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Schaltungsanordnung für an je eine Teilnehmerleitung geschaltete,
über diese Zuleitung mit Gleichstrom gespeiste und Wahltasten aufweisende Teilnehmerstationen
Zur Übertragung der Wahlinformationen von Telephonteilnehmerstationen zu einer Zentrale
hat sich die Verwendung von aus relativ langsamen Gleichstrom-Unterbrechungsimpulsen
bestehenden Wahlkriterien und deren Erzeugung mit einer Nummernscheibe bewährt.
Dank ihres sich von den Sprachsignalen um Größenordnungen unterscheidenden Pegels
können diese Kriterien durch Geräusche nicht gestört werden. Ihre Übertragung zwischen
galvanisch getrennten Stromkreisen und über Stromkreise ohne Übertragungsmöglichkeit
für Gleichstrom macht zwar besondere Einrichtungen erforderlich, bietet aber keine
besondere Schwierigkeiten, da entsprechende Übertragungseinrichtungen relativ einfach
sind und meist mit den Einrichtungen zur übermittlung des Anfangs und der Beendigung
der Belegung, d. h. des Schleifenschlusses der Station, zusammengefaßt werden können.
Als Nachteil des bisherigen Systems der Wahlübertragung ist hauptsächlich dessen
Langsamkeit anzuführen, welche die durch die neueren Entwicklungen der Vermittlungstechnik
erzielten Fortschritte in der Beschleunigung der Verbindungsherstellung nicht auszunutzen
gestattet und bei der Wahl langer Nummern an das Gedächtnis des Teilnehmers ziemlich
große Anforderungen stellt.
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Es hat daher nicht an Vorschlägen für neue Wahlverfahren, bei welchen
an Stelle einer Nummernscheibe mit Tasten gewählt werden kann, gefehlt. Diejenigen
Verfahren, welche über bloße Vorschläge hinaus gereift sind, sind Verfahren, bei
welchen durch das Drücken der Tasten Widerstände verschiedener Werte und eventuell
Gleichrichter in die Teilnehmerschleife eingefügt werden, ferner Verfahren mit der
Erzeugung verschiedener Töne oder Tonkombinationen.
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Währenddem bei der Anwendung der Verfahren mit Einschaltung verschiedener
Widerstände auf Leitungen wechselnder Länge die Leitungs- oder Isolationswiderstände
störend in Erscheinung treten und sich bei der Notwendigkeit der Übertragung der
Wahlkriterien zwischen galvanisch voneinander getrennten Leitungen Komplikationen
ergeben, wirken sich bei den Tonwahlverfahren die genannten Umstände nicht nachteilig
aus. Der Nachteil der Tonwahlverfahren besteht demgegenüber in der Gefahr der Beeinflussung
der Einrichtungen in der Zentrale durch Sprache und Geräusche, welche über das Mikrophon
auf die Leitung gelangen. Es sind zwecks Vermeidung dieser letztgenannten Nachteile
schon Tonwahlverfahren vorgeschlagen worden, bei welchen u@ährend der Zeit des Tastendruckes
ein Widerstand in die Leitung eingeschaltet wird, um auf diese Weise der Zentrale
den Zustand der Aussendung von Wahlsignalen durch die Station anzuzeigen. Bei dieser
Anordnung muß jedoch der während der Einschaltung des genannten Widerstandes fließende
Strom einen gegenüber dem Ruhezustand und dem Sprechzustand der Leitung deutlich
abgegrenzten Zwischenwert annehmen, wodurch die für ein Widerstands-Wahlverfahren
aufgezählten Nachteile wiederum, wenn auch in geringerem Maße, auftreten.
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Aus der deutschen Patentschrift 1050 835 ist nun ein Wahlverfahren
bekanntgeworden, welches die genannten Nachteile nicht aufweist, indem durch den
Druck von Tasten Tonfrequenzen ausgesendet werden, welchen ein Gleichstromimpuls
vorangeht, dessen Form und Dauer unabhängig von der Dauer des Tastendruckes ist.
Auf Grund des Empfangs dieses Gleichstromimpulses kann nun die Telephonzentrale
in Aufnahmebereitschaft gehen. Da die
Schaltung der Station derart
gewählt ist, daß während des Tastendruckes keine Spannungen vom Mikrophon auf die
Leitung gelangen können, und da die Empfangseinrichtungen in der Telephonzentrale
jeweils nur während einer Zeit, welche die Mindestdauer eines Tastendruckes unterschreitet,
in Empfangsbereitschaft sind, so sind bei der in der genannten deutschen Patentschrift
beschriebenen Schaltung die den zuerst beschriebenen Systemen anhaftenden Mängel
grundsätzlich beseitigt.
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Die in der erwähnten Patentschrift beschriebene Anordnung hat jedoch
den Nachteil, daß die Form der Impulse spitz und deshalb nicht ganz eindeutig ist,
was sich ungünstig auswirkt, wenn bei der übertragung der Wahlsignale über galvanisch
von der Station getrennte Leitungen oder sonstige übertragungswege der dem Tonsignal
vorangehende Gleichstromimpuls in einen Impuls gleicher oder anderer Art umgesetzt
werden muß. Außerdem weist diese Schaltung den Nachteil auf, daß außer je einem
jeder Taste zugeordneten individuellen Kontakt zwei weitere Kontakte vorhanden sind,
welche von allen Tasten zusätzlich zum individuellen Kontakt betätigt werden müssen,
oder daß pro Taste drei Kontakte angeordnet werden müssen.
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Die vorliegende Erfindung behebt nun diese Mängel. Sie betrifft eine
Schaltungsanordnung für Telephonteilnehmerstationen mit Wahltasten, welche an eine
Teilnehmerleitung geschaltet sind und über diese Leitung mit Gleichstrom gespeist
werden. Eine solche Station enthält dabei Mittel, welche bei Betätigung einer Taste
eine kurzzeitige Verminderung des in der Leitung fließenden Gleichstroms bewirken,
wobei die Dauer dieser Verminderung von der Dauer der Betätigung der Taste unabhängig
ist und diese unterschreitet. Diese Mittel erzeugen ferner während des niedergedrückten
Zustandes der Taste mindestens eine Tonfrequenz und geben diese Tonfrequenz im Anschluß
an die genannte Verminderung des Stroms als Wahlkriterium über die Teilnehmerleitung
ab. Die Schaltungsanordnung enthält dabei einen ersten Transistor, welcher in seinem
geöffneten Zustand mindestens während des niedergedrückten Zustandes einer Taste
vom größten Teil des durch die Teilnehmerleitung fließenden Stroms durchflossen
wird und dessen Basis über einen Widerstand mit dessen Kollektorpotential in Verbindung
steht. Diese Schaltungsanordnung ist gekennzeichnet durch einen einen zweiten Transistor
enthaltenden rückgekoppelten Tonoszillator, welcher während des niedergedrückten
Zustandes einer Taste vom Gleichstrom durchflossen und dadurch in Betrieb gesetzt
wird. Der Einsatz dieses Gleichstroms erzeugt dabei mindestens auf indirekte Weise
einen Potentialsprung. Die Schaltungsanordnung zeichnet sich weiter durch einen
Kondensator aus, welcher diesen Potentialsprung der Basis des ersten Transistors
zuführt und dadurch an dieser Basis eine Vorspannung in der Sperrichtung erzeugt.
An diesen Potentialsprung anschließend ändert sich der Ladezustand des genannten
Kondensators infolge des Fließens eines Stroms im genannten Widerstand, wodurch
auch die erwähnte Vorspannung vermindert wird. Infolge der beschriebenen Vorgänge
wird der erste Transistor beim Niederdruck einer Taste derart gesperrt und nach
Ablauf einer durch die Größe des genannten Kondensators und des genannten Widerstandes
bestimmten Zeit wiederum geöffnet, daß der zeitliche Verlauf der genannten Verminderung
des Gleichstroms in der Teilnehmerleitung mindestens angenähert rechteckförinig
ist.
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In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist
es möglich, gewisse Schaltmittel abwechslungsweise zur Erzeugung der Wahlkriterien
und zur Verstärkung der Mikrophonsignale zu verwenden. Außerdem kann die erfindungsgemäße
Schaltungsanordnung durch kleine Ergänzungen dazu benutzt werden, um gegebenenfalls
Einzelunterbrechungsimpulse verschiedener Dauer ohne nachfolgende Tonerzeugung auf
die Teilnehmerleitung zu geben. Solche lediglich vereinfachte Auswerteeinrichtungen
erfordernde Signale können vorzugsweise für nicht direkt mit der Wahl im Zusammenhang
stehende Steuerzwecke verwendet werden.
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Diese Schaltungsanordnung gestattet, Teilnehmerstationen zu bauen,
deren von ihnen erzeugte Wahlsignale über Abschnitte von Teilnehmerleitungen ohne
gegenseitige galvanische Verbindung übertragen werden können. Die einen Impuls bildende
Verminderung des Gleichstroms in der Leitung kann dabei von denselben Schaltmitteln
über die galvanische Trennstelle übertragen werden, welche für die übertragung des
Belegungs- und Schlußkriteriums der Verbindung, d. h. Schleifenschluß und Schleifenöffnung,
ohnehin vorgesehen werden müssen.
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Die Erfindung wird nun an Hand von zwei Ausführungsbeispielen erklärt.
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F i g. 1 stellt das Schaltungsschema eines ersten Ausführungsbeispiels
einer Schaltungsanordnung für eine Telephonteilnehmerstation dar, in welcher die
Sprechstromkreise vollständig unabhängig von den die Wahlkriterien erzeugenden Stromkreisen
sind; die gesamten Sprechstromkreise sind hier lediglich als Block SS dargestellt;
F i g. 2 stellt das Schaltungsschema eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Schaltungsanordnung
dar, in welcher ein magnetisches Mikrophon mit einem Mikrophonverstärker verwendet
wird, wobei dieser Mikrophonverstärker für die Erzeugung der Wahlkriterien mitbenutzt
wird; F i g. 3 zeigt den ein Wahlkriterium bildenden Stromverlauf in der Leitung
in Abhängigkeit der Zeit; F i g. 4 und 5 zeigen Strom-Zeit-Diagramme von durch eine
Variante der Schaltungsanordnung gemäß F i g. 1 zu erzeugenden Kriterien, welche
lediglich in der Verminderung des in der Leitung fließenden Stroms bestehen, jedoch
keine Tonfrequenz enthalten.
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In der Teilnehmerstation, deren Schema in F i g. 1 dargestellt ist,
sind die Sprechstromkreise mit SS bezeichnet. Diese Sprechstromkreise sind
nicht im Detail angegeben und können in altbekannter Art mit Kohlemikrophon oder
auch mit einer anderen Art Mikrophon und einem Mikrophonverstärker ausgerüstet sein.
Die Figur zeigt rechts die Klemmen a und b, an welche die Leitung nach der Zentrale
angeschlossen wird, und zwar wird vorausgesetzt, daß Minus an a und Plus
an h liegt. Mit A und B sind zwei Schaltpunkte bezeichnet: Ein erster
Transistor T l, dessen Kollektor mit dem Schaltpunkt A verbunden ist, ein Widerstand
R 1, welcher zwischen dem Schaltpunkt A und der Basis dieses Transistors liegt,
ferner ein Kondensator C1, welcher zwischen dem Schaltpunkt B und der Basis dieses
Transistors liegt und die Zenerdiode ZD, welche im Zuge der
Verbindung
zwischen dem Schaltpunkt B und dem Emitter des Transistors liegt, sind zwischen
den beiden Schaltpunkten A und B angeordnet. Die Widerstände R 2,
R 3 und R 4 sind nicht von grundsätzlicher Bedeutung. Ihre Aufgabe wird später erwähnt.
Die nun beschriebenen, zwischen den Schaltpunkten A und B liegenden
Schaltmittel sind im Ruhezustand durch die Ruheseite des Kontaktes ii kurzgeschlossen.
Der in ihnen enthaltene Kondensator C1 ist daher entladen. Wird nun der Gabelkontakt
GK der Station geschlossen, so fließt ein Strom von Klemme b über den Sprechstromkreis
SS,
die Ruheseite des Kontaktes u und den Gabelkontakt GK nach der Klemme
a. Parallel dazu fließt noch ein Strom über die Widerstände R 9, R 8, die Zenerdiode
ZD (in der Durchlaßrichtung), die Ruheseite des Kontaktes ii und den Gabelkontakt
GK nach der Klemme a. Über den Kollektor des Transistors T 3
kann kein
Strom fließen, da er mit der Klemme a nicht gleichstrommäßig in Verbindung steht.
Somit fließt auch in den Widerständen R 6 und R 7 kein wesentlicher Strom. Da infolgedessen
am Widerstand R 7 kein Spannungsabfall entsteht, bleibt auch der Transistor T2 gesperrt.
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Der Transformator mit den beiden Wicklungen W 1 und W2, ein
zweiter Kondensator C 2 und der Transistor T3 bilden zusammen einen rückgekoppelten
Tonoszillator, dessen Speisung jedoch durch die Kontakte K1 bis K10 unterbrochen
ist. Diese zehn Kontakte gehören zu zehn nicht gezeichneten Tasten, mit "welchen
an der Station die Erzeugung der Wahlsignale veranlaßt werden kann. Sofern nun eine
der Tasten gedrückt wird, so wird einerseits der Kollektor des Transistors
T 3 über den Kontakt is, die Zenerdiode ZD, den betreffenden Tastenkontakt
und die Wicklung W 1 mit der Klemme a verbunden und anderseits ein
aus dem Kondensator C2 und einem Teil der Wicklung W 1 bestehender Schwingkreis
gebildet. Die Resonanzfrequenz dieses Schwingkreises wird durch die gedrückte Taste
bestimmt, indem je nach dem durch diese Taste geschlossenen Kontakt ein größerer
oder kleinerer Teil der Wicklung W 1 parallel zum Kondensator C2 geschaltet wird.
Die Basis des Transistors T3 erhält über den aus den Widerständen R 8 und R 9 bestehenden
Spannungsteiler und die Wicklung W 2 eine negative Vorspannung, so daß er leitend
und somit vom Gleichstrom durchflossen wird. Der Tonoszillator kann nun auf der
durch die gedrückte Taste bestimmten Frequenz schwingen. Durch jede der Tasten werden
somit frequenzbestimmende Bestandteile zur Wirksamkeit gebracht und zudem der Oszillator
in Betrieb gesetzt. Die beiden im Emitterkreis des Transistors T3 befindlichen Widerstände
R 6 und R 7 tragen dabei zur Stabilisierung der Schwingung bei. Die Ausgangsspannung
des Tonoszillators gelangt über den Kondensator C3 auf die Basis des Transistors
T1, wo sie jedoch wirkungslos bleibt. Durch den im Tonoszillator fließenden Gleichstrom
entsteht ein Spannungsabfall am Widerstand R 7, wodurch ein Strom vom Emitter zur
Basis des Transistors T2 fließt und wodurch dieser Transistor entsperrt wird. In
Serie mit dem Transistor T2 liegt ein Relais U für welches vorzugsweise ein Schutzrohr-Kontaktrelais
verwendet wird. Infolge der vorhin erwähnten Entsperrung zieht das Relais
U über den Transistor T2, die Zenerdiode ZD und die Ruheseite des eigenen
Kontaktes u an. Die Zenerdiode erzeugt, da sie in der Durchlaßrichtung durchflossen
wird, keinen Spannungsabfall, so daß am Relais U die volle zwischen a und b liegende
Spannung wirksam wird. Das Relais U geht in seinen Arbeitszustand und legt dabei
seinen Kontakt u um. Dadurch wird der Kurzschluß über den zwischen den Schaltpunkten
A und B liegenden Schaltelementen aufgehoben, und es werden die Sprechstromkreise
SS
kurzgeschlossen, so daß, solange dies der Fall ist, keine auf das Mikrophon
gelangenden Geräusche auf die Leitung übermittelt werden. Nun liegt die ganze zwischen
den Klemmen a und b und somit auch an der Leitung liegende Spannung
zwischen den Schaltpunkten A und B. Es fließt nun ein Strom von der Klemme
b über den umgelegten Kontakt u, die Zenerdiode ZD (diesmal in der
Sperrichtung) und den Widerstand R 5. An der Zenerdiode liegt nun die Zenerspannung,
d. h. eine konstante Spannung. Diese konstante Spannung speist den Tonoszillator
und die Relaisspule U und den zugehörigen Transistor T 2. Der Tonoszillator arbeitet
demnach, unabhängig von der Leitungslänge, immer unter den gleichen Spannungsverhältnissen,
und Relais U erhält zum Halten weniger Leistung als zum Anziehen.
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Infolge der durch die Inbetriebsetzung des Tonoszillators hervorgerufenen
Umlegung des Kontaktes u macht der Schaltpunkt B einen Potentialsprung
in positiver Richtung. Dieser Sprung wird durch den entladenen Kondensator C1 an
der Basis des Transistors T1 übertragen. Die Basis des Transistors T 1 ist dann
auf dem gleichen Potential wie der Schaltpunkt B, währenddem sich sein Emitter auf
einem um die an der Zenerdiode ZD liegende Spannung niedrigeren Potential als die
Basis befindet. Solange somit die am Kondensator C1 liegende Spannung kleiner als
die an der Zenerdiode ZD liegende ist, ist der Transistor T 1 in der Sperrichtung
vorgespannt und damit gesperrt. Es fließt somit zwischen den Klemmen b und
a nur über die Zenerdiode ZD, über den Transistor T2, das Relais
U und über den Tonoszillator Strom. Die entsprechenden Schaltmittel werden
derart gewählt, daß die letztgenannten Ströme im Vergleich zu dem im Sprechzustand
der Station durch die Sprechstromkreise SS fließenden Strom von mindestens
15 mA wesentlich vermindert sind, z. B. auf 4 mA, wodurch die ganze Station von
der Leitung aus gesehen hochohmig wirkt, was von der Zentrale aus dem Zustand der
offenen Leitung gleichgesetzt wird. Das Ausgangssignal des Tonoszillators, welches
über den Kondensator C3 der Basis des Transistors T1 zugeführt wird, bleibt wirkungslos.
Da diese Basis über den Widerstand R 1 mit dem Kollektorpotential in Verbindung
steht, lädt sich nun der Kondensator C1 -über die Widerstände R 1 und R 3 auf, wobei
der Spannungsverlauf sowohl von der Größe der Widerstände und der Kapazität als
auch von der an den Klemmen a und b liegenden Spannung abhängt. Die Vorspannung
des Transistors T1 wird somit vermindert. Überschreitet nun der Kondensator C1 im
Verlaufe dieser Aufladung die Spannung an der Zenerdiode ZD, so kann ein Strom vom
Emitter zur Basis des Transistors T1 fließen, wodurch dieser Transistor leitend
wird. Es fließt dann ein Strom vom Schaltpunkt B über die Zenerdiode ZD, den Widerstand
R 4, Emitter und Kollektor des Transistors T 1 und den Widerstand R 2 nach dem Schaltpunkt
A. Dieser- Kreis ist gegenüber dem Erregerkreis des Relais U und dem Tonoszillator
so niederohmig, daß der Transistor T 1 vom größten
Teil des durch
die Teilnehmerleitung fließenden Stromes durchflossen wird und daß dieser Strom
in der Größenordnung des während des Sprechzustandes fließenden Stromes liegt. Der
Übergang vom gesperrten in den entsperrten Zustand des Transistors ist sehr scharf,
da die kritische Spannung am Kondensator C1 im nahezu linearen Teil der Ladekurve
erreicht wird, so daß der zeitliche Verlauf des Stroms angenähert rechteckförmig
ist. Die Dauer des hochohmigen Zustandes, welcher einem Unterbrechungsimpuls entspricht,
ist von der Dauer der Betätigung der Taste vollständig unabhängig. Sie wird bedeutend
kürzer gewählt als die aus mechanischen Gründen kleinstmögliche Dauer eines Tastendruckes.
Beispielsweise kann diese Dauer 15 ms gewählt werden, währenddem die kleinstmögliche
Zeit für einen Tastendruck ungefähr 60 ms beträgt. Die Gesamtwirkung der beschriebenen
Schaltung besteht somit darin, daß der Transistor T1 beim Niederdruck einer Taste
gesperrt und nach einer durch die Größe des Kondensators C 1 und des Widerstandes
R 1 bestimmten Zeit wiederum geöffnet wird, wodurch die zwischen den Schaltpunkten
A und B liegenden Schaltmittel nach Aufhebung des Kurzschlusses einen
hohen und nach Ablauf einer bestimmten Zeit einen relativ niedrigen Widerstand darstellen.
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Der Ausgang des Tonoszillators ist über den Kondensator C 3 mit der
Basis des Transistors T 1 gekoppelt. Da nun der Transistor T1 leitend ist,
verstärkt er das Ausgangssignal des Tonoszillators und gibt dieses Signal über die
Schaltpunkte A und B auf die Klemmen a und b. Der Widerstand
R 3 verhindert einen Kurzschluß des Eingangssignals über den Kondensator C 1, und
der Widerstand R 4 erzeugt eine Gegenkopplung bei der Verstärkerfunktion des Transistors
T1, wodurch diese stabilisiert wird. Da der Tonoszillator nach wie vor parallel
zur Zenerdiode ZD geschaltet ist, ist die durch ihn erzeugte Tonspannung unabhängig
von der zwischen den Klemmen a und b liegenden Spannung und damit
auch von der Länge der Teilnehmerleitung. Die Zenerdiode dient auch gleichzeitig
als Siebung für die dem Tongenerator zugeführte Speisespannung und verhindert so
eine unkontrollierte Rückkopplung des Tonoszillators über die Zuführung der Speisung.
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Sobald die gedrückte Taste losgelassen wird, hört der Tonoszillator
zu schwingen auf, da seine Speisung unterbrochen wird. Infolgedessen verschwindet
auch die Spannung am Widerstand R 7, so daß auch der Transistor T 2 gesperrt
wird und das Relais U abfällt. Der Transistor T1 und die dazugehörigen Schaltmittel
werden dann durch den Kontakt u wiederum kurzgeschlossen und die Sprechstromkreise
SS zwischen die Klemmen a und b eingefügt.
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Die auf die beschriebene Weise erreichten Wirkungen, d. h. die auf
die an den Klemmen a, b angeschlossene Leitung nach der Zentrale abgegebenen
Signale, sind in F i g. 3 dargestellt. Diese Figur stellt ein Diagramm des Stroms
in der Teilnehmerleitung in Abhängigkeit der Zeit dar, wobei, um die übersichtlichkeit
zu erleichtern, gewisse maßstäbliche Verzerrungen angebracht wurden. Der Zeitpunkt
l ist der Zeitpunkt, in welchem der Gabelkontakt geschlossen wird. Der Strom, welcher
vorher Null war, steigt dann auf den normalen, während einer Be- i legung vorhandenen
Wert I,. Im Zeitpunkt 2 wird nun eine Taste gedrückt. Der Strom vermindert
sich, da der Transistor T1 vorerst gesperrt ist, sogleich auf den Wert I,". Wie
bereits erwähnt, ist dieser Strom so klein, daß die Zentrale und eventuell vorhandene
übertragereinrichtungen gleich reagieren wie bei Leitungsunterbruch. Der Zeitpunkt
3 gibt den Zeitpunkt an, in welchem der Transistor T1 leitend wird. Während der
Zeit t2 wird dann ein Ton ausgesendet, dessen Frequenz für die gedrückte Taste charakteristisch
ist. Der während der Aussendung dieses Tones fließende Gleichstrom I, kann größer,
kleiner oder gleich dem Strom IS sein, liegt jedoch in der gleichen Größenordnung
wie I,. Mit 4 ist der Zeitpunkt bezeichnet, in welchem die Taste losgelassen wird.
Der Strom in der Leitung nimmt dann wieder den Wert I, an, und der Ton wird ausgeschaltet.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel, dessen Schaltschema in F i g. 2
dargestellt ist, enthält ein magnetisches Mikrophon und einen dazugehörigen Transistoren
enthaltenden Mikrophonverstärker. Dieser Mikrophonverstärker wird beim Niederdruck
einer Taste zur Erzeugung eines Wahlkriteriums mitbenutzt. Wie aus der F i g. 2
hervorgeht, umfaßt die Station an üblichen Elementen ein Mikrophon M, einen Hörer
H, einen Differentialübertrager U2 mit Nachbildung N und einen Gabelkontakt GK.
An die Klemmen a und b wird die Teilnehmerleitung angeschlossen, und
zwar der Pluspol an b und der Minuspol an a. Die Station enthält einen zweistufigen
Mikrophonverstärker, welcher über die Teilnehmerleitung gespeist wird und die Transistoren
T11 als Vorstufe und T14 als Endstufe umfaßt. Im geöffneten Zustand des Transistors
T14 wird dieser Transistor vom größten Teil des in der Teilnehmerleitung fließenden
Stroms durchflossen. Die Vorstufe arbeitet in Kollektorschaltung, wobei die Basis
über die Widerstände R 15 und R 11 eine negative Vorspannung erhält,
welche durch den Kondensator C14 gesiebt wird. Das Ausgangssignal der Mikrophonverstärker-Vorstufe
entsteht über den Widerständen R 12 und R 13 und der Siliziumdiode D, auf deren
Funktion später zurückgekommen wird. Der Widerstand R 12 bewirkt in bekannter Weise
eine Gegenkopplung, wodurch der Strom im Transistor T 11 stabilisiert wird. Der
größte Teil der zwischen den Klemmen a und b vorhandenen Gleichspannung
liegt über den Widerständen R 13 und R 12, so daß sich der Emitter des Transistors
T11 auf einem nahe dem Potential der Klemme a entsprechenden Potential befindet.
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Das erwähnte Ausgangssignal wird über den Kondensator C11 der Basis
des Transistors T14 zugeführt. Dieser Transistor arbeitet in Emitterschaltung, und
die Widerstände R 19 und R20 bewirken eine Gegenkopplung, wodurch der Strom im Transistor
T14 stabilisiert wird. Seine Basis wird über den Widerstand R 18, welcher diese
Basis mit dem Kollektorpotential in Verbindung bringt, vorgespannt, und sein Ausgangssignal
entsteht über den Wicklungen des Differentialtransformators U2, an welchen in allgemein
bekannter Weise der Hörer H, die Nachbildung N und die Leitung angeschlossen sind.
Da sowohl die Widerstände R 19 und R 20 als auch die Gleichstromwiderstände der
Wicklungen des übertragers U2 klein sind, liegt in dieser Verstärkerstufe von der
zwischen den Klemmen a und b vorhandenen Gleichspannung der größte
Teil zwischen Emitter und Kollektor des Transistors T14. Die Basis des Transistors
T14 liegt somit nahezu auf dem Potential
der Klemme b. Infolge des
Potentialunterschiedes am Emitter des Transistors T 11 und an der Basis des Transistors
T14 ist der Kondensator C11 aufgeladen, und zwar ist der am Transistor T
11 liegende Anschluß negativ und der am Transistor T14 liegende positiv.
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Durch den Transistor T 12 kann kein Strom fließen, da sein Kollektor
und über den Widerstand R 21 und die Wicklung W 2 auch sein Emitter gleichstrommäßig
nicht beaufschlagt sind.
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Da somit am niederohmigen Widerstand R 20 eine Spannung entsteht,
am Widerstand R17 dagegen nicht, wird der Emitter des Transistors T 13 gegenüber
der Basis negativ vorgespannt, wodurch dieser Transistor gesperrt ist.
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Die Einrichtung zur Erzeugung von Wahlsignalen umfaßt einen aus dem
Übertrager U 1 und dem Kondensator C13 bestehenden Schwingkreis und den Transistor
T 12. Außerdem wird der Transistor T 14 außer für die Verstärkung
der Mikrophonsignale auch für die Verstärkung der Wahlsignale benutzt. Zehn Kontakte
K 1 ... K 10, welche durch zehn nicht dargestellte Tasten betätigt
werden können, dienen zur Einleitung der Erzeugung von Wahlsignalen. Im Zustand
der Wahlbereitschaft, d. h. im Zustand, in welchem der Gabelkontakt GK geschlossen,
jedoch keiner der Kontakte K 1 ... K 1® geschlossen ist und welcher dem vorangehenden
Beschreibungsteil zugrunde gelegt ist, fließt nur durch die beiden Transistoren
T11 und T14 Strom, und der Kondensator C 11 ist nahezu auf die volle, zwischen den
Klemmen a und b liegende Spannung aufgeladen. Wird nun durch Tastendruck
einer der Kontakte K 1... K 10 geschlossen, so bildet sich ein Parallelschwingkreis
aus dem Kondensator C 13 und einem Teil oder der ganzen Wicklung W1. der Spule U1.
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Über den Widerstand R 21 und die Wicklung W 2 wird die Basis des Transistors
T12 gegenüber dem Emitter negativ vorgespannt und somit entsperrt, so daß über die
Widerstände R 17 und R 16, Emitter und Kollektor des Transistors T12, die Wicklung
W l. den geschlossenen Kontakt K und den Widerstand R 14 ein Gleichstrom fließen
kann. Die Spule U l, der Kondensator C 13 und der Transistor T 12
bilden
zusammen einen Tonoszillator, in welchem die an der Wicklung W12 entstehende Spannung
als Rückkopplungspannung der Basis des Transistors T12 zugeführt wird. Durch den
Kondensator C15
wird der Kreis für den Rückkopplungsstrom geschlossen. Die
vom beschriebenen Oszillator erzeugte Frequenz und die Dauer ihrer Erzeugung hängen
von demjenigen Kontakt K, welcher geschlossen ist, und von der Dauer seiner Schließung
und damit von der gedrückten Taste und der Dauer ihrer Betätigung ab.
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Da nun der Transistor T12 leitend ist, tritt am Widerstand R 17 ein
so großer Spannungsabfall auf, daß die Basis des Transistors T13 stärker negativ
wird als sein Emitter, wodurch dieser Transistor entsperrt wird. Die Vorspannung
zwischen seiner Basis und seinem Emitter hängt somit derart von dem durch den Tongenerator
fließenden Strom ab, daß der Transistor T13 bei fließendem Strom entsperrt wird,
und umgekehrt. Er verbindet über seinen Emitter und Kollektor das nicht gegen den
Transistor T11 gerichtete Ende des Widerstandes R11 mit einem zwischen den Widerständen
R 19 und R 20 liegenden Punkt. Das Potential dieses Punktes steht über den niederohmigen
Widerstand R 20 mit der Klemme b in Verbindung, welche ihrerseits mit dem
Emitter der Vorstufe T11 gleichstrommäßig verbunden ist. Infolgedessen nimmt auch
die Basis des Transistors Tll das Potential der Klemme b an, wodurch sie stärker
positiv als der Emitter wird, was die Sperrung des Transistors T11 bewirkt. Diese
Sperrung wird trotz des Verschwindens des Kollektorstroms praktisch aufrechterhalten,
da an der Diode D, für welche vorzugsweise eine Siliziumdiode verwendet wird, auch
bei einem verschwindend kleinen Strom noch die Diodenschwellenspannung vorhanden
ist, welche größer ist als die über dem Widerstand R20 entstehende Spannung. Der
Transistor T13 sperrt somit während der Betriebszeit des Tonoszillators die Vorstufe
des Mikrophonverstärkers.
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Da infolge der Sperrung die Spannung über den Widerständen R 13 und
R 12 verschwindet, führt das Potential am Emitter des Transistors T11 einen Sprung
im positiven Sinne aus, und über den Kondensator C 11 wird diese Potentialänderung
nach der Basis des Transistors T14 übertragen, deren Potential deshalb ebenfalls
einen Sprung in positiver Richtung ausführt. Da das Potential dieser Basis im Ruhezustand
annähernd demjenigen an der Klemme b entsprach, wird es nun gegenüber der Klemme
b positiv, so daß der Transistor T14 ebenfalls gesperrt wird. Der Kondensator C
11, welcher - wie früher erwähnt - geladen ist, wird nun über die Widerstände R
13, R 12 und R 18 entladen, wodurch sich die sperrende Vorspannung am Transistor
T 14 vermindert. Während dieser Zeit bleiben die Transistoren T11 und T14 gesperrt,
so daß nur noch über den Transistor T 12 und damit den Schwingkreis und außerdem
durch den Transistor T13 und damit die Widerstände R20 und R15 zwischen den
Klemmen b und a Strom fließt. Diese Ströme sind zusammen etwa zehnmal kleiner als
der bei geöffnetem Transistor T14 über diesen fließenden Strom. Wegen dieses kleinen
Stromes und des Innenwiderstandes der nicht dargestellten Spannungsquelle, an welche
die Klemmen a und b über die Teilnehmerleitung angeschlossen sind, ist die Spannung
zwischen den Klemmen a und b relativ hoch, so daß während dieses Schaltzustandes
der Tongenerator sehr gute Bedingungen zum Anschwingen erhält.
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Sobald der Kondensator C 11 vollständig entladen ist, entspricht
das Potential an der Basis des Transistors T 14 wiederum dem Potential an
der Klemme b,
und es kann wiederum ein Strom von der Klemme b über die Widerstände
R 20, R 19, Emitter und Basis des Transistors T 14 und den Widerstand
R 18 nach der Klemme a fließen, wodurch der Transistor T 14
entsperrt
wird. Infolgedessen fließt wiederum ein relativ großer Strom zwischen den Klemmen
b und a.
Solange der K-Kontakt geschlossen ist, bleibt jedoch der Transistor
T13 leitend und damit der Transistor T 11 gesperrt.
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Durch die Inbetriebsetzung des Tonoszillators wird somit die Vorstufe
des Mikrophonverstärkers gesperrt, wodurch auch die Endstufe gesperrt und nach Ablauf
einer durch die Größe des Kondensators C 11 und des Widerstandes R 18 bestimmten
Zeit wiederum geöffnet wird. Bei ihrer Sperrung unterbricht die Endstufe den größten
Teil des in der Teilnehmerleitung fließenden Stroms. Da auch hier die Sperrung und
die Entsperrung des Transistors T14 innerhalb einer sehr kurzen Zeit erfolgen, ergibt
sich
ein zeitlicher Verlauf der Verminderung des Stroms in der Teilnehmerleitung,
welcher angenähert rechteckförmig ist.
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Die vom Tongenerator während der ganzen Dauer des Tastendruckes erzeugte
Tonspannung wird nun, sobald der Transistor T14 wiederum leitend ist, über den im
Vergleich zu C 11 kleinen Kondensator C 12 der Basis dieses Transistors zugeführt,
wo sie verstärkt wird und über die Klemmen a und b auf die Leitung gelangt. Diese
Aussendung dauert nun so lange, bis die gedrückte Taste losgelassen und damit der
geschlossene K-Kontakt wiederum geöffnet wird. Dann fließt durch den Transistor
T12 kein Strom mehr, wodurch der Transistor T13 wiederum gesperrt wird. Infolgedessen
erhält die Basis des Transistors T 11 über die Widerstände R 15 und R 11 wiederum
eine negative Vorspannung, wodurch dieser Transistor wiederum entsperrt wird und
somit wiederum als Mikrophonvorverstärker dient. Da nun das Potential des Emitters
des Transistors T 11 wieder nahezu den Wert der Klemme a annimmt, wird der Kondensator
C 11 wieder aufgeladen, wodurch sich alles im selben Zustand wie eingangs geschildert
befindet.
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Die Aussendung des Tonimpulses wird auch im Hörer H vernommen. Sofern
dies als störend =pfunden wird, kann an Stelle des Widerstandes R14 ein Relais treten,
welches während des Betriebes des Tongenerators mit einem Arbeitskontakt den Hörer
kurzschließt.
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Die durch die Schaltungsanordnung des zweiten Beispiels erzeugten
Wahlkriterien entsprechen den durch die Schaltungsanordnung des ersten Beispiels
erzeugten. Sie sind in F i g. 3 dargestellt und wurden im Zusammenhang mit dem ersten
Ausführungsbeispiel beschrieben.
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Die beschriebenen Schaltungsanordnungen arbeiten mit zehn verschiedenen
Tonfrequenzen. Dies bedeutet, daß die entsprechenden Frequenzen relativ nahe beieinanderliegen.
Nach dem heutigen Stand der Technik bietet weder die Erzeugung von solchen Frequenzen
mit der geforderten Genauigkeit noch die entsprechende Auswertung besondere Schwierigkeiten.
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An Stelle der Aussendung einer Frequenz pro Wahlsignal könnten natürlich
auch zwei gleichzeitig (Yesendete Frequenzen verwendet werden, wodurch die Zahl
der verschiedenen Frequenzen reduziert werden könnte. Dies wäre aber anderseits
mit vermehrtem Aufwand in den Teilnehmerstationen erkauft, indem dann zwei Tonoszillatoren
vorhanden sein müßten. Es wäre auch möglich, mit weniger verschiedenen Frequenzen
auszukommen, wenn für den einem Ton vorangehenden Unterbruchsimpuls verschiedene
Längen gewählt würden, wobei die Unterschiede so groß gemacht werden könnten, daß
keine besonderen Anforderungen an die Übertragungsmittel gestellt werden müßten.
In allen diesen Varianten des Ausführungsbeispiels ist es jedoch nicht mehr möglich,
mit Tasten auszukommen, welche einen einzigen Kontakt aufweisen und mit welchem
sowohl die Frequenz bestimmt als auch der Oszillator eingeschaltet werden kann.
In allen anderen, nicht dem beschriebenen Beispiel entsprechenden Lösungen wären
pro Taste mehr Kontakte zu betätigen, was entweder zu einer großen Zahl von Kontakten
oder aber zu komplizierten mechanischen Vorrichtungen führen müßte, mittels welchen
derselbe Kontakt von mehreren Tasten abwechslungsweise betätigt würde.
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In Nebenstellenanlagen besteht das Bedürfnis, an den Teilnehmerstationen
neben den Wähltasten noch weitere Tasten anzubringen, mit welchen nicht direkt im
Zusammenhang mit der Wahl stehende Funktionen, insbesondere Rückfrage und Gesprächsumlegung,
gesteuert werden können. Im allgemeinen werden zwei solche Tasten als genügend angesehen.
Die durch diese Tasten abgegebenen Signale sollten mit möglichst einfachen Mitteln
von den Wahlsignalen und voneinander unterschieden werden können, da - im Gegensatz
zu den Wahlauswerteeinrichtungen - in der Telephonzentrale die Auswerteeinrichtungen
für die nicht mit der Wahl zusammenhängenden Signale meist während der ganzen Dauer
eines Gespräches empfangsbereit sein und daher bestimmten Verbindungssätzen fest
zugeordnet sein müssen. Grundsätzlich steht nichts im Wege, mit dem Niederdruck
der zusätzlichen Tasten dieselbe Art von Signalen wie für die Wahl zu erzeugen.
Vom Standpunkt des Aufwandes in den Teilnehmerstationen aus betrachtet ist dies
die einfachste Lösung, wie vorher dargelegt. Vom Standpunkt der Auswertung aus gesehen
kann es sich jedoch als vorteilhaft erweisen, zur Erzielung einfacher Auswerteeinrichtungen
einen leicht erhöhten Aufwand in den Stationen in Kauf zu nehmen. Die vorher beschriebenen
Schaltungsanordnungen können nun durch kleine Ergänzungen auf einen Stand gebracht
werden, in welchem die vorstehend angeführten Forderungen erfüllt werden können.
Die einfachste Lösung, welche in den Figuren nicht eingezeichnet ist, besteht darin,
diese zusätzlichen Tasten mit einem zusätzlichen Kontakt auszurüsten, mit welchem
zum Kondensator C1 bzw. C11 je ein weiterer Kondensator geschaltet wird. Dadurch
wird die Zeit des beim Tastendruck in der Leitung entstehenden Unterbruchsimpulses
verlängert, d. h. die Zeit, während welcher die zwischen den Adern der Leitung liegenden
Schaltelemente einen hohen Widerstand darstellen. Sofern man für jede der Zusatztasten
verschiedene Zeiten, die sich hinreichend unterscheiden, erzeugt, so ist ein dem
Impuls nachfolgender Ton nicht mehr notwendig, da sich die durch Druck der speziellen
Tasten erzeugten Signale durch die Impulslänge von den Wahlsignalen grundsätzlich
unterscheiden. In den F i g. 4 und 5 sind solche Impulse dargestellt. Ihre Zeiten
sind beispielsweise derart gewählt, daß die Zeit t3 (Fig.4) doppelt so lang ist
wie die Zeit il, welche beim Niederdruck einer Wähltaste erzeugt wird. Die Zeit
t; (F i g. 5 ) ist ebenfalls doppelt so lang wie die Zeit t3. Sofern die Zeit t1
mit 15 ms angenommen wird, ist demnach die Zeit (l 30 ms und die Zeit t4 60 ms.
Diese Zeiten können einerseits noch gut unterschieden werden und ertragen bei der
Übermittlung gewisse Verzerrungen, und andererseits ist die Zeit t,1 nicht länger
als der kürzestmögliche Tastendruck. In den mit den F i g. 4 und 5 dargestellten
Signalen sind - wie bereits vorher ausgeführt - keine Tonfrequenzen enthalten. Deren
Erzeugung kann dadurch verhindert werden, daß beim Drücken einer Taste an Stelle
eines der Kontakte K1 bis K10 ein in den F i g. 1 und 2 nicht dargestellter Kontakt
betätigt wird, welcher den Kondensator C2 bzw. C13 kurzschließt. Es ist natürlich
auch möglich, die Aussendung eines Tones beizubehalten, den beiden Zusatztasten
je einen gleich langen, sich von den
Impulsen bei der Wahl unterscheidenden
Impuls zuzuordnen und die beiden erzeugten Signale durch verschiedene Frequenzen
zu unterscheiden. In diesem Falle könnten zwei Frequenzen gewählt werden, welche
derart weit voneinander entfernt sind, daß sie mit einfachen Mitteln unterschieden
werden können.
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An Stelle der in F i g. 1 dargestellten Relaiswicklung U und
des Transistors T 2 ist es auch möglich, die Oszillatorspulen als Relaiswicklung
zu benutzen, d. h. im betreffenden Spulenkern ein derartiges Loch anzubringen, daß
darin ein Schutzrohrkontakt untergebracht werden kann, welcher dann unter dem Einfluß
des den Oszillator durchfließenden Gleichstroms umschaltet. Auf diese Weise könnten
die Spule für ein Relais und ein Transistor eingespart werden.