CH657729A5

CH657729A5 - An den teilnehmerseitigen ausgang einer telefonzentrale angeschlossene teilnehmerleitungs-schaltung.

Info

Publication number: CH657729A5
Application number: CH4198/82A
Authority: CH
Inventors: Daniel Michel Bolus; Ramon Con Woo Chea
Original assignee: Int Standard Electric Corp
Priority date: 1981-07-09
Filing date: 1982-07-09
Publication date: 1986-09-15
Also published as: FR2509555A1; NO822247L; ES8306556A1; SE8203970D0; FR2509555B1; GB2102249A; DE3221693C2; DE3221693A1; ES513878A0; US4431868A; SE8203970L; GB2102249B; IT8222273A0; NO157039B; NO157039C; IT1198388B; BE893779A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Teilnehmerleitungs-Schaltung, welche am zweidrähtigen, teilnehmerseitigen Ausgang einer Telefonzentrale angeschlossen ist.

Am Anfang der Entwicklung in der Vermittlungstechnik stand die «Sprechbatterie» und der Ruf-Induktor. Als weitere Stufe kamen Schaltschränke zur Verwendung, in welcher Teilnehmer- und Fernleitungen an Klinken eines Paneels angeschlossen waren, welches Stöpsel und Verbindungskabel empfing. Die a-, b- und c-Drähte wurden an die Stöpselspitze bzw. den Stöpselring bzw. den Stöpselschaft angeschlossen.

In verhältnismässig neueren Zentralenausrüstungen werden die Ruffunktionen üblicherweise durch Anschalten der beiden Teilnehmerleitungen an eine gemeinsame Rufsignal-Quelle realisiert. Diese Quelle weist eine verhältnismässig hohe Spannung auf, wobei mit «hoch» in derTele-fonie eine Spannung von bis zu 120Veff bezeichnet wird ;

wenn also im weitern Text über «Hochspannungen» gesprochen wird, handelt es sich um die erwähnten Spannungswerte. Die Umschaltung des Signals auf die a- und b-Leitungen wird in herkömmlicher Technik mit Hilfe von Relais vorgenommen. Diese Relais halten Sprach- und andere Signale von der Leitung fern, solange die Rufspannung an die Leitung angelegt ist und umgekehrt. Der Einzug der Festkörpertechnik inTelefonie-Vermittlungssysteme ermöglicht eine kompakte, zuverlässige und verhältnismässig billige Ausführung von Telefonzentralen, wobei sich grosse Felder von Schrittschaltern und andern elektromecha-nischen Einrichtungen erübrigen. Langsamer schreiten Verbesserungen von Schnittstellen-Schaltungen zwischen Teilnehmer- und Fernleitungen voran. Das US-Patent Nr. 4161 633 beschreibt z.B. einige dieser Verbesserungen. Eine mikroprozessorgesteuerte Schnittstellenschaltung liegt zwischen analogen Teilnehmer- und Fernleitungen und einem digitalen Vermittlungssystem. Die Verarbeitung von ankommenden Analogsignalen wird durch die Leitungsschaltung vorgenommen, einschliesslich Messen, Überwachung, Prüffunktionen und den Sprechpfad. Es wird weiter die Erzeugung eines Gleichstromsignals gezeigt, welches das Mikrophon des Handapparats speist, sowie die Erzeugung von Ruf- und andern Tönen.

In welcher Weise die vorliegende Erfindung eine Weiterbildung des heutigen Stands der Technik darstellt, ist einerseits dem Wortlaut des Patentanspruchs 1 und andererseits der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen.

Zweck der vorliegenden Erfindung ist es unter anderem, die Wechsel-Hochspannungsschalter (Relais) zu eliminieren, welche in einem herkömmlichen Aufbau das Rufsignal an die Leitung anlegen. Diese Eliminierung wird durch die Verwendung einer Referenzquelle niedriger Spannung für das Rufsignal erreicht, wobei die Schaltung an den Festkörper-Hochspannungsverstärker in integrierter Festkörpertechnologie erfolgt. Dieser Verstärker besteht aus zwei Rechenver-stärkern, wobei je einer für den a- bzw. b-Draht bestimmt ist. Die erwähnten Rechenverstärker sorgen gleichfalls für Sprach-, Gleichstrom-, Zähl- und andere Signale.

Die erfindungsgemässe Teilnehmerleitungsschaltung enthält drei Untergruppen, und zwar einen Hochspannungsverstärker und seine Komponenten, einen programmierbaren Signalgenerator und eine Leitungsspeisungs- und Rufüberwachungsschaltung. Das Rufsignal wird unabhängig erzeugt und an jedes Teilnehmerleitungspaar je einzeln angelegt.

Ein Gleichspannungswandler sorgt für die Isolierung der Gleichspannungsquelle (Batterie). Die den erwähnten Verstärkern zugeführte Amplitude von dieser Gleichspannungsquelle wird gesteuert, um eine minimale Gleichspannungsverschiebung zu erreichen, welche die lineare Verstärkung (insbesondere von Sprachsignalen) gewährleistet; gleichfalls wird die Gleichspannung des Wandlers tief gehalten, so dass die Verlustleistung der Hochspannungsverstärker und einiger weiterer Elemente der Teilnehmerleitungsschaltung während des Rufvorgangs einen geringen Wert aufweist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung soll nun anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen :

Fig. 1 ein Blockschema mit den Untergruppen der erfin-dungsgemässen Schaltung und deren Beziehung zu bestimmten andern Übertragungs- und PCM-Schaltungen,

Fig. 2 in ausführlicherer Form die Elemente der Fig. 1,

2

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

Fig. 3 Sprach- und Gleichspannungssignale am a- und b-Draht sowie die Ausgangssignale aus dem programmierbaren Signalgenerator,

Fig. 4 die Überlagerung von Zählsignalen über den Gleichspannungspegeln in Anwesenheit von Sprachsignalen,

Fig. 5 die Ruf- und Gleichspannungs-Wellenformen am a-und b-Draht und die entsprechenden Ausgangssignale des programmierbaren Signalgenerators,

Fig. 6 symmetrische Ruf-Wellenformen für den a- und b-Draht, und Ausgangssignale (mit Verschiebung) aus dem programmierbaren Signalgenerator,

Fig. 7 ein Blockschema des programmierbaren Signalgenerators, und schliesslich

Fig. 8 in Festkörpertechnologie hergestellte Verstärkungs-mittel und der programmierbare Signalgenerator.

In Fig. 1 bilden die im gestrichelten Rechteck 100 eingeschlossenen Elemente die erfindungsgemässe Teilnehmerlei-tungs-Schaltung. Der Eingang ist zweidrähtig, der Ausgang vierdrähtig durchgeführt, wobei die Leitungen 101 und 102 aus einer an sich herkömmlichen Übertragungsschaltung 105 in integrierter Form geführt werden. Auch die Leitungs-Steuerschaltung 106 weist eine herkömmliche Bauform auf, und der Coder/Decoder 107 ist beispielsweise mit einem PCM-Kanal verbunden. Eine nähere Beschreibung der Blöcke 105,106 und 107 ist dem bereits erwähnten US-Patent 4161 633 zu entnehmen. Bei den Leitungen 103 und 104 handelt es sich um den a- bzw. b-Draht, welche Drähte an eine individuelle Teilnehmerleitung angeschlossen sind. Der Sekundärschutz 108 und der Prüfzugangsblock 109 weisen einen herkömmlichen Aufbau auf.

Die Hochspannungs-Verstärkermittel sind in integrierter Technologie aufgebaut. In ihnen werden Sprach-, Zähl-, Ruf-Signale und Gleichstrom-Speisekennlinien auf eine neue Art zusammengefasst, wobei Gleichspannungs-Signale auf zwei Erreger-Zuleitungen VH1 und VH2 durch einen programmierbaren Signalgenerator 111 gesteuert werden. Die Leitungsspeisungs» und Rufüberwachungs-Schaltung 112 liefert an die Leitung 113 ein Referenz-Rufsignal von niedrigem Pegel, wobei das Anlegen dieses Signals durch den Signalgenerator 111 in einer später zu beschreibenden Weise gesteuert wird.

Die erfindungsgemässe Idee soll nun anhand der Fig. 2 in Zusammenhang mit den Fig. 3 bis 6 näher erläutert werden. Auch in Fig. 2 bilden die Leitungen 101 und 102 Eingänge vom Block 105 aus Fig. 1, und die Leitungen 103 und 104 entsprechen gleichfalls jenen aus der Fig. 1. Der gestrichelt umrahmte Block zeigt etwas ausführlicher die Ausgestaltung der Hochspannungs-Vertärkermittel 110 aus Fig. 1. Am Eingang eines Rechenverstärkers 201 stehen die Sprach- und Rufsignale sowie die Gleichstromcharakteristik (siehe tiefer) an, dies über Widerstände RI, R2 und R3. All diese Signale weisen einen niedrigen Pegel auf, und die Werte der Widerstände so wie jener des Widerstands R0 sind so berechnet, dass die Ausgangsamplituden die benötigte Höhe aufweisen. Die Eingangsleitungen 101 und 102 werden über Kondensatoren Cl und C2 gespeist, so dass die an den Verstärker 201 und einen weitern Rechenverstärker 202 angelegten Gleichspannungspegel keine Funktion der an den Leitungen 101 und 102 anstehenden Gleichspannungspegel sind, sondern ausschliesslich innerhalb der Schaltung 112 bestimmt werden. Diese Gleichspannungspegel werden dadurch beein-flusst, dass das Gleichspannungspotential am a-Draht sich in der Nähe von 0 (Erde) bewegt, siehe Fig. 3, und der b-Draht ein negatives Potential aufweist, dies in Abhängigkeit sowohl vom Leitungsabschluss als auch von den benötigten Gleich-spannungs-Kennlinien. Es ist auch möglich, die Polaritäten des a- und b-Drahts im Vergleich zu Fig. 3 umzukehren. Dies

3 (SS7729

geschieht durch eine flip-flop-ähnliche Schaltung 203, deren Ausgangspotentiale an den Leitungen 204 und 205 derart beeinflusst werden, dass entweder die Verhältnisse gemäss Fig. 3 oder jene gemäss Fig. 4 gelten.

s Die Verstärkungs-Erregerpotentiale auf den Leitungen VH 1 und VH2 in bezug auf die Gleichspannungspegel der a-und b-Drähte gemäss Fig. 3 weisen eine konstante Verschiebung auf, welche die Linearität der Sprachverstärkung der die Kondensatoren Cl und C2 passierenden und in ver-10 stärkter Form bei 103 bzw. 104 ankommenden Signale gewährleistet.

In Fig. 4 ist eine Folge von Zählimpulsen 401 auf dem a-Draht und eine weitere Folge 402 auf dem b-Draht dem Gleichspannungspegel und der Sprachmodulation überla-15 gert. Um den durch das «Durchdringen» der Augenblickswerte der Zählimpulse 401 und 402 durch die VH 1- und VH2-Pegel verursachten Klemmeffekten vorzubeugen, werden «Buckel» 403 und 404 eingefügt. Diese Buckel sind auch in den Fig. 5 und 6 zu sehen, in welchen die viel grösseren Ruf-20 signal-Werte an den Ausgängen 103 und 104 anstehen. Diese Buckel, welche die Erregersignale der Zählimpulsverstärkung betreffen, werden nachfolgend besprochen.

Zur Steuerung der Gleichspannungs-Kennlinien ist zu 2S sagen, dass eine Strom- und Spannungssensorschaltung 206 auf Signale ui und U2 und gleichfalls auf den Spannungsverlust am Widerstand Rf in jedem des a- bzw. b-Drahts 103 und 104. So werden a- und b-Draht-Strom werte auf einer Momentanbasis als Funktion der Spannungsabfälle auf den Wider-3# ständen Rr abgeleitet.

Aus den Fig. 5 und 6 ist es ersichtlich, dass die Speisespannungen auf den Zuleitungen VH1 und VH2, welche die Verstärker 201 und 202 speisen, vom programmierbaren Signalgenerator 111 gesteuert werden. Die Signale ui und U2 weisen 35 eine praktisch konstante Gleichspannungskomponente auf, wie in den Fig. 3 und 4 gezeigt, mit Ausnahme der Buckel 403 und 404. Die viel höhere Amplitude des Rufsignals würde allerdings grosse Energieverluste der Verstärker 201 und 202 sowie anderer, zugeordneter Schaltungen erfordern, falls 40 man die Spannungen auf VH1 und VH2 auf genügend hohen Werten konstant halten wollte, um den Klemmeffekt des Rufsignals zu verhindern.

Ein wichtiges Merkmal der Erfindung ist eine Nachführung entsprechend der momentanen Amplitude der Signale 4s ui und U2 für die Erzeugung von veränderlichen Spannungswerten auf VH 1 und VH2, welche dem Momentanwert des Rufsignals folgen, plus eine Verschiebung, so dass der Energieverbrauch des Verstärkers und weiterer Schaltungen beschränkt bleibt. Diese Verschiebung kann man sich vor-so stellen als eine Schaltungs-Vorspannung, die auf herkömmliche Weise als Teil einer spannungsregulierenden Schleife eingeführt wird.

Die Signale ui, U2 und jene auf den Leitungen VH 1 und VH2 werden an einen Sensor- und Fehler-Verstärker 207 ss angelegt, welcher auch eine Verschiebungs-Steuerschaltung aufweist. Diese ermöglicht die Steuerung eines Impulsbreiten-Modulators 209 gemäss den gewünschten Werten auf VH1 und VH2 (einschliesslich der Verschiebung). Der programmierbare Signalgenerator 111 kann als erdfreier (iso-lierter), kontrollierbarer Spannungsregulator angesehen werden. Er wird in Fig. 8 als Schaltregler dargestellt, wobei jedoch auch andere Formen zulässig sind.

Weitere Gleichstromfunktionen, wie z.B. die Umkehr der Gleichspannungspegel am a- bzw. b-Draht 103,104, werden es durch ein strombezogenes Signal von 206 über einen Treiber 210 durchgeführt. Tiefpassfilter und Mehrfachschwellwert-Schaltungen zur Erkennung von Änderungen in der Teilnehmerleitung, wie z.B. ein Umschalten zwischen den Ruf- und

657729

Sprachmodes zur entsprechenden Signalanpassung des Treibers, sind vorhanden.

Das Ruf- oder Referenzsignal, welches bei niedrigem Pegel in der Schaltung 211 erzeugt wird, passiert über einen Schalter 213 zu einer Rufsteuer-Schaltung212. Das Rufsteuersignal ist eines jener Signale, welche durch den Treiber 210 erzeugt werden, wobei Filter und Schwellwertschaltungen Informationen über den Zustand der Teilnehmerleitungen an die Ruf-Steuerschaltung 212 liefern (d.h. empfangsbereit für Rufsignale oder betrieben im Sprachmodus).

Die Fig. 7 zeigt den Aufbau des programmierbaren Signalgenerators 111 in einer Blockschaltung. Hier werden die Speisespannungen an den Leitungen VH1 und VH2 nachgeführt. Der Sensor- und Fehlerverstärker 701 erzeugt zwei Fehlersignale Et El, durch welche einerseits die Spannungen auf VH 1 und VH2 und andererseits die Gleichtaktspannung gesteuert werden. Die Schaltung 701 wird noch weiter anhand der Fig. 8 besprochenen diesem Augenblick genügt es jedoch zu wissen, dass sie einen Vergleich zwischen ui und dem Signal an VH1 und auch zwischen U2 und dem Signal an VH2 anstellt. Der Fehler sagt etwas über die Nachführungs-Abweichung oder -Verschiebung auf einer Momentanbasis aus. Nach Empfang des Signals Et liefert der Pulsbreitenmodulator und Filter 702 zwei entsprechende, impulsbreitenmodulierte Signale als Funktion des Zeichens und der Amplitude des erwähnten Signals Et. Da die Nachführung der Signale an VH 1 und VH2 gemäss den Augenblickswerten ui und U2 im allgemeinen ein Rückkopplungsprozess ist, kann die Stabilität durch entsprechendes Filtern gewährleistet werden. Der Modulator 702 erhält über die Leitung 702a ein Sägezahnsignal und über die Leitung 702b ein externes Taktsignal, wobei die beiden Signale synchron sind. Ein Kompa-rator innerhalb des Modulators 702 wählt als Funktion des Signals Et einen Punkt, an welchem ein Tor abgeschaltet wird, welches durch denselben Taktimpuls getaktet ist wie jener, der die oben erwähnten zwei Signale an 702a und 702b veranlasst.

Der bereits erwähnte Gleichspannungswandler kann als Spannungsregler betrieben werden, welcher seine Energie aus der 48V-Quelle des Telefonsystems bezieht. Die Impulse variabler Breite aus dem Modulator 702 können für eine Transformatorkopplung verwendet werden, um die Erdfreiheit der Spannungen an VH 1 und VH2 zu gewährleisten. Hierbei kann eine synchrone Gleichschaltung durch diese Impulse gesteuert werden.

Der Block 704 dient zur Anpassung der Gleichtaktspannung an VH 1 und VH2 in bezug auf Erde. Zu diesem Zwecke wird ein Gleichtakt-Fehlersignal El aus dem Sensor- und Fehlerverstärker 701 bezogen, und an 704 in einer Weise angelegt, welche noch in Zusammenhang mit Fig. 8 besprochen wird.

Fig. 8 zeigt noch weitere Schaltungen, welche zur Erzeugung des Gleichtakt-Fehlersignals El und des Nachführ-Feh-lersignals Et benötigt werden. Drei Dioden 803 sind so angeordnet, dass sie die Signale ui und uz mit Erde vergleichen und dieses Signal über verschiedene Verstärker an einen Rechenverstärker 801 anlegen, dessen Ausgang das Fehlersignal El liefert. Ein Rechenverstärker 802 innerhalb des programmierbaren Signalgenerators 111 ortet die Erde zwischen VH 1 und VH2, um eine Gleichtakt-Spannungssteuerung am a- und b-Draht vornehmen zu können.

Eine weitere Gruppe von drei Dioden 804 stellt einen ähnlichen Vergleich von ui und U2 mit dem Signal an VH2 an, welches die Verstärker 805 und 806 speist, um das Nachführ-Fehlersignal Et zu erzeugen ; das Anlegen dieses Signals über einen Filter und einen zusätzlichen Verstärker 807 an einen Schaltregler erzeugt die bereits vorher erwähnte Nachführabhängigkeit zwischen den Signalen an VH1, VH2, ui und U2. Dieser Vorgang wurde bereits in Zusammenhang mit den Fig. 3 und insbesondere mit den Fig. 5 und 6 beschrieben. Die sogenannten Zählimpulse, welche in den von den Leitungen 101 und 102 (Fig. 2) empfangenen Daten enthalten sein können, sind durch ein von aussen lieferbares Signal Vb und -Vb innerhalb der Leitungsspeisungs- und Rufüberwachungs-Schaltung 112 (Fig. l)£inrahmbar. Dadurch entstehen die erwähnten Buckel der VH1- und VH2-Signale gemäss Fig. 4. Wegen der höhern Frequenz der Zählimpulse können die Nachführschaltungen nicht in derselben Weise folgen, wie dies beim Rufsignal der Fall ist. Im Grunde genommen hat die Nachführschaltungsschleife keine genügende Bandbreite zur Verfügung, um die augenblickliche Verschiebung (Buckel) 403 und 404 in Fig. 4 liefern zu können ; es kann jedoch, wie bereits erwähnt, ein Rahmenimpulspaar (Vb und -Vb) von aussen her geliefert werden.

4

5

10

15

20

25

30

35

40

3 Blatt Zeichnungen

Claims

657729

PATENTANSPRÜCHE

1. Teilnehmerleitungs-Schaltung, angeschlossen am zwei-drähtigen, teilnehmerseitigen Ausgang einer Telefonzentrale, gekennzeichnet durch eine Leitungsspeisungs- und Rufüberwachungsschaltung ( 112), die ein Rufsignal von niedriger Amplitude an ihrem Ausgang (113) liefert, durch in Festkörpertechnologie hergestellte Verstärkermittel (110), welche, ansprechend auf Telefonie-, Speise- und Rufreferenzsignale, Strom an den a- und b-Draht (103,104) der Teilnehmerleitung liefern und durch einen programmierbaren Signalgenerator (111) mit Nachführmitteln (701-704), die auf die augenblickliche Signalamplitude am Ausgang der Verstärkermittel ansprechen, um Speisesignale für die Verstärkermittel zu liefern mit einer vorbestimmten augenblicklichen Verschiebungsspannung in bezug auf das Telefonie-und Rufsignal, wodurch die Linearität der Verstärkung gewährleistet wird.
2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkermittel (110) zwei Rechenverstärker (201, 202) aufweisen, deren Ausgangssignale den a- und b-Draht (103,104) der Teilnehmerleitung speisen.
3. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rufsteuerschaltung (212) vorhanden ist, die das Rufsignal elektronisch an den Eingang des programmierbaren Signalgenerators (111) weiterleitet.
4. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Sensormittel (207), ansprechend auf den Gleichspannungszustand des a- und b-Drahts, vorgesehen sind, um die Polarität und die Werte der Ausgangssignale der Verstärkermittel (110) zu steuern.
5. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nachführmittel (701-704) ein erstes Fehlersignal (El) in Abhängigkeit von Schwankungen der erwähnten Verschiebungsspannung gegenüber einem Sollwert liefern, und dass der programmierbare Signalgenerator (111) einen Gleichspannungswandler (214) enthält, welcher kontinuierlich die Speisespannung der Verstärkermittel in Abhängigkeit vom ersten Fehlersignal ändert.
6. Schaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der programmierbare Signalgenerator (111) einen Pulsbreitenmodulator (209) enthält, welcher, ansprechend auf das erste Fehlersignal (El), die relative Einschaltdauer des Gleichspannungswandlers (214) variiert, um das Ausgangs-Speisesignal der Verstärkermittel in Abhängigkeit vom ersten Fehlersignal nachzuführen.
7. Schaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur Erzeugung eines zweiten Fehlersignals (Et) in Abhängigkeit von den Änderungen der Gleichtaktspannung zwischen den Speisesignalen der Verstärkermittel vorgesehen sind, welche ersterwähnten Mittel eine Gleichtakt-Steuerschaltung (704) enthalten, die, ansprechend auf das zweite Fehlersignal, einen vorbestimmten Wert der Gleichtaktspannung in bezug auf das Erdpotential bestimmt.