DE1031357B

DE1031357B - Schaltungsanordnung fuer Fernsprechstationen mit Rueckhoerdaempfung und Transistorverstaerker

Info

Publication number: DE1031357B
Application number: DEI9764A
Authority: DE
Inventors: Lyndall C Pocock
Original assignee: International Standard Electric Corp
Current assignee: International Standard Electric Corp
Priority date: 1954-02-08
Filing date: 1955-02-05
Publication date: 1958-06-04
Also published as: US2838612A; CH354121A; FR1119874A; FR72139E; BE535520A; FR70935E; CH329937A; GB859111A; DE1134119B; US2950351A; GB865012A; BE553926A; BE560458A; FR78554E; FR69988E

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung für Fernsprechstationen mit Rückhördämpfung und Transistorverstärker. Es ist bekannt, zur Vermeidung oder Verringerung der von Kohlemikrophonen erzeugten Verzerrungen die Kohlemikrophone mit einem wesentlich ·* geringeren Speisestrom zu beschicken, als er ihrer Belastbarkeit entsprechen würde. Der dadurch bedingte geringe Mikrophonpegel wird durch einen Verstärker auf den dem Dämpfungsplan entsprechenden Wert angehoben. Eine bekannte Anordnung für eine ZB-Station mit Kohlemikrophon sieht Schaltmittel vor, welche die Teilnehmerstaticn gleichstrommäßig so hochohmig halten, daß eine für den Betrieb eines Halbleiterverstärkers ausreichende Spannung erreicht wird. Sie besitzt jedoch die Nachteile, daß neben anderen Bauelementen Übertrager und Drossel- ¹S spulen vorgesehen werden müssen, durch welche die Station teuer, schwer und unfangreich wird.

Es ist weiterhin eine Anordnung für Gegensprechanlagen bekannt, bei der an Stelle eines Gabelübertragers in der Station eine Widerstandsbrücke vorgesehen ist. Diese Widerstandsbrücke hat den großen Nachteil, daß sie eine Durchgangsdämpfung sowohl für den Speisestrom als auch für die SprechWechselströme darstellt. Für Anlagen mit einer Vielzahl von Sprechstellen mit unterschiedlicher Leitungslänge ist sie jedoch aus diesen Gründen ungeeignet. Die große Durchgangsdämpfung der Brückenanordnung kann bei solchen Anlagen auch nicht durch die Verwendung von äußerst leistungsfähigen Mikrophonen kompensiert werden. Darüber hinaus bedeutet eine solche Leistungssteigerung des Mikrophons nur eine Benachteiligung der übrigen Eigenschaften des Mikrophons, beispielsweise der guten Lageunabhängigkeit. Bei der Erfindung wird nun der verhältnismäßig teure Gabelübertrager einer Stationsschaltung durch eine an sich bekannte billigere Widerstandsbrücke ersetzt und die dadurch bedingte Durchgangsdämpfung durch eine Transistorverstärkung kompensiert und zusätzlich eine Verstäi'kung der abgehenden Sprechwechselströme erzielt. Dies wird dadurch erreicht, daß das Telefon in der einen Diagonale einer Widerstandsbrücke angeordnet ist, deren andere Diagonale als Brückeneingang von der vom Transistor verstärkten Mikrophonwechselspannung gespeist wird, und daß der eine Widerstandszweig der Brücke durch den Widerstand der Teilnehmerleitung gebildet wird.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird in die Schaltung noch ein Netzwerk zum Ausgleich des Einflusses verschieden langer Teilnehmerleitungen aufgenommen, welches in Form einer Brücke ausgebildet ist und zwischen den Transistorausgang und den Eingang der Brücke zur Rückhördämpfung eingefügt ist. Dieses Netzwerk bewirkt in bekannter Weise eine durch den Leitungsgleichstrom bzw. durch die Gleichspannung an den Klemmen der Station geregelte variable Dämpfung.

für Fernsprechstationen mit

Rückhördämpfung und Transistorverstärker

Anmelder:

International Standard Electric
Corporation, New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. H. Ciaessen, Patentanwalt,
Stuttgart-Zuffenhausen, Hellmuth-Hirth-Str. 42

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 8. Februar 1954

Lyndall C. Pocock, London,
ist als Erfinder genannt worden

Darüber hinaus liefert es aber gleichzeitig eine geregelte Gleichspannung, mit deren Hilfe ein noch wirksamerer Ausgleich dadurch erzielt wird, daß die Speisung des Mikrophons und des Transistorverstärkers aus dieser geregelten Ausgangsspannung gemeinsam oder nur einzeln erfolgt.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird die Brücke zur Rückhördämpfung in geeigneter Weise so weit verstimmt, als eine Verminderung der Rückhördämpfung zulässig ist. Dadurch wird eine für den Transistorverstärker günstigere Betriebsspannung erreicht, wodurch es auf einfache Weise gelingt, den Pegel in Senderichtung gegenüber normalen Stationen mit Gabelübertrager noch anzuheben.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird als Mikrophon ein elektromagnetischer Wandler in Verbindung mit einem zweistufigen, aus einer Miniaturbatterie gespeisten Transistorverstärker verwendet. Man erhält damit eine vorteilhafte tragbare Teilnehmerstation.

Die Erfindung wird nun an Hand einiger Ausführungsbeispiele in den Fig. 1 bis 6 näher erläutert. Hierbei zeigt:

Fig. 1 das Schaltbild eines Ausführungsbeispieles,

Fig. 2 das vereinfachte und umgezeichnete Schaltbild desselben Ausführungsbeispieles,

Fig. 3 bis 6 jeweils ein weiteres Ausführungsbeispiel.

In der Zeichnung sind bestimmte, in jeder Teilnehmerstation vorkommende Bauelemente wie Impulsgeber-

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kontakte oder Gabelumschalterkontakte, die nicht zur Bei langen Teilnehmerleitungen liegt an der Teilnehmer-

Erfindung gehören, weggelassen. station nur eine geringe Spannung, so daß der Widerstand

Fig. 1 zeigt links eine Teilnehmerstation, rechts ein der Varistoren relativ groß ist. Die Brücke ist dann ver-Amt mit Teilnehmerrelais und Zentralbatterie, die durch stimmt und gibt an ihrer Diagonalen die größtmögliche eine Teilnehmerleitung verbunden sind. 5 Betriebsspannung für den Transistor ab. Bei kurzen

Ein Kohlemikrophon TX empfängt seinen Speisestrom Leitungen ist die an der Teilnehmerstation liegende von der Teilnehmerleitung über eine Induktivität L, Spannung hoch, und die Widerstände der Varistoren Vl die zur Ersparnis einer besonderen Spule aus der Wick- und V2 sind merklich verringert, so daß die an der lung des Weckers bestehen kann. Außerdem ist das Emitter-Kollektor-Strecke liegende Gleichspannung sehr Mikrophon über einen Kopplungskondensator C3 parallel i° klein wird. Durch geeignete Dimensionierung läßt sich zur Emitterbasisstrecke des Transistors TR geschaltet. erreichen, daß die an der Emitter-Kollektor-Strecke Die Basiselektrode dieses Transistors erhält über den liegende Gleichspannung unabhängig vom Leitungswider-Widerstand 2?4 von Ader 1 eine geeignete Vorspannung, stand nahezu konstant bleibt, so daß der Transistor TR während der Emitter mit Ader 2 verbunden ist. stabil arbeitet.

Parallel zum Mikrophon TX ist ein Widerstand R 5 15 Die bei kurzen Leitungen entstehende Dämpfung der angeordnet, der bei Herausnehmen des Mikrophons oder abgehenden Signale durch die abgeglichene Brücke Z? 6, dann, wenn das Mikrophon vorübergehend einen sehr R7, Vl, V2 ist bei langen Leitungen zu vernachlässigen, großen Widerstand annimmt, ein Anwachsen der Emitter- da dabei Vl und Γ2 hohe Werte annehmen. Kollektor-Gleichspannung auf für den Transistor unzu- Bei Fig. 3 wird die Basiselektrode über den Widerlässige Werte verhindert. 20 stand 2? 4 von der Ader 1 direkt gespeist. Fig. 4 zeigt nun

Die vom Transistor verstärkten Signale gelangen über eine abgewandelte Schaltung, bei der die Mikrophonden Widerstand R2 auf die Teilnehmerleitung. Der Wider- speisung über die Drossel L und die Zuführung der Basisstand R2 ist ein Zweig einer Brücke zur Rückhördämp- spannung über den Widerstand i?4 vom Verbindungsfung, welche an Hand der Fig. 2 näher erläutert wird. Die punkt von Vl und R 6 aus erfolgt, so daß also auch diese in Fig. 1 gewählte Darstellung läßt die Gleichstrom- 25 beiden Spannungen geregelt werden. Dadurch erhöht sich, speisung der Anordnung leicht erkennen, dagegen ist in die Wirksamkeit der selbsttätigen Pegelangleichung. der vereinfachten und umgezeichneten Darstellung gemäß Fig. 5 zeigt eine weitere Abwandlung der Schaltung, bei

Fig. 2 die Brückenschaltung und die Anschaltung von der lediglich die Mikrophonspeisung aus dem regelnden Mikrophon, Transistor und Telefon RX besser ersichtlich. Netzwerk entnommen wird. Die Speisung von Basis und Entsprechende Punkte beider Schaltungen sind mit 30 Kollektor erfolgt ungeregelt. Im Ausgangskreis des gleichen Buchstaben (a, b, c, d) bezeichnet. Transistors ist dabei keine von der Leitung abhängige

Die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors speist Dämpfung mehr vorhanden.

die Brücke an den Punkten α und b, von denen jeweils Bei einer praktisch ausgeführten Schaltung nach Fig. 1

zwei Brückenzweige ausgehen. Von Punkt b aus geht der haben sich folgende Werte als zweckmäßig erwiesen: Zweig der Nachbildung Rl, Cl und der Zweig2, 1, den 35 Al = 1000 Ω, R2 = 600 Ω, R3 = 600 Ω i?4 = 16 k.Q, die Teilnehmerleitung bildet. Die beiden von der Klemme« Ä5 = 100ß, Cl=2μF, C2 = 2μF, C3 == 2 α F, ausgehenden Brückenzweige bestehen aus den Wider- Spulenwiderstand von L =■ 500 Ω. Diese Werte ergaben ständen A3 bzw. R2. In der anderen Brückendiagonalenc, sich für eine Leitung mit einem Wirkwiderstand von 1 ki2. d liegt das mit dem Kondensator C 2 in Reihe geschaltete Bei diesen Werten stellt sich ein Mikrophonspeisestrom

Telefon RX. Wenn die Brücke abgeglichen ist, nimmt 40 von etwa 12 mA gegenüber 30 mAbei üblichen Schaltungen das Telefon keine vom Mikrophon bzw. vom Transistor ein. Es ergibt sich dabei gegenüber diesen eine um etwa gelieferte Wechselspannungen auf. Ankommende Signale 7 db geringere Mikrophonspannung. Andererseits ergibt durchlaufen das Telefon auf folgendem Wege: Ader 1, sich bei der idealen Schaltung die Sprechwechselspan-Telefon RX, Kondensator C2, Widerstand Rl, Konden- nung V auf einer Leitung mit dem Widerstand Z bei einer sator Cl, Ader 2. Bei vollständiger Rückhördämpfung ist 45 Urspannung E eines Mikrophons mit dem Innenwiderdas Widerstandsverhältnis R3: Rl, C1 gleich dem Wider- stand T durch die Formel

Standsverhältnis 222: Leitungswiderstand. Üblicherweise .. .

erhalten die Widerstände R2 und R3 gleiche Werte, so Y_ _ 1 /_?_

daß die Nachbildung R1, Cl gleich dem Leitungswider- £ ⁼ (/ 8Γ

stand zu machen ist, falls eine optimale Rückhördämpfung 50

erwünscht ist. Diese Gleichheit ist aber nicht zwingend Mit Z = 600 Ω und T = 100 Ω ergibt sich V: E = 0,87.

notwendig, vielmehr stellt der in der Praxis gewählte Bei einer Schaltung nach Fig. 1 ergab sich durch Messung Wert der Brückenzweige einen günstigen Kompromiß der Wert V: E = 2,5. Die Messung an einer normalen zwischen den entsprechenden Sende- und Empfangs- idealen Schaltung ergab eine Mikrophonspannung von Verlusten und den erreichbaren passenden Spannungen 55 1 V und eine Ausgangsspannung von 0,87 V. Demgegenan den Elektroden des Transistors dar. Es kann z. B. er- über ergab sich bei einer Schaltung nach Fig. 1 eine Mikrowünscht sein, den Empfangspegel auf Kosten des Sende- phonspannung von 0,45 V und eine Ausgangsspannung pegels zu erhöhen, was durch Wahl ungleicher Brücken- von 1,13 V. Die Schaltung nach Fig. 1 besitzt also gegenzweige erreicht wird. In diesem Fall wird der verminderte über der normalen Schaltung eine Verbesserung von 2,3 db. Sendepegel durch die größere Verstärkung des Transistors 60 An Stelle . des in den Fig. 1 bis 5 gezeigten Kohlemehr als ausgeglichen. mikrophons kann ein elektromagnetischer Wandler treten. Eine Anordnung gemäß Fig. 1 und 2 eignet sich zur Dies hat den Vorteil, daß längs der Leitung kein Span-Anwendung von Anordnungen zur selbsttätigen An- nungsabfall infolge des Mikrophonspeisestromes eintritt gleichung der Teilnehmerstation an unterschiedliche und daß die Sprachwiedergabe verbessert ist, da elektro-Leitungswiderstände. In Fig. 3 sind zwei nichtlineare 65 magnetische Wandler im allgemeinen viel kleinere Klirr-Widerstände Vl und V2 und zwei feste Widerstände R6 grade aufweisen als Kohlemikrophone. Jedoch ist die und RTm. brückenartiger Anordnung als Ausgleichsmittel Ausgangsleistung elektromagnetischer Wandler geringer, in die Schaltung aufgenommen. Die nichtlinearen Wider- Zur Erreichung desselben Ausgangspegels, den Kohlestände bestehen aus sogenannten Varistoren aus Silizium- mikrophone liefern, wird eine größere Verstärkung karbid. 70 benötigt, welche zwei in Reihe geschaltete Transistorver-

stärkerstufen liefern. Fig. 6 zeigt eine solche Anordnung, bei der die aus den vorhergehenden Figuren übernommenen Schaltelemente dieselbe Bezeichnung tragen. Bei der Anordnung gemäß Fig. 6, welche eine beträchtlich höhere Verstärkung als die Schaltung gemäß Fig. 1 aufweist, ist es zweckmäßig, die Drossel L beizubehalten und sie zusammen mit einem Kondensator C 5 zur Entkopplung des Verstärkerausgangs (Ader 1) vom Verstärkereingang RT, R6, RA zu verwenden. Der in Fig. 6 gezeigte zweistufige Verstärker erreicht leicht eine Verstärkung von 35 db.

Die Schaltung nach Fig. 6 eignet sich auch zur Abwandlung in eine Ortsbatterieschaltung. Sie hat dann den großen Vorteil, daß sie mit einer sehr kleinen Batterie auskommt, wie sie etwa zur Speisung von Hörhilfen verwendet wird, da die beiden Transistoren nur eine sehr geringe Stromaufnahme haben und der Mikrophonspeisestrom entfällt. Die starke Verringerung der Batteriegröße ist sehr wichtig bei tragbaren Geräten für militärische Zwecke oder für den Leitungsinstandhaltungsdienst.

Claims

Patentansprüche

1. Schaltungsanordnung für Fernsprechstationen mit Rückhördämpfung und Transistorverstärker, dadurch gekennzeichnet, daß das Telefon (RX) in der einen Diagonale (c, d) einer Widerstandsbrücke (R 1, Cl, R2, R3, Adern 1, 2) angeordnet ist, deren andere Diagonale (a, b) als Brückeneingang von der vom Transistor (TR) verstärkten Mikrophonwechselspannung gespeist wird, und daß der eine Widerstandszweig der Brücke durch den Widerstand der Teilnehmerleitung (1, 2) gebildet wird.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Brückeneingang (a, V) direkt mit dem Transistoreingang verbunden ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Brückeneingang (a, b) an die eine Diagonale (e, g) einer zweiten Brückenanordnung aus linearen und nichtlinearen Widerständen (R6, RT, Vl, V2 in Fig. 3) angeschlossen ist, mit deren anderen Diagonale (f, W) wiederum der Transistorausgang verbunden ist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Brückenanordnung (Vl, V2, R6, R7) so ausgelegt ist, daß sie an ihrer anderen Brückendiagonalen (f, h) eine gegenläufig zur Eingangsgleichspannung der Station geregelte Gleichspannung abgibt.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Speisung des Mikrophons (TX) und des Transistors aus der geregelten Ausgangsspannung der zweiten Brückenanordnung gemeinsam (Fig. 4) oder nur einzeln (Fig. 3 und 5) erfolgt.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Brückenanordnungen zur Rückhördämpfung abgeglichen sind.

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Mikrophon ein elektromagnetischer Wandler (TX' in Fig. 6) in Verbindung mit einem zweistufigen, aus einer Miniaturbatterie gespeisten Transistorverstärker vorgesehen ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Britische Patentschrift Nr. 679 875;
Zeitschrift »Frequenz«, Bd. 4, Juli 1950, S. 161 bis 166.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen