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Schaltungsanordnung für Fernmelde-, insbesondere Fernsprechanlagen
mit Schaltern Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung für Fernmelde-,
insbesondere Fernsprechanlagen mit Schaltern, deren Steuerstrompfad eine positiv
nichtlineare Widerstandscharakteristik aufweist und welche durch im Steuerstromkreis
wirkende Gleichspannungspotentiale steuerbar sind.
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Es ist bekannt, zur Gleichstromspeisung von Teilnehmerapparaten und
zur Überwachung der Teilnehmerleitung (d. h. ob sie im Teilnehmerapparat gegeschlossen
oder geöffnet ist) diese über symmetrische Wicklungen eines sogenannten Schleifenrelais
an eine Gleichspannungsquelle anzuschalten.
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Es ist bereits auch bekannt, an Stelle des Schleifenrelais eine Drosselspule
mit symmetrischen Wicklungen zu verwenden, durch welche die für Speisebrücken notwendige
Induktivität erzielt wird.
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Darüber hinaus wurde bereits vorgeschlagen, anstatt einer Drossel
einen Leitungsübertrager zu verwenden und eine Schleifenüberwachung mit Hilfe eines
eine ausgeprägte Rechteckcharakteristik seiner Hystereseschleife aufweisenden Übertragers
zu ermöglichen, von welchem vorzugsweise zwei Eingabewicklungen zwischen einerseits
zwei kapazitiv zusammengeschaltete Enden zweier leitungsseitiger Wicklungen eines
Leitungsübertragers und andererseits die beiden Pole der Amtsbatterie geschaltet
sind und dessen Eisenkern nur durch einen von zwei Zuständen der Teilnehmerleitung
(Schleife geschlossen bzw. geöffnet) der Teilnehmerschleife derart (durch den Schleifenstrom
bzw. durch Vorerregung) vormagnetisiert wird, daß er durch einer Abfragewicklung
zugeführte Abfrageimpulse zwischen den beiden Sättigungsbereichen kontinuierlich
alternierend ummagnetisiert wird.
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Es ist bekannt, über eine Ausgabewicklung eines solchen Eisenkernes
Ausgabeimpulse zu empfangen und durch diese weitere Schaltvorgänge herbeizuführen,
durch welche eine Auswertung der Schleifenzustände ermöglicht wird.
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Es wurde ferner bereits vorgeschlagen, solche Ausgabeimpulse zu verstärken
und durch sie ein Relais zu erregen, um Leitungszeichen, z. B. eine Unterbrechung
der Teilnehmerschleife, welche eine gleichzeitig über die Ausgabewicklung abgegebene
Reihe von Abfrageimpulsen verursachen, mit Hilfe von Kontakten dieses Relais wieder
in Gleichstromzeichen umsetzen zu können.
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Es wurde ferner hierzu vorgeschlagen, das durch die verstärkten Ausgabeimpulse
erregte Relais mit einem Kondensator zu überbrücken, um es von den einzelnen Ausgabeimpulsen
unabhängig zu machen.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, wechselspannungsüberlagerte
Gleichspannungszeichen, z. B. Rechteckimpulsreihen, in verstärkte reine Gleichspannungszeichen
umzuwandeln und hierzu trägheitsarm schaltende Schaltmittel, z. B. Transistoren,
zu verwenden. Diese Aufgabe wird durch eine Schaltungsanordnung gelöst, welche in
Kombination folgende, an sich bekannte Merkmale trägt: a) Herabsetzung des Wechselspannungsanteils
einer Steuerspannung durch Parallelschalten eines Kondensators zum Steuerstrompfad
des Schalters; b) Ruhestrom über den Steuerstrompfad mit Hilfe eines Ruhestromwiderstandes;
c) Aufhebung des Ruhestromes im Steuerstrompfad des Schalters durch Einwirkung der
Steuerspannung auf den über den Steuerstrompfad und den Ruhestromwiderstand verlaufenden
Ruhestromkreis.
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Der Vorteil der Erfindung geht aus dem kombinatorischen Effekt ihrer
Einzelmerkmale hervor. Dieser kombinatorische Effekt besteht darin, daß mit Rücksicht
auf die positiv nichtlineare Widerstandscharakteristik des Innenwiderstandes des
Steuerstrompfades des Schalters, der zur Durchschaltung eines erforderlichen Stromes
in seinem Laststrompfad einen bestimmten Mindeststrom erfordert, im Steuerstrompfad
des Schalters ein von dem Wechselspannungsanteil der Steuerspannung unbeeinflußter
reiner Ruhegleichstrom fließt und daß die mit Wechselspannung überlagerte Steuerspannung
für den Steuerstrompfad des Schalters sperrend wirkt. Dies bedeutet, daß die mit
Wechselspannung überlagerte Steuerspannung in dem Ruhestromwiderstand einen Strom
verursacht, dessen Wechselstromanteil verhältnisgleich dem Wechselspannungsanteil
an
der Steuerspannung ist, so daß also eine Verstärkung des Wechselspannungsanteiles
am positiv nichtlinearen Innenwiderstand des Steuerstrompfades des Schalters unterbunden
wird. Dies fällt insbesondere hinsichtlich der Forderung, um einer kurzen Reaktionszeit
des Schalters willen einen Kondensator C kleiner Kapazität zu verwenden, ins Gewicht,
da dadurch die Welligkeit der Steuerspannung nur so weit herabgesetzt werden muß,
daß durch ihren Mindestwert der Schalter noch eindeutig gesperrt ist.
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Der genannte Vorteil der Erfindung besteht nun in einem Gewinn bzw.
einer Einsparung an Steuerleistung bei welliger Steuerspannung.
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In der Figur ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung nur in wesentlich
zu ihrem Verständnis beitragenden Bestandteilen gezeigt, auf welches sie jedoch
keineswegs beschränkt ist.
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Es ist einer von vielen Teilnehmerapparaten Tn einer Fernsprechanlage
gezeigt, der über einen übertrager Ue und Wicklungen eines Eisenkernes K mit Rechteckcharakteristik
seiner Hysteresisschleife mit einer Gleichspannungsquelle verbunden ist. Mit Hilfe
des Eisenkernes K wird der Zustand der Teilnehmerleitung, d. h. ob sie im Teilnehmerapparat
Tn unterbrochen ist oder nicht, ermittelt, indem bipolare Rechteckimpulse von einem
Impulsgenerator R nach Schließen des Kontaktes b auf eine Abfragewicklung des Eisenkernes
gegeben werden, durch welche der Eisenkern zwischen seinen beiden Sättigungsbereichen
kontinuierlich alternierend gekippt wird, sofern die Teilnehmerleitung stromlos,
also im Teilnehmerapparat unterbrochen ist; auf Grund dessen werden in den beiden
untersten Wicklungen des Eisenkernes, den Ausgabewicklungen, Spannungsimpulse induziert,
die den Abfrageimpulsen entsprechen.
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Die Gleichrichter G 1 und G 2 bewirken eine Zweiwegegleichrichtung
der Ausgabeimpulse, so daß durch Ausgabeimpulse ein positives Potential am Punkt
c erzeugt wird. Die Erfahrung zeigt, daß das positive Potential am Punkt c wellig,
d. h. wechselspannungsüberlagert ist, da die Ausgabeimpluse nicht lückenlos ineinander
übergehen.
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Der als Schalter wirkende Transistor Tr ist im Zustand des Schleifenschlusses,
d. h. bei Ausbleiben von Ausgabeimpulsen, stromdurchlässig für seine Emitter-Kollektor-Strecke,
da ein Ruhestrom über den Ruhestromwiderstand W 1 und die Emitter-Basis-Strecke
fließt. Der Ruhestromwiderstand W 1 ist so bemessen, daß der Wert des Ruhestromes
in der Emitter-Basis-Strecke einen erforderlich großen Strom in der Emitter-Kollektor-Strecke
des Transistors zuläßt, in welche als Laststromwiderstand ein Widerstand W2 geschaltet
ist, der nachfolgend zu schaltende Schaltglieder irgendwelcher Art darstellen soll.
Die Gleichrichter G 1 und G 2 wirken im Spannungsbereich des Spannungsabfalles an
der vom Ruhestrom durchflossenen Emitter-Basis-Strecke des Transistors wie extrem
hochohmige Widerstände, so daß also der Emitter-Basis-Strom über den Punkt c nicht
beeinträchtigt wird. Störsignale an den Ausgabewicklungen können durch geeignet
ausgewählte Gleichrichter od. dgl. unterdrückt werden.
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Durch Ausgabeimpulse über die Ausgabewicklungen des Eisenkernes K
wird nun am Punkt c ein positives Spannungspotential erzeugt, durch welches der
Transistor T gesperrt wird. Dieses positive Spannungspotential, das ist die Steuerspannung,
weist eine Welligkeit auf, welche durch den Kondensator C so weit herabgesetzt wird,
daß die Mindestwerte des positiven Spannungspotentials zur sicheren Sperrung des
Transistors ausreichen. Der Kondensator ist bei Erfüllung dieser Forderung aber
so klein wie möglich gehalten, um die Reaktionsgeschwindigkeit der Anordnung so
wenig wie möglich zu beeinträchtigen, so daß sowohl geringe Schaltzeitverluste als
auch eine geringe thermische Belastung des als Schalter verwendeten Transistors
erzielt werden.
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Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zeichnet sich besonders dadurch
aus, daß zur Steuerung des Schalters trotz seiner positiv nichtlinearen Widerstandscharakteristik
seines Steuerstrompfades (Emitter-Basis-Strecke des Transistors T) eine wechselspannungsüberlagerte
Steuerspannung (Gleichspannung), deren Welligkeit durch einen Kondensator C herabgesetzt
wird, verwendet werden kann, indem die Steuerspannung zur Sperrung des Schalters
herangezogen wird.