AT397325B - Aus zwei operationsverstärkern gebildete schaltung für eine teilnehmersprechstelle - Google Patents

Description

AT 397 325 B

Die Erfindung betrifft eine aus zwei Operationsverstärkern als Differenzverstärker gebildete Schaltung für eine Teilnehmersprechstelle, insbesondere eine solche mit ortsgebundener Batterie, zum Verstärken der über die Femsprechleitung an den Hörer des Teilnehmerapparates gelangend«! Sprechspannung für den Betrieb ein« offen zu tragenden Sprechgamitur.

Das Betreiben einer Sprechgamitur am Teilnehmerapparat anstatt des sonst gebräuchlichen Handapparates wird stets dann bevorzugt, wenn beim Telephonieren zugleich auch zum Ausführen von Arbeiten die Bewegungsfreiheit beider Hände erwünscht ist. Dies trifft beispielsweise für die Entstör- und Servicedienste der Post besonders zu. Der Betrieb und die Anwendung einer Sprechgamitur sind auch aus der DE-OS 38 31 112 vorbekannt.

Sprechgamituren lassen sich entweder wie der Hörer des Handapparates akustisch dicht am Ohr oder aber auch lose am Ohr aufliegend verwenden. Bei dichtem Aufliegen am Ohr ist die vom Hörer erzeugte Lautstädte völlig ausreichend, das ankommende Gespräch einwandfrei zu empfangen und eine zusätzliche elektrische Verstärkung ist nicht erforderlich. Wesentlich bequemer zu tragen sind lose am Ohr aufliegende Sprechgamituren, die immer dann bevorzugt werden, wenn über lange Zeit hinweg Gespräche zu fuhren sind, wenn bei Arbeiten des Telephonentstördienstes, der Telephonmontage im Anlagenbereich oder an Auskunfts-und Vermittlungsplätzen beide Hände für andere Tätigkeiten frei bleiben sollen. Solche Sprechgamituren vermeiden den schmerzenden Druck auf die Ohrmuscheln und auch den als äußerst unangenehm empfundenen Hitzestau am Ohr und sind zumeist an Gewicht sehr leicht Durch das völlig lose Aufliegen am Ohr der offenen Sprechgamitur ist durch die apparatetechnisch vorgegebenenen Anpassungsbedingungen die wiedergegebene Lautstärke am Ohr zu leise, und es bedarf einer zusätzlichen Verstärkung, damit das Telephongespräch unbeeinträchtigt geführt werden kann und eine einwandfreie Verständigung stattfindet

Heute gebräuchliche Sprechgamituren sind mit Linearmikrophonen als hochwertig« Ersatz für die früher verwendete Kohlesprechkapsel ausgestattet, die einen entsprechenden Verstärker zum Verstärken der vom Linearmikrophon abgegebenen Sprechspannung und zur elektrischen Anpassung an das der Kohlesprechkapsel entsprechende Anlagensystem erfordern. Somit ist die Sprechgamitur im allgemeinen mit zwei Verstärkern, einen für das Linearmikrophon und einen für die Hörer, versehen, die entweder über die Femsprechleitung aus der Zentralbatterie oder aus der vorhandenen Ortsbatterie betrieben werden. Schaltungen zum Verstärken der Mikrophonspannung und auch der für den Telephonhörer sind aus der EP-OS 102 660, der CH-PS 589 985 und der DE-AS 21 48 929 bekannt, wobei diese Schaltungsanordnungen im wesentlichen zum Ausgleich der Leitungsdämpfung und auch zum Vermeiden des Übersprechens dienen. Eine weitere Schaltung für den Betrieb von Sprechgamituren an den im Teilnehmerapparat dazu vorhandenen Schnittstellen ist durch den Verstärker für Sprechzeug für Femmeldedienst, Typ T 218, der Fa. AKG bekannt, der eingehend in der zu diesem Verstärker ausgegebenen Serviceanleitung beschrieben ist.

Die im Verstärker Typ T 218 verwendete Schaltung erfüllt alle die zum Anschluß an den Teilnehmerapparat erforderlichen Bedingungen einschließlich der ausreichenden Rückhördämpfung und Gleichtaktunterdrückung. Zum Betrieb einer solchen Schaltung wird die Energie, bzw. die Versorgungsspannung zumeist der Zentralbatterie über die Femsprechleitung oder gegebenenfalls auch einer Ortsbatterie entnommen, wobei wegen der Polaritätsunabhängigkeit eine Gleichrichterbrücke zur Anspeisung der Verstärkers bevorzugt wird. Zur galvanischen Trennung des die Sprechspannung empfangenden Hörverstärkers an den entsprechenden Schnittstellen im Teilnehmerapparat werden hochwertige, technisch sehr aufwendige Übertrager verwendet. Ein solcher am Eingang des Hör- oder Empfangsverstärkers angeordneter Übertrager veriiindert, daß bei ungünstiger Überlagerung der Batteriespannung mit der Sprechspannung eine unzureichende Gleichtaktunterdrückung auftritt und der Durchgriff der Sprechspannung auf die Hörerseite über das Ausmaß der geforderten Rückhördämpfung erfolgt. Miniaturisierte Übertrager, die diese Bedingungen einwandfrei erfüllen, sind in der Herstellung äußerst kostenintensiv. Die Einsparung eines solchen Übertragers würde die Gesamtkosten für die beschriebene Schaltungsanordnung wesentlich reduzieren.

Demnach liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine möglichst einfache und dadurch wirtschaftliche, übersteuerungsarme elektronische Schaltung zu schaffen, die ohne Eingangsübertrager eine hohe Gleichtaktunterdrückung aufweist und auch die geforderte Rückhördämpfung einhält, wobei der Anschluß in jedem Teilnehmerapparat an der drei-drahtigen oder vier-drahtigen Schnittstelle für den Handapparat vorgenommen werden kann.

Die Erfindung löst die Aufgabe dadurch, daß zum Vermeiden der Übersteuerung des aus den beiden Operationsverstärkern gebildeten Differenzverstärkers durch die im Teilnehmerapparat erzeugte Sprechspannung und zum Unterdrücken dieser Spannung am Ausgang des Differenzverstärkers die verstärkt vorhandene Hörerspannung parallel zur Hörerkapsel eine symmetrische Widerstandsbrücke speist, in der aus zwei in Serie liegenden Widerständen jeweils zwei hintereinander liegende Brückenzweige gebildet sind, in deren einer Brückendiagonale zwischen deren Knotenpunkten ein weiterer Verstärker mit sehr hoher Verstärkung zum Nachregeln der Symmetrieabweichung gegenüber der Betriebsspannung liegt, wobei die zum Nachregeln erforderliche Spannung an den Verbindungsknoten der in Serie liegenden Brückenwiderstände entnommen und jeweils den invertierenden Eingängen der beiden Operationsverstärker zugeführt ist.

Eine von Norbert Fliege im Buch Lineare Schaltungen mit Operationsverstärkern, Springer Verlag 1979, im -2-

AT397 325B

Bild 4.11 auf Seite 82 angegebene und in Fig. 1 dargestellte aus zwei Operationsverstärkern (Vj), (V2) gebildete Verstärkerstufe mit Differenzeingang (Ue) und Differenzausgang (v). (Ue) ist lediglich nächstliegender Stand der Technik, weil die Operationsverstärker (Vj), (V2) am Ausgang höchstens die Betriebsspannung (Ujj) aussteuem können, im zu betrachtenden Anwendungsfall aber zusätzlich zur verstärkten Eingangsspannung (Ue) die der Betriebsspannung (Ujj) überlagerte Sprechspannung (Us) als Gleichtaktspannung auftritt. Zur Übersteuerung des Ausganges genügen in diesem Fall sehr kleine Spannungswerte (Ue) am Eingang der aus den Operationsverstärkern (Vj), (V2) gebildeten Schaltungsanordnung.

Es mußte daher eine schaltungsmäßige Maßnahme gefunden werden, die es gestattet, die Gleichtaktspannung am Verstärkerausgang zu unterdrücken, damit die erforderliche Aussteuerbarkeit auch bei sehr niedriger Betriebsspannung erreicht wird. Am Eingang der Schaltungsanordnung darf dagegen die Gleichtaktspannung nicht unterdrückt werden, weil sonst ein Rückhören der eigenen Sprechspannung zustande kommt Die erforderliche schaltungsgemäße Maßnahme ist Gegenstand der Erfindung.

Die Vorteile der Erfindung liegen in einer Vereinfachung und Verbilligung der bisher gebräuchlichen Kombination eines hochwertigen Übertragers mit einer elektronischen Verstärkung zum Erreichen des notwendigen Hörpegels. Bei der heute üblichen Miniaturbauweise elektronischer Schaltungen führt dies zu einer Ausführungsform, deren Platz und Raumbedarf wesentlich geringer ist als der des Übertragers allein, die im Gewicht kaum merkbar wird, und die an beliebiger, passender Stelle der gesamten Hörsprecheinrichtung leicht einzubauen ist. Der Kostengewinn bei der Herstellung liegt bei 60 %.

Weitere Einzelheiten zur Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Zeichnungen und deren Beschreibung. Dabei zeigt Fig. 1 den nächstgelegenen Stand der Technik, Fig. 2 die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung, Fig. 3 eine gebräuchliche Schaltungsanordnung für eine Teilnehmersprechstelle mit ortsgebundener Batterie und Fig. 4 die gesamte Schaltungsanordnung einer Teilnehmersprechstelle mit Hörsprechgamitur.

Die erfindungsgemäße Lösung der gestellten Aufgabe ist in Fig. 2 darstellt. Die zu verstärkende über die Femsprechleitung an den Hörer der Teilnehmersprechstelle gelangende Spannung (Ue) liegt an den nichtinvertierenden Eingängen der beiden den Differenzeingang bildenden Operationsverstärker (Vj) und 0¾). An den Ausgängen (Αχ), (A2) dieser Operationsverstärker schließt eine aus den Brückenzweigen (Rx), (R2) und (R3) gebildete Widerstandsbrücke an, in deren einer Brückendiagonale zwischen den Knotenpunkten (Βχ) und (B2) ein weiterer Verstärker (V3) liegt. Weicht die Ausgangsgleichtaktspannung vom Wert (1/211¾) ab, setzt durch den Operationsverstärker (V3) mit sehr hoher Verstärkung so lange die Nachregelung ein, bis der Wat (l/2Ug) wieder zwischen der Masseleitung und den Ausgängen (Αχ) und (A2) der Operationsverstärker erreicht ist Dabei tritt keine Rückwirkung auf die am Differenzeingang liegende Gleichtaktspannung (U§) oder auf irgendeine Signalspannung ein. Die Bezugsspannung (1/21¾) liegt am invertierenden Eingang des Verstärkers (V3) an, und die zur Regelung erforderliche Spannung (Ur) wird an den Widerständen (Κχ) jeweils zwischen den Knotenpunkten (Βχ), (B3) und (Βχ), (B4) abgegriffen und den invertierenden Eingängen (Εχ) und (E2) der Operationsverstärker (Vx) und (V2) zugeführt. Die am Hörer (H) vorhandene verstärkte Signalspannung Ujj = v. Ue ist den Erfordernissen entsprechend frei von Rückhöranteilen.

Die in Fig. 3 dargestellte Schaltung entspricht der einer üblichen Teilnehmersprechstelle mit ortsgebundener Batterie, wie sie beispielsweise von Entstörtrupps an Einsatzstellen verwendet wird. An den mit (Sx), (S2), (S3) bezeichneten Schnittstellen wird anstatt des sonst üblichen Handapparates eine offen getragene Sprechgamitur mit der erfindungsgemäßen Schaltung nach Fig. 2 angeschlossen.

Schließlich zeigt Fig. 4 die gesamte für eine Sprechgamitur erforderliche elektronische Schaltung zum Verstärken der von einem Linearmikrophon (M) abgegebenen Sprechspannung und der über die Femsprechleitung an die Sprechstelle gelangenden Hörspannung (Ue), wobei zu beachten ist, daß aus Gründen der Leitungsdämpfung die empfangene Spannung (Ue) stets kleiner als die am Sprechort erzeugte Sprechspannung (Us) ist. Der Gleichrichter (GL) ist erforderlich, um von der Polarität der ortsgebundenen Batterie unabhängig zu sein. Die Gesamtschaltung läßt deutlich erkennen, daß die Handapparateschnittstelle sowohl eine drei-drahtig als auch eine vier-drahtig ausgeführte Schnittstelle sein kann. -3-

Claims (2)

1. AT397 325 B PATENTANSPRUCH Aus zwei Operationsverstärkern als Differenzverstärker gebildete Schaltung für eine Teilnehmersprechstelle, insbesondere eine solche mit ortsgebundener Batterie, zum Verstärken der über die Femsprechleitung an den Hörer des Teilnehmerapparates gelangenden Sprechspannung für den Betrieb einer offen zu tragenden Sprechgarnitur, dadurch gekennzeichnet, daß zum Vermeiden der Übersteuerung des ans den beiden Operationsverstärkern (Vj, V2) gebildeten Differenzverstärkers durch die im Teilnehmerapparat erzeugte Sprechspannung (U$) und zum Unterdrücken dieser Spannung am Ausgang (Aj, A2) des Differenzverstärkers (Vi, V2) die verstärkt vorhandene Hörerspannung (Ujj) parallel zur Hörerkapsel (H) eine symmetrische Widerstandsbrücke (Rj, R2, R3) speist, in der aus zwei in Serie liegenden Widerständen (Rj, R2) jeweils zwei hintereinanderliegende Brückenzweige gebildet sind und in deren einer Brückendiagonale zwischen deren Knotenpunkten (Bj) und (B2) ein weiterer Verstärker (V3) mit sehr hoher Verstärkung zum Nachregeln der Symmetrieabweichung gegenüber der Betriebsspannung (Ujj) liegt, wobei die zum Nachregeln erforderliche Spannung (Ur) an den Verbindungsknoten (B3, B4) der in Serie liegenden Brückenwiderstände (Rj, R2) enmommen und jeweils den invertierenden Eingängen (Ej, E2) der Operationsverstärker zugeführt ist. Hiezu
2. 2 Blatt Zeichnungen -4-