FI104935B - Tilaajajohtoliitäntäpiiri - Google Patents

Description

104935

Tilaajajohtoliitäntäpiiri

Keksintö liittyy tilaajajohtoliitäntäpiiriin puhelinjärjestelmässä.

Vaikka puhelinverkoissa käytetään nykyisin yleisesti digitaalisia 5 keskuksia, tilaajajohdot keskuksesta tilaajalle ovat tyypillisesti analogisia kak-sijohtimisia tilaajajohtoja. Tämän vuoksi digitaalisissa keskuksissa tarvitaan erityinen analoginen tilaajaliitäntä, joka sovittaa yhteen digitaalisen keskuksen aikajakoisen signaalin ja analogisen tilaajajohdon, kuten kuviossa 1 keskuksen 10 tilaajaliitäntä 11, joka on kytketty tilaajapäätelaitteelle 12 menevään tilaaja-10 johtoon 13. Kuvion 1 mukaisesti analoginen tilaajaliitäntä 15 voi sijaita myös keskuksesta 10 erilleen sijoitetussa multipleksointiyksikössä 14, joka on kytketty digitaalisella johdolla 18 (esim. 2 Mbit/s) keskuksen digitaaliseen tilaaja-liityntään 19. Tällainen etämultipleksointiyksikkö 16 voi olla kytketty digitaalisella johdolla 20 (esim. 2 Mbit/s) myös toiseen multipleksointilaitteeseen 21, 15 joka on keskuksen läheisyydessä. Tämän toisen multipleksointiyksikön analoginen tilaajaliitäntä 221 on sitten kytketty digitaalisen tai analogisen keskuksen analogiseen tilaajaliitäntään 23. Multipleksointilaitteiden ja digitaalisten yhteyksien käyttö edellä esitetyllä tavalla sallii pidemmät tilaajien ja keskuksen väliset etäisyydet kuin puhtaasti analoginen tilaajajohto keskuksen ja tilaajan välillä. 20 Lisäksi multipleksointilaite voidaan sijoittaa lähelle tilaajia, jolloin tähtimäinen ..; * ‘ tilaajaverkko voidaan toteuttaa lyhyillä tilaajajohdoilla ja sitä kautta suhteellisen alhaisin kaapelointikustannuksin.

Periaatteellinen digitaalisen keskuksen tilaajaliitäntä on esitetty ku- ' viossa 2. Analogisen tilaajajohdon johtimet a ja b on kytketty tilaajajohtoliitän- Γ.. 25 täpiirilie 30 (SLIC). Johtimilla a ja b esiintyvät audiotaajuudet reititetään SLIC- piirille 30, joka asettaa tilaajajohdon pääteimpedanssin ja erottaa lähetys- ja vastaanottosuunnan signaalit toisistaan. Vastaanottosuunnan signaali syöte- tään alipäästösuotimen 31 kautta koodekille 33, joka muuntaa tilaajajohdon analogisen signaalin digitaaliseen PCM-koodattuun muotoon ja siirtää PCM- *;. 30 signaalin eteenpäin keskukselle. Vastaavasti keskukselta tuleva PCM- • * * koodattu signaali muunnetaan koodekissa 33 analogiseksi lähetyssuunnan ’···’ signaaliksi, joka syötetään alipäästösuotimen 32 ja SLIC-piirin 30 kautta tilaa- ·:· jajohdolle.

2 104935 Tärkeimpiä tilaajajohtoiiitäntäpiirin SLIC toimintoja ovat tilaajajohdon tehonsyöttö, soittojännitteen syöttö, tilaajasilmukan aktivoitumisen ilmaisu (off-hook -tila), jne. Aktiivinen tilaajasilmukka eli off-hook -tila tarkoittaa tapausta, jossa tilaaja on nostanut luurin kannattimestaan ja kannatinkytkin kytkee ti-5 laajajohdon a- ja b-johtimet toisiinsa, jolloin muodostuu tasavirtasilmukka SUC-piiriltä tilaajajohdon kautta tilaajapäätelaitteelle ja takaisin. Kun tilaajasilmukka aktivoituu, SLIC havaitsee silmukkavirran, ja lähettää tiedon off-hook -tilasta keskukselle. Kun luuri lasketaan paikoilleen (on-hook -tila), tilaajasilmukka katkeaa ja silmukkavirta häviää. SLIC-piiri havaitsee silmukkavirran 10 puuttumisen ja ilmoittaa on-hook -tilasta keskukselle.

Tilaajien etäisyydet keskuksesta vaihtelevat hyvin paljon. Osa tilaajista voi olla hyvin lähellä keskusta esim. 50-500 m, kun taas osa tilaajista voi olla kilometrien päässä keskuksesta. Tämän vuoksi myös tilaajajohtojen pituudet ja sitä kautta tilaajasilmukoiden resistanssit vaihtelevat. Lisävaihteluja ti-15 laajasilmukan resistanssiin aiheuttavat myös päätelaitteen tyyppi, tilaajajohdon ominaisuudet, tilaajajohtoon kytkettyjen päätelaitteiden lukumäärä, jne. Tilaa-jaliitännän vaatimuksiin kuuluu, että silmukkavirran on oltava oleellisesti vakio tilaajasilmukan kokonaisresistanssista ja häviöistä riippumatta. Tämän vuoksi tilaajajohtoiiitäntäpiirin ulostuloaste, joka syöttää silmukkavirran, tulee varustaa 20 silmukkavirran säädöllä.

Esillä olevan keksinnön tavoitteena on yksinkertainen ja edullinen : ' · · tilaajajohtoliitäntäpiiri, jossa on silmukkavirran vakiovirtasäätö.

:''.: Tämä saavutetaan tilaajajohtoliitäntäpiirillä (SLIC), joka on tarkoitettu kytkettäväksi kaksisuuntaiseen kaksijohtimiseen tilaajajohtoon audiosignaalien 25 siirtoa ja tehonsyöttöä varten, tilaajaliitäntäpiirin käsittäessä ulostulovahvisti-nasteen, joka tuottaa syöttöjännitteen tilaajajohtoon, ja silmukkavirran ilmaisin-välineet, jolla mitataan mainitun syöttöjännitteen aiheuttama silmukkavirta tilaa-jasilmukassa, joka muodostuu tilaajajohdon ja tilaajapäätelaitteen kautta, kun ti-laajapäätelaite on off-hook -tilassa. Piirille on keksinnön mukaisesti tunnus-30 omaista että ♦ * ♦ mainittu ulostulovahvistinaste käsittää ensimmäisen ei-invertoivan ;·' vahvistimen, jonka sisääntulo on kytketty referenssijännitteeseen ja säätöjän- .;:· nitteeseen ja ulostulo on kytketty tilaajajohdon ensimmäiseen johtimeen, ja toi- ·:··: sen invertoivan vahvistimen, jonka ensimmäinen sisääntulo on kytketty refe- 3 104935 renssijännitteeseen, toinen sisääntulo on kytketty säätöjännitteeseen ja ulostulo on kytketty tilaajajohdon toiseen johtimeen, mainittujen ensimmäisen ja toisen vahvistimen tuottaessa mainitusta säätöjännitteestä riippuvaisesti ensimmäisen ja toisen ulostulojännitteen, jotka ovat samansuuruiset mutta vastakkaismerkki-5 set suhteessa tilaajajohdon keskijännitteeseen, jonka mainittu referenssijännite määrää, mainitut ilmaisinvälineet käsittävät välineet, jotka mittaavat ensimmäisen virran tilaajanlinjan ensimmäisessä johtimessa ja toisen virran tilaajajohdon toisessa johtimessa sekä tuottavat ensimmäisen ja toisen mittaustuloksen sum- 10 man, ja että tilaajajohtoliitäntäpiiri lisäksi käsittää säätövälineen, joka on vasteelleen mainitulle mittaustulosten summalle muuttaakseen säätöjännitettä ennalta määrätyllä aikavakiolla off-hook -tilan alkaessa siten, että ensimmäinen ja toinen ulostulojännite pienenevät maksimijännitteestä alempaan jännittee-15 seen, joka antaa halutun silmukkavirran.

Tilaajajohtoliitäntäpiirin ulostuloaste käsittää kaksi vahvistinta, joista toinen on kytketty toimimaan invertoivana (negatiivinen vahvistus) ja toinen ei-invertoivana (positiivinen vahvistus). Kummankin vahvistimen ulostulo on kytketty vastaavaan tilaajajohdon johtimeen. Kummallekin vahvistimelle johde-20 taan yhteinen referenssijännite ja yhteinen säätöjännite. Referenssijännitteellä asetetaan vahvistimien ulostulojännite pienimmällä säätöjännitetasolla olemaan oleellisesti tilaajajohdon syöttöjännitteen ja maan keskijännitteessä tai symmetriapisteessä. Kun säätöjännite on minimissään, kummankin vahvisti-;; men ulostulo on tässä keskijännitteessä eikä tilaajajohtimien välillä ole jännite- 25 eroa. Kun vahvistimen säätöjännite kasvaa, ensimmäisen vahvistimen jännite muuttuu keskijännitteestä kohti maapotentiaalia toisen vahvistimen ulostulojännite kohti syöttöjännitettä, tai päinvastoin, riippuen säätöjännitteen napai-suudesta. Näin vahvistimien ulostulojännitteiden kasvaessa symmetrisesti keskijännitteen suhteen kasvaa myös tilaajajohdon johtimien välinen jännite-30 ero ja sitä kautta silmukkavirta tilaajasilmukassa.

»f *

Silmukkavirta mitataan erikseen tilaajajohdon kummastakin johti-•; mesta ja mittaustulokset summataan, jolloin mahdollinen yhteismuotoinen häi- riö kumoutuu. Mittaustulosten summa on siten suoraan verrannollinen silmuk-kavirran arvoon. Mittaustulosten summa syötetään säätövälineelle, jonka 4 104935 ulostulojännite muodostaa ensimmäisen ja toisen vahvistimen säätöjännitteen. Mikäli silmukkavirta on liian suuri, säätöväline muuttaa säätöjännitettä ennalta määrätyllä aikavakiolla suuntaan, joka pienentää vahvistimien ulostulojännit-teitä. Tällöin pienenee myös tilaajajohdon johtimien välinen jännite-ero ja sitä 5 kautta silmukkavirta pienenee. Kun mitattu silmukkavirta saavuttaa halutun suuruuden, säätövälineen tuottama säätöjännite asettuu saavutettuun jännitetasoon. Näin on saavutettu hyvin yksinkertainen ja edullinen tilaajajohdon tehonsyöttö ja silmukkavirran säätö. Säätö asettaa silmukkavirran kulloisenkin tilaajasilmukan resistanssiin ja häviöihin sopivaksi ja mukautuu myös hitaisiin 10 muutoksiin tilaajasilmukan ominaisuuksissa. Säätövälineen aikavakion vuoksi säätösilmukka kuitenkin suodattaa pois nopeat mitatun silmukkavirran vaihtelut, jotka johtuvat hetkellisistä häiriöistä tai tilaajajohdolla siirrettävästä vaihto-jännitetyyppisestä audiosignaalista. Säätöväline on keksinnön ensisijaisessa suoritusmuodossa integraattori.

15 Keksinnön eräässä suoritusmuodossa säätösilmukkaan on sijoitettu myös jännitteenrajoitin, joka on-hook -tilassa rajoittaa säätöjännitteen maksimitason sellaiseksi, että ensimmäisen ja toisen vahvistimen maksimiulostulo-jännitteet ovat ennalta määrätyn jännite-eron päässä maasta ja käyttöjännite-potentiaalista vaihtojännitetyyppisen informaatiosignaalin siirron mahdollista-20 miseksi tilaajajohdolla on-hook -tilassa. Tämä jännite-ero on edullisesti muutamia voltteja. Ilman rajoitinta integraattorin tuottama säätöjännite kasvaisi on-hook -tilassa (kun silmukkavirta puuttuu ja on siten pienempi kuin mainittu kynnysarvo) mainitun referenssijännitteen tasolle, jolloin vahvistimien ulostu-lojännitteet ohjautuisivat käyttöjännite- ja maapotentiaaleihin. Tämän vuoksi ·«·· ·*·.. 25 jännitteenrajoitin rajoittaa säätöjännitteen maksimitason ennalta määrätyn jän- nitemarginaalin, joka vastaa haluttua jännitemarginaalia ulostulojännitteissä, verran alempi kuin referenssijännite. Informaation siirtoa on-hook -tilassa voi-daan käyttää esimerkiksi kutsuvan tilaajan puhelinnumeroon siirtämiseen ti-laajapäätelaitteelle ja näyttämiseen päätelaitteen näytöllä ennenkuin tilaaja • · · 30 vastaa puheluun.

Keksinnön eräässä suoritusmuodossa säätösilmukka on lisäksi varustettu polariteetin kääntöpiirillä, joka syöttää säätöjännitteen vahvistimille ensimmäisellä polariteetilla tai vastakkaisella toisella polariteetilla puhelinkes-kuksen syöttämän polariteetin ohjaussignaalin tilasta riippuvaisesti. Tällä ta- 104935 5 valla voidaan yksinkertaisesti toteuttaa polariteetin kääntö, jota joissakin puhelinjärjestelmissä käytetään signalointiin keskukselta tilaajapäätelaitteelle tilaajajohdon yli. Kun säätöjännitteen polariteetti vaihdetaan, ensimmäisen vahvistimen lähtöjännite vaihtuu käyttöjännitteestä maahan ja toisen vahvistimen 5 maasta käyttöjännitteeseen, tai päinvastoin.

Keksinnön vielä erään suoritusmuodon mukaisesti teholähde, joka tuottaa käyttöjännitteen ja mainitun referenssijännitteen ensimmäiselle ja toiselle vahvistimelle, on järjestetty muuttamaan vahvistimien käyttöjännitettä halutun silmukkavirran tuottamiseen tarvittavasta vahvistimen ulostulojännit-10 teestä riippuvaisesti. Koska silmukkavirta on oleellisesti vakio, silmukkavirran tuottamiseen tarvittava ulostulojännite riippuu pääasiallisesti tilaajasilmukan resistanssista. Mikäli silmukkaresistanssi on suuri, tarvitaan myös suuri vahvistimen lähtöjännite. Kun silmukkaresistanssi on pieni, tarvitaan alhainen vahvistimien lähtöjännite. Vahvistimien käyttöjännitteen ja lähtöjännitteen väli-15 nen erotus menetetään tehohäviöinä vahvistimissa. Kun käyttöjännitettä keksinnön mukaisesti muutetaan pienemmäksi, kun tarvittava vahvistimien ulostulojännite on pienempi, vähennetään tehohäviöitä vahvistimissa ja sitä kautta tehonkulutusta. Teholähteissä voi olla esimerkiksi kaksi tai useampia käyttö-jännitteitä, joista valitaan sopiva kulloisellekin silmukkaresistanssille. Keksin-20 nön eräässä suoritusmuodossa teholähde on vasteellinen mainitulle säätöjän-riitteelle sopivan käyttöjännitteen valitsemiseksi vahvistimelle. Tämä on edul- t * lista, koska säätöjännitteen taso on suoraan verrannollinen vahvistimien uios-tulojännitteeseen. Esimerkiksi, kun teholähteessä on kaksi käyttöjännitettä off-hook -tilaa varten, teholähde voi olla järjestetty syöttämään ensimmäinen 25 alempi käyttöjännite, kun säätöjännitteen taso on ennalta määrätyn kynnysar-von alapuolella, ja toinen korkeampi käyttöjännite, kun säätöjännitteen taso on mainitun kynnysarvon yläpuolella. Joissakin puhelinjärjestelmissä vaaditaan :*·*: lisäksi erityisen suuri käyttöjännite, kun tilaajajohto on on-hook -tilassa. Teho- lähde voi olla järjestetty syöttämään tämä korkeakäyttöjännite vain kun tilaa-30 jajohto on on-hook -tilassa, ja käyttämään alempia käyttöjännitteitä off-hook -tilassa. Lisäksi teholähde on järjestetty asettamaan mainittu referenssijännite käyttöjännitteen mukaan siten, että keskijännite säilyy oikealla paikalla.

Seuraavassa kuvataan keksinnön ensisijaisia suoritusmuotoja vii-·.··: täten oheisiin piirroksiin, joissa 6 104935 kuvio 1 esittää erilaisia tilaajaverkon toteutustapoja analogisessa tai digitaalisessa paikalliskeskuksessa, kuvio 2 on analogisen tilaajaliitännän periaatteellinen lohkokaavio, kuvio 3 on keksinnön mukaisen tilaajajohtoliitäntäpiirin lohkokaavio, 5 kuvio 4 on kuvion 3 integraation n, rajoittimen ja polariteetinkääntö- piirin kytkentäkaavio, kuvio 5 on kuvaaja, joka havainnollistaa vahvistimien ulostulojän-nitteitä ajan funktiona on-hook- ja off-hook -tiloissa.

Esillä olevan keksinnön mukaista tilaajajohtoliitäntäpiiriä voidaan 10 soveltaa analogisissa tilaajaliitännöissä, digitaalisissa tai analogisissa keskuksissa tai erillisissä multipleksointilaitteissa.

Kuviossa 3 on esitetty keksinnön ensisijaisen suoritusmuodon mukainen tilaajajohtosovituspiiri (SLIC). Tilaajajohtoliitäntäpiirin ulostuloaste käsittää kaksi vahvistinta 110 ja 111, joiden ulostulot on vastaavasti kytketty ti-15 laajajohdon (tilaajasilmukan) johtimiin a ja b. Vahvistin 111 on kytketty toimimaan invertoivana (negatiivinen vahvistus -G) ja vahvistin 110 on kytketty toimimaan ei-invertoivana (positiivinen vahvistus G). Kummallekin vahvistimelle 110 ja 111 johdetaan yhteinen referenssijännite Vref ja yhteinen säätöjännite Vc. Referenssijännitteellä Vref asetetaan vahvistimien 110 ja 111 ulostulojän-20 nitteet Va ja Vb pienimmällä säätöjännitteen Vc tasolla (0 volttia) olemaan , oleellisesti tilaajajohdon syöttöjännitteen (Low_SV, tai High_SV) ja maan keskijännitteessä (esim. Nom_SV/2) tai symmetriapisteessä. Kun säätöjännite Vc on minimissään (0 V), kummankin vahvistimen 110 ja 111 ulostulo on tässä ·:· keskijännitteessä eikä tilaajajohtimien a ja b välillä ole jännite-eroa. Kun vah- • · · · 25 vistimen säätöjännite Vc kasvaa (> 0V), vahvistimen 111 ulostulojännite Vb muuttuu keskijännitteestä kohti maapotentiaalia ja vahvistimen 110 ulostulo-jännite Va kohti syöttöjänniteitä, tai päinvastoin, riippuen säätöjännitteen Vc napaisuudesta. Näin vahvistimien ulostulojännitteiden Va ja Vb kasvaessa • · ·* symmetrisesti keskijännitteen suhteen kasvaa myös tilaajajohdon johtimien a • · ♦ 30 ja b välinen jännite-ero Va-Vb ja sitä kautta silmukkavirta Hoop tilaajasilmukas-sa.

Puheinformaatio signaalisisääntulosta IN syötetään myös molem- mille vahvistimille 110 ja 111. Vaikka kuviossa 3 on selkeyden vuoksi esitetty 104935 7 erilliset sisääntulot puheelle ja säätöjännitteelle, ne voidaan käytännössä summata samaan sisääntuloon vastuksien kautta.

Silmukkavirta lloop mitataan erikseen tilaajajohdon kummastakin johtimesta a ja b sarjavastuksilla R1 ja R2 sekä differentiaalivahvistimilla 117 5 ja 118. Differentiaalivahvistimen 117 ulostulojännite on verrannollinen jännitteeseen, joka syntyy vastuksen R1 yli silmukkavirran lloop seurauksena. Vastaavasti differentiaalivahvistimen 118 ulostulojännite on verrannollinen jännitteeseen, joka syntyy vastuksen R2 yli silmukkavirran lloop seurauksena. Mittausjännitteet summataan summainelimessä 119 (esim. operaatiovahvistin) ja 10 summajännite Vs syötetään integraattorille 126 ja ilmaisimille 120 ja 121. Mittausjännitteiden summauksella kumotaan tilaajajohdossa mahdollisesti esiintyvä yhteismuotoinen häiriö, jolloin summajännite Vs on suoraan verrannollinen silmukkavirran lloop arvoon.

Mittaussummajännite Vs syötetään integraattorille, joka muodostaa 15 säätöjännitteen V1, jonka maksimitaso rajoitetaan rajoittimessa 127. Sitten säätöjännite V1 viedään polariteetinkääntöpiirille, jonka ulostulo on vahvistimien 110 ja 111 säätöjännite Vc.

Kuviossa 4 on esitetty keksinnön ensisijaisen suoritusmuodon mukaisen integraattorin 126, rajoittimen 127 ja polariteetinkääntöpiirin 128 kyt-20 kentäkaavio. Kytkentä on muodostettu yhden integroidun piirin 101, nelikko-.operaatiovahvistimen LM324S ympärille. Integraattori 126 käsittää operaatio- i * vahvistimen IC1/1, vastukset R8 ja R9, kondensaattorin C2 sekä diodin D1. Jännitteenrajoitin 127 käsittää operaatiovahvistimen IC1/2, kondensaattorit C3, C4 ja C5, vastukset R3, R4 ja R7, sekä vastuksien R5 ja R6 muodosta-25 man jännitteenjakajan.

:T: Kun tilaajasilmukka on on-hook-tilassa eikä silmukkavirtaa lloop kulje, summajännite Vs on oleellisesti nolla. Tällöin integraattoriksi kytketyn operaatiovahvistimen IC1/2 ulostulonastan 1 jännite V1 on oleellisesti sama ·'·*: kuin jännitteenjakajan R5 ja R6 muodostama osuus referenssijännitteestä 30 Vref, ts. K*Vref, missä K<1. Näin säätöjännitteen V1 ja sitä kautta säätöjännitteen Vc maksimitaso on rajoitettu jännitteeseen K*Vref. Jännite K*Vref esiintyy myös kondensaattorin C2 yli. Kun säätöjännite Vc on maksimissaan vahvistimien 110 ja 111 ulostulojännitteet ovat kuvion 5 kuvaajan mukaisesti lähellä syöttöjännitettä SV (esim. -48 V) ja maata (OV). Koska säätöjännitteen 104935 8

Vc maksimitaso on kuitenkin rajoitettu alemmaksi kuin Vref, ulostulojännitteen Va ja syöttöjännitteen -48V samoinkuin ulostulojännitteen Vb ja maan väliin jää jännitemarginaali dV (edullisesti 1-3 V), joka mahdollistaa informaation siirron on-hook -tilassa, kuten alla tullaan selittämään.

5 Oletetaan, että tilaaja nostaa luurin hetkellä t1, jolloin tilaajasilmuk- ka sulkeutuu ja silmukkavirta lloop alkaa kulkea. Koska ulostulojännitteet Va ja Vb ovat maksimitasossaan, myös silmukkavirta lloop on aluksi suuri, silmuk-karesistanssista Zloop riippuen. Tällöin operaatiovahvistimen IC1/2 sisään-tulonastaan 2 syötetty mittaussummajännite Vs nousee ylös. Tällöin konden-10 saattorin C2 yli oleva jännite ja sitä kautta säätöjännitteet V1 ja Vc alkavat pienentyä integraattorin aikavakiolla. Säätöjännitteen Vc laskeminen alentaa vahvistimien ulostulojännitteitä Va ja Vb ja sitä kautta silmukkavirtaa lloop, kuten kuviosta 5 voidaan nähdä välillä t1-t2. Silmukkavirran lloop pienentyminen laskee mittaussummajännitettä Vs operaatiovahvistimen IC1/2 sisääntulonastas-15 sa 2. Tällä tavoin säätösilmukka alentaa silmukkavirtaa ja jännitteitä Vs ja Vc kunnes summajännite Vs on saavuttanut kynnysarvon, joka vastaa haluttua silmukkavirtaa lloop. Tämä kynnysarvo asetetaan vastuksilla R3 ja R4. Kun kynnysarvo saavutetaan, säätöjännitteen Vc taso ja ulostulojännitteet va ja Vb lukittuvat, kuten välillä t2-t3 kuviossa 5. Hetkellä t3 tilaaja laskee luurin pai-20 kalleen (on-hook), tilaajasilmukka avautuu, silmukkavirta lloop katkeaa ja mit-.. taussummajännite Vs putoaa nollaan. Tällöin kondensaattorin C2 yli oleva jännite ja sitä kautta säätöjännite Vc alkaa jälleen nousta kohti arvoa K*Vref, joka saavutetaan hetkellä t4. Samalla tavoin vahvistimien ulostulojännitteet Va ja Vb nousevat maksimiarvoihinsa.

f·.. 25 Kuten edellä todettiin, jännitteenrajoitin 127 rajoittaa säätöjännitteen :T: maksimitason rajoittaa on-hook -tilassa sellaiseksi, että vahvistimien 110 ja 111 maksimiulostulojännitteet Va ja Vb ovat ennalta määrätyn jännite-eron dV päässä maasta ja syöttöjännitepotentiaalista vaihtojännitetyyppisen informaa-tiosignaalin siirron mahdollistamiseksi tilaajajohdolla on-hook -tilassa. Tämä 30 jännite-ero dV on edullisesti muutamia voltteja. Ilman rajoitinta 127 integraattorin 126 tuottama säätöjännite kasvaisi on-hook -tilassa (kun silmukkavirta puuttuu) referenssijännitteen Vref tasolle, jolloin vahvistimien 110 ja 111 ulos- ./,:1 tulojännitteet ohjautuisivat käyttöjännite-ja maapotentiaaleihin. Kuviossa 3 in- < formaatio, joka on-hook -tilassa halutaan siirtää, voidaan syöttää signaalisi- 104935 9 sääntulon In kautta vahvistimien 110 ja 111 sisääntuloihin samalla tavoin kuin esim. puhe off-hook -tilassa. Tällöin informaation näkyy vahvistimien ulostulo-jännitteiden amplitudimodulaationa, kuten kuviossa 5 on havainnollistettu si-niaalloilla 51 ja 52. Tilaajalaitteen lähettämä informaatio näkyy samanlaisena 5 jännitemodulaationa, joka voidaan ilmaista differentiaalivahvistimilla 117 ja 118. Vastaanotettu informaatio johdetaan sitten kondensaattorin C1 kautta signaaliulostuloon Out. Informaation siirtoa on-hook -tilassa voidaan käyttää esimerkiksi kutsuvan tilaajan puhelinnumeroon siirtämiseen tilaajapäätelait-teelle ja näyttämiseen päätelaitteen näytöllä ennenkuin tilaaja vastaa puhe-10 luun.

Polariteetinkääntöpiiri 128 syöttää säätöjännitteen Vc vahvistimille 110 ja 111 normaalisti edellä kuvatulla polariteetilla, jolloin myös ulostulojän-nitteiden Va ja Vb polariteetit ovat kuvion 5 mukaiset. Puhelinkeskus voi kuitenkin signaalilla Polarity Reversal ohjata piirin 128 kääntämään säätösignaa-15 Iin Vc ja sitä kautta ulostulojännitteiden Va ja Vb polariteetit vastakkaisiksi. Kuviossa 5 polariteetinkääntö tarkoittaisi, että jännitteet Va ja Vb vaihtaisivat hetkellisesti paikka keskenään. Tällä tavalla voidaan yksinkertaisesti toteuttaa polariteetin kääntö, jota joissakin puhelinjärjestelmissä käytetään signalointiin keskukselta tilaajapäätelaitteelle tilaajajohdon yli.

20 Kuviossa 4 on esitetty keksinnön ensisijaisen suoritusmuodon mu kainen polariteetinkääntöpiirin 128 kytkentäkaavio. Polariteetinkääntöpiiri 128 käsittää operaatiovahvistimen IC1/3, transistorin Q1, vastukset R10, R11, R12, R13, R14 ja R15 sekä kondensaattorin C6. Transistori Q1 kytkee ope-...· raationvahvistimen IC1/3 ei-invertoivaksi vahvistimeksi tai invertoivaksi vah- 25 vistimeksi ohjaussignaalin Polarity Reversal tilasta riippuvaisesti. Kun ohjaus-:T: signaali Polarity Reversal on ”0”, transistori Q1 ei johda. Tällöin IC1/3 toimii ei- invertoivana vahvistimena ja päästää säätösignaalin Vc lävitseen ilman pola-riteetin kääntöä. Kun ohjaussignaali Polarity Reversal on ”1”, transistori Q1 johtaa ja kytkee vahvistimen IC1/3 +-sisääntulon maahan. Tällöin IC1/3 toimii 30 invertoivana vahvistimena ja kääntää säätösignaalin Vc polariteetin.

• · »

Keksinnön vielä erään suoritusmuodon mukaisesti teholähde 129, joka tuottaa käyttöjännitteen vahvistimille 110 ja 111, on järjestetty muuttamaan vahvistimien käyttöjännitettä halutun silmukkavirran Hoop tuottamiseen tarvittavista vahvistimien ulostulojännitteistä Va ja Vb riippuvaisesti. Koska 10 104935 silmukkavirta Hoop on oleellisesti vakio, silmukkavirran Hoop tuottamiseen tarvittava jännite Va-Vb riippuu pääasiallisesti tilaajasilmukan resistanssista Zloop. Mikäli silmukkaresistanssi Zloop on suuri, tarvitaan myös suuri vahvistimien lähtöjännite Va-Vb. Kun silmukkaresistanssi Zloop on pieni, tarvitaan 5 alhainen vahvistimien lähtöjännite Va-Vb. Vahvistimien 110 ja 111 käyttöjännitteen ja lähtöjännitteiden Va ja Vb välinen erotus menetetään tehohäviöinä vahvistimissa. Kun käyttöjännitettä keksinnön mukaisesti muutetaan pienemmäksi, kun tarvittava vahvistimien ulostulojännite on pienempi, vähennetään tehohäviöitä vahvistimissa ja sitä kautta tehonkulutusta. Teholähteessä 129 10 voi olla esimerkiksi kaksi tai useampia käyttöjännitteitä, joista valitaan sopiva kulloisellekin silmukkaresistanssille. Kuviossa 3 teholähde 129 tuottaa kolme erilaista käyttöjännitettä: normaalijännite Nom_SV esim. -48V), suuri jännite High_SV (esim. -60V) sekä matala jännite Low_SV (esim. -30V). Joissakin maissa puhelinjärjestelmissä vaaditaan lisäksi erityisen suuri syöttöjännite (n. -15 60V) tilaajajohdolle, kun tilaajajohto on on-hook -tilassa. Tällaisessa tapauk sessa teholähde 129 syöttää vahvistimille 110 ja 111 käyttöjännitteen High_SV, kun tilaajajohto on on-hook -tilassa. Muussa tapauksessa teholähde 129 syöttää on-hook -tilassa käyttöjännitteen Nom_SV (esim. -48 V), kuten kuviossa 5 on esitetty.

20 Kuviossa 3 teholähdettä 129 ohjataan säätöjännitteellä Vc. Tämä .,' on edullista, koska säätöjännitteen Vc taso on suoraan verrannollinen vahvis timien 110 ja 111 ulostulojännitteisiin Va ja Vb. Kun säätöjännite Vc on lähellä Vrefiiä, tilaajajohto on on-hook -tilassa ja teholähde 129 syöttää Nom_SV tai >>>; High_SV. Kun säätöjännitteen Vc taso on off-hook -tilassa ennalta määrätyn 25 kynnysarvon alapuolella, teholähde 128 syöttää Nom_SV. Kun säätöjännit-teen Vc taso on off-hook -tilassa ennalta määrätyn kynnysarvon yläpuolella, teholähde 128 syöttää Low_SV. Kuvion 5 esimerkissä Va on välillä t2-t3 alempi kuin -30V, jolloin voitaisiin käyttää käyttöjännitettä Low_SV ja siten alentaa tehonkulutusta.

• · · 30 Jännitteenalennuspiiri 130 tuottaa teholähteen 129 tuottamasta • · · käyttöjännitteestä referenssijännitteen Vref. Näin Vref asettuu aina käyttöjännitteen mukaan siten, että keskijännite säilyy oikealla paikalla.

< „ 104935

Tilaajajohtimien a ja b väliin on kytketty ylijännitesuojayksikkö 112, joka suojaa tilaajajohtosovituspiiriä tilaajajohdon kautta mahdollisesti tulevilta ylijännitteiltä.

Tilaajajohdolta tuleva informaatiosignaali, joka on virtasignaali, 5 muutetaan jännitemuotoon vastuksissa R1 ja R2 ja välitetään vahvistimien 117 ja 118 kautta summausyksikköön 119. Kun virta mitataan tilaajajohdon Z1 molemmista päistä ja tulokset summataan keskenään, saadaan tilaajajohdolla mahdollisesti syntyvä yhteismuotoinen häiriösignaali kumottua. Summausyksi-kön 119 jälkeen signaali viedään kytkentäkondensaattorin C1 kautta Out-10 terminaalille.

Tilaajajohtosovituspiiri käsittää edelleen sisääntulon Ring Voltage, johon syötetään soittosignaali. Soittosignaali aktivoidaan ohjaussisääntulon in Ring sig. On kautta kytkentäelimen 124 avulla, jolloin soittosignaali johdetaan tilaajajohdon johtimelle b. Vahvistin 111 voidaan ohjata korkeaimpedanssiseen 15 tilaan ohjaussisääntulon High Ohm kautta soittosignaalin ollessa aktiivinen.

Summausyksiköltä 119 tuleva summajännite viedään myös ilmaisi-nyksiköille 120 ja 121. Ilmaisinyksikkö 120 havaitsee, jos tilaajajohto siirtyy on-hook -tilasta off-hook -tilaan eli linja avataan. Ilmaisinyksikkö 121 puolestaan havaitsee on-hook -tilasta off-hook -tilaan siirtymisen soittosignaalin ollessa 20 aktiivinen. Tilaajajohdon tilatieto johdetaan edelleen ilmaisinyksiköiltä 120 ja 121 ulostuloon On/Off hook valitsinyksikön 125 kautta. Valitsinyksikkö 125 valitsee kumpaa ilmaisinyksikköä käytetään. Valinta tapahtuu ohjaussisääntu-losta High Ohm tulevan signaalin perusteella siten, että High Ohm signaalin ollessa aktiivinen tiedetään myös soittosignaalin olevan aktiivinen ja käytetään 25 ilmaisinyksikköä 121. Muutoin käytetään ilmaisinyksikköä 120. Kytkentä käsit-:T: tää myös ilmaisimen 122, jolla ilmaistaan maanäppäinsignaali ja johdetaan se GND key -nastaan. Ilmaisimelle 122 tulee syöttötieto vahvistimilta 117 ja 118 : * · *: vähentäjäyksikön 123 kautta.

Oheinen selitys ja siihen liittyvä selitys on tarkoitettu vain havainnoi-30 listamaan keksintöä. Yksityiskohdiltaan keksinnön mukainen tilaajajohtoliitän- • · ♦ täpiiri voi vaihdella oheisten patenttivaatimusten puitteissa ja hengessä.

t ·

Claims (12)

104935 12

1. Tilaajajohtoliitäntäpiiri (SLIC), joka on tarkoitettu kytkettäväksi kaksisuuntaiseen kaksijohtimiseen tilaajajohtoon audiosignaalien siirtoa ja te-honsyöttöä varten, tilaajaliitäntäpiirin käsittäessä 5 ulostulovahvistinasteen (110, 111), joka tuottaa syöttöjännitteen ti laajajohtoon, silmukkavirran ilmaisinvälineet (R1, R2,117, 118,119), joilla mitataan mainitun syöttöjännitteen aiheuttama silmukkavirta tilaajasilmukassa, joka muodostuu tilaajajohdon ja tilaajapäätelaitteen kautta, kun tilaajapäätelaite on off-10 hook -tilassa, tunnettu siitä, että mainittu ulostulovahvistinaste käsittää ensimmäisen ei-invertoivan vahvistimen (110), jonka sisääntulo on kytketty referenssijännitteeseen (Vref) ja säätöjännitteeseen (Va) ja ulostulo on kytketty tilaajajohdon ensimmäiseen joh-timeen (a), ja toisen invertoivan vahvistimen (111), jonka ensimmäinen sisään-15 tulo on kytketty referenssijännitteeseen (Vref), toinen sisääntulo on kytketty säätöjännitteeseen (Va) ja ulostulo on kytketty tilaajajohdon toiseen johtimeen (b), mainittujen ensimmäisen ja toisen vahvistimen (110, 111) tuottaessa mainitusta säätöjännitteestä riippuvaisesti ensimmäisen (Va) ja toisen ulostulojännit-teen (Vb), jotka ovat samansuuruiset mutta vastakkaismerkkiset suhteessa ti-20 laajajohdon keskijännitteeseen, jonka mainittu referenssijännite määrää, i mainitut ilmaisinvälineet käsittävät välineet (R1, R2, 117, 118, 119), :' jotka mittaavat ensimmäisen virran tilaajanlinjan ensimmäisessä johtimessa ja . toisen virran tilaajajohdon toisessa johtimessa sekä tuottavat ensimmäisen ja ···· toisen mittaustuloksen summan (Vs), 25 ja että tilaajajohtoliitäntäpiiri lisäksi käsittää säätövälineen (126), joka on vasteellinen mainitulle mittaustulosten summalle (Vs) muuttaakseen säätö-jännitettä (Vc) ennalta määrätyllä aikavakiolla off-hook -tilan alkaessa siten, että • · · ensimmäinen ja toinen ulostulojännite pienenevät maksimijännitteestä alempaan • * · *·_ jännitteeseen, joka antaa halutun silmukkavirran (l^).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen tilaajajohtoliitäntäpiiri, tunnet- tu siitä, että säätöväline (126) on järjestetty muuttamaan säätöjännitettä (Vc) :· siten, että mittausten summa (Vs) saavuttaa ennalta määrätyn kynnysarvon, jo- •: · · j ka vastaa mainittua haluttua silmukkavirtaa (l^). 104935 13

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen tilaajajo h top i i ri, tunnettu siitä, että säätöväline käsittää integraattorivälineen (126), jonka sisääntulo on mainittu mittaustulosten summa ja ulostulo mainittu säätöjännite.

4. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen tilaajajohtoliitäntäpiiri, 5 tunnettu siitä, että piiri käsittää jännitteenrajoittimen (127), joka on-hook - tilassa rajoittaa säätövälineen (126) tuottaman säätöjännitteen maksimitason sellaiseksi, että ensimmäisen ja toisen vahvistimen (110, 111) maksimiulostulo-jännitteet ovat ennalta määrätyn jännite-eron (dV) päässä maasta ja käyttöjän-nitepotentiaalista vaihtojännitetyyppisen informaatiosignaalin (51) siirron mah-10 dollistamiseksi tilaajajohdolla on-hook -tilassa.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen tilaajajohtoliitäntäpiiri, tunnet-t u siitä, että säätöjännitteen maksimitaso on ennalta määrätyn jännitemargi-naalin verran alempi kuin mainittu referenssijännite.

6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen tilaajajohtoliitäntä-15 piiri, tunnettu siitä, että mainittu referenssijännite (Vref) on jäljestetty kontrolloimaan vahvistimien (110, 111) ulostulojännitteitä (Va, Vb) siten, että säätö-jännitteen (Vc) minimitasolla, kuten 0 volttia, ensimmäisen ja toisen vahvistimen ulostulojännitteet (Vb, Va) ovat mainitussa keskijännitteessä, ja että säätöjännitteen kasvaessa ensimmäisen vahvistimen (110) ulostulojännite (Va) menee 20 kohti käyttöjännitepotentiaalia ja toisen vahvistimen (111) ulostulojännite (Vb) kohti maata, tai päinvastoin, säätöjännitteen (Vc) polariteetista riippuen.

7. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen tilaajajohtoliitäntäpiiri, tunnettu siitä, että piiri käsittää polariteetinkääntöpiirin (128), joka syöttää säätöjännitteen vahvistimille (110, 111) ensimmäisellä polariteetilla tai ··« 25 vastakkaisella toisella polariteetilla puhelinkeskuksen syöttämän polariteetinoh- • ♦ :’ jaussignaalin tilasta riippuvaisesti. *·* * 8. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen tilaajajohtoliitäntä piiri, tunnettu siitä, että piiri lisäksi käsittää teholähteen (129) käyttöjännit- • · · : teen ja mainitun referenssijännitteen tuottamiseksi ensimmäiselle ja toiselle vah- • · · v : 30 vistimelle (110,111), mainitun teholähteen (129) ollessa järjestetty muuttamaan vahvistimien käyttöjännitettä halutun silmukkavirran tuottamiseen tarvittavasta .' · *. vahvistimien ulostulojännitteestä riippuvaisesti. •« · 14 104935

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen tilaajajohtoliitäntäpiiri, tunnettu siitä, että teholähde (129) on vasteelleen mainitulle säätöjännitteelle (Vc) sopivan käyttöjännitteen valitsemiseksi vahvistimille.

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen tilaajajohtoliitäntäpiiri, tun-5 nettu siitä, että teholähde (129) on järjestetty syöttämään ensimmäinen alempi käyttöjännite, kun säätöjännitteen taso on ennalta määrätyn kynnysarvon alapuolella, ja toinen korkeampi käyttöjännite, kun säätöjännitteen taso on mainitun kynnysarvon yläpuolella.

11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen tilaajajohtoliitäntäpiiri, tun-10 nettu siitä, että teholähde (129) on järjestetty syöttämään kolmas käyttöjännite, joka on suurempi kuin ensimmäinen ja toinen käyttöjännite, kun tilaajajohto on on-hook -tilassa.

12. Jonkin patenttivaatimuksen 9-11 mukainen tilaajajohtoliitäntäpiiri, t u n n e 11 u siitä, että teholähde (129) on järjestetty asettamaan mainittu 15 referenssijännite (Vref) käyttöjännitteen mukaan. * < I I 14·· I 1 4 • 1 » • 1 • · • · · · • · • · * · · • · · * · · • · · « · · • · · • 1 · 4 4 4 « « · • · · • · · „ 104935 15