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Schaltungsanordnung für Handfernsprecher mit umschaltbarem Transistorverstärker
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für Handfernsprecher mit umschaltbarem
Transistorverstärker und mit Sprech- und Ruftaste.
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Es ist für Fernsprechapparate bekannt, den bei ihnen normalerweise
als Sprechverstärker verwendeten Transistorverstärker zur Erzeugung eines Rufsignals
oder von Signalen für die tastengesteuerte Frequenzwahl in einem Tonfrequenzgenerator
umzuschalten, um dadurch einen zusätzlichen Sender, beispielsweise den üblichen
Induktor, einzusparen und damit Gewicht und Aufwand des Fernsprechapparates zu vermindern.
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Es ist weiterhin bekannt, in Fernsprechapparaten zur Speisung eines
Schallwandlers einen Generator vorzusehen, der durch die ankommende Rufwechselspannung
gesteuert wird und dessen Frequenz sich von der Ruffrequenz unterscheidet. Die Ruffrequenz
kann auf diese Weise entsprechend den übertragungseigenschaften der Leitung und
die Frequenz des abgestrahlten Ruftons entsprechend den Eigenschaften des Schallwandlers
gewählt werden.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltungsanordnung für einen Handfernsprecher
anzugeben, der die Vorteile der bekannten Schaltungsanordnungen ausnutzt und trotzdem
den Aufwand auf ein erträgliches Maß herabdrückt. Dies wird gemäß der Erfindung
dadurch erreicht, daß der Transistorverstärker in Abhängigkeit von der Stellung
der Sprechtaste und der Ruftaste als rufwechselspannungsgesteuerter Generator, als
Rufgenerator und als Sprechverstärker schaltbar ist.
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Weitere Merkmale und Vorzüge der Erfindung ergeben sich aus der Erläuterung
des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles eines Handfernsprechers.
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Der Handfernsprecher enthält einen zweistufigen Transistorverstärker,
der durch eine nur einzellige Batterie B betrieben wird. Die einen Transistor
T 1 in
Emitterschaltung aufweisende erste Verstärkerstufe ist durch einen
übertrager V3 mit der zweiten Verstärkerstufe gekoppelt, die mit zwei Transistoren
T2, T 3 als Gegentaktstufe ausgebildet ist und einen Ausgangsübertrager ü4 aufweist.
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Der Ausgangsübertrager t74 hat sechs Wicklungen I bis VI, von denen
die Wicklung III in Abhängigkeit von der Stellung einer Sprechtaste ST mit einem
elektromagnetischen bzw. elektrodynamischen Mikrophon M oder mit einer Gabelschaltung
und die Wicklung V in Abhängigkeit von der Stellung einer Ruftaste RT mit den Leitungsadern
a, b verbindbar ist. Die Gabelschaltung besteht dabei aus der Reihenschaltung
eines Kondensators C2, eines Widerstandes W3, eines Widerstandes
W 2 und eines Kondensators C1 und: liegt in Reihe mit einem Nachbildwiderstand
W 1 an den Leitungsadern a, b. Parallel zu den Widerständen W3, W
2 ist ein Fernhörer F geschaltet.
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Im Eingang des Transistorverstärkers liegt ein aus den übertragern
ü1, ü2 und den Kondensatoren C3, C 4 -und C 5 bestehender Filterteil, der in Abhängigkeit
von der Stellung der Sprechtaste ST entweder zum Durchlassen der Ruffrequenz
in ankommender Richtung als Bandpaßhalbglied an die Leitungsadern a, b oder
zum Sperren der Ruffrequenz in abgehender Richtung teils als Saugkreis an die Leitungsadern
a, b und teils als Sperrkreis zwischen Mikrophon M und Basis des Transistors
T 1 schaltbar ist.
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Im Ruhezustand des Handfernsprechers, wenn also die Sprechtaste
ST und die Ruftaste RT nicht betätigt sind und an den Leitungsadern
a, b keine Wechselspannung vorhanden ist, wird der Batterie B nur ein sehr
geringer Strom entnommen, der durch den über einen Spannungsteiler W4, W
5 vorgespannten, im B-Arbeitspunkt betriebenen Transistor T 1 bestimmt ist.
Die Transistoren T 2, T 3 er-
halten in diesem Fall keine Vorspannung, so
daß auch kein Kollektorstrom fließen kann.
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Ein nun an den Leitungsadern a, b erscheinendes Rufsignal,
eine Wechselspannung mit beispielsweise einer Frequenz von 350 Hz, gelangt über
das Bandpaßhalbglied, also über den Übertrager Ü1, den Sprechtastenkontakt
ST 2, den Kondensator C 4 und den Übertrager ü2, auf die Basis des Transistors
T1, wobei dessen Emitter über einen bei Ruffrequenz niederohmigen Kondensator C
6 und einen Sprechtastenkontakt ST 3 an die Eingangswicklung des übertragers
ü2 angeschlossen ist. Die durch den Transistor T 1 verstärkte Rufwechselspannung
steuert die als Generator geschaltete zweite Verstärkerstufe,
in
der die Ausgangsspannung durch die in Reihe liegenden Wicklungen 111, IV
des Ausgangsübertragers r!4 über einen Spannungsteiler, der aus einem Kondensator
C 8, einem Widerstand W 9, einem mit diesem Widerstand über einen Sprechtastenkontakt
ST 4 verbundenen Widerstand W 7 und einem temperaturabhängigen Widerstand
W 6 besteht, in den Basiskreis der Transistoren T2, T 3 rückgekoppelt wird.
Während der den Transistor T2 öffnenden (negativen) Halbwelle der Rufwechselspannung
wird eine Ausgangswechselspannung mit einer Frequenz erzeugt, die vorwiegend durch
die Daten des Ausgangsübertragers ü 4 bestimmt und so gewählt ist, daß sie im psophometrisch
günstigen Bereich liegt, z. B. zwischen 1000 und 2000 Hz. Die rückgekoppelte Spannung
ist zunächst so gerichtet, daß sie die Aussteuerung des Transistors T 2 unterstützt,
bis ein bestimmter Sättigungsstr'öm erreicht ist. Damit erfolgt im Ausgangsübertrager
Ü4 keine Flußänderung mehr, so daß die rückgekoppelte Spannung auf den Wert Null
zurückgeht und dann infolge des Stromrückganges im Ausgangsübertrager ü4 solche
Werte und eine solche Richtung annimmt, daß der Transistor T2 gesperrt wird, und
zwar so lange, bis die Energie im Ausgangsübertrager ü4 abgebaut ist. Dann beginnt
innerhalb der betrachteten Halbwelle der Rufwechselspannung, während der übrigens
der Transistor T3 durchgehend gesperrt ist, eine neue Schwingung. Diese Schwingungen
hören bei Beginn der nächsten (positiven) Halbwelle der Rufwechselspannung auf,
weil während dieser Halbwelle der Transistor T 2 gesperrt wird. Der Transistor T3
wird zwar ausgesteuert, doch wirkt die rückgekoppelte Spannung der Eingangsspannung
entgegen, so daß nur ein kleiner Kollektorstrom fließen kann und sich keine Schwingungen
ausbilden können. Die auf diese Weise erzeugte Ausgangswechselspannung wird dem
Mikrophon M zugeführt und von ihm als lauter und durchdringender Rufton abgestrahlt.
Wird die ankommende Rufwechselspannung vom Rufenden abgeschaltet, so hört auch die
mit dem, Transistor T2 vorgenommene Schwingungserzeugung auf, weil die die Schwingungen
einleitende Spannung an der mit dem Transistor T2 verbundenen Wicklung des Übertragers
ü3 fehlt. Eine Selbsterregung wird - auch bei höheren Umgebungstemperaturen - vermieden.
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Um bei einer großen Sprechreichweite auch die entsprechende Rufreichweite
zu gewährleisten, wird die in den Wicklungen V, VI des Ausgangsübertragers ü4 erzeugte
Wechselspannung durch einen Gleichrichter G gleichgerichtet, in den Basisstromkreis
des Transistors T 1 am temperaturabhängigen Widerstand W 5 eingekoppelt und durch
den Kondensator C 6 gesiebt. Dadurch wird der Transistor T 1 vom
B- in den A -Arbeitspunkt gesteuert, so daß sich dessen Verstärkung erhöht.
Daher steuert ein an den Leitungsadern a, b anstehendes schwaches Rufsignal
den mit dem Transistor T2 gebildeten Generator derart aus, daß eine einem starken
Rufsignal entsprechende Ruftonstärke entsteht. Damit ist in einem weiten Arbeitsbereich
des Rufsignalpegels, dessen Höchstwert aus bestimmten Gründen etwa dem des mittleren
Sprachpegels entsprechen soll, eine konstante Ruftonstärke gegeben.
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Mit dem Transistorverstärker wird auch die eigene Rufwechselspannung
erzeugt. Bei Betätigung der Ruftaste schaltet der Ruftastenkontakt RT 1 den Kondensator
C 8 und die Wicklungen III, IV des Ausgangsübertragers Ü4 zu einem die Frequenz
des Rufgenerators bestimmenden Parallelschwingkreis zusammen. Gleichzeitig werden
mit diesem Kontakt das Mikrophon M vom Ausgang des Transistor-> verstärkers abgeschaltet
und der Spannungsteiler W6, W 7 an die Batterie B angeschaltet. Die
Basen der Transistoren T2, T 3 erhalten auf diese Weise eine geringe Vorspannung,
so daß ein Gegentakt-B-Verstärker hergestellt ist. Die mit dem Ruftastenkontakt
RT2 an die Leitungsadern a, b angelegte Rufwechselspannung wird über das
Filter auf den Eingang des Transistorverstärkers zurückgekoppelt und erregt auch
zur Kontrolle den Fernhörer F.
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Bei Betätigung der Sprechtaste wird der Transistori verstärker als
Sprechverstärker geschaltet. Mit dem Sprechtastenkontakt ST 1 wird der Ausgang
des Transistorverstärkers vom Mikrophon M auf die Gabelschaltung umgeschaltet. Ein
Teil des Ausgangsstromes fließt über den Nachbildstromkreis W2-C1-W1, der andere
etwa gleich große Teil des Ausgangsstromes über die Schaltelemente W3, C 2 zur Gegenstelle.
Dabei wird jedoch das in der Sprache enthaltene Ruffrequenzband nicht übertragen,
weil der Sprechtastenkontakt ST 2 das Mikrophon M über den Kondensator C 4 und einen
aus dem Kondensator C 5 und dem Übertrager 0 2 bestehenden, etwa auf die
Ruffrequenz abgestimmten Sperrkreis an den Verstärkereingang schaltet und weil der
Sprechtastenkontakt ST 3 die Verbindung der Leitungsader b mit dem Übertrager
ü 2 löst und dafür einen aus dem Kondensator C3 und der'Wicklung I des Übertragers
Ü1 gebildeten, etwa auf die Ruffrequenz abgestimmten Saugkreis an die Leitungsadern
a, b anschließt. Die Vorspannung für die Basis des Transistors T 1 wird jetzt
allein durch den Widerstand W 4 bestimmt, der auch eine Gegenkopplung bewirkt, während
die Transistoren T2, T 3
dadurch gering vorgespannt werden, daß der Sprechtastenkontakt
ST 4 den Spannungsteiler W 6, W 7 über einen stromsparenden Widerstand
W 8 an, die Batterie B schaltet. Der Sprechtastenkontakt: ST4 trennt dabei
gleichzeitig den Rückkopplungsweg auf.
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Es liegt somit ein Handfernsprecher vor, der einen geringen Aufwand
an Bauteilen und einen geringen Raumbedarf aufweist, wobei der Handfernsprecher
in einem weiten Temperaturbereich arbeitet und eine große Reichweite besitzt. Infolge
des geringen Ruhestromes ist die Lebensdauer der Batterie sehr groß, die dazu nur
einzellig zu sein braucht. Durch die hohe Flankensteilheit des Ruffrequenzfilters
wird eine unbeabsichtigte Erregung des rufwechselspannungsgesteuerten Generators
vermieden; auch eine Selbsterregung kann nicht eintreten. Der ankommende Rufpegel
darf in einem weiten Bereich schwanken, ohne daß die Ruftonstärke sich ändert. Trotz
niedrigem Rufpegel und kleiner Batteriespannung wird ein lauter und durchdringender
Rufton erzeugt. Sollte die hohe Verstärkung des Transistorverstärkers nicht erforderlich
sein, so kann die Gegentaktstufe auch als einfache Eintaktstufe ausgeführt werden.