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Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Schaltungs-
anordnung
der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß sie die vom Schleifenstrom
durchflossenen Schaltungsteile eines Fernsprechgeräts während des Anreizzustands,
d. h. bei sehr kleinen Schleifenströmen, niederohmig überbrückt, und sehr hochohmig
wird, wenn der Schleifenstrom einen vorgegebenen Wert überschreitet.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei der Schaltungsanordnung der
eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß im Anreizzweig zwei Feldeffekttransistoren
vom selbstleitenden Typ liegen, bei kleinem Schleifenstrom (Anreizzustand) leiten,
und mit zunehmendem Schleifenstrom ihren Arbeitspunkt gegensinnig ändern.
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Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung verwirklicht in besonders
einfacher Weise einen von der Größe des Schleifenstroms abhängigen Widerstand in
dem Anreizzweig, der den von Schleifenstrom durchflossenen Schaltungsteilen des
Fernsprechgeräts parallel liegt. Durch den Einsatz jeweils zweier selbstleitender
Feldeffekttransistoren im Anreizzweig, die bei kleinem Schleifenstrom leiten und
ihren Arbeitspunkt bei zunehmendem Schleifenstrom gegensinnig verändern, ist der
Anreizzweig im Anreizzustand (sehr kleiner Schleifenstrom) niederohmig und im normalen
Betriebszustand (relativ großer Schleifenstrom) hochohmig, da dann einer der beiden
Feldeffekttransistoren in den Sperrzustand übergegangen ist. Da die beiden selbstleitenden
Feldeffekttransistoren, die als Depletion-MOS-oder als Sperrschicht-Feldeffekttransistor
ausgebildet sein können, mit zunehmendem Schleifenstrom ihren Arbeitspunkt gegensinnig
ändern, stellt sich unabhängig von der Richtung des Schleifenstroms, d. h. unabhängig
von der Polung der Anschlußleitungen, bei dem normalen Schleifenstrom ein Sperrzustand
bei einem Feldeffekttransistor ein.
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Bevorzugt sind die beiden Feldeffekttransistoren beide entweder vom
p-Kanal-Typ oder vom n-Kanal-Typ. Die Gate-Elektrode der beiden Feldeffekttransistoren
ist so geschaltet, daß sie parallel zur Drain-Source-Strecke jeweils des anderen
Feldeffekttransistors liegt und eine Schleifenstrom-abhängige Steuerspannung UGS
(Gate-Source-Spannung) abgreift. Die Gate-Elektroden der beiden Feldeffekttransistoren
greifen mindestens einen Teil der an der Schleifenstrom durchflossenen Teilschaltung
des Fernsprechgeräts als Steuerspannung UGF ab, und die Gate-Source-Strekken - bzw.
die Gate-Drain-Strecken - der Feldeffekttransistoren sind bevorzugt zu diesem Zweck
parallel zu dem Fernsprechgerät bzw. dessen überbrückter Teilschaltung geschaltet,
wobei die Gate-Elektrode des ersten Feldeffekttransistores dessen Source-Drain-Kanal
mit einem Anschluß des Fernsprechgeräts verbunden ist, am anderen Anschluß des Fernsprechgeräts
liegt, und wobei die Gate-Elektrode des zweiten Feldeffekttransistors, dessen Source-Drain-Kanal
mit dem anderen Anschluß des Fernsprechgeräts verbunden ist, am einen Anschluß des
Fernsprechgeräts liegt.
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Die Drain-Source-Kanäle der beiden Feldeffekttransistoren sind miteinander
verbunden. Alternativ läßt sich ein hochohmiger Spannungsteiler parallel zu dem
Schleifenstrom-durchflossenen Schaltungsteil des Fernsprechgeräts vorsehen. Die
Gate-Elektroden der Transistoren liegen dann am Spannungsteiler und greifen für
den einen Transistor eine negative, für den anderen Transistor eine positive Steuerspannung
ab.
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Beim Anwachsen des Stroms durch den Spannungsteiler, d. h. beim Anwachsen
des Schleifenstroms, wird einer der Feldeffekttransistoren noch stärker leitend,
der andere wird sperrend. Diese beiden Ausführungsformen der Erfindung besitzen
einen besonders einfachen Aufbau und besitzen lediglich zwei aktive Bauelemente.
Aufgrund der relativ starken Streuung der Schwellenspannung (Pinch-Off-Spannung)
Um, die den Übergang vom Sperrzustand in den Leitungszustand kennzeichnet, ist der
Übergang zwischen dem niederohmigen und dem hochohmigen Zustand des Anreizzweiges
mit entsprechenden Exemplarstreuungen behaftet Alternativ ist ein p-Kanal- und ein
n-Kanal-Feldeffekttransistor in Serie in den Anreizzweig gelegt, und deren Gate-Elektroden
erhalten über eine Steuerschaltung eine vom Schleifenstrom abhängige Steuerspannung
(Gate-Source-Spannung) derselben Polarität. Die Steuerschaltung schaltet bei Zunahme
des Schleifenstroms je nach Polung der Anschlußleitungen des Fernsprechgeräts den
einen oder den anderen Feldeffekttransistor in den Sperrzustand.
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Die Steuerschaltung besteht bevorzugt aus zwei parallelen bipolaren
Transistoren, deren Basisanschluß gemeinsam auf einem vom Schleifenstrom variierbaren
Potential liegt, während die Emitter-Kollektor-Strecke - von einem anderen Potential
aus - jeweils den Gate-Elektroden der Feldeffekttransistoren vorgeschaltet sind.
Die beiden bipolaren Transistoren sind von verschiedenem Leitungstyp. Erreicht daher
das Potential am gemeinsamen Basisanschluß - z. B. wegen der Zunahme des Schleifenstroms
- einen vorgegebenen Wert, so wird einer der bipolaren Transistoren gesperrt, während
der andere leitet, wodurch sich die Steuerspannungen der beiden Feldeffekttransistoren
im Anreizzweig gegensinnig so ändert, daß einer der Transistoren sperrt. Diese Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung besitzt den Vorteil, daß der Schwellwert
des Schleifenstroms, bei dem der Anreizzweig vom niederohmigen in den hochohmigen
Zustand übergeht, sehr genau über die Schwellspannung der bipolaren Transistoren
der Steuerschaltung einstellbar ist.
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Bei Fernsprechgeräten, die in Serie eine erste Teilschaltung und
eine zweite Teilschaltung besitzen, die beide vom Schleifenstrom durchfressen sind,
kann es ausreichen, wenn der Anreizzweig nur parallel einer Teilschaltung liegt.
Die vom Schleifenstrom abhängige Steuerspannung, welche die Gate-Elektroden oder
die Steuerschaltung abgreifen, läßt sich dann in einfacher Weise von derjenigen
Spannung ableiten, die der Schleifenstrom am anderen Schaltungsteil erzeugt.
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Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der
Zeichnung näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Schaltungsanordnung; F i g 2 eine zweite Ausführungsform der Schaltungsanordnung;
F i g. 3 eine dritte Ausführungsform der Schaltungsanordnung, bei der nur eine Schleifenstrom
durchflossene Teilschaltung eines Fernsprechgeräts überbrückt ist; und F i g. 4
eine vierte Ausführungsform der Schaltungsanordnung, bei der ebenfalls nur eine
vom Schleifenstrom durchflossene Teilschaltung des Fernsprechgeräts überbrückt ist
F i g. 1 zeigt ein Fernsprechgerät 2, welches mit seinen Anschlüssen a und b an
einen Hauptanschluß des Fernsprechnetzes anschließbar ist Parallel zum Fernsprechgerät
2 liegt der Anreizzweig 6, der aus zwei
selbstleitenden Feldeffekttransistoren
T1 und T2 besteht, deren Source-Drain-Kanäle in Serie geschaltet sind. Die selbstleitenden
Feldeffekttransistoren T1, T2 können sowohl Sperrschicht- als auch Depletion-MOS-Feldeffekttransistoren
sein. Die Source-Drain-Kanäle der beiden Transistoren T1, T2 bilden den Anreizzweig
6. Die Gate-Elektrode des ersten Transistors T1, dessen Source-Drain-Kanal am Anschluß
a des Fernsprechgeräts 2 liegt, ist mit dem Anschluß b des Fernsprechgeräts verbunden.
Die Gate-Elektrode des zweiten Transistors T2, dessen Source-Drain-Kanal am Anschluß
b des Fernsprechgeräts 2 liegt, ist mit dem Anschluß a des Fernsprechgeräts 2 verbunden.
Die Gate-Elektroden greifen auf diese Weise eine Spannung zwischen der Gate-Elektrode
und dem Source-Drain-Kanal ab, die nachfolgend als Steuerspannung bezeichnet wird
und derjenigen Spannung entspricht, welche der Schleifenstrom am Fernsprechgerät
erzeugt. Die Steuerspannung an den. beiden Feldeffekttransistoren ist dadurch vom
Schleifenstrom abhängig. Da die beiden Feldeffekttransistoren beide entweder vom
p-Kanal-Typ oder vom n-Kanal-Typ und selbstleitend sind, befinden sich T1 und T2
bei sehr kleinem Schleifenstrom im leitenden Zustand. Wächst der Schleifenstrom
dagegen über einen vorgegebenen Schwellwert an, der von den Schwellspannungen von
T1 und T2 bestimmt ist, so verändern sich die Arbeitspunkte von T1 und T2 gegensinnig,
und ein Feldeffekttransistor sperrt schließlich. Liegt z. B. am Anschluß a positives
Potential und am Anschluß b negatives Potential, und sind die Feldeffekttransistoren
T1 und T2 vom n-Kanal-Typ, so liegt an T1 eine negative Steuerspannung, die den
n-Kanal-Transistor T1 zunehmend sperrt. Am Transistor T2 liegt eine positive Steuerspannung,
die den n-Kanal-Transistor T2 zunehmend öffnet. Bei einer Umpolung der Anschlüsse
a, b ergeben sich analoge Verhältnisse.
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Fig.2 zeigt eine der F i g. 1 entsprechende Schaltungsanordnung,
bei der parallel zum Fernsprechgerät 2 mit den Anschlüssen a, b der Anreizzweig
6 liegt, der aus der Serienschaltung der Source-Drain-Kanäle der beiden selbstleitenden
Feldeffekttransistoren T1, T2 besteht, die beide entweder vom n-Kanal-Typ oder beide
vom p-Kanal-Typ sind. Abweichend von F i g. list in Fig.2 ein hochohmiger Spannungsteiler
R1, R2 parallel zum Fernsprechgerät 2 geschaltet, und die Gate-Elektroden greifen
die Steuerspannung der Feldeffekttransistoren vom Spannungsteiler R 1, R 2 ab.
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Da durch den Spannungsteiler R 1, R2 ein Teil des Schleifenstroms
fließt, ist die abgegriffene Steuerspannung wiederum abhängig vom Schleifenstrom
Is Die vom Schleifenstrom am Widerstand R 1 erzeugte Spannung Usi I steht an T1
als Steuerspannung Us l zur Verfügung und sperrt T1 bei zunehmendem Schleifenstrom.
Die an R2 erzeugte Spannung Us2 steht an T2 als Steuerspannung Us2 zur Verfügung
und öffnet T2 mit zunehmendem Schleifenstrom. Bei einer Umpolung der Anschlußleitungen
a, b ergeben sich an T1, T2 vertauschte Verhältnisse, so daß mit zunehmendem Schleifenstrom
jeweils einer der Transistoren T1, T2 sperrt, während bei sehr kleinem Schleifenstrom
T 1 und T2 im leitenden Zustand arbeiten.
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Die F i g. 3 und 4 zeigen ein Fernsprechgerät, welches in Serie eine
erste Teilschaltung 2a und eine zweite Teilschaltung 2b besitzt, die beide vom Schleifenstrom
durchflossen sind. Die Teilschaltung 2a stellt z. B. eine Lauthör-Verstärkungseinrichtung
da, die Teilschaltung 2b stellt den Sprechkreis eines Fernsprechapparates dar. Der
Anreizzweig 6 liegt parallel zur Teilschaltung 2a und besteht aus zwei selbstleitenden
Feldeffekttransistoren T3, T4, deren Source-Drain-Kanäle in Serie liegen und die
Teilschaltung 2a überbrücken. Der Feldeffekttransistor T3 ist vom p-Kanal-Typ, der
Feldeffekttransistor T4 vom n-Kanal-Typ. Die Gate-Elektroden von T3 und T4 greifen
im vorliegenden Fall zwei gleichgerichtete Steuerspannungen ab, deren Zunahme bewirkt,
daß - unabhängig von der Polung der Anschlüsse a, b - einer der Feldeffekttransistoren
zunehmend leitet und der andere sperrt.
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In der Schaltungsanordnung gemäß F i g. 4 liegen die Gate-Elektroden
von T3 und T4 am Ausgangsanschluß b derjenigen Teilschaltung 2b, die von T3 und
T4 nicht überbrückt wird. Als Schleifenstrom-abhängige Steuerspannung dient daher
die Spannung, die der Schleifenstrom an der Teilschaltung 2b (für den Transistor
T4) bzw. an beiden Teilschaltungen 2a, 2b (für den Transistor T3) erzeugt. Die Schaltung
gemäß Fig.4 besitzt einen besonders einfachen Aufbau, da die für T3 und T4 abgegriffenen
Steuerspannungen jedoch voneinander verschieden sind, wird bei Polungsvertauschung
der Sperrzustand des Anreizzweiges bei jeweils verschiedenem Schleifenstrom erreicht.
Außerdem ist der Übergang in den Sperrzustand von der jeweiligen Schwellspannung
der verwendeten Feldeffekttransistoren abhängig.
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Um den Übergang des Anreizzweiges 6- vom leitenden in den Sperrzustand
unabhängig von den Kenndaten, d. h. insbesondere der Schwellspannung, der verwendeten
Feldeffekttransistoren festlegen zu können, ist bei der Schaltungsanordnung nach
F i g. 3 eine Steuerschaltung 8 vorgesehen, die einen pnt- und einen npn-Transistor
T5, T6 enthält. Der Basisanschluß B der beiden bipolaren Transistoren T5, T6 liegt
gemeinsam auf einem mit dem Schleifenstrom variierenden Potential, nämlich am gemeinsamen
Anschlußpunkt zwischen den beiden Teilschaltungen 2a, 2b. Der gemeinsame Basisanschluß
B läßt sich jedoch durch Verwendung eines hochohmigen Spannungsteilers parallel
zur Teilschaltung 2b auch anderweitig vom Schleifenstrom abgängig festlegen. Die
Emitter E von T5, T6 liegen gemeinsam auf einem anderen Potential, z. B. an der
Anschlußleitung b, und der Kollektor K des pnt-Transistors T5 ist mit der Gate-Elektrode
von T3, der Kollektor des Transistors T6 mit der Gate-Elektrode von T4 verbunden.
Wenn daher das Potential am gemeinsamen Basisanschluß B einen vorgegebenen Wert
überschreitet, wird einer der Transistoren T5, T6 sperren, und der andere Transistor
wird stärker leiten als dies bei kleinem Schleifenstrom für beide Transistoren T5,
T6 der Fall ist. Der gesperrte Transistor, z. B.
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T6, hat eine Verringerung der Steuerspannung T4 zur Folge, die Durchschaltung
des anderen Transistors, z. B.
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T5, hat eine Vergrößertung der Steuerspannung an T3 zur Folge. Die
Einfügung der Steuerschaltung 8 besitzt den Vorteil, daß die Durchschaltung bzw.
Sperrung der Transistoren T5, T6 sehr genau von einem gewünschten Schleifenstrom-Schwellwert
abhängig gemacht werden kann, so daß die Sperrung des Anreizzweiges bei einem vorgegebenen
Schleifenstrom - unabhängig von den Kenndaten der Feldeffekttransistoren 7; T4 -einsetzt.