PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE102006025672A1 06.12.2007
Titel Niedervolt-Baustein in einem analogen Telefondienstsystem und Verfahren zur Korrektur einer durch einen Leckstrom verursachten temperaturabhängigen Offsetspannung
Anmelder Infineon Technologies AG, 81669 München, DE
Erfinder Gaggl, Richard, Pörtschach, AT;
Mostögl, Robert, Villach, AT
Vertreter Meissner, Bolte & Partner GbR, 80538 München
DE-Anmeldedatum 01.06.2006
DE-Aktenzeichen 102006025672
Offenlegungstag 06.12.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 06.12.2007
IPC-Hauptklasse H04M 1/738(2006.01)A, F, I, 20060601, B, H, DE
IPC-Nebenklasse H04M 3/30(2006.01)A, L, I, 20060601, B, H, DE   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft einen Niedervolt-Baustein in einem analogen Telefondienstsystem (POTS), insbesondere ein Coder-Decoder, mit einer ersten Telefonader (TIP) und einer zweiten Telefonader (RING), einer vorgegebenen, an die Telefonadern angeschlossene Elektrostatik-Schutzschaltung (ESD1a, ESD1b) und einer Masse (GND) mit einer Testanordnung zum Messen einer ersten Ader-Masse-Spannung (UTIP-GND) zwischen der ersten Telefonader und der Masse, einer zweiten Ader-Masse-Spannung (URING-GND) zwischen der zweiten Telefonader und der Masse in einem Hazardous Potential Test. Der Niedervolt-Baustein ist gekennzeichnet durch eine an die erste oder zweite Telefonader zuschaltbare Analogschaltungsstruktur (ESD2) zum Erzeugen einer mit einer Ader-Ader-Offsetspannung (TIP-RING) behafteten Ader-Ader-Spannung (UTIP-RING) zwischen der ersten und der zweiten Telefonader. Dabei weist die Ader-Ader-Offsetspannung ein gleiches Vorzeichen und einen im wesentlichen gleichen Betrag im Vergleich zu jeweils einer ersten Ader-Masse-Offsetspannung (TIP-GND) und einer zweiten Ader-Masse-Offsetspannung (RING-GND) zwischen jeweils einer der beiden Telefonadern und dem Massepotential auf. Die Korrektur der offsetbehafteten Ader-Masse-Spannung bzw. Ader-Ader-Spannung erfolgt softwaremäßig.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen Niedervolt-Baustein in einem analogen Telefondienstsystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren zur Korrektur einer durch einen Leckstrom verursachten temperaturabhängigen Offsetspannung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 7.

Analoge Telefondienste oder Telefonsysteme sind unter der Bezeichnung „plain old telephone system", POTS, bekannt. Derartige Systeme bestehen im Grundsatz aus einem Hochvolt-Baustein, der oft als Subscriber-Line-Interface-Unit, SLIC, ausgebildet ist, und einem Niedervolt-Baustein, der oft durch einen Coder-Decoder, CODEC, gebildet wird.

Der Niedervolt-Baustein enthält beispielsweise ein Analoges Frontend, AFE, und ein Digitales Frontend, DFE. Im DFE sind digitale Filterpfade, Steuerschleifen, Digitale Signalprozessoren, und eine Reihe verschiedener Schnittstellen zusammengefasst.

In einem POTS verwendete Niedervolt-Bausteine, insbesondere Coder-Decoder, sitzen auf einer ersten und einer zweiten Telefonader auf, die als TIP und RING bezeichnet werden. An beide Telefonadern sind Elektrostatik-Schutzschaltungen angeschlossen, die eine Beschädigung der Komponenten des Bausteins durch elektrostatische Entladungen verhindern sollen. Die Elektrostatik-Schutzschaltungen verlaufen unter anderem von jeder der beiden Telefonadern zu einer Masse GND.

Neben der Funktionalität des POTS ist nach dem einschlägigen Standard GR909 ein Leitungstest der beiden Telefonadern erforderlich. Damit die relativ hohen Spannungen auf den Adern für einen Niedervolt-Baustein messbar sind, werden Spannungsteiler verwendet. In Verbindung mit dem Standard GR909 gilt für den Leitungstest ein sogenannter Hazardous Potential Test (HPT). Dabei werden Ader-Masse-Spannungen auf jeder der beiden Telefonadern TIP und RING gegenüber Masse GND gemessen. Zusätzlich dazu erfolgt eine Messung einer Ader-Ader-Spannung zwischen den beiden Telefonadern.

Im allgemeinen führen die erwähnten Elektrostatik-Schutzschaltungen zu einem temperaturabhängigen Leckstrom und somit zu einem temperaturabhängigen Messfehler beim HPT. Dieser zeigt sich als ein temperaturabhängiger Spannungsoffset. Davon sind insbesondere die Ader-Masse-Spannungen zwischen der jeweiligen Telefonader TIP bzw. RING und Masse GND betroffen. Für kleine Spannungen am Messeingang und hohen Temperaturen ist dabei der relative Messfehler besonders groß und nimmt inakzeptabel hohe Werte an.

Der gleiche Effekt tritt ebenfalls bei der Messung der Ader-Ader-Spannung zwischen den Adern TIP und RING auf. Bedingt durch den differentiellen Aufbau der Messschaltung, lässt sich jedoch der temperaturabhängige Spannungsoffset nicht feststellen. Er tritt dann zutage, wenn zwischen den ESD-Schutzschaltungen Mismatch besteht. Ebenfalls tritt er zutage bei Mismatch zwischen externen Widerständen. Unter praktischen Bedingungen weisen externe Widerstände jedoch eine hohe Genauigkeit im Bereich von 1% auf, während die für die Messung benutzten Eingangspads der TIP- und der RING-Ader unmittelbar nebeneinander liegen und somit in derselben Schaltungsumgebung angeordnet sind. Fertigungsbedingtes Mismatch ist daher in der Regel auszuschließen und der temperaturabhängige Spannungsoffset bei der Spannungsmessung zwischen der TIP- und der RING-Ader ist praktisch nicht nachweisbar oder fällt äußerst gering aus.

Im Ergebnis ist es damit nicht möglich, den temperaturabhängigen Spannungsoffset des Niedervolt-Bausteins aus den Testergebnissen des HPT auszufiltern. Diesem Umstand wurde bislang im wesentlichen keine Beachtung geschenkt. Bisher eingesetzte Niedervolt-Bausteine basieren auf Siliziumtechnologien mit Strukturen in Größenordnungen von bis zu 180 nm. Diese Technologien zeigen im Bondpad-Bereich, einschließlich der ESD-Schutzschaltungen, einen Leckstrom, der unter allen Betriebsbedingungen tolerierbar ist.

Neue Technologien der Niedervolt-Bausteine basieren auf Siliziumelementen, deren Strukturen im tiefen Sub-&mgr;-Bereich bei einigen Nanometern angesiedelt sind. Unter diesen Bedingungen ist der Leckstrom wesentlich höher, steigt mit steigender Temperatur exponentiell an und erreicht Werte von 100 nA bis 1 &mgr;A. Infolge dessen steigt auch der temperaturabhängige Spannungsoffset an, und die innerhalb des HPT gemessenen Spannungswerte enthalten einen nicht korrigierbaren, zu grossen relativen Messfehler. Der temperaturabhängige Spannungsoffset ist also nicht mehr zu vernachlässigen, kann aber mit den derzeit zur Verfügung stehenden Mitteln nicht korregiert werden.

Es ergibt sich somit die Aufgabe, einen Niedervolt-Baustein für ein POTS anzugeben, bei dem eine Korrektur des temperaturabhängigen Spannungsoffsets möglich ist. Weiterhin ist ein Verfahren zur Korrektur einer durch einen Leckstrom verursachten temperaturabhängigen Offsetspannung anzugeben.

Die Aufgabe wird in ihrem Vorrichtungsaspekt mit einem Niedervolt-Baustein in einem analogen Telefondienstsystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und in ihrem Verfahrensaspekt mit einem Verfahren zur Korrektur einer durch einen Leckstrom verursachten temperaturabhängigen Offsetspannung bei einem Niedervolt-Baustein mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst. Die jeweiligen Unteransprüche umfassen zweckmäßige bzw. vorteilhafte Ausführungsformen von Verfahren und Vorrichtung.

Der erfindungsgemäße Niedervolt-Baustein zeichnet sich durch eine an die erste oder zweite Telefonader zuschaltbare Analogschaltungsstruktur aus, die zum Erzeugen einer mit einer Ader-Ader-Offsetspannung behafteten Ader-Ader-Spannung zwischen der ersten und der zweiten Telefonader dient. Dabei weist die Ader-Ader-Offsetspannung gleiches Vorzeichen und im wesentlichen gleichen Betrag wie eine erste Ader-Masse-Offsetspannung und eine zweite Ader-Masse-Offsetspannung zwischen jeweils einer der beiden Telefonadern und der Masse auf. Eine softwarealgorithmische Korrektur der offsetbehafteten Messwerte wird somit möglich.

Dem erfindungsgemäßen Niedervolt-Baustein liegt somit der Gedanke zugrunde, an einer der beiden Telefonadern eine zusätzliche Schaltung anzubringen, die zu einem Spannungsoffset bei der Messung der Ader-Ader-Spannung führt. Die zusätzliche Schaltung ist dabei so gestaltet, dass der dadurch erzeugte Spannungsoffset das gleiche Vorzeichen wie die Spannungsoffsets bei den Spannungsmessungen zwischen jeder der beiden Telefonadern und Masse hat und auch im wesentlichen den gleichen Betrag aufweist. Unter diesen Bedingungen treten also alle drei Spannungsoffsets auf und nehmen kontrollierbare Werte an. Somit ist eine Korrektur mittels Softwarealgorithmus möglich.

Der erfindungsgemäße Niedervolt-Baustein gewährleistet demnach zweierlei: Er zeigt bei allen drei Spannungsmessungen im HPT eine vorzeichenmässig gleiche, betragsmässig ähnlich grosse Offsetspannung die durch geeignete Maßnahmen, d.h. mittels Softwarekorrektur eliminierbar wird. Der Leckstrom des Niedervolt-Bausteins wird demnach während des Betriebs vollständig berücksichtigt.

In ihrer zweckmäßigen Ausführungsform ist der aktivierbare Analogschaltungsteil als eine Elektrostatik-Zusatz-Schutzschaltung mit einem im Vergleich zu der gegebenen Elektrostatik-Schutzschaltung im wesentlichen gleichen Leckstrom ausgebildet. Es wird somit gewährleistet, dass die Ader-Ader-Offsetspannung in Vorzeichen und Betrag mit den Ader-Masse-Offsetspannungen übereinstimmt.

In Ergänzung dazu kann die Elektrostatik-Zusatz-Schaltung in räumlicher Nähe zur vorgegebenen Elektrostatik-Schutzsschaltung mit einer im wesentlichen gleichen Schaltungsumgebung und gleicher Stromflussrichtung angeordnet sein. Dadurch lässt sich eine vorzeichen- und betragsgleiche Ader-Ader-Offsetspannung in besonders wirkungsvoller Weise gewährleisten.

Insbesondere ist die Elektrostatik-Zusatz-Schutzschaltung zwischen die erste Telefonader TIP und Masse geschaltet. Sie weist weiterhin einen identischen Aufbau wie die vorgegebene Elektrostatik-Schutzschaltung auf. Dadurch werden die den Leckstrom bestimmenden Eigenschaften der Schaltung des vorliegenden Niedervolt-Bausteins exakt durch den additiven Analogschaltungsblock nachgebildet und die Bedingung einer vorzeichen- und betragsgleichen Ader-Ader-Offsetspannung in besonders einfacher und sicherer Weise erfüllt.

Der erwähnte Softwarealgorithmus ist eine Routine zum Verarbeiten des Messwerts der ersten und der zweiten Ader-Masse-Spannung und der Ader-Ader-Spannung. Es wird der temperaturabhängige Spannungsoffset ermittelt und in weiterer Folge eliminiert.

Ein Verfahren zur Korrektur einer durch einen Leckstrom verursachten temperaturabhängigen Offsetspannung bei einem Niedervolt-Baustein in einem analogen Telefondienstsystem mit einer ersten Telefonader, einer zweiten Telefonader, einer gegebenen Elektrostatik-Schutzschaltung und einer Masse zeichnet sich dadurch aus, dass

  • – eine Messung einer ersten, mit einer Ader-Masse-Offsetspannung behafteten Ader-Masse-Spannung zwischen der ersten Telefonader und der Masse, und einer zweiten, mit einer zweiten Ader-Masse-Offsetspannung behafteten Ader-Masse-Spannung zwischen der zweiten Telefonader und der Masse ausgeführt wird, und
  • – nachfolgend ein Hinzuschalten einer mit einem zusätzlichen Leckstrom behafteten Analogschaltungsstruktur an eine der beiden Telefonadern und ein Messen einer mit einer Ader-Ader-Offsetspannung behafteten Ader-Ader-Spannung zwischen der ersten und der zweiten Telefonader erfolgt.

Das Korrekturverfahren zielt demnach darauf ab, den temperaturabhängigen und durch den Leckstrom verursachten Spannungsoffset des Niedervolt-Bausteins sowohl zu messen, als auch zu korrigieren.

Die Messung eines offsetbehafteten Spannungswertes zwischen der ersten und der zweiten Telefonader ist dabei die Grundvoraussetzung, dass eine Korrektur des Einflusses des Leckstroms an dem Niedervolt-Baustein ausführbar ist. Das Hinzuschalten der Analogschaltungsstruktur erfolgt dabei ausschließlich bei der Messung der Ader-Ader-Spannung und wird bei der Bestimmung der Spannungen zwischen Ader und Masse nicht benötigt, weil beide Spannungen bereits eine Offsetspannung aufweisen.

Zweckmäßigerweise wird die zusätzliche Analogschaltung so hinzugeschaltet, dass die erste Ader-Masse-Offsetspannung, die zweite Ader-Masse-Offsetspannung und die Ader-Ader-Offsetspannung vorzeichengleich und im wesentlichen betragsgleich sind. Unter dieser Voraussetzung ist der Offsetwert durch eine entsprechende Softwarekorrekturroutine in besonders einfacher und vollständiger Weise kompensierbar.

Die Analogschaltungsstruktur wird bevorzugt als eine zusätzliche, im wesentlichen baugleiche Elektrostatik-Schutzschaltung, in räumlicher Nähe zur gegebenen Elektrostatik-Schutzschaltung, an eine der Telefonadern hinzu geschaltet. Sie bildet dabei eine zusätzliche Elektrostatik-Schutzschaltung aus, die parallel zur bereits vorhandenen Elektrostatik-Schutzschaltung verläuft.

Die zusätzliche Analogschaltungsstruktur wird unmittelbar vor der Messung der Ader-Ader-Spannung hinzugeschaltet und nach Abschluss der Messung der Ader-Ader-Spannung von der Schaltung getrennt.

Der erfindungsgemäße Niedervolt-Baustein bzw. das erfindungsgemäße Verfahren sollen nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Zur Verdeutlichung dienen die beigefügten 1 bis 4. Es werden für gleiche oder gleich wirkende Teile die selben Bezugszeichen verwendet.

Es zeigen:

1 ein beispielhaftes Blockschaltbild eines Niedervolt-Bausteins in Form eines Coder-Decoders nach dem Stand der Technik,

2 ein erläuterndes Schaltbild zum Entstehen eines Spannungsoffsets durch einen Leckstrom bei Ader-Masse-Spannungsmessungen nach dem Stand der Technik,

3 ein erläuterndes Schaltbild zur Ursachenerkennung für eine fehlende Offsetspannung bei einer Messung einer Ader-Ader-Spannung nach dem Stand der Technik,

4 ein beispielhaftes Schaltbild für einen Niedervolt-Baustein mit einer Elektrostatik-Zusatz-Schutzschaltung zum Erzeugen einer Ader-Ader-Offsetspannung.

1 zeigt ein beispielhaftes Blockschaltbild der Anordnung eines Niedervolt-Bausteins CODEC nach dem Stand der Technik. Dieser enthält ein analoges Frontend AFE und ein digitales Frontend DFE zum Umsetzen analoger in digitaler Signale. Die beiden Telefonadern TIP und RING sind direkt über ohmsche Spannungsteiler (R1, R2, R3, R4) mit dem CODEC(VTIP- bzw. VRING-Eingang) verbunden. Weitere wesentliche Schnittstellensignale zwischen SLIC und CODEC sind das Sprachsignal(voice) und diverse Steuersignale(control).

2 zeigt ein beispielhaftes Schaltbild, das die Entstehung einer Ader-Masse-Offsetspannung nach dem Stand der Technik am Beispiel einer Telefonader TIP illustriert. Die Telefonader TIP führt über einen Widerstand R1 und einen Widerstand R2 zu einer ersten Kontaktstelle Pad TIP und einer zweiten Kontaktstelle Pad VCMIT, die wiederum über Widerstände R3 auf Eingänge eines nachgeschalteten Schaltelementes des Niedervolt-Bausteines führen. Jeder der beiden Eingänge weist eine Elektrostatik-Schutzschaltung ESD1a bzw. ESD1b auf, die einen Kontakt zwischen Pad TIP und Pad VCMIT und einer Masse herstellen und elektrostatische Aufladungen zwischen dem Niedervolt-Baustein und der Masse ausgleichen. Derartige Schutzschaltungen bestehen in der Regel aus speziell gelayouteten und miteinander verschalteten Grundelementen, typischerweise Dioden, Transistoren, Thyristoren und dergleichen, einem Fachmann geläufigen Bauelementen und Schaltungen.

Über die Schutzschaltungen ESD1a und ESD1b fließt jeweils ein Leckstrom Ileak von der Ader zu Masse ab. Einer der beiden Leckströme Ileak fliesst sowohl über ESD1a als auch über R2. Betragsmässig ergibt Ileak·R2 die Offsetspannung.

3 zeigt die Schaltungsverhältnisse bei einer Spannungsmessung zwischen den Telefonadern TIP und RING in einem herkömmlichen Niedervolt-Baustein. Zu erkennen ist, dass beide Adern TIP und RING chip-intern gleich aufgebaut sind und insbesondere gleiche elektronische Bauelemente enthalten. ESD1a und ESD1b weisen fertigungstechnisch bedingt gutes Matching auf. Ebenso verhalten sich die Matching-Verhältinisse für R3 bzw. R4. Externe Komponenten weisen ebenfalls gutes Matching auf.

Bei einer Spannungsmessung zwischen den Punkten A und B in der Schaltung aus 3 wird dabei ein Wert UTIP-RING für die Ader-Ader-Spannung gemessen, der keinen temperaturabhängigen Ader-Ader-Spannungsoffset aufweist. Zusammen mit den offsetbehafteten Spannungswerten UTIP-GND und URING-GND gemäß 2 ist damit keine Korrektur des Spannungsoffsets möglich.

4 zeigt eine beispielhafte erfindungsgemäße Abänderung der Schaltung aus 3. Die TIP-Ader weist bei diesem Ausführungsbeispiel ein zusätzliches elektrostatisches Schutzelement ESD2 auf, welches in unmittelbarer Nähe zu der bereits vorhandenen Elektrostatik-Schutzschaltung ESD1a eingefügt ist. Die Struktur ESD2 ist über einen Schalter S zuschaltbar.

Eine Anschlussstelle für ESD2 liegt zwischen Pad TIP und dem Widerstand R3. Der zweite Anschlusspunkt ist GND. Hervorzuheben ist auch die räumlicher Nähe zur Elektrostatik-Schutzschaltung ESD1a. Unter diesen Umständen befinden sich die Komponenten ESD1a und ESD2 in einer gleichen Schaltungsumgebung. Bevorzugt wird bei der Gestaltung der Analogschaltungsstruktur auf eine Elektrostatik-Schutzschaltung zurückgegriffen, die einen möglichst identischen Aufbau wie die Schaltung ESD1a aufweist. ESD2 wird ausschließlich bei der Ader-Ader-Spannungsmessung zwischen TIP- und RING-Ader nach 4 über den Schalter S zugeschaltet.

In diesem Fall nehmen die Leckströme durch beide Schaltungen den gleichen Wert an. Bei einer Spannungsmessung zwischen den Punkten A und B in der Schaltung aus 4 wird unter diesen Umständen ein Spannungswert UTIP-RING gemessen, der mit einem Ader-Ader-Spannungsoffset behaftet ist. Sind die Elektrostatik-Schutzschaltungen ESD1a, ESD1b in ihrem Aufbau völlig identisch mit ESD2, dann entspricht der Spannungsoffset in Vorzeichen und Betrag dem Spannungsoffset bei der Ader-Masse-Spannungsmessung aus der Schaltung in 2.

Unter diesen Umständen kann davon ausgegangen werden, dass die Spannungen UTIP-GND, URING-GND, und UTIP-RING mit dem gleichen Spannungsoffset behaftet sind. Eine softwaremässige Berücksichtigung dieser Offsetspannung liefert die richtigen Werte für die zu messenden Spannungen UTIP-GND, URING-GND und UTIP-RING. Bei einer nur teilweisen Übereinstimmung der Leckströme ist eine nur teilweise Eliminierung des temperaturabhängigen Spannungsoffsets möglich.

Die nachfolgende Tabelle zeigt einen simulierten beispielhaften Effekt des Analogschaltungs-Bausteins, insbesondere der zusätzlichen Elektrostatik-Schutzschaltung, auf Offsetspannungswerte an einem Sprachcodec Modul des Typs DANUBE.

Die Werte im linken Teil der Tabelle entsprechen dabei einer Schaltung gemäß 2 und 3. Die Elektrostatik-Schutzschaltungen ESD1a und ESD1b werden in diesem herkömmlichen Fall als identisch angenommen und führen dementsprechend zu einem gleichen Leckstrom Ileak. Infolgedessen stellt sich eine Offsetspannung TIP-GND bzw. RING-GND von –5,09 mV ein, während eine Offsetspannung TIP-RING nicht nachweisbar ist.

Die Werte im rechten Teil der Tabelle entsprechen dabei einer Schaltung gemäß 2, bei welcher zur Messung der Ader-Ader-Spannung UTIP-RING die Struktur ESD2 gemäß 4 mittels des Schalters S zugeschaltet wurde. Bei dieser, an der erfindungsgemäßen Ausführung des Niedervolt-Bausteins orientierten Simulation wurden die Elektrostatik-Schutzschaltungen ESD1a und ESD1b sowie der Struktur ESD2 so dimensioniert, dass bei der Schaltung gemäß 2 über jede der genannten Komponenten ein gleicher Leckstrom fließt, sodass sich eine Ader-Masse-Offsetspannung TIP-GND bzw. RING-GND von jeweils –2,55 mV einstellt.

Für die Schaltung aus 4 bedeutet dies, dass sich nunmehr eine Ader-Ader-Offsetspannung TIP-RING von –2,52 mV ergibt. Dieser Spannungsoffset TIP-RING weist das gleiche Vorzeichen und im wesentlichen den gleichen Betrag wie die Spannungsoffsets TIP-GND bzw. RING-GND auf. Die geringe betragsmäßige Abweichung von 0,03 mV zwischen den Spannungsoffsets ergibt sich durch die Parallelschaltung der Komponenten ESD1a und ESD2 in der Konfiguration nach 4. Prinzipiell kann der temperaturabhängige Spannungsoffset damit bis auf einen Restbetrag von 0,03 mV auskorrigiert werden.

Es zeigt sich somit, dass bei einer Ausführungsform der nachträglich gemäß 4 eingefügten Analogschaltungsstruktur, bei der die gegebenen Elektrostatik-Schutzschaltungen identisch nachgebildet sind, unter dem Einfluss einer variablen Temperatur, schaltungsbedingten Prozessstreuungen und positiven Versorgungsspannungen (VDD) für die enthaltenen elektronischen Bauelemente eine Übereinstimmung des durch die gegebenen Elektrostatik-Schutzschaltungen und der Analogschaltungsstruktur verursachten Leckstromes im Bereich von wenigen Prozent erreichbar ist. Die Auswirkungen der dabei auftretenden Offsetspannungen können somit im erforderlichen Temperatur- und Versorgungsspannungsbereich etwa um zwei Größenordnungen besser auskorrigiert werden.

Weitere Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen. Es sind im Rahmen fachmännischen Handelns weitere Veränderungen an den gezeigten Ausführungsbeispielen möglich, ohne den erfindungsgemäßen Grundgedanken zu verlassen.

Niedervolt-Baustein in einem analogen Telefondienstsystem und Verfahren zur Korrektur einer durch einen Leckstrom verursachten temperaturabhängigen Offsetspannung

CODEC
beispielhafter Niedervolt-Baustein
DFE
Digitales Frontend
AFE
Analoges Frontend
SLIC
beispielhafter Hochvolt-Baustein
TIP
erste Telefonader
RING
zweite Telefonader
GND
Masse
VTIP
TIP-Eingang am Niedervolt-Baustein
VRING
RING-Eingang am Niedervolt-Baustein
R1
erster Widerstand
R2
zweiter Widerstand
R3
dritter Widerstand
ESD1a
erste Elektrostatik-Schutzschaltung
ESD1b
zweite Elektrostatik-Schutzschaltung
ESD2
Analogschaltungsstruktur, insbesondere Elektrostatik-Zusatz-Schutzschaltung
Ileak
Leckstrom
UTIP-GND
Ader-Masse-Spannung zwischen TIP und GND
DRING-GND
Ader-Masse-Spannung zwischen RING und GND
UTIP-RING
Ader-Ader-Spannung zwischen TIP und RING
TIP-GND
Ader-Masse-Offsetspannung zwischen TIP und GND
RING-GND
Ader-Masse-Offsetspannung zwischen RING und GND
TIP-RING
Ader-Ader-Offsetspannung zwischen TIP und RING


Anspruch[de]
Niedervolt-Baustein in einem analogen Telefondienstsystem (POTS), insbesondere Coder-Decoder, mit einer ersten Telefonader (TIP) und einer zweiten Telefonader (RING), einer an die Telefonadern angeschlossenen Elektrostatik-Schutzschaltung (ESD1a, ESD1b) und einer Masse (GND) und mit einer Testanordnung zum Messen einer ersten Ader-Masse-Spannung (UTIP-GND) zwischen der ersten Telefonader und der Masse sowie einer zweiten Ader-Masse-Spannung (URING-GND) zwischen der zweiten Telefonader und der Masse in einem Hazardous Potential Test,

gekennzeichnet durch

eine zur Testdurchführung an die erste oder zweite Telefonader zuschaltbaren Analogschaltungsstruktur (ESD2) zum Erzeugen einer mit einer Ader-Ader-Offsetspannung (TIP-RING) behafteten Ader-Ader-Spannung (UTIP-RING) zwischen der ersten und der zweiten Telefonader, wobei

– die Ader-Ader-Offsetspannung gleiches Vorzeichen und einen im wesentlichen gleichen Betrag wie eine erste Ader-Masse-Offsetspannung (TIP-GND) und eine zweite Ader-Masse-Offsetspannung (RING-GND) zwischen der ersten bzw. der zweiten Telefonader und Masse aufweist und

– Software-Korrekturmittel zur Eliminierung der Offsetspannungen (TIP-GND, RING-GND, TIP-RING) vorgesehen sind.
Niedervolt-Baustein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zuschaltbare Analogschaltungsstruktur (ESD2) als eine Elektrostatik-Zusatz-Schutzschaltung mit einem im Vergleich zu der permanent vorhandenen Elektrostatik-Schutzschaltung (ESD1a, ESD1b) im wesentlichen gleichen Leckstrom (Ileak) ausgebildet ist. Niedervolt-Baustein nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrostatik-Zusatz-Schutzschaltung (ESD2) in räumlicher Nähe zur vorgegebenen Elektrostatik-Schutzschaltung (ESD1a. ESD1b) mit einer im wesentlichen gleichen Schaltungsumgebung und gleicher Stromflussrichtung angeordnet ist. Niedervolt-Baustein nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzliche Elektrostatik-Zusatz-Schutzschaltung (ESD2) zwischen die erste Telefonader (TIP) und Masse (GND) geschaltet ist. Niedervolt-Baustein nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzliche Elektrostatik-Zusatz-Schutzschaltung (ESD2) einen im wesentlichen identischen Aufbau wie die permanent vorhandene Elektrostatik-Schutzschaltung (ESD1a, ESD1b) aufweist. Niedervolt-Baustein nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Korrekturbaustein eine Routine zum Verarbeiten des Messwertes der ersten und zweiten Ader-Masse-Spannung (UTIP-GND, URING-GND) und der Ader-Ader-Spannung (UTIP-RING) für ein Herausrechnen der temperaturabhängigen Spannungsoffsets (TIP-GND, RING-GND und TIP-RING) aufweist. Verfahren zur Korrektur einer durch einen Leckstrom verursachten temperaturabhängigen Offsetspannung bei einem Niedervolt-Baustein in einem analogen Telefondienstsystem (POTS) mit einer ersten Telefonader (TIP), einer zweiten Telefonader (RING), einer gegebenen Elektrostatik-Schutzschaltung (ESD1a, ESD1b) und einer Masse (GND),

gekennzeichnet durch

– eine Messung einer ersten, mit einer ersten Ader-Masse-Offsetspannung (TIP-GND) behafteten Ader-Masse-Spannung (UTIP-GND) zwischen der ersten Telefonader und der Masse sowie einer zweiten, mit einer zweiten Ader-Masse-Offsetspannung (RING-GND) behafteten Ader-Masse-Spannung (URING-GND) zwischen der zweiten Telefonader und der Masse,

– ein Hinzuschalten einer mit einem zusätzlichen Leckstrom behafteten Analogschaltungsstruktur (ESD2) an eine der beiden Telefonadern,

– eine Messung einer mit einer Ader-Ader-Offsetspannung (TIP-RING) behafteten Ader-Ader-Spannung (UTIP-RING) zwischen der ersten und der zweiten Telefonader mit zugeschalteter Analogschaltungsstruktur,

– eine Korrektur der ersten und der zweiten Ader-Masse-Offsetspannung bzw. der Ader-Ader-Offsetspannung in einer Berechnungsroutine.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Analogschaltungsstruktur (ESD2) so hinzugeschaltet wird, dass die erste Ader-Masse-Offsetspannung (TIP-GND), die zweite Ader-Masse-Offsetspannung (RING-GND) und die Ader-Ader-Offsetspannung (TIP-RING) vorzeichengleich und im wesentlichen betragsgleich sind. Verfahren nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Analogschaltungsstruktur (ESD2) als eine zusätzliche, im wesentlichen baugleiche Elektrostatik-Schutzschaltung in räumlicher Nähe zur gegebenen Elektrostatik-Schutzschaltung (ESD1a, ESD1b), insbesondere an deren Anschlusspunkte an eine der Telefonadern (TIP, RING) hinzu geschaltet wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Analogschaltungsstruktur (ESD2) unmittelbar vor der Messung der Ader-Ader-Spannung hinzugeschaltet und nach Abschluss der Messung der Ader-Ader-Spannung abgetrennt wird.






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

Patent Zeichnungen (PDF)

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com