DD205591A1

DD205591A1 - Schaltungsanordnung fuer teilnehmerschaltungen

Info

Publication number: DD205591A1
Application number: DD24111482A
Authority: DD
Inventors: Ingomar Krahl; Ulrich Manicke; Detlef Roesener; Peter Schneider
Original assignee: Ingomar Krahl; Ulrich Manicke; Detlef Roesener; Peter Schneider
Priority date: 1982-06-28
Filing date: 1982-06-28
Publication date: 1983-12-28

Abstract

Vorgesehen als Bestandteil einer elektronischen Gabelschaltung fuer digitale Vermittlungs- und Uebertragungsanlagen, insbesondere zur Stromversorgung des Teilnehmerapparates und zur NF-Einspeisung in diesen ueber die Teilnehmerleitung. Der Speisestrom wird mittels durch Operationsverstaerker gesteuerte, modulierbare Stromquellen in monolithischer Technik eingespeist. Bezweckt werden eine Verringerung des Schaltungsaufwandes, der erforderlichen Chipflaeche sowie der Verlustleistung. Aufgabengemaess sollen Operationsverstaerker im unmittelbaren Speisebereich entfallen, ein groesserer Betriebsspannungsbereich und ein hoeherer Integrationsgrad erreicht werden. Erfindungsgemaess (vgl. Fig.3) ist eine von einem ersten Operationsverstaerker (OV1) gesteuerte Stromquelle (G1) einerseits mit der einen Ader (b) der Teilnehmerleitung (TL) und eine von einem zweiten Operationsverstaerker (OV2) gesteuerte Stromquelle (G2) einerseits ueber eine Stromspiegelschaltung (1) gegenphasig mit der anderen Ader (a) der Teilnehmerleitung (TL) verbunden, und beide Stromquellen (G1,G2) sind andererseits gemeinsam an den positiven Pol einer Betriebsspannungsquelle (UB) geschaltet. Beide Operationsverstaerker (OV1, OV2) sind mit ihren nichtinvertierenden Eingaengen zusammengeschaltet und bilden den Modulatoreingang (Em), an dem das NF-Signal anliegt. Zur Entkopplung kann eine Basisschaltung zwischen Stromquelle (G2) und Stromspiegelschaltung (1) eingefuegt werden.

Description

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Berlin, den 7. 6. 1982 au-kb-scht 29170/·.-·,:.

Anmelder Dipl.-Ing, Ingomar Krahl

Dipl.-Ing. Ulrich Manicke

Dipl.-Ing, Detlef Rösener

• Dipl.-Ing. Peter Schneider

Schaltungsanordnung für Teilnehmerschaltungen

Anwendungsgebiet

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für Teilnehmerschaltungen in digitalen Vermittlungs- und Übertragungsanlagen, insbesondere zur Stromversorgung des Teilnebaerapparates und zur HF-Einspeisung in diesen über die Teilnehmerleitung. Dabei wird der Speisestrom mit der IiP-Spannung moduliert. Unterschiedliche Längen der Teilnehmerleitung und Schwankungen der Betriebsspannung, die in der Hegel zwischen 48 bis 60 7 liegt, sind durch die Teilnehmerschaltung auszugleichen und die damit, bedingte Verlustleistung ist möglichst klein zu halten

Üblicherweise v/ird zu diesen Zv;eck der Speise strom über

steuerbare Konstantstromquellen eingespeist, die vorzugsweise in monolithischer Teehij.il: ausgeführt sind« Die Schaltungsanordnung ist Bestand beil einer elektronischen Gabelschaltung.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bs ist eine Teilnehmerschaltung für Telefonvermittlungsanlagen bekannt (US-PS 4 272 656, H 04 B - 1/53), bei der die zweiadrige Teilnehmerleitung über jeder Ader vorgeschaltete Operationsverstärker und diesen vorgeschaltete Stromspiegelschaltungen gespeist wird. Sine der Stromspiegelschaltungen ist mit einem Doppel-Kollektor-Transistor ausgerüstet und steuert über diesen die andere Stromspiegelschaltung, die mit Transistoren vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp aufgebaut ist, an. Die erstgenannte Stromspiegelschaltung wird wiederum durch eine Steuerstromquelle sit zv;ei Operationsverstärkern betrieben, an der die HF-Spannung beziehungsweise das HP-Signal anliegt und in der der Speisestromwert eingestellt wird. Die erste Stromspiegelschaltung ist mit dem positiven Pol und die zweite Stromspiegelschaltung ist rrit dem negativen Pol einer Betriebsspannungsquelle verbunden, nachteilig bei dieser Lösimg ist der relativ hohe Aufwand von vier Operationsverstärkern und mindestens zwei Stromspiegelschaltungen, wobei auf Grund der Verknüpfung der letzteren für beide die gleiche Spannungsfestigkeit gewährleistet sein muß. Die im Speisebereich eingesetzten Operationsverstärker schränken auf Grund ihrer erforderlichen Arbeitspunkteinstellung den Aussteuerbereich bezüglich der Betriebsspannung ein und erhöhen die Verlustleistung. Das. bedingt aber wiederum einen größeren Plächenbedarf, da Hochvoltchips flächenmäßig größere Transistorstrukturen erfordern, nachteilig ist auch die durch die Operationsverstärker bedingte erhöhte Verlustleistung.

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V/eiterhin ist eine .Gabelschaltung bekannt (US-PS 4 300 023, K 04 3 - 1/53), bei der jede Ader der Teilnehmerleitung über zugeordnete Darlingtonstufen und diesen vorgeschaltete Operationsverstärker gespeist wird. Beide Operationsverstärker v/erden gemeinsam durch eir.,e Stromspiegelschaltung angesteuert, der 'wiederum eine Basisschaltung vorgeschaltet ist, deren Emitter über kapazitive Ankopplung das IJP-Signal zugeführt wird, Analcg wie bei der zuerst genannten Lösung sind auch hier wiederum der große Schaltungsaufwand, die Einengung des Betriebsspannungsbereiches und der große Anteil spannungsfester Bauelemente sowie die leistungsveriuste für die Steuerung von Nachteil. Hinzu kommt, daß für die kapazitive'Ankopplung ein relativ großer Kondensator benötigt wird, der eine monolithische Realisierung ausschließt, wodurch der Integrationsgrad verschlechtert wird.

Schließlich ist noch ein Verfahren zur spulen-, relaiskontakt- und transformatorfreien Rufstrom- und Schleifenstrcmeinspeisung in PCM-Vermittlungsanlagen bekannt (DE-AS 2 828 441, H 04 M - 3/Ό6), bei dem ähnlich wie bei der vergenannten Lösung jeder Ader der Teilnehmerleitung eine Darlingtonstufe und ein Operationsverstärker vorgeschaltet sind und für die Ansteuerung des einen Operationsverstärkers eine extra mittels eines weiteren Operationsverstärkers realisierte Stromquelle benötigt wird.

Auch hier besteht der Eauptnachteil in dem erheblichen Schaltungsaufwand_} der Einengung des Betriebsεpanrung3-bereiches, der Verlustleistung sowie in den erhöhten Anforderungen bezüglich höherer Spannungsfestigkeit an mehrere Bauelemente.

Ziel, der Erfindung

Ss ",'erden eine Senkung des Schaltungsauiwandes und eine Verringerung der erforderlichen Chipfläche sowie der Verlustleistung angestrebt.

Darlegimg des V/esens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, die im Speisebersich beziehungsweise Hochvoltbereich ohne Operationsverstärker auskommt, einen größeren Betriebsspannungsbereich, und einen hohen Integrationsgrad zuläßt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß eine von einem ersten Operationsverstärker gesteuerte Stromquelle einerseits mit der einen Ader der Teilnehmerleitung unmittelbar verbunden ist, daß eine von einem zweiten Operationsverstärker gesteuerte Stromquelle einerseits über eine Stromspiegelschaltung gegenphasig mit der anderen Ader der Teilnehmerleitung verbunden ist und daß beide Stromquellen andererseits gemeinsam an den positiven Pol einer Betriebsspannungaquelle geschaltet sind und daß beide Operationsverstärker mit ihren nichtinvertierenden Eingängen zusammengeschaltet sind und den Modulatoreingang bilden, an dem das UF-Signal anliegt. Zur Realisierung erhöhter Anforderungen bezüglich Gleichheit der Speiseströse in den beiden Adern der"Teilnehmerleitung können den Operationsverstärkern noch Trennverstärker vorgeschaltet sein» Jede Stromquelle besteht im wesentlichen aus einem pnp-Transistor, der über seiiien Emitterwiderstand mit dem positiven Pol der Be triebsspannungsquelle und der mit seinem Emitter mit dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers verbunden ist. Der Transistor der ersten Stromquelle ist mit seinem

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Kollektor mit der einen Ader der Teilnehmerleitung verbunden» Der Transistor der zweiten Stromquelle ist mit seinem Kollektor mit dsm Steusrsingang dor Stromspiegelschaltung verbunden.

Die Stromspiegelschaltung besteht im wesentlichen aus einem ersten und einem zweiten npn-Transistor. Beide Transistoren sind mit ihren Basen miteinander verbunden und mit ihren Emittern über zugeordnete Emitterwiderstände an den negativen Pol der Betriebsspannungsquelle angeschlossen. Der Kollektor und die Basis des ersten Transistors sind zusaminengeschaltet und bilden den Steuere ingang der Stromspiegelschaltung. Der Kollektor des zweiten Transistors is" mit der anderen Ader der Teilnehmerleitung verbunden»

Erforderlichenfalls ist anstelle der direkten Verbindung zwischen Kollektor und Basis des ersten ηρη-Transistors der Stromspiegelschaltung die Basis-Emitter-Strecke eines weiteren npn-Transistors geschaltet, dessen Kollektor mit dem positiven Pol der Betriebsspannungsqtielle verbunden :1.3t. Bedarfsweise ist zwischen Stromquellenbank und Stromspiegelschaltung eine Entkopplungsschal tung eingefügt, die als Basisschaltung ausgeführt ist. Hierbei ist der Emitter des Ausgangstransistors der Entkopolungsschaltung mit dem Kollektor des Transistors de.r zweiten Stromquelle verbunden, während der Kollektor des Ausgangstransistors mit dem Steuereingang der Stromspiegelschaltung zusammengeschaltet ist. Die Basis des Eingangstransistors der Entkopplungsschaltung ist mit dem negativen Pol einer Betriebsspannungsquelle verbunden, deren Betriebsspannung kleiner als die Betriebsspannung für die Stromspiegelschaltung ist, wobei die positiven Pole miteinander verbunden sind.

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Ausführungsbeispie L

Die Erfindung soll nachstehend am Ausführungsbeispiel . näher erläutert werden» In der dazugehörigen Zeichnung zeigen:

Jj'ig. 1: ein Blockschaltbild einer Speiseschaltimg,

Fig. 2: ein ausführliches Schaltbild einer Speiseschaltung mit minimaler Ausstattung,

Fig. 3; ein ausführliches Schaltbild einer Speiseschaltung mit erweiterter Ausstattung.

Gemäß Fig. 1 besteht eine Speiseschaltung als Teil einer (Teilnehmerschaltung aus zwei Operationsverstärkern 071,072 und zwei-von diesen gesteuerten Stromquellen G1,G2, einer Stromspiegelschaltung 1 sowie einer Betriebsspannungsquelle UB. Die Operationsverstär- . ker 071,072 sind sowohl Steuerschaltung für die ihnen zugeordneten Stromquellen G1,G2 als auch Modulator für den Speisestrom 11 beziehungsweise für den Steuerstrom 12 mit der HF-Spannung Ue. Die erste Stromquelle speist den Strom 11 in die b-Ader der Teilnehmerleitung TL« Die zweite Stromquelle speist den Strom 12 in die Stromspiegelschaltung 1, in der dieser auf die Größe und Richtung von 11 in die a-Ader der Teilnehmerleitung TL gespiegelt'wird* Auf diese V/eise sind beide Operationsverstärker von der relativ, hohen Betriebsspannung Ub getrennt, so daß an sie wesentlich geringere Anforderungen bezüglich Spannungsfestigkeit gestellt werden können als an die Stromquellen G1,G2 Lind an die Stromspiegelschaltung 1. Entsprechend verringern sich dadurch auch der Flächenbedarf für und die Verlustleistung durch die Operationsverstärker. Bei einer Minima !ausstattung der Speiseschaltung gemäß Fig, 2 bestehen die Stromquellen GI,G2 aus je einem pnp-Trsnsistor T1,T2 mit zugehörigem Smitterwiderstand R1,H2.

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Die Emitterv;iderstände R1,R2 sind an den positiven Pol der Betriebsspannungsquells üb beziehungsweise an Masse angeschlossen. Der Emitter des Transistors TI ist mit des invertierenden Eingang des Operationsverstärkers und der Kollektor ist mit der t—Ader der Teilnehmerleitung TL verbunden. Der Operationsverstärker 0Y1 bildet mit dem Transistor T1 und dessen Emitterwiderstand R1 eine Konstantstromquelle, da das Smitterpotential durch die Regelfunktion des Operationsverstärkers, über dessen Ausgang die Basis von T1 angesteuert wird, konstant gehalten wird. Der Konstantstrom 11 wird durch den Emitters id erst and R1 sowie das Potential am invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 071 bestimmt. Der Transistor 12 ist mit seinem Emitter mit dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 0Y2 und mit seinem Kollektor mit dem Eingang E der Stromspiegelschaltung 1 verbunden. Analog wird hier mittels Operationsverstärker 072, Transistor T2 und Emitterwiderstand R2 eine Konstantstromquelle gebildet, jedoch ist der Strom 12 zwecks Einsparung von Yeriustleistung wesentlich kleiner als der Speistrom 11» Die Operationsverstärker 071,072 v/erden durch eine Betriebsspannungsquelle US1 vetsorgt, deren Betriebsspannungsbereich +Ub1 bis -Ub 1 - wesentlich kleiner gewählt werden kann als der Betriebsspannungsbereich - 0 bis -Ub - der Betriebsspannungsquelle UB, Entsprechend verringert sich damit die Verlustleistung.

Die Stromspiegelschaltung 1 besteht aus einem ersten npn-Transistor ?3 mit Emitterwiderstand R3 und aus einem zweiten npn-Transistor T 4 mit Emitterwiderstand R4. Kollektor und Basis des Transistors T3 sind zusammengeschaltet und stellen auf diese '-'/eise den Referenzstrom- eingang dar. Der Transistor T4 ist mit seinem Kollektor mit eier a.-Ader der Teilnehmerleitung TL und mit seiner Basis mit der Basis des Transistors T3 verbunden, Der Referenßstrom ist gleich dem Strom 12 vom Transistor T2.

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Dei" Transistor Τ4 ist mit seinem Kollektor mit der ε-Ader der Teilnehmerleitung TL und mit seiner Basis i:it der Basis des Transistors T3 verbunden, λη den Emitter';.'id erständen R3jH4 liegt die Betriebsspannung -Ub an, '.Tie bereits ermähnt, kann durch entsprechende Dir.ensionierung der Smitterv/iderstände R1 bis R4 das Spiegelverhältnis so eingestellt werden, daß ein im Verhältnis zum Speisestrom 11 wesentlich kleinerer Steuerstrom 12 in die Strompisgeischaltung 2 fließt und eine günstige Verlustleistungsbilanz gegeben ist. Bei der Dimensionierung der Emitterwiderstände ist selbstverständlich darauf zu achten, daß gleichstrommäßig 14 = 11 ist. Die HF-Modulation erfolgt mit der ITP-Spannung Ue, die dem nlchtlnvertierenden Eingang der Operationsverstärker 071,072 beziehungsweise dam Modulatoreingang Em zugeführt wird. Durch die Stromspiegelschaltung 1 wird eine gegenphasige Modulation des Stromes 14 vorgenommen, die von Änderungen der Betriebsspannung -Ub weitgehend unabhängig ist.

Durch einen zusätzlichen Transistor T5 im Eingangsteil der Stromspiegelschaltung gemäß 5¹Ig. 3, dessen Emitter mit der Basis und dessen Basis mit dem Kollektor des Transistors T3 verbunden ist und dessen Kollektor an Masse liegt, werden eine höhere Spiegelgenauigkeit und eine größere Unabhängigkeit von der Betriebsspannung ~Ub erreicht.

Durch Einfügung einer Entkopplungsschaltung 3 zwischen Stromquellenbank 1 und Stromspiegelschaltung 2 wird eine weitere Vergrößerung der Unabhängigkeit des Speisestromes 11 von der Betriebsspannung -üb erreicht, da insbesondere der Steuerstrom 12 unempfindlicher gegenüber derselben wird. Die Entkοpplungsschaltung 3 besteht aus zwei pnp-TransIstoren '16,17, die nach Art einer Darlingtonschaltung zusammenge&chaltet sind. Die Entkcpp~ lungsschaltung wird· als Basisschaltung betrieben, indem der Eingangstransistor T6 mit seiner Basis an eine

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niederohmige Betriebsspannungsquelle U32 angeschlossen ist, deren Spannung -U"b2 kleiner als die Betriebsspannung -üb für die Stromspiegelschaltung ist, wobei beide positiven Pole miteinander verbunden sind» Der Ausgan^stransistor T? ist mit seinem Emitter mit dem Kollektor des Transistors T2 und mit seinem Kollektor mit dem Steuereingang Ξ verbunden«

Claims

24 1 i 1 4 O . 10 - Erfindungs anspruch

1. Schaltungsanordnung für Teilnehmerschaltungen in digital ten Vermittlungs- und Übertraglingsanlagen, insbesondere zur Stromversorgung des Teilnehmerapparates und zur HP-Einspeisung über die Teilnehmerleitung mittels durch Operationsverstärker gesteuerte, modulierbare Stromquellen, dadurch gekennzeichnet, daß eine von einem ersten Operationsverstärker (071) gesteuerte Stromquelle (G1) einerseits mit der einen Ader (b) der Teilnehmerleitung (TL) unmittelbar verbunden ist, daß eine von einem zweiten Operationsverstärker (072) gesteuerte Stromquelle (G2) einerseits über eine Stromspiegelschaltung (1) gegenphasig mit der anderen Ader (a) der Teilnehmerleitung (TI) verbunden ist, und daß beide Stromquellen (G1,G2) andererseits gemeinsam an den positiven Pol einer Betriebsspannungsquelle (UB) geschaltet sind, und daß beide Operationsverstärker (0V1,072) mit ihren nichtinvertierenden Eingängen zusammengeschaltet sind und den Modulatoreingang (Em) bilden, an dem das UP-Signal anliegt.

2. Schaltungsanordnung nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Stromquelle (GI, G2) im wesentlichen aus einem pnp-Transistor (T1.T2) besteht, der über seinen Emitterwiderstand (R1.R2) mit dem positiven Pol der Betriebsspannungsquelle (UB) und mit seinem Emitter mit dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers (071,072) verbunden ist.

3. Schaltungsanordnung nach Punkt 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Transistor (T1) mit seinem Kollektor mit der einen Ader (b) der Teilnehmerleitung (TL) verbunden ist.

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4.' Schaltungsanordnung nach Punkt 1 und,2, dadurch gekennzeichnet, daß der Transistor (T2) mit seinem Kollektor mit eiern Steuereingang (3) der Stromspiegelschaltung (1) verbunden ist.

5» ichaltungsanordnung nach Punkt 1 und 4_} dadurch gekennzeichnet, daß die Stromspiegelschaltung (1) im wesentlichen aus einem ersten npn-Transistor (T3), dessen Kollektor und Basis zusammengeschaltet den Steueraingang (E) bilden, und eines zweiten npn-Transistcr (T4), dessen Kollektor mit der anderen Ader (a) der Teilnehmerleitung (TL) verbunden ist, besteht und daß beide Transistoren (T3,T4) mit ihren Basen miteinander verbunden und mit ihren Emittern über zugeordnete Emitterwiderstände (R3,R4) an den negativen Pol der Serie bsspannungsqueHe (UB) angeschlossen sind«

6. Schaltungsanordnung nach Punkt 5, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle der direkten Verbindung zwischen Kollektor und Basis de;3 ersten Transistors (T3) die Basis-Emitter-Strecke eines weiteren npn-Transistors (15) geschaltet ist, dessen Kollektor rr.it dein positiven Pol -der Betriebsspannungsquelle (UB) verbunden ist.

7» Schaltungsanordnung nach Funkt 1,2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Stromquelle (G2) und Stromspiegelschaltung (1) eine Entkopplungsschaltung (2) eingefügt ist, die als Basisschaltung ausgeführt ist, wobei der Emitter des Ausgangstransistors (T¹T) mit dem Kollektor des Transistors (T2) der Stromquelle (G2) und der Kollektor des Ausgangstransistors (T7) mit dem Steuereingang (S) der Stromspiegelschal-, tung (1) und die Basis des Eingangstransistors (Τβ) mit dem negativen Pol einer Betriebsspannungsquelle (UB2) verbunden sind.

Hierau 2 Seiten Zeichnungen·