УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОЕДИНЕНИЯ ТРАКТОВ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ Российский патент 2000 года по МПК H04B1/58 

Изобретение относится к технике электрической связи и может найти применение для соединения прямых и обратных трактов передачи информации, в частности для использования в цифровых телефонных аппаратах.

Наиболее близким к заявляемому решению по технической сущности и достигаемому техническому результату является устройство для соединения трактов передачи информации по патенту Российской Федерации N 2014735, опубл. 15.06.94, М. Кл. ⁵ H 04 B 1/58, содержащее ключевой каскад, делитель напряжения, трехобмоточный трансформатор, первая и вторая обмотки которого включены согласно и подсоединены первыми выводами соответственно к первой и второй шинам входного прямого тракта передачи, а третья обмотка первым выводом подсоединена к выходу ключевого каскада, вторым выводом - к общей шине, при этом цепь питания ключевого каскада подсоединена к второму выводу первой обмотки трансформатора, к которому также подсоединены катод диода и первый вывод конденсатора, второй вывод которого, анод диода и второй вывод второй обмотки трансформатора соединены с общей шиной, а вход ключевого каскада соединен с входной шиной обратного тракта, причем первая входная шина соединена с выходом формирователя выходного сигнала, выполненного в виде порогового устройства, вход которого подсоединен к выходу делителя напряжения. В данном устройстве пороговое устройство формирователя выходного сигнала выполнено в виде диодов с делителями опорного напряжения, которое подается на них от каскада стабилизации напряжения, который подсоединен через диод к второму выводу первой обмотки трансформатора.

Основным недостатком данного устройства для соединения трактов передачи информации является недостаточная фиксация по соотношению длительностей входных импульсов, соответствующих лог."1" и лог."0" на заданном уровне от их амплитуд при изменении длины абонентской линии, что обусловлено привязкой этого уровня к заданной стабилизированной величине, что не позволяет обеспечить автоматическое отслеживание уровня входных импульсов при изменении длины абонентской линии.

В основу изобретения положена задача создания эффективного устройства для соединения трактов передачи информации путем обеспечения достаточной фиксации по соотношению длительностей входных импульсов, соответствующих лог. "1" и лог. "0", с привязкой их изменяющейся амплитуды к соответствующему изменению уровня дистанционного питания, которые одновременно изменяются с изменением длины абонентской линии, что позволит обеспечить автоматическое отслеживание изменения амплитуд входных импульсов.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве для соединения трактов передачи информации, содержащем ключевой каскад, делитель напряжения, трехобмоточный трансформатор, первая и вторая обмотки которого включены согласно и подсоединены первыми выводами соответственно к первой и второй шинам входного прямого тракта передачи, а третья обмотка первым выводом подсоединена к выходу ключевого каскада, вторым выводом - к общей шине, при этом цепь питания ключевого каскада подсоединена ко второму выводу первой обмотки трансформатора, к которому также подсоединены катод диода и первый вывод конденсатора, второй вывод которого, анод диода и второй вывод второй обмотки трансформатора соединены с общей шиной, а вход ключевого каскада соединен с входной шиной обратного тракта, причем первая выходная шина соединена с выходом формирователя выходного сигнала, выполненного в виде порогового устройства, вход которого подсоединен к выходу делителя напряжения, делитель напряжения подсоединен соответственно к второму выводу первой обмотки и к первому выводу третьей обмотки трансформатора, при этом третья обмотка трансформатора включена противофазно первой и второй обмоткам. Пороговое устройство формирователя выходного сигнала может быть выполнено в виде компаратора, который может содержать резистор положительной обратной связи. Кроме того, устройство дополнительно содержит последовательно соединенные селектор информационного сигнала и формирователь импульсов информационного сигнала, при этом вход селектора подсоединен к выходу формирователя входного сигнала, а выход формирователя импульсов информационного сигнала подсоединен к второй выходной шине. Устройство также содержит двусторонний стабилитрон, подсоединенный первым и вторым анодами соответственно к первому и второму выводам третьей обмотки трансформатора. Также устройство содержит резистор нагрузки, подсоединенный к первому и второму выводам третьей обмотки трансформатора.

Подключение делителя напряжения к второму выводу первой обмотки и к первому выводу третьей обмотки трансформатора позволяет обеспечить достаточную фиксацию по соотношению длительностей входных импульсов, соответствующих лог. "1" и лог."0", с привязкой их изменяющейся амплитуды к соответствующему изменению уровня дистанционного питания в зависимости от изменения длины абонентской линии, т.к. при этом одновременно на выходе делителя напряжения изменяется уровень постоянного напряжения дистанционного питания, так и уровень входных импульсов. Таким образом, такое выполнение схемы позволяет обеспечить автоматическое отслеживание изменения амплитуд входных импульсов. А противофазное включение третьей обмотки к первой и второй обмоткам позволяет обеспечить режим сравнения в компараторе формирователя входного сигнала уровня приходящих импульсов и уровня дистанционного питания.

Выполнение порогового устройства формирователя выходного сигнала в виде компаратора позволяет обеспечивать отслеживание уровня входных импульсов относительно уровня дистанционного питания при изменении длины абонентской линии с высокой точностью.

Выполнение компаратора с резистором положительной обратной связи позволяет обеспечить увеличение крутизны фронтов входных импульсов устройства.

Введение в устройство дополнительно селектора информационного сигнала и формирователя импульсов информационного сигнала с подсоединением входа селектора к выходу формирователя выходного сигнала позволяет выделить только информационный сигнал из входных импульсов, уровень которых зафиксирован относительно уровня дистанционного питания при изменении длины абонентской линии, что в свою очередь позволяет обеспечить определение момента наличия информационного сигнала на входе устройства.

Использование двустороннего стабилитрона, подсоединенного параллельно третьей обмотке трансформатора, позволяет обеспечить ограничение амплитуды входных импульсов как положительных, так и отрицательных при превышении ими заданного значения.

Использование резистора нагрузки, подсоединенного параллельно третьей обмотке трансформатора, позволяет обеспечить режим согласования нагрузок на входе формирователя выходного сигнала.

Изложенное выше подтверждает наличие причинно-следственных связей между совокупностью признаков заявляемого изобретения и достигаемым техническим результатом.

Данная совокупность существенных признаков позволяет по сравнению с прототипом обеспечить достаточную фиксацию по соотношению длительностей входных импульсов, соответствующих лог."1" и лог."0", с привязкой их изменяющейся амплитуды к соответствующему изменению уровня дистанционного питания при изменении длины абонентской линии и тем самым обеспечить автоматическое отслеживание изменения амплитуд входных импульсов. Кроме того, обеспечивается выделение только информационного сигнала из фиксированных по длительности входных импульсов.

По мнению авторов заявляемое техническое решение соответствует критериям изобретения "новизна" и "изобретательный уровень", т.к. совокупность существенных признаков, характеризующих заявляемое устройство для соединения трактов передачи информации, является новой и не следует явным образом из известного уровня техники.

Заявляемое изобретение поясняется чертежом, на котором одинаковые элементы имеют одинаковые цифровые обозначения и где приведена структурная схема устройства для соединения трактов передачи информации.

Предпочтительный вариант устройства для соединения трактов передачи информации в соответствии с чертежом содержит ключевой каскад 1, делитель 2 напряжения, трехобмоточный трансформатор 3 с первой, второй и третьей обмотками 4, 5 и 6, формирователь 7 выходного сигнала, выполненный в виде порогового устройства, последовательно соединенные селектор 8 информационного сигнала и формирователь 9 импульсов информационного сигнала, при этом первая и вторая обмотки 4, 5 включены согласно и подсоединены первыми выводами соответственно к первой и второй шинам 10, 11 входного прямого тракта передачи, а третья обмотка 6 первым выводом подсоединена к выходу ключевого каскада 1, вторым вводом - к общей шине 12, цепь питания ключевого каскада 1 подсоединена к второму выводу первой обмотки 4 трансформатора 3, к второму выводу обмотки 4 также подсоединены катод диода 13 и первый вывод конденсатора 14, второй вывод которого, анод диода 13 и второй вывод второй обмотки 5 трансформатора 3 соединены с общей шиной 12, а вход ключевого каскада соединен с входной шиной 15 обратного тракта, причем первая выходная шина 16 соединена с выходом формирователя 7 выходного сигнала, вход которого подсоединен к выходу делителя 2 напряжения, при этом делитель 2 подсоединен соответственно к второму выводу первой обмотки 4 и к первому выводу третьей обмотки 6 трансформатора 3, причем третья обмотка 6 включена противофазно первой и второй обмоткам 4, 5, вход селектора 8 подсоединен к выходу формирователя 7 выходного сигнала, а выход формирователя 9 импульсов информационного сигнала подсоединен к второй выходной шине 17. Также устройство содержит двусторонний стабилитрон 18 с параллельно включенными с ним и с третьей обмоткой 6 трансформатора 3 резистором 19 нагрузки. Пороговое устройство формирователя 7 выходного сигнала выполнено в виде компаратора с резистором 20 положительной обратной связи.

Работает устройство для соединения трактов передачи информации следующим образом.

По первой и второй шинам 10, 11 входного прямого тракта передачи на первые выводы первой и второй обмоток 4, 5 трансформатора 3 подается напряжение от источника (не показан) дистанционного питания. При этом положительная шина источника дистанционного питания соединена с первой шиной 10, а отрицательная шина - с второй шиной 11 входного прямого тракта передачи, что обеспечивает соединение отрицательной шины источника дистанционного питания (постоянного по величине) с общей шиной 12. Напряжение дистанционного питания положительной полярности с второго вывода первой обмотки 4 трансформатора 3 поступает в цепь питания ключевого каскада 1. Диод 13 служит для соединения цепи по постоянному току дистанционного питания по вторым выводам первой и второй обмотками 4, 5 трансформатора 3, а конденсатор 14 служит для согласного включения первой и второй обмоток 4, 5 трансформатора их вторыми выводами по переменному току. При этом соединение второго вывода второй обмотка 5 трансформатора 3 с общей шиной 12 улучшает симметрию входного прямого тракта передачи.

На входную шину 15 обратного тракта передачи подается импульсный сигнал с тактовой частотой 32 кГц и импульсами длительностью 2 мкс и амплитуды 5 В относительно общей шины 12. Эти сигналы поступают на вход ключевого каскада 1, усиливаются и с выхода каскада 1 поступают на третью обмотку 6 трансформатора 3 и далее через первую и вторую его обмотки 4, 5 на шины 10, 11 абонентской линии.

В свою очередь на шины 10, 11 входного прямого тракта передачи подается импульсный сигнал с тактовой частотой 32 кГц и импульсами длительностью 2 или 4 мкс и амплитудой 1,7 - 3 В. При этом импульс длительностью 2 мкс имеет треугольную форму, импульс длительностью 4 мкс - форму трапеции, а полярность импульсов положительна на первой шине 10 относительно второй шины 11 входного прямого тракта передачи. На третьей обмотке 6 трансформатора 3 возникают импульсы, имеющие амплитуду 5-9 В и отрицательную полярность на ее первом выводе относительно ее второго вывода. Резистор 19 является нагрузкой входного прямого тракта передачи, обеспечивающей его согласование, при этом двусторонный стабилитрон 18 ограничивает амплитуду импульсов, возникающих в третьей обмотке 6 трансформатора 3 при открывании транзистора ключевого каскада 1, нормируя таким образом выходные импульсы по амплитуде, и обеспечивает защиту от перенапряжений, вызванных внешними помехами. Напряжение дистанционного питания со второго вывода первой обмотки 4 трансформатора 3 поступает на делитель 2 напряжений, состоящий из резисторов 21, 22 по постоянному току дистанционного питания и из резисторов 21, 22 и сопротивления третьей обмотки 6 трансформатора 3 по переменному току. Сопротивление резисторов выбрано таким, чтобы при номинальном напряжении дистанционного питания 15 В на выходе делителя, в точке соединения резисторов 21 и 22 относительно общей шины 12, напряжение было равно 4 В. Это напряжение суммируется с амплитудой импульсов, возникающих на третьей обмотке 6 трансформатора 3 при подаче их на шины 10, 11 прямого тракта передачи. Импульсы отрицательной полярности лог. "0" с выхода делителя 2 поступают на вход формирователя 7 выходного сигнала, выполненного в виде компаратора, который нормирует их по уровню и формирует фронты, крутизна которых обеспечивается резистором 20 положительной обратной связи. При изменении длины абонентской линии от минимальной до 500 м изменяется напряжение дистанционного питания от 13 до 17 В и изменяется амплитуда входных импульсов на входных шинах 10, 11 и соответственно на выходе делителя 2 от 1,7 до 3,3 В, причем при уменьшении напряжения дистанционного питания будет уменьшаться и амплитуда входных импульсов, что позволяет автоматически отслеживать эти изменения на входе компаратора формирователя 7 выходного сигнала с нормируемым порогом переключения, назначение которого поддерживать постоянным соотношение длительностей принимаемого сигнала независимо от изменений амплитуды его на входе. При этом с выхода формирователя 7 выходной сигнал селектируется селектором 8 для выделения из него только информационного сигнала, импульсы которого формируются формирователем 9. Такое подсоединение селектора 8 к выходу формирователя 7 не нагружает его входные цепи, что обеспечивает его согласование с этими цепями.

Соответствие заявляемого технического решения критерию изобретения "промышленная применимость" подтверждается указанным примером выполнения устройства для соединения трактов передачи информации.

Изобретение относится к технике электросвязи и может быть применено для соединения прямых и обратных трактов передачи информации, в частности для использования в цифровых телефонных аппаратах. Устройство содержит трехобмоточный трансформатор, первая и вторая обмотки которого соединены с входными шинами прямого тракта передачи, а третья обмотка - с выходом ключевого каскада, вход которого соединен с входными шинами обратного тракта передачи, при этом делитель напряжения подсоединен к второму выводу первой обмотки и первому выводу третьей обмотки трансформатора, а к выходу делителя напряжения подсоединен вход формирователя выходного сигнала, выполненного в виде компаратора с резистором положительной обратной связи, а также селектор и формирователь информационного сигнала. Технический результат, достигаемый при реализации изобретения, состоит в обеспечении достаточной фиксации по соотношению длительностей входных импульсов, соответствующих лог."1" и лог. "0", с привязкой их изменяющейся амплитуды к соответствующему изменению уровня дистанционного питания, которые одновременно изменяются с изменением длины абонентской линии. 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Устройство для соединения трактов передачи информации, содержащее ключевой каскад, делитель напряжения, трехобмоточный трансформатор, первая и вторая обмотки которого включены согласно и подсоединены первыми выводами соответственно к первой и второй шинам входного прямого тракта передачи, а третья обмотка первым выводом подсоединена к выходу ключевого каскада, вторым выводом - к общей шине, при этом цепь питания ключевого каскада подсоединена к второму выводу первой обмотки трансформатора, к которому также подсоединены катод диода и первый вывод конденсатора, второй вывод которого, анод диода и второй вывод второй обмотки трансформатора соединены с общей шиной, а входная шина обратного тракта является входом ключевого каскада, причем первая выходная шина соединена с выходом формирователя выходного сигнала, выполненного в виде порогового блока, вход которого подсоединен к выходу делителя напряжения, отличающееся тем, что делитель напряжения подсоединен соответственно к второму выводу первой обмотки и к первому выводу третьей обмотки трансформатора, при этом третья обмотка трансформатора включена противофазно первой и второй обмоткам. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что пороговый блок формирователя выходного сигнала выполнен в виде компаратора. 3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что компаратор содержит резистор положительной обратной связи. 4. Устройство по любому из пп.1 - 3, отличающееся тем, что дополнительно содержит последовательно соединенные селектор информационного сигнала и формирователь импульсов информационного сигнала, при этом вход селектора информационного сигнала подсоединен к выходу формирователя выходного сигнала, вторая выходная шина является выходом формирователя импульсов информационного сигнала. 5. Устройство по любому из пп.1 - 4, отличающееся тем, что содержит двусторонний стабилитрон, подсоединенный первым и вторым анодами соответственно к первому и второму выводам третьей обмотки трансформатора. 6. Устройство по любому из пп.1 - 5, отличающееся тем, что содержит резистор нагрузки, подсоединенный к первому и второму выводам третьей обмотки трансформатора.