt wird wie
die erste Summierstufe, ein zweiter Differenzverstärker, mit dessen Hilfe die Ausgangsspannung
der zweiten Summierstufe mit einer Bezugsspannung verglichen wird sowie ein elektronischer
Schalter, der im Falle einer Unter- bzw. Überschreitung des erwähnten Schwellwerts
seinen Leitfahigkeitszustand ändert und damit ein Anzeigenkriterium liefert.
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Weitere Ausgestaltungen betreffen die Ausbildung der ersten und zweiten
Summierstufe des Differenzverstärkers.
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Nachstehend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter
Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen: Figur 1 die
Gabelschaltung eines ersten Ausfuhrungsbeispiels der erfindungsgemäßen Teilnehmeranschlußschaltung,
Figur 2 ein mehr ins einzelne gehendes Schaltbild dieser Teilnehmeranschlußschaltung,
das auch die den erwähnten weiteren Ausgestaltungen der Erfindung entsprechenden
Schaltungsteile umfaßt.
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Figur 3 ein weiteres Ausfübrungsbeispiel der erfindungsgemäßen Teilnehmeranschlußschaltung.
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Die in Figur 1 dargestellte, Bestandteil der erfindungsgemäßen Teilnehmeranschlußschaltung
bildende Gabelschaltung enthält zwei Operationsverstärker OP1 und OP2, also Verstärker
mit Differenzverstärkereingang, einem sehr hohen Eingangswiderstand, einem sehr
niedrigen Ausgangswiderstand und einer sehr großen Leerlaufverstärkung.
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Die nicht invertierenden Eingänge der beiden Operationsverstärker
liegen jeweils an einer Bezugsgleichspannung, die von der Speisespannungsquelle
der Teilnehmeranschlußleitung abgeleitet ist. Am nicht invertierenden Eingang des
Operationsverstärkers 82 ist außerdem der Empfangszweig VE der Vierdrahtleitung
angeschlossen. Zwischen den Ausgängen der beiden Operationsverstärker besteht jeweils
eine Rückkopplung über einen Widerstand Rr1 bzw.
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Rr 2 zum jeweiligen invertierenden Eingang. Der Ausgang des Operationsverstärkers
OP2 ist außerdem über einen Widerstand RK an den invertierenden Eingang des Operationsverstärkers
OFX angeschlossen.
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Der Ausgang des Operationsverstärkers Opi steht über einen Widerstand
RFi mit der b-Ader einer Teilnehmeranschlußleitung in Verbindung. In entsprechender
Weise ist der Ausgang des Operationsverstärkers OP2 über einen weiteren Widerstand
RF2, der vorzugsweise den gleichen Widerstandswert wie der andere Widerstand RF
aufweist, an die a-Ader der Teilnehmeranschlußleitung angeschlossen. Die Teilnehmeranschlußleitung
dient der Verbindung einer nicht dargestellten Teilnehmerstation mit der Teilnehmeranschlußschaltung,
zu der die beschriebene Gabelschaltung gehört.
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Weiterer Bestandteil der erfindungsgemäßen Gabelschaltung ist ein
Differenzverstärker Al. Der nicht invertIerende Eingang diesffl Differenzverstärkers
ist einerseits über einen Widerstand R1 mit dem Ausgang des erwähnten Operationsverstärkers
OP7 und andererseits über einen Widerstand R3 mit der a-Ader der Teilnehmeranschlußleitung
verbunden. In entsprechender Weise besteht zwischen dem invertierenden Eingang des
Differenzverstärkers über einen Widerstand R2 eine Verbindung mit dem Ausgang des
Operationsverstärkers OP2 und über einen Widerstand R4 eine Verbindung mit der b-Ader
der Teilnehmeranschlußleitung. Zwischen dem Ausgang des Differenzverstärkers und
dessen invertierendem Eingang besteht über einen Widerstand Rr3 eine Rückkopplungsverbindung.
Der Ausgang ist außerdem an den Sendezweig VS der Vierdrahtleitung angeschlossen.
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Wie die Figur 2 zeigt, kann die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung
insbesondere zum Zwecke der Vornahme verschiedener überwachungsaufgaben noch in
verschiedener Weise weiter ausgestaltet sein. Zum Zwecke der Schleifenschlußüberwachung
der die a-Ader und die b-Ader umfassenden Teilnehmeranschlußleitung ist ein zweiter
Differenz-
verstärker A2 vorgesehen, dessen invertierender Eingang
mit dem Ausgang des ersten Differenzverstärkers Al verbunden ist und dessen nicht
invertierender Eingang an einer Bezugsgleichspannung liegt. Ferner ist in diesem
Zusammenhang ein Transistor Q1 vorgesehen, der mit seiner Steuerelektrode an den
Ausgang des zweiten Differenzverstärkers A2 angeschlossen ist. Die Schaltkreisparameter,
also insbesondere die Verstärkung des Differenzverstärkers Al, die am nicht invertierenden
Eingang des zweiten Differenzverstärkers A2 liegende Bezugs spannung, sowie die
Vorspannung des erwähnten Transistors Q1 sind so gewählt, daß bei über den Hakenumschalter
der Teilnehmerstation geschlossener Teilnehmerschleife der dann fließende Strom
ein Ausgangssignal des ersten Differenzverstärkers Al hervorruft, das die Bezugsspannung
am zweiten Differenzverstärker unterschreitet, so daß der zweite Differenzverstärker
A2 ein Ausgangssignal abgibt, das den Transistor Q1 in den leitenden Zustand bringt,
womit das Vorliegen des Schleifenschlusses bei entsprechender Auswertung des dann
vorliegenden Kollektorpotentials OFFH anzeigen wird. Wegen der Differenzverstärkereigenschaft
des Verstärkers A2 und wegen der Amplitudenrelation der auf der Teilnehmeranschlußleitung
auftretenden Wechselströme und der Vergleichsgleichspannung ist sichergestellt,
daß solche Wechselströme die erwähnte Schleifenschlußanzeige nicht beeinflussen.
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Wenn der in der TeilnehmeranschluBleitung fließende Strom begrenzt
werden soll, ist, wie ebenfalls die Figur zeigt, ein Schwellwertglied in Form einer
Diode Di, die mit Hilfe eines Spannungsteilers aus den Widerständen R5, R6 und R7
normalerweise in Sperrichtung vorgespannt ist, sowie ein Transistor Q2 vorgesehen,
in dessen Steuerstromkreis die Diode Di liegt. Dem Schwellwertglied wird huber ein
aus dem Widerstand R8 und dem Kondensator
ci gebildetes Sibglied
die Ausgangs spannung des ersten Differenzverstärkers Al zugeführt. Wenn aufgrung
eines unzulässig hohen Stromes in der Teilnehmeranschlußleitung die Ausgangsspannung
des ersten Differenzverstärkers Al den Schwellwert des Schwellwertgliedes über--steigt
und dadurch die Diode D1 leitend wird, fuhrt die damit verbundene Spannungsänderung
im Steuerstromkreis des Transistors Q2 zu einer Änderung dessen Leitfähig keitszustandes
Da der Kollektor dieses Transistors auch mit dem Anschluß verbunden ist, über den
dem ersten Operationsverstärker OP1 der erfindungsgemäßen Gabelschaltung eine Bezugsspannung
zugeführt wird, bewirkt eine solche Leitfähigkeitsänderung auch eine wanderung der
Bezugsspannung soweit, daß die Ausgangsspannungen der Operationsverstärker OP7 und
OP2 annähernd gleich groß werden mit der Folge einer Verringerung der Spannungen
zwischen der a-Ader und b-Ader der Teilnehmeranschlußleitung. Dies wiederum führt,
wie gewwnscht, zu einer Begrenzung des über die Zweidrahtteilnehmeranschlußleitung
fließenden Strom.
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Die in Figur 2 dargestellte Schaltungsanordnung ist so ausgestattent,
daß außer den erwähnten Funktionen auch eine Unsymmetrie des über die Leitungsadern
der Teilnehmeranschlußleitung fließenden Stroms festgestellt werden kann. Eine solche
Unsymmetrie tritt entweder im Falle einer Rufstromeinspeisung in die Teilnehmeranschlußleitung
auf oder aber ohne eine solche Stromeinspeisung dann wenn eine Erdtastenbetätigung
vorliegt oder wenn aufgrund eines Isolationsfehlers die b-Ader niederohmig an Erde
liegt. Zum Zwecke einer derartigen Feststellung weist die Schaltungsanordnung gemäß
Figur 2 außerdem einen dritten Differenzverstärker A3, einen vierten Differenzverstärker
A4 sowie einen elektronischen Schalter in Form des Transistors Q3 auf. Die Eingänge
des Differenzverstärkers A3 werden von denselben Eingangsspannun-
gen
beaufschlagt wie diejenigen des ersten Differenzverstärkers Al. Der vierte Differenzverstärker
A4 wird als.
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Emparåtorausgenutzt, der die Ausgangsspannung des Differenzverstärkers
A3 mit einer Bezugsspannung vergleicht.
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Das Ausgangssignal des vierten Differenzverstärkers A4 dient als Steuersignal
für den Transistor Q3. Die Schaltkreisparameter sind so gewählt, daß dann, wenn
sich auf der Teilnehmeranschlußleitung eine Unsymmetrie des Gleichstromflusses einstellt,
die Ausgangsspannung des Differenzverstärkers A3, die dieser Unsymmetrie proportional
ist, den vorgegebenen Schwellwert unterschreitet mit der Folge, daß das vom Differenzverstärker
A4 abgegebene Ausgangssignal den Transistor Q3 in den leitenden Zustand umschaltet,
wobei dessen dann vorliegendes Kollektorpotential GK als Anzeige für eine solche
Unsynmetrie ausgewertet werden kann. Der den Rückkopplungswiderstand Rr4 des Differenzverstärkers
A3 überbrückende Kondensator CR- verhindert in diesem Zusammenhang, daß das Auftreten
von Wechselstromsignalen auf der Teilnehmeranschlußleitung als das Vorliegen einer
Unsymmetrie ausgewertet wird.
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Bei der Schaltungsanordnung gemäß Figur 2 ist es möglich, durch ein
an den Verbindungspunkt der Spannungsteilerwiderstände R5 und R6 angelegtes Signal
PDWN, beispielsweise in Form eines Potentialwechsels von +5 auf Endpotential, die
Betriebsspannung von der Teilnehmeranschlußleitung zu nehmen. In diesem Fall geht
nämlich der Trans stator Q2 in den gesperrten Zustand über, womit sich die Bezugs
spannung für den Operationsverstärker OPi soweit ändert, daß an dessen Ausgang annähernd
dasselbe Potential wie am Ausgang des Operationsverstärkers OP2 auftritt und damit
die Potentialdifferenz zwischen der a-Ader und der b-Ader der Teilnehmeranschlußleitung
annähernd zu Null wird.
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Die Figur 3 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Schaltungsanordnung, wie sie in Figur 1 dargestellt ist, das sich demgegenüber im
wesentlichen dadurch auszeichnet, daß anstelle der Differenzverstärker Al und A3
und den ihren Eingängen vorgeschalteten Widerständen Summierstufen eingesetzt worden
sind.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel ist es möglich, in integrierter Schaltkreistechnik
aufgebaute Bausteine zu verwenden, da keine hohe Toleranzen aufweisende Widerstände
benötigt werden und der Gesamtwiderstand relativ gering gehalten werden kann (unterhalb
200 KOhm), Mit Ausnahme der erwähnten Summierstufen ist die Anordnung im wesentlichen
identisch mIt denjenigen gemäß den Figuren 1 und 2, was den Aufbau der Gabelschaltung
an sich anbetrifft und identisch mit denjenigen gemäß Figur 2, was die Gabelschaltung
sowie die die zusätzlichen Funktionen ausübenden Schaltungsteile anbetrifft.
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Die Summierstufen Si und S2 nehmen die gleichen Eingangssignale auf,
erzeugen jedoch unterschiedliche Ausgangssignale VS und VC. Die Ausgangsspannungen
VA und VB der Operationsverstärker OP1 und DP2 werden den beiden Eingängen der Summierstufen
zugeführt. Die b-Ader und die a-Ader der Zweidrahtleitung sind mit den anderen Eingängen
der Summierstufen verbunden. Da die am Widerstand RFi abfallende Spannung den Wert
VR-VA hat, fließt durch diesen Widerstand ein Strom des Wertes (VR-VA)/RF1. In entsprechender
Weise hat der Strom durch den Widerstand RF2 den Wert (VT-VB)/RF2. Bei der Summierstufe
1 soll der Strom IRFi vom Strom IRF 2 subtrahiert werden. Unter der Annahme, daß
RFi=RF2=RF gilt, besteht daher der Zusammenhang: FS=K(VB+VR-VA-VT).
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In entsprechender Weise soll bei der Summierstufe 2 eine Addition
der Ströme IRF1 und IRF2 stattfinden. Unter derselben Voraussetzung bezüglich der
Widerstände RF1 und RF2 wie oben gilt dann: VC=K (VT+VR-VA-VB).
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In den obenstehend aufgeführten Gleichung stellt K eine Konstante
dar, die vom Verstärkungsfaktor der betreffenden Summierstufe und vom Widerstand
RF abhängt.
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Die Summierstufen S1 und S2 geben daher aufgrund der Eingangsspannungen
VA, VB, VT, VR die Ausgangsspannungen VS und VC ab. Solche Summierstufen sind an
sich bekannt und lassen sich besonders gut in integrierter Schaltkreistechnik realisieren.
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Wie die Figur 3 zeigt, kann das Ausgangssignal VC dem Differenzverstärker
A4 über ein Tiefpaßfilter zugeführt werden, um Störspannungen von dem nachfolgenden
Schwellwertglied fernzuhalten.
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