Breitbandtreiber für Signale, die in verschiedenen Frequenzbereichen übertragen werden, mit: (a) einer ersten Breitband-Treiberschaltung (19) zum Treiben von ersten Signalen mit Signalfrequenzen, die in einem ersten Frequenzbereich liegen; (b) einer zweiten Breitband-Treiberschaltung (24) zum Treiben von zweiten Signalen mit Signalfrequenzen, die in einem zweiten Frequenzbereich liegen; (c) wobei mindestens einer der beiden Breitband-Treiberschaltungen (19) eine frequenzabhängige Mitkopplungsschaltung (44) zur Impedanzsynthese einer frequenzabhängigen Ausgangsimpedanz (Zaus) der Breitband-Treiberschaltung (19) aufweist und die Ausgangsimpedanz (Zaus) in dem ersten Frequenzbereich und in dem zweiten Frequenzbereich unterschiedlich hoch ist.
Beschreibung[de]
Die Erfindung betrifft einen Breitbandtreiber für Signale,
die in verschiedenen Frequenzbereichen übertragen werden.
Aus ZOJER, B., KOBAN, R. PICHLER, J.: "A broadband
highvoltage SLIC for a Splitter- and Transformer-less Combined
ADSL-Lite/POTS Linecard". 9. Februar 2000, Digest of
Technical Papers, ISSCC 2000, S. 304-305, ist ein breitbandiger
Hochspannungs-SLIC (SLIC: Subscriber line interface circuit)
bekannt. Die SLIC-Schaltung besteht dabei aus einer ersten
und zweiten Breitband-Treiberschaltung.
In vielen Kommunikationssystemen werden DC-Spannungen bzw.
niederfrequente Signale und hochfrequente Signale über eine
Signalleitung übertragen. Bei einem xDSL-Übertragungssystem
werden über die Zweidraht-Telefonleitung sowohl hochfrequente
Datensignale als auch niederfrequente Sprachsignale bzw.
Gleichspannungen übertragen. Die DC-Spannungen bzw.
Gleichspannungsanteile dienen zur Versorgung des Telefon-Endgeräts
und zur Erzeugung von Klingel- bzw. Ruftönen. Diese
übertragenen Gleichspannungen weisen oft Spannungsamplituden von
mehr als 100 Volt auf. Dies macht eine sehr hohe
Versorgungsspannung für die zugehörige Treiberschaltung notwendig.
Demgegenüber weisen die hochfrequenten Signalanteile zur
Übertragung von Daten eine deutlich kleinere Spannungsamplitude
auf. Aufgrund der niederohmigeren Lastimpedanz rufen die
hochfrequenten Signalanteile jedoch große Versorgungsströme
hervor, die der Leistungsversorgung zugehörigen
Treiberschaltung entnommen werden. Dies führt zu sehr hohen
Verlustleistungen in der Treiberschaltung, die bei Full-rate-ADSL-
Systemen in Verbindung mit analogen Sprachfunktionen eine
Integration der Treiberschaltung verhindert. Eine
Treiberschaltung, die sowohl niederfrequente Signale mit hohen Amplituden
als auch hochfrequente Signale mit niedrigen Amplituden zur
Übertragung über eine Übertragungsstrecke aufbereitet, ist
nur schwierig zu realisieren, da hier gegensätzliche
schaltungstechnische Anforderungen, wie beispielsweise hohe
Spannungsamplituden einerseits und hohe Geschwindigkeit
andererseits aufeinandertreffen.
Bei den bisherigen Kommunikationssystemen werden daher
verschiedene Treiberschaltungen für die niederfrequenten
Signalanteile und die hochfrequenten Signalanteile zur Verfügung
gestellt. Fig. 1 zeigt einen Treiber nach dem Stand der
Technik. Bei dem in Fig. 1 dargestellten Treiber ist der
Signalausgang einer niederfrequenten Hochspannungstreiberschaltung
mit einer hohen Versorgungsspannung bis 150 Volt und der
Signalausgang einer hochfrequenten treibbaren Treiberschaltung
mit einer niedrigen Versorgungsspannung von 10 bis 30 Volt
über einen Signalsplitter parallel geschaltet.
Der Splitter besteht aus einem Tiefpaßfilter und einem
Hochpaßfilter. Dabei ist das Tiefpaßfilter an den Ausgang der
niederfrequenten Hochspannungstreiberschaltung geschaltet und
das Hochpaßfilter HP an den Ausgang der hochfrequenten
Breitband-Treiberschaltung. Die niederfrequente
Hochspannungstreiberschaltung erhält das zu übertragende Sprachsignal sowie
die Gleichspannungen zur Versorgung des Endgeräts oder zur
Erzeugung von Ruftönen. Die hochfrequente Breitband-
Treiberschaltung erhält ein hochfrequentes Datensignal,
beispielsweise ein xDSL-Datensignal, das durch das Hochpaßfilter
HP gefiltert an die Übertragungsstrecke abgegeben wird. Bei
der Übertragungsstrecke handelt es sich beispielsweise um
eine Zweidraht-Telefonleitung. Die niederfrequente
Hochspannungstreiberschaltung ist über das Tiefpaßfilter TP und die
hochfrequente Breitband-Treiberschaltung ist über das
Hochpaßfilter HP an einen Leitungsknoten K angeschlossen. Das
Tiefpaßfilter TP und das Hochpaßfilter HP sind notwendig, da
die beiden Treiberschaltungen Spannungstreiber mit einem
niederohmigen Signalausgang sind. Das Hochpaßfilter HP und das
Tiefpaßfilter TP des Signalsplitters verhindern so, dass die
Signalausgänge der beiden Treiberschaltungen kurzgeschlossen
werden. Das Tiefpaßfilter TP und das Hochpaßfilter HP sind
Filter höherer Ordnung zur scharfen Signaltrennung. Der
Splitter muß hohe Anforderungen bezüglich Linearität und Güte
erfüllen. Die Filter des Splitters sind aus passiven
Baukomponenten aufgebaut. Das Tiefpaßfilter kann dabei nicht als
RC-Filter aufgebaut werden, da diese zu hohe
Leistungsverluste aufweisen. Das Tiefpaßfilter TP wird daher aus
Induktivitäten L und Kapazitäten C aufgebaut, wobei insbesondere die
Induktivitäten L schaltungstechnisch nur sehr aufwendig
realisierbar und darüber hinaus nicht integrierbar sind.
Demzufolge herkömmliche Splitter relativ groß und nur
kostenintensiv herstellbar.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen
Breitbandtreiber für Signale, die in verschiedenen
Frequenzbereichen übertragen werden, zu schaffen, der
schaltungstechnisch einfach realisierbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen
Breitbandtreiber mit den in Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
Die Erfindung schafft einen Breitbandtreiber für Signale, die
in verschiedenen Frequenzbereichen übertragen werden, mit
einer ersten Breitband-Treiberschaltung zum Treiben von
ersten Signalen mit Signalfrequenzen, die in einem ersten
Frequenzbereich liegen,
einer zweiten Breitband-Treiberschaltung zum Treiben von
zweiten Signalen mit Signalfrequenzen, die in einem zweiten
Frequenzbereich liegen,
wobei mindestens eine der beiden Breiband-Treiberschaltungen
eine frequenzabhängiger Mitkopplungsschaltung zur
Impedanzsynthese einer frequenzabhängigen Ausgangsimpedanz der
Breitband-Treiberschaltung aufweist und die Ausgangsimpedanz in
dem ersten Frequenzbereich und in dem zweiten Frequenzbereich
unterschiedlich hoch ist.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Breitbandtreibers ist die erste Breitband-Treiberschaltung
zum Treiben niederfrequenter Sprachsignale, niederfrequenter
Klingelsignale und von Gleichspannungssignalen vorgesehen.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die zweite
Breitband-Treiberschaltung zum Treiben hochfrequenter
Datensignale vorgesehen.
Der ersten Breitband-Treiberschaltung ist vorzugsweise eine
Signal-Vorverstärkerschaltung vorgeschaltet.
Bei einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Breitbandtreibers koppelt die Mitkopplungsschaltung einen
Signalausgang der ersten Breitband-Treiberschaltung an einen
Signaleingang der ersten Breitband-Treiberschaltung.
Bei einer zweiten alternativen Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Breitbandtreibers koppelt die
Mitkopplungsschaltung den Signalausgang der ersten Breitband-Treiberschaltung
an einen Signaleingang der Signal-Vorverstärkerschaltung.
Die Mitkopplungsschaltung weist vorzugsweise eine komplexe
Impedanz auf.
Die Mitkopplungsschaltung enthält dabei vorzugsweise einen
Kondensator.
Die komplexe Impedanz der Mitkopplungsschaltung sinkt
vorzugsweise mit zunehmender Frequenz des mitgekoppelten
Signals.
Die Breitband-Treiberschaltungen sind bei einer besonders
bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Breitbandtreibers voll-differentiell aufgebaut.
Die Signalvorverstärkerschaltung ist vorzugsweise
voll-differentiell aufgebaut.
Die Signalausgänge der beiden Breitband-Treiberschaltungen
sind vorzugsweise parallel geschaltet und über einen
Signalausgang des erfindungsgemäßen Breitbandtreibers an einen
Übertragungskanal angeschlossen.
Bei dem Übertragungskanal handelt es sich vorzugsweise um
eine Zweidraht-Telefonleitung.
Dem Signalausgang der zweiten Breitband-Treiberschaltung ist
vorzugsweise ein Trafoschaltung nachgeschaltet.
Bei dem hochfrequenten Datensignal, das durch die zweite
Breitband-Treiberschaltung getrieben wird, handelt es sich
vorzugsweise um ein xDSL-Datensignal, insbesondere ein ADSL-
Datensignal.
Im weiteren werden bevorzugte Ausführungsformen des
erfindungsgemäßen Breitbandtreibers unter Bezugnahme auf die
beigefügten Figuren zur Erläuterung erfindungswesentlicher
Merkmale beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 1 einen Treiber nach dem Stand der Technik;
Fig. 2 ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen
Breitbandtreibers;
Fig. 3 ein Schaltungsdiagramm einer ersten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Breitbandtreibers;
Fig. 4 einen Ausgangsimpedanzverlauf der ersten Breitband-
Treiberschaltung zum Treiben niederfrequenter Signale bei der
in Fig. 3 dargestellten ersten Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Breitbandtreibers;
Fig. 5 eine besonders bevorzugte Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Breitbandtreibers mit voll-differentiell
aufgebauten Schaltungskomponenten.
Wie man aus Fig. 2 erkennen kann, weist der erfindungsgemäße
Breitbandtreiber 1 einen ersten Signaleingang 2 zum Empfang
von Gleichspannungs-Signalanteilen und Klingelsignalen und
einen zweiten Signaleingang 3 zum Empfang niederfrequenter
Sprachsignale.
Der erfindungsgemäße Breitbandtreiber 1 besitzt einen
weiteren Signaleingang 7 zum Empfang eines hochfrequenten
Datensignals, insbesondere eines xDSL-Datensignals.
Der erfindungsgemäße Breitbandtreiber 1 weist einen
Signalausgang 12 auf, der an eine Übertragungskanal 13,
beispielsweise eine Zweidraht-Telefonleitung, angeschlossen ist.
Der Breitbandtreiber 1 enthält eine Summationsschaltung 14,
die über Leitungen 15, 16 mit den beiden ersten
Signaleingängen 2, 3 verbunden ist und die Gleichspannungsanteile bzw.
niederfrequenten Klingeltöne, die an dem ersten Signaleingang
2 anliegen, und die niederfrequenten Sprachsignale, die an
dem zweiten Signaleingang 3 anliegen, addiert und überlagert
über eine Leitung 17 an einen Signaleingang 18 einer ersten
Breitband-Treiberschaltung 19 innerhalb des erfindungsgemäßen
Breitbandtreibers 1 abgibt. Die erste Breitband-
Treiberschaltung 19 dient zum Treiben der niederfrequenten
Signale, deren Signalfrequenzen in einem ersten niedrigen
Frequenzbereich liegen. Die erste Breitband-Treiberschaltung
19 weist einen Signalausgang 20 auf, der über eine Leitung 21
mit einem Knoten 22 verbunden ist. Der Signalknoten 22 liegt
über eine interne Leitung 23 an dem Signalausgang 12 des
erfindungsgemäßen Breitbandtreibers 1 an.
Der Breitbandtreiber 1 besitzt ferner eine zweite Breitband-
Treiberschaltung 24, deren Signaleingang 25 über eine Leitung
26 an dem dritten Signaleingang 7 des Breitbandtreibers 1 zum
Empfang der hochfrequenten Datensignale anliegt. Die zweite
Breitband-Treiberschaltung 24 besitzt ferner einen
Signalausgang 27, der über ein Hochpassfilter 27a und über eine
Leitung 28 an dem Knoten 22 angeschlossen ist. Die beiden
Signalausgänge 20, 27 der ersten und zweiten Breitband-
Treiberschaltung 19, 24 sind parallel an die
Übertragungsstrecke angeschlossen.
Die erste Breitband-Treiberschaltung 19 dient zum Treiben der
niederfrequenten Sprachsignale, der Gleichspannungsanteile
sowie der niederfrequenten Ruftöne, deren Signalfrequenzen in
einem ersten niedrigen Frequenzbereich liegen. Die parallel
geschaltete zweite Breitband-Treiberschaltung 24 ist zum
Treiben von hochfrequenten Datensignale vorgesehen, deren
Signalfrequenzen in einem zweiten höheren Frequenzbereich
liegen. Dabei weist mindestens eine der beiden Breitband-
Treiberschaltungen 19, 24 eine frequenzabhängige
Mitkopplungsschaltung zur Impedanzsynthese einer frequenzabhängigen
Ausgangsimpedanz der Breitband-Treiberschaltung auf. Die
durch die Mitkopplungsschaltung erzeugte frequenzabhängige
Ausgangsimpedanz einer der beiden
Breitband-Treiberschaltungen 19, 24 ist dabei in dem ersten Frequenzbereich und dem
zweiten Frequenzbereich unterschiedlich.
Fig. 3 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Breitbandtreibers, bei der die erste Breitband-
Treiberschaltung 19 eine frequenzabhängige Ausgangsimpedanz
aufweist, die in einem niederen Frequenzbereich niedrig ist
und in einem hohen Frequenzbereich hoch ist.
Die erste Breitband-Treiberschaltung 19 enthält einen
Eingangswiderstand 29, der an den Signaleingang 18 angeschlossen
ist. Der Eingangswiderstand 29 liegt über eine Leitung 30 an
einem nicht-invertierenden Eingang 31 eines
Operationsverstärkers 32 an. Der Operationsverstärker 32 wird über
Versorgungsspannungsanschlüsse 33, 34 mit einer Versorgungsspannung
VDDa, VSSa versorgt. Zum Treiben der hochfrequenten
Gleichspannungsanteile beträgt die Versorgungsspannung des
Operationsverstärkers 32 mehr als 140 Volt. Der Operationsverstärker 32
besitzt einen Signalausgang 35, der über eine Leitung 36 mit
einem Ausgangswiderstand 37 der ersten Breitband-
Treiberschaltung 19 verbunden ist. An einem
Verzweigungsknoten 38 ist der Signalausgang 35 des Operationsverstärkers 32
über eine Gegenkopplungsleitung 39 mit einem invertierenden
Signaleingang 40 des Operationsverstärkers 32 verbunden. Der
Ausgangswiderstand 37 ist über eine Leitung 41 mit dem
Signalausgang 20 der ersten Breitband-Treiberschaltung 19
verbunden. Dabei ist der Signalausgang 20 über eine
Mitkopplungsleitung 42 mit einem Signaleingang 43 einer
Mitkopplungsschaltung 44 verbunden. Die Mitkopplungsschaltung 44
besitzt einen Signalausgang 45, der über eine Leitung 46 an
einem Knoten 47 mit der Leitung 30 verbunden ist. Die
Mitkopplungsschaltung 44 bewirkt eine Impedanzsynthese der
Ausgangsimpedanz der ersten Breitband-Treiberschaltung 19. Aufgrund
der Impedanzsynthese weist die erste Breitband-
Treiberschaltung eine frequenzabhängige Ausgangsimpedanz auf.
Bei der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform koppelt die
Mitkopplungsschaltung 44 den Signalausgang 20 der ersten
Breitband-Treiberschaltung 19 an den Signaleingang der ersten
Breitband-Treiberschaltung 19. Die Mitkopplungsschaltung 44
weist eine komplexe Impedanz auf. Dabei besteht die
Mitkopplungsschaltung 44 bei der in Fig. 3 dargestellten
Ausführungsform aus einem Kondensator mit einer komplexen Impedanz,
die mit zunehmender Signalfrequenz sinkt.
Die Ausgangsimpedanz des Signalausgangs 20 der ersten
Breitband-Treiberschaltung 19 beträgt:
wobei
C44 die Kapazität des Mitkopplungskondensators 44,
R29 der Widerstand des Eingangswiderstandes 29, und
R37 der Widerstand des Ausgangswiderstandes 37 ist.
Fig. 4 zeigt den Frequenzgang der Ausgangsimpedanz Zaus der
ersten Breitband-Treiberschaltung 19 in dem in Fig. 3
dargestellten erfindungsgemäßen Breitbandtreiber 1. Die
Ausgangsimpedanz Zaus und die Frequenz f sind dabei logarithmisch
dargestellt. Bis zu einer unteren Grenzfrequenz fu der
Ausgangsimpedanz zeigt Zaus im wesentlichen den Wert des
Ausgangswiderstandes R37. Zwischen der unteren Grenzfrequenz fu und
einer oberen Grenzfrequenz fo steigt die Ausgangsimpedanz Zaus
stark an und weist oberhalb der oberen Grenzfrequenz fo einen
Widerstandswert auf, der im wesentlichen dem Widerstand des
Eingangswiderstandes 29 entspricht.
Für die obere und untere Grenzfrequenz gilt:
Bei xDSL-Anwendungen des erfindungsgemäßen Breitbandtreibers
1 beträgt die untere Grenzfrequenz fu etwa 14 kHz und die
obere Grenzfrequenz fo etwa 138 kHz. Der Eingangswiderstand
des Widerstandes 29 beträgt typischerweise etwa 5 bis 10 kΩ,
während der Widerstand des Ausgangswiderstandes 37 bei etwa
200 Ω liegt. Die Kapazität des Mitkopplungskondensators 44
liegt im Nanofarad-Bereich. Die hohe Ausgangsimpedanz Zaus im
hohen Frequenzbereich verhindert einen Kurzschluß mit dem in
diesem Frequenzbereich niederohmigen Signalausgang der
zweiten Breitband-Treiberschaltung 24.
Wie man aus Fig. 3 erkennen kann, enthält der
erfindungsgemäße Breitbandtreiber der dort dargestellten bevorzugten
Ausführungsform eine zweite Breitband-Treiberschaltung 24 für
die hochfrequenten xDSL-Datensignale. Der Signaleingang 25
der zweiten Breitband-Treiberschaltung 24 ist über eine
Leitung 48 mit dem nicht-invertierenden Signaleingang 49 eines
Operationsverstärkers 50 verbünden. Der Operationsverstärker
50 erhält über Versorgungsspannungsanschlüsse 51, 52 eine
Versorgungsspannung VDDb, VSSb. Die Versorgungsspannung liegt
dabei vorzugsweise in einem Bereich von 10 bis 30 Volt. Der
Operationsverstärker 50 weist ein Signalausgang 53 auf, der
über eine Signalleitung 54 an einen Ausgangswiderstand 25a
angeschlossen ist. Bei einem Verzweigungsknoten 55 ist der
Signalausgang 53 des Operationsverstärkers 50 über eine
Koppelleitung 56 mit einem invertierenden Signaleingang 57 des
Operationsverstärkers 50 verbunden. Die zweite Breitband-
Treiberschaltung 24 enthält ferner einen Kondensator 58, der
über einen Ausgangswiderstand 25a an den Signalausgang 27 der
Breitband-Treiberschaltung 24 angeschlossen ist. Der
Kondensator 58 wirkt als analoges Hochpaßfilter für die
hochfrequenten Datensignale.
Die beiden Operationsverstärker 32, 50 der beiden Breitband-
Treiberschaltungen 19, 24 sind beide breitbandig aufgebaut.
Der Operationsverstärker 50 benötigt beispielsweise zum
Treiben von ADSL-Datensignalen eine Signalbandbreite von etwa
1,1 MHz. Für die Impedanzsynthese weist der
Operationsverstärker 32 der ersten Breitband-Treiberschaltung ebenfalls
eine derartig hohe Signalbandbreite von etwa 1,1 MHz auf.
Darüber hinaus besitzen die beiden Operationsverstärker 32,
50 vorzugsweise eine Linearität von über 65 dB.
Fig. 5 zeigt eine besonders bevorzugte Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Breitbandtreibers 1. Bei der in Fig. 5
dargestellten Ausführungsform sind die wesentlichen
Schaltungskomponenten voll-differentiell aufgebaut. Darüber hinaus
koppeln die Mitkopplungsschaltungen 44a, 44b die Signalausgänge
20a, 20b der ersten Breitband-Treiberschaltung an einen
Signalknoten 72a, 72b einer Signal-Vorverstärkerschaltung 60. An
dem Signaleingang 59 der Signal-Vorverstärkerschaltung 60liegen die niederfrequenten Sprachsignale, die
niederfrequenten Klingelsignale sowie die Gleichspannungssignale an. Die
Signal-Vorverstärkerschaltung 60 enthält einen voll-
differentiell aufgebauten Operationsverstärker 61 mit einem
nicht-invertierenden Signaleingang 62, einem invertierenden
Signaleingang 63, einem Gleichtaktsignaleingang 64, einem
invertierten Signalausgang 65 und einem nicht-invertierten
Signalausgang 66. Darüber hinaus wird der voll-differenziell
aufgebaute Operationsverstärker 61 über
Versorgungsspannungsanschlüsse 67, 68 mit einer Versorgungsspannung VDD, Vss
versorgt. Die angelegte Gleichtaktspannung beträgt vorzugsweise
(VDD + VSS)/2. An den Signaleingängen 59a, 59b der Signal-
Vorverstärkerschaltung 60 sind Eingangswiderstände 69a, 69b
vorgesehen, die über Leitungen 70a, 70b mit den Eingängen 62,
63 des Operationsverstärkers 61 verbunden sind. Die Signal-
Vorverstärkerschaltung 60 enthält ferner
Gegenkopplungswiderstände 71a, 71b. Der Ausgang 45a, 45b der
Mitkopplungsschaltungen 44a, 44b ist über Leitungen 46a, 46b und über
Signalknoten 72a, 72b an die Leitungen 70a, 70b angeschlossen. An
Signalknoten 73a, 73b sind die Gegenkopplungswiderstände 71a,
71b über Leitungen 74a, 74b mit den Signalknoten 73a, 73b
verbunden. Die Gegenkopplungswiderstände 71a, 71b sind ferner
über Leitungen 75a, 75b mit den nicht-invertierenden
Signaleingängen 31a, 31b der Operationsverstärker 32a, 32b der
ersten Breitband-Treiberschaltung 19 verbunden. Der
invertierende Signalausgang 65 des voll-differentiellen
Operationsverstärkers 61 liegt über eine Leitung 76a und einem Knoten 77a
an der Verbindungsleitung 75a an. Der nicht-invertierende
Signalausgang 66 des Operationsverstärkers 61 liegt über eine
Leitung 76b und einen Knoten 77b an der Verbindungsleitung
75b an.
Die Signalverstärkung der Signal-Vorverstärkerschaltung 60
wird über die Widerstände 69, 71 eingestellt. Die
Signalverstärkung V beträgt dabei:
V = R71/R69 (4)
Solange f ≤ fu.
Die Mitkopplungsschaltung 44a bzw. 44b besteht bei der in
Fig. 5 dargestellten Ausführungsform aus einer
Reihenschaltung eines Kondensators 78 und eines Widerstandes 79.
Für den Ausgangswiderstand der ersten
Breitband-Treiberschaltung 19 zwischen den Signalausgängen 20a, 20b gilt:
Aufgrund der Mitkopplung des Signalausgangs der ersten
Breitband-Treiberschaltung 19 auf den Signaleingang der Signal-
Vorverstärkerschaltung 60, wie sie in Fig. 5 gezeigt ist,
sind Unsymmetrien zwischen den Bauelementen, die
beispielsweise aufgrund des Herstellungsprozesses entstehen, sehr viel
besser tolerierbar als bei einer Rückkopplung des
Signalausgangs 20 der ersten Breitband-Treiberschaltung 19 auf den
Signaleingang 31a, 31b der Breitband-Treiberschaltung 19. Die
Auswirkungen einer Unsymmetrie werden durch die
Gleichtaktunterdrückung an dem Eingang des Operationsverstärkers 61 um
den Wert der Eingangsgleichtaktunterdrückung verringert.
Die zweite Breitband-Treiberschaltung 24 für die
hochfrequenten Datensignale ist bei der in Fig. 5 dargestellten
Ausführungsform voll-differentiell aufgebaut, wobei die
Signalausgänge 53a, 53b der Operationsverstärker 50a, 50b jeweils über
Rückkopplungswiderstände 80a, 80b mit den invertierenden
Signaleingängen 57a, 57b verbunden sind. Darüber hinaus sind die
invertierenden Signaleingänge 57a, 57b und die
Operationsverstärker 50a, 50b über einen Widerstand 80c miteinander
verbunden.
Ausgangsseitig ist die zweite Breitband-Treiberschaltung 24
über eine Trafoschaltung 81 an den Signalausgang 12a, 12b des
Breitbandtreibers 1 geschaltet. Die Trafoschaltung 81 besteht
aus einer Primärspule 82, deren Eingänge an die Widerstände
25a, 25b angeschlossen sind, und zwei Sekundärspulen 83a,
83b, die über Leitungen 84a, 84b mit dem Signalausgang 12a,
12b und die über einen Kondensator 85 miteinander verbunden
sind. Die Trafoschaltung 81 besitzt ein
Übersetzungsverhältnis n. Durch entsprechende Einstellung des
Übersetzungsverhältnisses n kann die Versorgungsspannung für die zweite
Breitband-Treiberschaltung 24 verringert werden, wodurch die
zweite Breitband-Treiberschaltung 24 in einer schnelleren
Technologie aufgebaut werden kann. Die Widerstände 37a, 37b
und die Widerstände 25a, 25b dienen der Anpassung an die
Übertragungsstrecke bzw. der Leitungsanpassung.
Anstatt der Trafoschaltung 81 kann den Widerständen 25a, 25b
wie in Fig. 3 jeweils ein Kondensator 58 nachgeschaltet
werden.
Bei der in Fig. 5 dargestellten Ausführungsform sind alle
Bauelemente symmetrisch aufgebaut, d. h. sie erfüllen folgende
Bedingung:
Ria = Rib
Cia = Cib (6)
Wie man aus den Fig. 3 und 4 erkennen kann, enthält der
erfindungsgemäße Breitbandtreiber 1 keinerlei Induktivitäten,
so dass er schaltungstechnisch mit Ausnahme der Kondensatoren
44, 78a, 785 in einfacher Weise integrierbar ist. Die
Kondensatoren 44, 78a, 78b weisen eine sehr hohe Spannungsfestigkeit
von über 100 Volt auf.
Bei weiteren Ausführungsformen kann mittels Rückkopplung der
Ausgangswiderstand der zweiten Breitband-Treiberschaltung
aufgrund von Impedanzsynthese erzeugt werden.
1. Breitbandtreiber für Signale, die in verschiedenen
Frequenzbereichen übertragen werden, mit:
a) einer ersten Breitband-Treiberschaltung (19) zum Treiben
von ersten Signalen mit Signalfrequenzen, die in einem ersten
Frequenzbereich liegen;
b) einer zweiten Breitband-Treiberschaltung (24) zum Treiben von
zweiten Signalen mit Signalfrequenzen, die in einem zweiten
Frequenzbereich liegen;
c) wobei mindestens einer der beiden
Breitband-Treiberschaltungen (19) eine frequenzabhängige Mitkopplungsschaltung (44)
zur Impedanzsynthese einer frequenzabhängigen
Ausgangsimpedanz (Zaus) der Breitband-Treiberschaltung (19) aufweist und
die Ausgangsimpedanz (Zaus) in dem ersten Frequenzbereich und
in dem zweiten Frequenzbereich unterschiedlich hoch ist.
2. Breitbandtreiber nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die erste Breitband-Treiberschaltung (19) zum Treiben
niederfrequenter Sprachsignale, niederfrequenter
Klingelsignale und von Gleichspannungssignalen vorgesehen ist.
3. Breitbandtreiber nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die zweite Breitband-Treiberschaltung (24) zum Treiben
hochfrequenter Datensignale vorgesehen ist.
4. Breitbandtreiber nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der ersten Breitband-Treiberschaltung (19) eine Signal-
Vorverstärkerschaltung (60) vorgeschaltet ist.
5. Breitbandtreiber nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Mitkopplungsschaltung (44) einen Signalausgang (20)
der ersten Breitband-Treiberschaltung (19) an einen
Signaleingang der ersten Breitband-Treiberschaltung (19) koppelt.
6. Breitbandtreiber nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Mitkopplungsschaltung (44) den Signalausgang (20)
der ersten Breitband-Treiberschaltung (19) an einen
Signaleingang der Signal-Vorverstärkerschaltung (60) koppelt.
7. Breitbandtreiber nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Mitkopplungsschaltung (44) eine komplexe Impedanz
aufweist.
8. Breitbandtreiber nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Mitkopplungsschaltung (44) einen Kondensator
aufweist.
9. Breitbandtreiber nach einem der vorangehenden Anspruche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die komplexe Impedanz der Mitkopplungsschaltung (44) mit
zunehmender Signalfrequenz sinkt.
10. Breitbandtreiber nach einem der vorangehenden Anspruche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Breitband-Treiberschaltungen (19, 24) voll-
differentiell aufgebaut sind.
11. Breitbandtreiber nach einem der vorangehenden Ansprüche 4-10,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Signalvorverstärkerschaltung (60) voll-differentiell
aufgebaut ist.
12. Breitbandtreiber nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Signalausgänge (20, 27) der beiden Breitband-
Treiberschaltungen (19, 24) parallel geschaltet sind und über
einen Signalausgang (12) des Breitbandtreibers (1) an einen
Übertragungskanal (13) angeschlossen sind.
13. Breitbandtreiber nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Übertragungskanal (13) eine Zweidraht-Telefonleitung
ist.
14. Breitbandtreiber nach einem der vorangehenden Anspruche,
dadurch gekennzeichnet,
dass dem Signalausgang der zweiten Breitband-Treiberschaltung
(24) eine Trafoschaltung (81) nachgeschaltet ist.
15. Breitbandtreiber nach einem der vorangehenden Anspruche 3
bis 14,
dadurch gekennzeichnet,
dass das hochfrequente Datensignal ein xDSL-Signal ist.
16. Breitbandtreiber nach Anspruch 15,
dadurch gekennzeichnet,
dass das hochfrequente Datensignal ein ADSL-Datensignal ist.