DE1260542B

DE1260542B - Schaltungsanordnung fuer sprachgesteuerte Gegensprechanlagen oder Zweikanalverstaerker

Info

Publication number: DE1260542B
Application number: DEA45539A
Authority: DE
Inventors: Karl Ivan Lennart Skoog
Original assignee: Gylling and Co AB
Current assignee: Gylling and Co AB
Priority date: 1963-03-19
Filing date: 1964-03-19
Publication date: 1968-02-08
Also published as: FR1385303A; US3324256A; NL6402921A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

H04m

Deutsche Kl.: 21 a2-36/02

Nummer: 1260 542

Aktenzeichen: A 45539 VIII a/21 a2

Anmeldetag: 19. März 1964

Auslegetag: 8. Februar 1968

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für sprachgesteuerte Gegensprechanlagen oder Zweikanalverstärker mit zwei einander entgegengesetzt gerichteten Verstärkerkanälen und einer selbsttätig arbeitenden Steuereinrichtung, die zwei kanalindividuelle Steuergleichspannungserzeuger und eine diesen nachgeschaltete Brückenschaltung mit zwei als »langendiges Paar« geschalteten Transistoren mit teilweise gemeinsamem Emitterwiderstand umfaßt und unter dem Einfluß von an den Eingang eines der Verstärkerkanäle angelegten Signalspannungen die Verstärkung in diesem durchzuschaltenden Verstärkerkanal von einem mäßigen Wert (Ruheverstärkung) auf einen Arbeitswert erhöht und gleichzeitig die Verstärkung in dem anderen zu sperrenden Verstärkerkanal von einem der Ruheverstärkung entsprechenden Wert auf einen kleineren Wert herabgesetzt, bei dem der Verstärkerkanal vollkommen gesperrt sein kann.

Jeder Verstärkerkanal derartiger bekannter Schaltungsanordnungen weist eine mäßige Ruheverstärkung auf. In Abhängigkeit von der Größe der den Kanälen zugeführten Signalspannungen (Sprechspannungen) werden in einem Steuergleichspannungserzeuger Steuergleichspannungen erzeugt, welches regelbare Dämpfungsglieder und/oder Verstärker in den Verstärkerkanälen in der Weise steuern, daß die Verstärkung im einen Verstärkerkanal gesteigert und im anderen Verstärkerkanal gleichzeitig mindestens im selben Maß abgeschwächt wird.

Die bisher bekannten derartigen Schaltungsanordnungen, insbesondere solche, bei denen eine Verstärkungsänderung durch als Dämpfungsglieder wirkende Dioden in den Verstärkerkanälen erzielt wird, weisen verschiedene Nachteile auf. Beispielsweise sind Dioden sehr temperaturempfindlich, und der Arbeitsoder Steuerbereich zwischen den Extremwerten, wenn die Diode gesperrt oder voll leitend ist, wird gegenüber dem Steuerspannungseingang, in Volteinheiten ausgedrückt, verhältnismäßig gering, beispielsweise einige Zehntelvolt. Die abgeleitete Signalkomponente wird normalerweise in Form einer Spannung von der Brückenschaltung abgegeben; der Steuergleichspannungserzeuger hat also normalerweise einen verhältnismäßig niedrigen Innenwiderstand, jedoch ist eine Diode im Hinblick auf ihren kleinen Steuerbereich und wegen ihres sich ändernden sowie oftmals niedrigen Impedanzwertes als Dämpfungsglied wenig geeignet, wenn sie durch eine Spannung gesteuert wird. Somit sollte die Diode vorzugsweise durch einen Strom gesteuert sein, d. h., der Steuergleichspannungserzeuger sollte einen verhältnismäßig hohen Innenwiderstand aufweisen.

Schaltungsanordnung für sprachgesteuerte
Gegensprechanlagen oder Zweikanalverstärker

Anmelder:

Aktiebolaget Gylling & Co.,

Stockholm-Gröndal (Schweden)

Vertreter:

Dipl.-Phys. H. Schroeter, Patentanwalt,

8000 München 25, Lipowskystr. 10

Als Erfinder benannt:

Karl Ivan Lennart Skoog, Farsta (Schweden)

Beanspruchte Priorität:

Schweden vom 19. März 1963 (2954)

Es ist bereits eine Schaltungsanordnung für sprachgesteuerte Gegensprechanlagen bekannt, bei welcher die Dioden beider Kanäle durch den Strom eines Transistorpaares mit einem gemeinsamen Emitterwiderstand gesteuert werden (sogenanntes »langendiges Paar«), was gewisse Vorteile bietet. Diese bekannte Schaltungsanordnung weist jedoch weiterhin die Nachteile auf, daß nur ein sehr kleiner Steuerbereich erzielbar ist, etwa einige Zehntelvolt, und daß beispielsweise weiterhin eine Schwierigkeit in der Bestimmung der Restdämpfung besteht.
Ferner ist z. B. durch die USA.-Patentschrift 2 852 621 eine Schaltungsanordnung bekannt, bei welcher die dort als Dioden ausgebildeten Dämpfungsglieder beider Verstärkerkanäle durch den Strom eines Röhrenpaares mit einem teilweise gemeinsamen Kathodenwiderstand gesteuert werden. Auch bei dieser Anordnung besteht der Nachteil, daß der Aussteuerbereich der Dioden sehr klein ist und daß auch die Bestimmung der Restdämpfung schwierig ist.

Zweck der Erfindung ist, die erwähnten Nachteile zu vermeiden. Erreicht wird dies dadurch, daß nicht die Impedanz von Dioden, sondern die Impedanz von Transistoren als Dämpfungsglied verwendet wird. Bei Schaltung von Transistoren in üblicherweise ergäben sich jedoch nicht die Vorteile, welche mit einer Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung erzielbar sind.

Nur bei Schaltung der als Querdämpfungsglieder in den beiden Verstärkerkanälen verwendeten Transistoren als »langendiges Paar« lassen sich ein zu

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kleiner Steuerbereich und die Schwierigkeit der Bestimmung der Restdämpfung jedes Kanals vermeiden.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Zeichnungen.

Fig. 1 zeigt zwei Teilmerkmale (a und c) der Erfindung;

F i g. 2 zeigt zusätzlich ein weiteres Teilmerkmal (b) der Erfindung, welches die willkürliche Einstellung

zeichnet ist. Die jeweiligen Werte der Ausgangsimpedanzen sind eine hyperbolische Funktion der Emitterströme IA bzw. IB₁ welche durch die Transistoren fließen. Normalerweise ergeben die Impedan-5 zen der Transistoren einen sehr hohen Wert, jedoch wird durch Anordnung einer sehr festen Gegenkopplung mittels eines Kondensators C zwischen Kollektor und Basis wie bei dem bekannten »Miller-Integrator« eine wesentliche Verminderung der Impedanz er-

(Vergrößerung) des Steuerbereiches der auf die io reicht.

Dämpfungsglieder wirkenden Steuergleichspannun- Wenn der Kondensator ohne Reihenwiderstand

gen ermöglicht;

Fig. 3 zeigt ein vollständiges Ausführungsbeispiel

der Erfindung, bei welchem nicht nur der Steuer

geschaltet ist, läßt sich eine Impedanz von nahezu 25//eOhm erzielen, wobei Ie der Emitterstrom in mA ist. Somit erreicht ein Emitterstrom IA bzw. IB bereich, sondern auch sowohl die Ruhedämpfung als 15 von 1 mA die Impedanz Zut von etwa 25 Ohm. auch die höchste bzw. niedrigste Dämpfung will- Demnach werden in Abhängigkeit von dem Wert und kürlich einstellbar sind; der Polarität der Steuergleichspannung VA die

Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausfuhrungsbeispiel einer Emitterströme und damit die Impedanzen in der Gegensprechanlage nach der Erfindung mit zwei Weise geändert, daß bei Verminderung der Impedanz Brückenschaltungen, deren erste mit der Impedanz 20 des einen Transistors die Impedanz des anderen Tranihrer Transistoren als Querdämpfungsglied den KoI- sistors gesteigert wird. Der maximale Impedanzwert lektorwiderstand eines Verstärkerkanaltransistors kann durch die anderen Schaltungsbestandteile, beiüberbrückt, dagegen die zweite gegensinnig gesteuerte spielsweise den Kollektorwiderstand und den Basis-Brückenschaltung mit der Impedanz ihrer Transisto- widerstand oder durch eine besonders angeordnete ren als Gegenkopplungsunterdrückung wirkend den 25 (nicht gezeigte) Querimpedanz bestimmt werden. Emitterwiderstand des Transistors des jeweils anderen Die in Fig. 1 dargestellte Schaltungsanordnung

Verstärkerkanals überbrückt. weist zwei wesentliche Nachteile auf. Der erste Nach-

In F i g. 1 sind zwei in bekannter Weise ein »lang- teil besteht darin, daß die Ruheströme von der endiges Paar« bildende Transistoren TA, TB gezeigt, Symmetrie der Schaltung {in erster Linie von der deren Emitter mit einem gemeinsamen Emitterwider- 30 Gleichheit der Transistoren) sehr stark abhängen und stand Rg verbunden sind; der Emitterwiderstand daß der Steuerbereich verhältnismäßig klein ist liegt an einer positiven Spannung Vo. Jeder Tran- (etwa 50 mV).

sistor hat einen Kollektorwiderstand RC und einen In der Schaltungsanordnung nach Fig. 2 sind da-

Basiswiderstand RB, welche an beiden Transistoren her neben dem gemeinsamen Emitterwiderstand Ag gleich bezeichnet sind, um die Symmetrie der Schal- 35 besondere Emitterwiderstände REA, REB vorgesetungsanordnung zu verdeutlichen. hen, welche im wesentlichen eine Stromgegenkopp-

Wenn eine der Basis zugeführte Steuerspannung lung gegenüber dem Gleichstromwert der Emitter- VS — Null ist, wird unter Voraussetzung völlig iden- ströme schaffen. Mögliche Symmetrieabweichungen tischer Transistoren der durch den gemeinsamen werden selbsttätig in wesentlichem Ausmaß durch Emitterwiderstand Rg fließende Strom Ig bekanntlich 40 den Spannungsabfall VEA bzw. FEJS ausgeglichen, zu gleichen Anteilen IA, IB auf die beiden Transi- welchen der Emitterstrom IA und IB an jedem einstoren aufgeteilt. Wenn nun Steuerspannungen VS zu- zelnen Emitterwiderstand REA, REB erzeugt. Weitergeführt werden, welche von dem Werte Null ab- hin ist eine wesentlich höhere Steuerspannung VS weichen, und diese Steuerspannungen unterschiedlich erforderlich, um den gesamten Strom auf einen Trangepolt entsprechend Spannungswerten — VS und 45 sistor umzuleiten. Somit kann ein Steuerspannungs- -1- VS an den beiden Transistoren liegen, wird die bereich von beispielsweise 1V leicht erreicht werden. Stromverteilung zwischen diesen verändert; einer der Bei der Schaltungsanordnung nach F i g.l ist der

Transistoren kann schon bei einem Spannungswert Wert des Emitterstroms als Funktion der Steuervon etwa 50 mV der Steuerspannung VS den ge- gleichspannung VS gänzlich nichtlinear. Durch Einsamten Strom aufnehmen, während der Strom durch 50 führung der besonderen Emitterwiderstände REA, den anderen Transistor auf Null abfällt. REB gemäß Fig. 2 wird eine sehr gute Linearität

Es ist zwar bekannt, die Ströme IA bzw. IB dieser zwischen dem Wert der Steuerspannung VS und der Transistoren auch durch als Dämpfungsglieder ver- Emitterströme der beiden Transistoren erreicht, wenn wendete Dioden zu führen, um eine Änderung der Rg>RE ist; dies ist sehr wichtig, wenn die Anord-Verstärkung zu erhalten. In einer derartigen Schal- 55 nung in einem Zweikanalverstärker verwendet wird, tungsanordnung sind Dioden jedoch weniger geeignet, Der Strom Ig durch den gemeinsamen Emitterwiderweil bei Änderung von deren Widerstand auch der stand Rg wird im Ruhezustand zu im wesentlichen durchfließende Strom geändert wird. Die Steuerung gleichen Teilen auf die beiden Transistoren aufgeteilt, der Diodenströme wird verhältnismäßig ungünstig, so daß der Emitterstrom für jeden Transistor gleich da der zu den Dioden fließende Nebenstrom auch auf 60 Ig/2 ist. Somit ergibt sich die Größe der Impedanzen andere Parallelwiderstände der Schaltung verteilt im Ruhezustand im wesentlichen entsprechend der wird, welche in Fig. 1 durch die Kollektorwider- obigen Formel Zut= 25-21IgOhm. stände RC dargestellt sind. Durch Anlegen entgegengesetzt gepolter Steuer-

Im Gegensatz hierzu ist gemäß einem Teilmerkmal spannungen VS an die beiden Transistoren TA, TB der Erfindung die Impedanz ZutA und ZutB jedes 65 kann der Emitterstrom eines Transistors TA offen-Transistors TA bzw. TB Bestandteil je eines im be- sichtlich im wesentlichen zwischen dem Wert 0 und treffenden Verstärkerkanal liegenden Spannungstei- dem Wert ig verändert werden. In diesem Fall wird lers, dessen Längswiderstand mit RSA bzw. RSB be- der Höchstwert der Ausgangsimpedanz des Tran-

sistors TA bei gegea Null gehendem Emitterstrom IA durch die anderen Schaltungselemente, beispielsweise den Kollektorwiderstand RC bestimmt. Somit kann die Impedanzänderung vom Ruhezustand zum höchsten Wert groß gewählt werden. Die Impedanzänderung zwischen dem Ruhezustand und dem niedrigsten Impedanzwert (IA = Ig) ist auf den Bereich zwischen dem Wert 25-2/Ig im Ruhezustand und dem Wert 25/ig im Zustand mit niedrigster Impedanz festgelegt. Die Maximaländerung in der zuletzt erwähnten Riehtung entspricht einem Faktor 2 oder 6db, was in vielen Fällen zu niedrig ist.

Durch ein — in F i g. 3 dargestelltes — weiteres Teilmerkmal der Erfindung kann die Größe der Impedanzänderung frei gewählt werden, und die Änderung vom Ruhezustand zum Zustand niedrigster Impedanz kann wesentlich größer als 6 db gewählt werden. Dies wird durch Verbindung des Emitters eines dritten oder Steuertransistors TC — vorzugsweise über einen besonderen Emitterwider- »0 stand REC — mit dem gemeinsamen Emitterwiderstand Rg erreicht. Die anderen Stromkreise des Steuertransistors TC können in gleicher Weise wie die entsprechenden Stromkreise der Transistoren TA und TB ausgelegt sein. as

Im Ruhezustand befinden sich die Basen aller drei Transistoren durch die Basisvorspannung Vf auf demselben Potential. Im Ruhezustand wird der gemeinsame Emitterstrom Ig im umgekehrten Verhältnis zum Wert der besonderen Emitterwiderstände REA, REB und REC aufgeteilt. Die Werte der Emitterruheströme der Transistoren TA und TB hängen ab von dem Wert des Emitterwiderstandes REC; wenn dieser variabel ist, können die Emitterströme in der Weise geändert werden, daß an Stelle eines Emitterstromes von Ig/2 der Schaltungsanordnung nach F i g. 2 in der Schaltungsanordnung nach F i g. 3 ein Wert von beispielsweise /g/10 erzielt werden kann; in diesem Fall nimmt der dritte Transistor den Strom 8-Ig/10 auf, wogegen die beiden Transistoren TA und TB zusammen den Strom 2 · Ig/10 aufnehmen.

In diesem angenommenen Fall beträgt die Impedanz Zp jedes der Transistoren TA bzw. TB 25 · 10/Jg; wenn der Emitterstrom eines der Transistoren seinen größten Wert hat, nämlich den Wert/g, beträgt die niedrigste Impedanz 25/Ig; in diesem Fall ist eine Impedanzänderung um einen Faktor 10 entsprechend 20 db erreicht. Bei Zuleitung einer Steuerspannung VS bleibt die Basisvorspannung Vf des dritten Transistors aufrechterhalten, wogegen die Basisvorspannung der beiden anderen Transistoren — beim einen Transistor TA im positiven und beim anderen Transistor TB im negativen Sinn — gegenüber Vf geändert wird, so daß eine Änderung der Stromverteilung und damit auch der Impedanz Zp zwischen genügend weit auseinanderliegenden Grenzwerten möglich ist.

F i g. 3 zeigt lediglich die erfindungswesentlichen Schaltungsteile; die übrigen, wie beispielsweise Mikrophone, Lautsprecher, Steuergleichspannungserzeuger u. dgl. sind, da an sich bekannt, nicht besonders dargestellt. Die Ausgangsimpedanz Zp jedes der beiden Transistoren TA und TB ist als Querdämpfungsglied in einen der Verstärkerkanäle A bzw. B eingeschaltet. Eine auf den Eingang A in des Kanals yl gegebene Signalspannung wird in Abhängigkeit von dem Wert erstens seines Längswiderstandes RSA und zweitens der Parallel- oder Querimpedanz Zp gedämpft, welche im wesentlichen durch die Impedanz Zp des Transistors TA dargestellt wird. Selbstverständlich kann man gewünschtenfalls mehrere derartige Dämpfungsglieder mit Zwischenverstärkem in Reihe hintereinander anordnen; Eine die Steuergleichspannung VS erzeugende Signalteilspannung VA, VB kann in bekannter Weise von einem Abgriff der Längswiderstände RSA, RSB abgenommen werden.

Wenn mehrere derartige Abgriffe zwischen dem Eingang Ain und dem Ausgang Aut an bestimmten Punkten angebracht sind, ist es möglich, den Dämpfungshub des Querdämpfungsgliedes Zp bei der Übertragung sowohl der Signalspannung durch den Kanal als auch der Signalspannung zu dem (nicht gezeigten) Steuergleichspannungserzeuger größer oder kleiner zu wählen. Die Bedeutung einer derartigen Justierung gegenüber den Daten des Verstärkers geht beispielsweise aus der schwedischen Patentschrift 183 706 hervor.

Die Emitterwiderstände der Transistoren bestimmen die mittlere Ruhedämpfung beider Verstärkerkanäle. Bei der Schaltung nach F i g. 3 ist angenommen, daß die Emitterwiderstände REA und REB den Wert RE haben, während der Emitterwiderstand REC den Wert RE/2 hat. Im Ruhezustand ergibt sich dann folgende Stromverteilung zwischen den drei Transistoren:

IA =IB =IC/2

Fig.4 zeigt eine geeignete Ausführungsform von Dämpfungsglieder in einem Zweiwegeverstärker für Gegensprechanlagen, bei der die Dämpfungsglieder ähnlich denjenigen nach F i g. 3 mit Impedanzen Zpe und Zpc parallel zum Emitterwiderstand Zpe bzw. Kollektorwiderstand Zpc zweier Transistoren T3,T4 eingeschaltet sind, die als normale Verstärkerstufen in jedem Verstärkerkanal angeordnet sind. Wenn die Impedanzen der Transistoren TA, TB in der obigen Weise verändert werden, erfährt demnach die Verstärkung der Transistoren Γ 3 und Γ 4 eine Änderung. Wegen der symmetrischen Auslegung der gesamten Schaltungsanordnung entsprechen der obere Steuerwert, d. h. die Zunahme der Verstärkung im Kanal, und der untere Steuerwert, d. h. die Verstärkungsabnahme im anderen Kanal, einander genau, so daß eine sehr gute Stabilität erzielbar ist. Es ist auch wichtig, daß der Stromverbrauch nahezu unabhängig von der Steuerung ist; insbesondere bei Gegensprechanlagen mit Lautsprechern ist es sehr wesentlich.

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung für sprachgesteuerte Gegensprechanlagen oder Zweikanalverstärker mit zwei einander entgegengesetzt gerichteten Verstärkerkanälen und einer selbsttätig arbeitenden Steuereinrichtung, die zwei kanalindividuelle Steuergleichspannungserzeuger und eine diesen nachgeschaltete Brückenschaltung mit zwei als »langendiges Paar« geschalteten Transistoren mit teilweise gemeinsamem Emitterwiderstand umfaßt und unter dem Einfluß von an den Eingang eines der Verstärkerkanäle angelegten Signalspannungen die Verstärkung in diesem durchzuschaltenden Verstärkerkanal von einem mäßigen Wert (Ruheverstärkung) auf einen Arbeitswert erhöht und gleichzeitig die Verstärkung in dem anderen zu sperrenden Verstärkerkanal von einem der

Ruheverstärkung entsprechenden Wert auf einen kleineren Wert herabsetzt, bei dem der Verstärkerkanal vollkommen gesperrt sein kann, dadurch gekennzeichnet, daß

a) die Basis-Kollektor-Strecke jedes der in der Brückenschaltung enthaltenen zwei Transistoren (TA, TB) durch je einen Kondensator (C) überbrückt ist,

b) in bekannter Weise in Reihe mit den beiden Transistoren (TA, TB) des »langendigen Paares« gemeinsamenEmitterwiderstand (Rg) jedem Transistor individuell ein eigener kleinerer Emitterwiderstand (RE) angeordnet ist,

c) die Impedanz (ZutA, ZutB; Zp, Zpe) jedes Transistors (TA, TB) in an sich bekannter Weise Bestandteil je eines im betreffenden Verstärkerkanal liegenden Spannungsteilers (mit RSA, RSB) ist,

d) ein Steuertransistor (TC) mit eigenem—vorzugsweise einstellbarem — Emitterwiderstand (REC) vorgesehen ist, welcher an die in der Brückenschaltung enthaltenen Transistoren (TA, TB) über den vom Emitterstrom (7g) aller drei Transistoren durchflossenen gemeinsamen Emitterwiderstand (Ag) angekoppelt ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß je ein jedem Kanal zugeordneter Verstärkertransistor (T 3, Γ 4) mit je einem Emitter- sowie einem Kollektorwiderstand und zwei Brückenschaltungen mit je zwei Transistoren (TA, TB) sowie je einem zugehörigen Steuertransistor (TC) vorgesehen sind und daß die Emitterwiderstände der Verstärkungstransistoren (Γ3, Γ 4) durch die als Gegenkopplungsunterdrückung wirkende Impedanz (Zpe) je eines zur ersten Brückenschaltung gehörigen Transistors und die KoUelctorwiderstände durch die als Querdämpfungsglied wirkende Impedanz (Zpe) je eines zur zweiten — gegensinnig gesteuerten — Brückenschaltung gehörigen Transistors wechselstrommäßig überbrückbar sind.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Emitter der Transistoren (TA, TB) mit einem Punkt vorgegebenen Potentials (Vo) über einen oder mehrere Kondensatoren (Ce) geeigneter Größe verbunden sind, so daß die durch die Emitterwiderstände (RE, Rg) erzielte Gegenkopplung im wesentlichen lediglich gegenüber der Gleichstromkomponente des Emitterstromes wirksam ist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die jedem der beiden Transistoren (TA, TB) individuellen Emitterwiderstände (RE bzw. REA, REB) so bemessen sind, daß in den beiden Verstärkerkanälen eine Dämpfungsänderung erzielt wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschrift Nr. 2 852 621.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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