DD141383A5

DD141383A5 - Sendeverstaerker fuer fernsprechanlagen

Info

Publication number: DD141383A5
Application number: DD79210456A
Authority: DD
Inventors: Peter F Blomley
Original assignee: Int Standard Electric Corp
Priority date: 1978-11-08
Filing date: 1979-01-12
Publication date: 1980-04-23
Also published as: DK101079A; NL7812201A; AU518350B2; GR66659B; FI790944A; TR20841A; SE8404228D0; HK49787A; JPH0228943B2; PL213320A1; NO145811C; GB2034555A; NO145811B; CA1149980A; YU305478A; EG14801A; PL125280B1; NZ189634A; DE2856072A1; IL56530A0

Description

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Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen Sendeverstärker, der über eine Fernsprechleitung gespeist wird, unabhängig von der Polarität der Speisegleichspannung arbeitet, einen mit einer Arbeitselektrode an die eine Leitungsader angeschlossenen ersten Transistor und einen mit einer Arbeitselektrode an die andere Leitungsader angeschlossenen zweiten Transistor aufweist, für Fernsprechanlagen.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Solche Verstärker werden beispielsweise in Fernsprechapparaten verwendet. Dort werden Mikrofon und Hörer jeweils über Verstärker mit der Fernsprechleitung gekoppelt. Die Schaltungen des Fernsprechapparats, darunter auch diese Verstärker, werden gewöhnlich über die Fernsprechleitung gleichstromgespeist. In diesem Fall soll der Fernsprechapparat unabhängig von der Polarität der Speisegleichspannung arbeiten, da man ohne Prüfung nie eine sichere Aussage über die Polarität der Leitungsadern beim Anschließen des Fernsprechapparats machen kann. Wünschenswert ist auch, daß die Schaltungsanordnung eines solchen Fernsprechapparats so konzipiert ist, daß dieser in einem großen Bereich der Fernsprechleitungsparameter arbeitet.

Aus der deutschen Offen!egungsschrift 25 36 201 ist eine in eine Fernsprechleitungsschleife eingefügte Brückenschaltung aus zwei Transistoren und zwei Dioden bekannt, über die der Fernsprechapparat gleichstromgespeist wird. Der eine Transistor ist dabei mit seinem Emitter an die eine Leitungsader angeschlossen, während der andere Transistor mit seinem Emitter an der anderen Leitungsader liegt. Der Speisegleichstrom durchfließt jeweils die Reihenschaltung aus einer Diode und der Schaltstrecke eines Transistors.

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Gegenüber einer bekannten, zum Zwecke des VerpolSchutzes dienenden Brückenschaltung aus vier Dioden hat die Brückenschaltung gemäß der DT-OS 25 36 201 schon den Vorteil, daß der durch den Spannungsabfall an der genannten Reihenschaltung entstehende Spannungsverlust vermindert ist, weil der Spannungsabfall an der durchgeschalteten Arbeitsstrecke eines Transistors geringer als an einer durchgeschalteten Diode ist. Auf diese Weise kann die Funktionsfähigkeit der im Fernsprechapparat verwendeten Verstärker auch bei langen Anschlußleitungen, also bei kleinen Gleichspannungen am Fernsprechapparat, erhalten werden. Diese Brückenschaltung hat aber den Nachteil, daß einerseits der Spannungsverlust an der genannten Reihenschaltung immer noch unerwünscht hoch ist und daß andererseits die Basis-Emitter-Strecke des nicht im durchgeschalteten Brückenzweig liegenden Transistors bei kurzen Anschlußleitungen relativ hohen Sperrspannungen ausgesetzt ist, was zum Einsatz eines hochwertigen Transistortyps zwingt.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, einen Sendeverstärker der eingangs genannten Art zu entwickeln, der aus der Fernsprechleitung unabhängig von der Polarität der Speisegleichspannung gespeist werden kann.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Sendeverstärker der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem der durch ihn verursachte Gleichspannungsabfall noch weiter vermindert ist und bei dem Transistortypen mit kleinen zulässigen Sperrspannungen verwendet werden können, so daß er unter extremen Fernsprechleitungsbedingungen funktionsfähig bleibt.

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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die an die Leitungsadern angeschlossenen Arbeitselektroden die Kollektoren der Transistoren sind, daß die Emitter dieser Transistoren zusammen an einem ersten Schaltungspunkt liegen, daß ein dritter Transistor mit seinem Kollektor an eine der Leitungsadern und ein vierter Transistor mit seinem Kollektor an die andere der Leitungsadern-angeschlossen sind, daß die Basen des dritten Transistors und des vierten Transistors zusammen an einem zweiten Schaltungspunkt liegen, daß zwischen dem ersten Schaltungspunkt und dem zweiten Schaltungspunkt ein Widerstand geschaltet ist und daß die am Widerstand abfallende Spannung zur Ableitung einer eine Gegenkopplung des Sendeverstärkers bewirkenden Steuerspannung für die Basen des ersten Transistors und des zweiten Transistors verwendet wird.

Die Erfindung hat den Vorteil, daß am Widerstand eine Spannung zur Verfügung steht, die der nur durch den Spannungsabfall an der Reihenschaltung der Kollektor-Emitter-Strecke eines Transistors und der Basis-Kollektor-Strecke eines Weiteren Transistors verminderten Speisespannung an der Fernsprechleitung entspricht; Im durchgeschalteten Zustand dieser beiden Transistoren kann der durch sie verursachte Spannungsverlust sehr klein sein. Das analog gebildete andere Transistorpaar wird in Sperrichtung beansprucht, wobei sich die Sperrspannung auf die unkritische KoI1ektor-Emitter-Strecke eines Transistors und die unkritische Basis-Kollektor-Strecke eines weiteren Transistors aufteilt.

Die Erfindung hat den weiteren Vorteil, daß der dritte Transistor und der vierte Transistor für zusätzliche Funktionen ausgenutzt werden können, beispielsweise zur Erzeugung einer negativen Hi1fsspannung .

Um diese HiIfsspannung zu erzeugen, wird gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung vorgeschlagen, daß die Emitter des dritten Transistors und^des vierten Transistors mit einem dritten Schaltungspunkt gekoppelt sind, an dem eine Gleichspannung abnehmbar ist, und daß zwischen dem zweiten Schaltungspunkt ujid dem dritten Schaltungspunkt ein Kondensator 1iegt.

Eine zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die ersten beiden Transistoren vom gleichen Typ sind, daß die letzten beiden Transistoren vom gleichen Typ sind und daß die ersten beiden Transistoren für größere Leistung als die letzten beiden Transistoren ausgelegt sind, derart, daß für jeden Arbeitspunkt der ersten beiden Transistoren die letzten beiden Transistoren im Sättigungszustand arbeiten. Dadurch kann eine billigere Type für die letzten beiden Transistoren gewählt werden.

Gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist der Sendeverstärker Bestandteil einer integrierten Schaltung, wobei der dritte Transistor und der vierte Transistor auf dem Substrat von einer erdfreien Feldsperrschicht umgeben sind. Es wird erreicht, daß eine Reflektion von Ladungsträgern stattfindet, so daß die Verstärkung des invers betriebenen dritten Transistors und vierten Transistors bei niedrigen Strömen hoch bleibt.

Weitere Maßnahmen gemäß der Erfindung geben bevorzugte Verwendungszwecke der am Widerstand abfallenden Spannung an. So kann diese Spannung als Kompensationsspannung zur Vermeidung d.es Rückhörens benutzt werden oder in geeigneter Weise als Regel spannung in einer Gegenkopplungsschleife dienen.

Ein derartig ausgebildeter Sendeverstärker eröffnet auch die Eingriffsmöglichkeit weiterer Schaltungen eines Fern-.

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Sprechapparats, ohne die Funktion der Gegenkopplungsschleife zu stören. Zu diesem Zweck wird gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung vorgeschlagen, in den genannten Verstärkungsweg ferner einen Wählzeichengenerator über einen weiteren Differential verstärker eingreifen zu lassen, durch den das Mikrofon vom Verstärkungsweg abtrennbar ist.

Damit die am Widerstand abfallende Spannung nicht durch die Stromversorgung für die benutzten Verstärker belastet wird, wird die Erfindung derart weitergebildet, daß die Speisegleichspannung für die Verstärker und die Differentialverstärker mittels einer an die Fernsprechleitung an-v geschlossenen Brückenschaltung gewonnen wird, die auch die Speisegleichspannung für die Empfangsverstärker mit Ausnahme des Ausgangsempfangsverstärkers liefert, für den die Speisegleichspannung mittels einer eigenen an die Fernsprechleitung angeschlossenen Brückenschaltung gewonnen wird.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 die Schaltungsanordnung eines Sendeverstärkers gemäß der Erfindung,

Fig. 2 ein zu Erläuterungszwecken dienender Teil der Schaltungsanordnung nach Fig. 1,

Fig. 3 ein Querschnitt in sehr vergrößertem Maßstab eines Teils einer integrierten Schaltung, die den Sendeverstärker nach Fig. 1 enthält,

Fig. 4 eine Schaltungsanordnung eines Fernsprechapparats» in dem der Sendeverstärker, gemäß der Erfindung als Mikrofonverstärker verwendet wird, und

Fig. 5 eine Schaltungsanordnung, die angibt, welche Schaltungselemente aus der Schaltungsanordnung nach Fig. 4 in integrierter Schaltungstechnik hergestellt sind.

Die Schaltungsanordnung in Fig. 1, die für Fernsprechapparate entworfen ist, zeigt vier Transistoren Tl, T2, T3 und T4, von denen die ersten beiden Transistoren Tl und T2 größer als die beiden letzten Transistoren T3 und T4 sind. Im-.Fall der Herstellung in integrierter Schaltungstechnik bedeutet dies, daß die Transistoren Tl, T2 eine größere Fläche als die Transistoren T3, T4 einnehmen. Die Fernsprechleitungsadern sind mit Ll und L2 bezeichnet. Die Ader Ll ist mit dem Kollektor des Transistors Tl verbunden, während die Ader L2 an den Kollektor des Transistors T2 angeschlossen ist. Das Mikrofon des Fernsprechapparats ist über nicht gezeigte, aber in Fig. 4 dargestellte Schaltungen mit den Basen A und B dieser Transistoren gekoppelt. Der Hörer bzw. im Fall eines Lauthörapparats der Lautsprecher wird vom Spannungsabfall an einem Widerstand Rl (siehe auch Fig. 4: RIO) beeinflußt.

Wie bereits erwähnt worden ist, kann die Ader Ll positives Potential gegenüber der Ader L2 aufweisen; sie kann aber auch negatives Potential gegenüber der Ader L2 haben. Wenn die Ader Ll positiv ist, fließt Strom von der Ader Ll über die KoIlektor-Emitter-Strecke des Transistors Tl, den Widerstand Rl, die Basis-Kollektor-Strecke des Transistors T3 zur Ader L2. Wenn die Ader L2 positiv ist, fließt Strom von der Ader L2 über die Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors T2, den Widerstand Rl und die Basis-Kollektor-Strecke des Transistors T4 zur Ader Ll. In beiden Fällen fließt der Strom im Widerstand Rl in derselben Richtung. Daher kann dieser Widerstand dazu benutzt werden, die Übertragungsverstärkung zwischen den Widerstandsanschlüssen D und C und den Adern Ll₅ L2 über eine

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Gegenkopplungsschleife usw. zu bestimmen. Dies wird deutlicher, wenn die halbe Schaltungsa'nordnung der Fig. 1, die in Fig. 2 dargestellt ist, betrachtet wird.

Einige Spannungs- uriU Strombeziehungen, die für die Arbeits weise der Schaltungsanordnung wichtig sind, sind in Fig. 2 angegeben. Die Spannungsverstärkung vom Widerstand Rl zur Leitung Ll, L2 ist

¹I

T₁

wobei V die Ausgangsspannung und die Stromverstärkung nahe 1 ist. Daher vereinfacht sich die obige Beziehung zu:

wobei Z, die äußere Impedanz der Fernsprechleitung und R^ der zwischen den Schaltungspunkten C und D liegende Widerstand ist. Der Schaltungspunkt D ist der Verbindungspunkt der Emitter der Transistoren Tl und T2, während der andere Schaltungspunkt C der Verbindungspunkt der Basen der Transistoren T3 und T4 ist.

Daher ist die Spannungsverstärkung zwischen der Fernsprechleitung und dem Widerstand R, einfach das Verhältnis der Impedanzen.

Da der Hauptteil des Leitungsstromes I. über die Ausgangsstufe T3 fließt, kann der Mittelwert der am Widerstand R, auftretenden Spannung dazu benutzt werden, Informationen über den Leitungsstrom weiterzugeben. Dadurch können Änderungen der Leitungsspannung-Leitungsstrom-Kennlinie vorgenommen werden, und zwar auf der Basis eines Vergleichs der am Widerstand R^ auftretenden Spannung mit einer genauen inneren Referenzspannung. .

Da über die Basis-Kollektor-Strecke des Transistors T3 fast der ganze Leitungsstrom I. fließt, befindet sich dieser Transistor im Sättigungszustand, so daß die Spannung am Emitter sehr nahe an der Spannung am Kollektor liegt. Daher ist der Durchgangswiderstand dieses Transistors sehr klein, so daß der durch ihn verursachte Spannungsverlust ebenfalls sehr klein ist. Dieser Umstand ermöglicht es auch, ein negatives Potential zu erzeugen, das für die übrigen Verstärkerschaltungen in einem Fernsprechapparat benötigt wird. Bei der Entwicklung elektronischer Fernsprechapparate war gefordert worden, daß die Verstärker und Ausgangsschaltungen des Fernsprechapparats eine Spannung benötigen, die sehr nahe an der "Schienen"-Spannung liegt. Im Betrieb mit sehr niedrigen Spannungen jedoch, d.h. wenn der Fernsprechapparat sich am Ende einer sehr langen Anschlußleitung befindet, begrenzt der verfügbare Strom die Ausgangs spannung sampl i tude . Dies negative Potential macht es möglich, einen elektronischen Fernsprechapparat mit einer Spannung von 1,5 V zu betreiben, die normalerweise von den Verstärkern geliefert wird, wobei eine Ausgangsspannung von 1 V von Spite zu Spite vorhanden ist, wenn genügend Strom für eine Impedanz von etwa 300 Ohm geliefert wird.

Die Konfiguration des Transistors T3 ist deshalb gewählt worden, weil die in anderen Konfigurationen auftretende Möglichkeit des Emitter-Basis-Durchbruchs Probleme verursachen würde. Die Figur 1 zeigt, daß in allen Fällen der Leitun.gsstrom immer auf einen Kollektor trifft.

Wenn die Ader Ll positiv ist, haben die Transistoren T2 und T4 wenig Einfluß auf die Arbeitsweise des Sendeverstärkers. Das gleiche gilt für die Transistoren Tl und T3, wenn die Ader Ll positiv ist.

Um die Beschreibung der Erfindung noch klarer zu machen, wird im folgenden ein praktisches Beispiel beschrieben.

-I-

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In einer Schaltungsanordnung nach Fig. 2 ist die auf der Leitung beim Vorhandensein eines Signals auftretende Spannungsampiitude gegeben durch 2(V_ß^ + I^R + V^), wobei Vn/.. die Basis-Kollektor-Spannung des Transistors T3 und ν«, die Kollektor-Emitter-Spannung des Transistors Tl ist, wenn dieser sich im Sättigungszustand befindet. Die Multiplikation mit 2 ergibt den Wert von Spitze zu Spitze. In einem praktischen Fall mit I, = 8 mA, R, = 10 Ohm, ^VBC ⁼ ®*^ ^ ^und ^S ⁼ ^'^ ^ ^{hat der 1}^ammerausdruck einen Wert von 0,98 V, wenn die Spannung an der Leitung zu nur 1,8 V angenommen wird. Wie bereits erwähnt worden ist, kann eine solch niedrige Spannung durchaus bei langen Fernsprechleitungen auftreten. Mit den genannten Werten kann eine Spannungsamplitude von 1,6 V von Spitze zu Spitze erreicht werden. Der ideale strombegrenzte Wert der Spannung ist dann

8 - 300 _{= 24 v}

1000

Doch bei genauerem Hinsehen erkennt man, daß aufgrund der Sättigung des Transistors T3 eine Spannung verfügbar ist, die der Leitungsspannung plus der Sättigungsspannung V^_Aj entspricht.

Zum Zweck der Erläuterung sei angenommen, daß der Wert des Leitungsstroms I. etwa 5 mA beträgt, während der Rest der Schaltung des Fernsprechapparats mit seinen Verstärkern 3 mA benötigt. Der aus dem Emitter des Transistors T3 fließende Strom könnte diesem Wert angenähert sein, wenn angenommen wird, daß die angegebenen Stromwerte nicht in gegenseitiger Beziehung stehen. Wenn jedoch ein Signal angelegt wird, dann schwankt der Wert des Stroms I. , und ebenso schwankt der verfugbare Laststrom. In einem extremen Fall kann der Signalstrom den Basisstrom auf Null bringen, wodurch der verfügbare Laststrom auf Null zurückgeht. Um diese Begrenzung zu verhindern und um das Fließen eines

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negativen Stroms über den Sendeverstärker zu ermöglichen, ist der Kondensator Cl vorgesehen. Dieser Kondensator speichert die für die negativen Sphwingungen erforderliche Energie. Die Spannung am Kondensator Cl beträgt Vn = V_or - I₁R, wobei R der Wert des Widerstandes Rl ist. Der in der Emitterzuleitung des Transistors T3 (und ebenso der in der Emitterzuleitung des Transistors T4) liegende Widerstand R2 (R3) wird dazu benutzt, zu verhindern, daß der ganze durch den Widerstand R₁ fließende Strom seinen Weg über den Emitter des Transistors T3 (T4) nimmt..

Wenn die in den Figuren 1 und 2 dargestellte Schaltungsanordnung in integrierter Schaltungstechnik ausgeführt werden soll, dann muß die Substratinjektion in die Transistoren T3 oder T4 verhindert werden. Da diese Transistoren je nach Leitungsstromrichtung gesättigt sind, injiziert die Kollektor-Basis-Grenzschicht des jeweils leitenden Transistors T3 oder T4 eine Ladung in das Substrat. Diese Strominjektion, die einen Anteil von 30 bis 50 % des Leitungsstroms I. haben kann, kann aufgrund der von ihr verursachten Spannungsänderung am Schaltungspunkt E in Fig. 2 Schwierigkeiten bereiten. Damit die Schaltungsanordnung wirkungsvoller arbeitet, muß diese Substratinjektion auf höchstens 1% des Leitungsstroms vermindert werden. Gleichzeitig darf jedoch die Stromverstärkung des Transistors T3 oder T4 für inversen Betrieb nicht vermindert werden, weil sonst die am Schaltungspunkt E verfügbare negative Spannung sich abhängig vom Strom der von dieser negativen Spannung betriebenen Schaltungen ändern würde.

Die obengenannte Schwierigkeiten aufgrund der Substratinjektion treten nicht auf, wenn die Schaltungsanordnung nach Fig. 1 aus diskreten Bauelementen aufgebaut wird. Um den Schwierigkeiten bei der Ausführung in integrierter Schaltungstechnik zu begegnen, wird der Transistor T3 (und auch T4) von einer Feldgrenzschicht, die bei kleinen Strömen

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wirksam ist, und von einem Substratwall, der bei hohen Strömen wirksam ist, umgeben. Dies ist in Fig. 3 gezeigt," die die Anordnung des Transistors T3 darstellt. Eine N + Region dient als Emitter, eine P Region stellt die Basis dar, und eine N Region bildet den Kollektor. Die Feldsperrschicht ist die mit 31 bezeichnete BN+ Region, und der Substratwall ist die Pj_S0 Region 32, die die Feldsperrschicht 31 umgibt und mit ihr durch einen Kontakt verbunden ist. Der Vorteil der Feldsperrschicht 31 ist, daß sie eine wirksame Reflektion der Ladungsträger vom Wall und von den Seiten schafft, so daß die Stromverstärkung des Transistors im inversen Betrieb bei niedrigen Strömen (5 bis 20 mA) hoch bleibt. Wenn jedoch der Strom zunimmt, verursacht das Ladungsträgerleck unter der Feldsperrschicht an der Stelle A¹ ein merkliches Anwachsen des Substratstroms. Um dies zu vermeiden, ist der erdfreie Substratwall 32 vorgesehen, wobei dieser Wall vom übrigen Substrat durch die BN+ Region isoliert ist, die alle Streuminoritätsl adungsträger absorbiert.

Der obengenannte Substratstrom wird aufgrund des Spannungsabfalls am Widerstand R2 (oder R3 im Fall des Transistors T4) erzeugt und aufgrund des genannten Lecks unter der Feldsperrschicht verursacht, insbesondere bei hohen Strömen. Da die Lebensdauer der in das Substrat injizierten Minoritätsladungsträger in der vergrabenen Schicht sehr klein ist, verhindert der P Wall wirksam den Substratstrom. Die Maßnahme, daß der P+ (ISO) Wall hinter der N+ Sperrschicht angeordnet ist, ergibt eine gute Verstärkung im Inversbetrieb des Transistors, weil die Minoritätsträger sich in der N+ Region anhäufen und weil dadurch ein Sammelsystem für die Streuladungsträger geschaffen ist, die durch den unteren Teil der N+ Sperrschicht diffundieren.

Es wurde bereits erwähnt, daß die Transistoren Tl und T2 relativ große Transistortypen sein müssen, so daß eine

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. ' . · ·^;" ' ; -12 - . /. .

vernünftige Spannung V_ßE bei einem Strom von 150 mA erzielt wird. In der Ausführung als integrierte Schaltung wird dies dadurch sichergestellt, daU den Transistoren Tl, T2 ein größerer Bereich des Halbleiterchips als den Transistoren T3, T4 eingräumt wird.

Fig. 4 zeigt, wie die Schaltungsanordnung nach Fig. 1 in einer Schaltungsanordnung für einen elektronischen Fernsprechapparat eingegliedert ist, wobei der Sendeverstärker (Fig. 1) durch das mit 1 bezeichnete Kästchen dargestellt ist. Die Bedeutung der anderen Kästchen ist folgende:

2 Hauptverstärker

3 Eingangsverstärker (DifferentialVerstärker)

4 Gegenkopplungsverstärker (Differentialverstärker)

5 Referenzverstärker

6 Brückenschaltung mit Dämpfungsverhalten

7 Empfangsbrückenschaltung

8 Eingangsempfangsverstärker (Differentialverstärker)

9 Ausgangsempfangsverstärker

10 Nachbildung

11 Wählzeichenverstärker (Differential verstärker).

Wie schon aus der Beschreibung der Fig. 1 ersichtlich geworden ist, hat der Sendeverstärker 1 die Aufgabe, das Mikrofonsignal zur Fernsprechleitung L unabhängig von der Polarität der Speisegleichspannung an dieser Leitung zu übertragen. Zusätzlich macht der Sendeverstärker 1 dem Rest der Schaltungsanordnung das negativere Potential an beiden Leitungsadern Ll, L2 mit sehr kleinem Spannungsabfall zugänglich. Der kleine Spannungsverlust ist bei einer sehr langen Teilnehmeranschlußleitung wichtig, weil in diesem Fall der Leitungsstrom und damit die verfügbare Speisegleichspannung sehr klein sind. Der kleine Spannungsverlust ist auch dann wichtig, wenn zwei oder mehrere

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Fernsprechapparate parallel an derselben Fernsprechleitung angeschlossen sind. Besonders wichtig ist dies dann, wenn der eine Fernsprechapparat mit einem Kohlemikrofon ausgestattet ist, weil ein solcher Fernsprechapparat ohne einen Sendeverstärker gemäß der Erfindung einen ihm parallel geschalteten elektronischen Fernsprechapparat am richtigen Arbeiten völlig hindern kann.

Der über die Leitung L fließende Strom fließt auch über einen Widerstand 10, der dem Widerstand Rl in Fig. 1 entspricht. Da die Stromverstärkung des Sendeverstärkers 1 nahe beim Wert 1, z.B. bei 0,98, liegt, kann der Spannungsabfall am Widerstand RIO dazu benutzt werden, den Leitungsstrom einzustellen. Dies erfolgt dadurch, daß die Spannung am Widerstand RIO gemessen und als Regelspannung in einer den Gegenkopplungsverstärker 4 enthaltenden Gegenkopplungsschleife verwendet wird. Da die dazu benötigte Schleifenverstärkung hoch ist, wird eine weitere Verstärkung mittels des Hauptverstärkers 2 vorgesehen, wodurch die Schleifenverstärkung durch den Sendeverstärker 1, den Gegenkopplungsverstärker 4 und den Hauptverstärker 2 auf etwa 1000 ansteigt. Die Verwendung eines aktiven, den Gegenkopplungsverstärker 4 und Widerstände RIl, R12 enthaltenden Gegenkopplungssystems anstelle der gewöhnlich verwendeten passiven Gegenkopplungsschleife ermöglicht es, den Betrag der Gegenkopplung durch Änderung des Betrags des Stroms festzulegen, der im Gegenkopplungsverstärker 4 fließt. Dies wiederum ermöglicht die Steuerung der Sendeverstärkung. Durch die Gegenkopplung werden auch die Nichtlinearität der Kennlinie des Eingangsverstärkers 3 und die Temperaturkoeffizienten von verschiedenen Teilen der Schaltungsanordnung kompensiert.

Bei der obengenannten Schaltungsanordnung ist die Verstärkung zwischen dem Eingangsverstärker 3, an den ein

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Mikrofon 12 angeschlossen ist, und dem Widerstand RIO durch _G . ^l3 . ^Rll + ^R12

V" V ' ^Rii

wobei I₃ der Strom im Eingangsverstärker 3 und L der Strom im Gegenkopplungsverstärker 4 ist. Um nun eine Verstärkungsregelung, beispielsweise zur Kompensation der Leitungsdämpfung, vorzunehmen, braucht nur das Verhältnis Ι« zu I* geändert zu werden. Da ferner die Verstärkung zur Leitung L genau bestimmt ist, nämlich durch das Verhältnis R_L/R10, ist die Gesamtverstärkung ebenfalls bestimmt.

Nun sei die Wählzeicheneinspeisung betrachtet. Die Wählzeichen können aus einer oder mehreren Tonfrequenzen bestehen und entweder von einem Wähltastensatz oder einem Wählzeichenwiederholer abgegeben werden. Die Wählzeichen gelangen über einen Kondensator ClO zu einem als Differentialverstärker ausgebildeten Wählzeichenverstärker 11 und von dort zum Hauptverstärker 2. Durch die Ausbildung als Differential verstärker mit einem Strom I.. ist die Verstärkung für die tonfrequenten Wählzeichen ebenso einfach als Verhältnis von Strömen und Widerständen definiert. Der Wählzeichenverstärker 11 weist einen Ausgang M auf, der die Verstärkung des Eingangsverstärkers 3 herabsetzt, wenn ein Wählzeichen gesendet wird.

Die Schaltungsanordnung in Fig. 4 weist eine Brückenschal -tung 6 mit Dämpfungsverhalten auf, die wichtig für den Sendeweg ist. Diese Brückenschaltung verbindet die inbezug auf den Ausgang des Sendeverstärkers 1 positivere Ader Ll oder L2 mit dem oberen Ende eines Widerstandes R13. Es sei darauf hingewiesen, daß der Ausgang des Sendeverstärkers hier der das negative Speisepotential führende Anschluß der Schaltungsanordnung ist.

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Der Widerstand R13 ist der Abschlußwiderstand des Fernsprechapparats, der hier einen Wert von 600 Ohm hat. Er ist über eine Kondensator C5 und den negativen Schaltungsteil des Sendeverstärkers 1 für nur Sprechsignale wirksam an die Leitung L angeschlossen.

Der Ausgang der Brückenschaltung 6 gibt das positive Speisepotential für die gesamte Schaltungsanordnung ab. Da dieses am unteren Anschluß des Widerstandes R13 abgegriffene Potential auf etwa 3 V stabilisiert werden muß, ist ein Referenzverstärker 5 in der Verbindung zum Hauptverstärker 2" vorgesehen. Die am unteren Anschluß des Widerstandes R13 abgegriffene Spannung U dient auch zur Speisung des nicht gezeigten Wählzeichengenerators. Die Spannung am unteren Ende des Widerstandes R13 wird am Eingang des Referenzverstärkers 5 gemessen, und das Ausgangssignal des Referenzverstärkers 5 steuert die an der Leitung L abfallende Spannung derart, daß sie konstant auf 3 V über einen wei* ten Leitungsstrombereich gehalten wird, siehe die Nebenzeichnung in Fig. 4.

Eine zusätzliche, nicht gezeigte Schaltung mißt den Leitungsstrom; wenn er unter 14 mA fällt, beeinflußt diese Schaltung den Referenzverstärker 5 derart, daß die Speisespannung gemäß der Nebenzeichnung in Fig. 4 abnimmt. Dadurch wird die Wirksamkeit der Schaltungsanordnung in solchen Fällen verbessert.

Die auf der Fernsprechleitung auftretende Sprechwechsel -spannung erscheint aufgrund der Wirkung der Brückenschaltung 6 am Widerstand R13 und auch an einer Reihenschaltung aus einem Kondensator C6 und einem Widerstand R14. Von dort wird die Sprechwechselspannung an den Eingang des Eingangsempfangsverstärkers 8 angelegt, der ausgangssei tig mit einem Hörer oder Lautsprecher 13 gekoppelt ist. Der Eingangsempfangsverstärker 8 verstärkt die Sprechwechsel-

. . .-. - - 16 - · . . ; ;

spannung und führt die verstärkte Sprechwechselspannung dann dem Ausgangsempfangsverstärker 9 zu, in dessen Ausgang der Hörer oder Lautsprecher 13 liegt. Der Ausgangsempfangsverstärker 9 ist mit einem Eingang an eine Empfangsbrückenschaltung 7 angeschlossen j die immer die negativere Ader der Adern Ll, L2 mit dem Ausgangsempfangsverstärker 9 verbindet. Diese Empfangsbrückenschaltung wird deshljäb benötigt, weil der Speisestrom für den Ausgangsempfangsverstärker 9 sehr groß ist. Dieser große Speisestrom verbietet die Benutzung der Brückenschaltung 6, weil der Widerstand R13 den Strom begrenzt.

Es ist ferner eine Schaltung R15-R16-R14-C7-R17 zur Vermeidung des Rückhörens vorgesehen, die die am Widerstand RIO auftretenden Sendesignale durch Einspeisung gleicher, aber entgegengesetzter Signale über den Kondensator C6 und den Widerstand R14 aufhebt/Diese Schaltung ist mit 10 bezeichnet. Der Kondensator C7 und der Widerstand R17 sind für die Phasenkompensation, also als Nachbildung für die angeschlossene Fernsprechleitung, vorgesehen.

Die Kondensatoren C8, C9 und C13 sorgen für den Kurzschluß höherfrequenter Schwingungen. Der Kondensator CIl vermeidet Offset-61eichspannungen, während der Kondensator C12 dem Kondensator Cl in Fig. 1 entspricht.

Fig. 5 zeigt die Aufteilung der Schaltungsanordnung nach Fig. 4 in einem als Chip dargestellten integrierten Teil und einen die übrigen Komponenten aufweisenden Teil. Es sind dieselben Bezugszeichen wie in Fig. 4 verwendet worden. Ein Widerstand R18, ein Kondensator C14 und ein Unterdrücker IHl bilden die übliche Schutzschaltung zum Schutz gegen ungewöhnliche Leitungszustände, wie z.B. Blitzeinschläge. Ein veränderbarer Widerstand RVl verbindet das Mikrofon 12 mit dem Höhrer 13 zu Abgleichzwecken.

Claims

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Erfindungsanspruch

Sendeverstä'rker, der über eine Fernsprechleitung gespeist wird, unabhängig von der Polarität der Speisegleichspannung arbeitet, einen mit einer Arbeitselektrode an die eine Leitungsader angeschlossenen ersten Transistor und einen mit einer Arbeitselektrode an die andere Leitungsander angeschlossenen zweiten Transistor aufweist, für Fernsprechanlagen, dadurch gekennzeichnet, daß die an die Leitungsadern angeschlossenen Arbeitselektroden die Kollektoren der Transistoren (Tl, T2) sind, daß die Emitter dieser Transistoren zusammen an einem ersten Schaltungspunkt (D) liegen, daß ein dritter Transistor (T3) mit seinem Kollektor an eine (L2) der Leitungsadern und ein vierter Transistor (74) mit seinem Kollektor an die andere (Ll) der Leitungsadern angeschlossen sind, daß die Basen des dritten Transistors und des vierten Transistors zusammen an einem zweiten Schaltungspunkt (C) liegen, daß zwischen dem ersten Schaltungspunkt und dem zweiten Schaltungspunkt (C) ein Widerstand (Rl) geschaltet ist und daß die am Widerstand (Rl) abfallende Spannung zur Ableitung einer eine Gegenkopplung des Sendeverstärkers bewirkenden Steuerspannung für die Basen des ersten Transistors (Tl) und des zweiten Transistors (T2) verwendet wird.

Sendeverstärker nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Emitter des dritten Transistors (T3) und des vierten Transistors (T4) mit einem dritten Schaltungspunkt (E) gekoppelt sind, an dem eine Gleichspannung abnehmbar ist, und daß zwischen dem zweiten Schaltungspunkt (C) und dem dritten Schaltungspunkt (e) ein Kondensator (Cl) liegt.

3. Sendeverstärker nach Punkt 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten beiden Transistoren (Tl, T.2) vom gleichen Typ sind, daß die letzten beiden Transistoren (T3, T4) vom gleichen Typ sind und daß die ersten beiden Transistoren (Tl, T2) für größere Leistung als die letzten beiden Transistoren (T3, T4) ausgelegt sind, derart, daß für jeden Arbeitspunkt der ersten beiden Transistoren die letzten beiden Transistoren im Sättigungszustand arbeiten.

4. Sendeverstärker nach Punkt 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß er Bestandteil einer integrierten Schaltung ist, wobei der dritte Transistor (T3) und der vierte Transistor (T4) auf dem Substrat von einer erdfreien Feldsperrschicht (31) umgeben sind.

5. Sendeverstärker nach einem der Punkte 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß er als Mikrofonverstärker (1) in einem Fernsprechapparat verwendet ist, daß das Mikrofon (12) über einen einen Verstärker (3, 2) enthaltenden Verstärkungsweg mit den Basen der beiden ersten Transistoren (Tl, T2) gekoppelt ist und daß die am Widerstand (Rl bzw. RIO) abfallende Spannung über Verstärker (8, 9) dem Hörer bzw.
Lautsprecher (13) zugeführt sit.

6. Sendeverstärker nach Punkt 5, dadurch gekennzeichnet, daß die am Widerstand (Rl) abfallende Spannung über einen Differential verstärker;(4) in den Verstärkungsweg zwischen Mikrofon (12) und Sendeverstärker eingreift. .

7. Sendeverstärker nach Punkt 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet , daß in den genannten Verstärkungsweg ferner ein Wählzeichengenerator (WE) über einen weiteren Differentialverstärker (11) eingreift, durch den das Mikrofon (12)vom Verstärkungsweg abtrennbar ist (über M),

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Sendeverstärker nach Punkt 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Speisegleichspannung für die Verstärker (3, 2) und die Differential verstärker (4, 11) mittels einer an die Fernsprechleitung angeschlossenen Brückenschaltung (6) gewonnen wird, die auch die Speisegleichspannung für die Empfangsverstärker (8) mit Ausnahme des Ausgangsempfangsverstärkers (9) liefert, für den die Speisegleichspannung mittels einer eigenen an die Fernsprechleitung angeschlossenen Brückenschaltung (7) gewonnen wird.
3 Seiten Zeichnungen