DE1512103A1

DE1512103A1 - Schaltungsanordnung fuer Lautfernsprecher

Info

Publication number: DE1512103A1
Application number: DE19651512103
Authority: DE
Inventors: Barnes George John Preston; Leman Hugh Spence
Original assignee: International Standard Electric Corp
Current assignee: International Standard Electric Corp
Priority date: 1964-05-29
Filing date: 1965-05-26
Publication date: 1969-02-27
Also published as: US3448217A; GB1029163A; NL6506764A; SE310192B

Description

Die Priorität der Anmeldung Kr. 22299/64 vom 29o Mai 1964 in Grossbritannien ist in Anspruch genommen.

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für Lautfernsprecher mit- einem über einen Sprechverstärker an eine Gabelschaltung angeschlossenen Mikrofon und einem über einen Hörverstärker an die Gabelschaltung angeschlossenen Lautsprecher, wobei die Gabelschaltung eingangsseitig mit einer Fernsprechleitung verbunden ist.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Schaltungsanordnung der oben genannten Art zu schaffen, bei der mit einfachen llitteln gleichsam ein Gegensprechen mit grosser Lautstärke ermöglicht wird. Dies wird gemäss· der Erfindung dadurch erreicht, dass die Verstärker derart einstellbar sind, dass in einem ersten Betriebszustand der Hörverstärker eine verhältnismässig hohe Verstärkung und der Sprechverstärker eine verhältnismässig niedrige Verstärkung hat und in einem zweiten Betriebszustand diese Verstärkerzustande gegenüber dem ersten Betriebszustand ent gegengesetzt sind, und dass ein die Fernsprechleitung überwachender ßifnalrichtungsanzeiger vorgesehen ist, der in Abhängigkeit von der Bichtung der die !Fernsprechleitung durchlaufenden Signale die Umschaltung der Verstärker auf den ersten oder zweiten Betriebszustand steuert.

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Weitere vorteilhafte Merkmale werden im Folgenden beschrieben.

An Hand eines Ausführungsbeispiels wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Lautfernsprechers,

Fig. 2 das grundsätzliche Schaltbild eines Signalrichtungsanzeigers , ' · ·

Figo 3 ein ausführliches Schaltbild des Signalrichtungsanzeigers und einer Verstärkungssteuerschaltung·

In Fig. 1 sind ein Mikrofon M und ein Lautsprecher LS über zugehörige Verstärker A1 und A2 an einen Gabelübertrager H angeschlossen, der auch mit einer Nachbildung H und einem Signalrichtungsanzeiger D verbunden ist. Dieser Anzeiger ist wiederum an eine Zweidrahtfernsprechleitung L angeschlossen.

Der Signalrichtungsanzeiger D - im folgenden kurz Anzeiger genannt - ist in der Lage, die Richtung zu erkennen, in der Signale durch die Fernsprechleitung iliessen.

Ferner sind eine Verstärkungssteuerschaltung C für die Verstärker A1 und A2, die durch den Anzeiger D gesteuert wird, und eine Hilfssteuerschaltung Oa für den Sprechverstärker A1 vorgesehen.

Zur Erklärung der Arbeitsweise sei angenommen, dass der Fernsprecher auf Empfang geschaltet ist, wobei der Sprechverstärker A1 * mit verminderter und der Hörverstärker A2 mit voller Verstärkung arbeitet. Wenn nun vom Mikrofon M ausgehende Sprachsignale über" den Gabelübertrager zum Anzeiger D und damit zur Leitung L gelangen, erkennt der Anzeiger D, dass Signale zur Leitung L übertragen werden. Der Anzeiger D wirkt dann in geeigneter Weise auf die Schaltung C ein, so dass die Sendeverstärkung im Verstärker A1

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auf einen Höchstwert ansteigt und die Empfangsverstärkung im Verstärker A2 absinkt. Der Fernsprecher befindet sich damit im Sendezustand und bleibt in diesem Zustand, bis Signale von der Leitung L empfangen werden.

Die empfangenen Signale durchlaufen den Anzeiger D in umgekehrter Richtung, wodurch die Schaltung C den Verstärker A2 veranlasst, mit voller Verstärkung zu arbeiten, und den Verstärker A1 veranlasst, mit verminderter Verstärkung zu arbeiten. Dies ist dann der Empfangszustand des Fernsprechers. Während dieses Zustandes wirken die empfangenen Signale auf die Hilfssteuerschaltung Oa ein, die die Verstärkung des Sprechverstärkers A1 weiter herabsetzt, aber eben nur dann, wenn Signale von der Leitung empfangen werden. Dies erfolgt aus Gründen der akustischen Kopplung zwischen dem Mikrofon M und dem Lautsprecher OS. Ohne diese weitere Verstärkungsminderung wurden die empfangenen und vom Lautsprecher LS abgestrahlten Signale vom Mikrofon M aufgenommen und als gesendete Signale behandelt werden, die dann den Fernsprecher.in den. Sendezustand versetzen würden.

Akustische Verzögerungen, die mit der Raumakustik und dem Abstand zwischen Lautsprecher und Mikrofon verbunden sind, erschweren die richtige Arbeitsweise, und es ist als Vorteil angesehen worden, die Hilfssteuerschaltung Oa etwas verzögert ansprechen zu lassen. Diese Verzögerung beeinflusst jedoch nicht die Schaltung 0, die in kürzester Zeit anspricht.

Die Arbeitsweise des Anzeigers D kann am einfachsten an Hand des Prinzipschaltbildes in Fig. 2 erläutert werden. Dort bewirkt der mit der Leitung in Reihe geschaltete Widerstand R1 eine Dämpfung des von oder zu der Leitung übertragenen Signals. Angenommen, es komme ein Signal von der Leitung, so tritt eine dem Widerstand R1 entsprechende Dämpfung (-a db) und damit ein Spannungsgefälle von der Basis des Transistors TR1 zur Basis des Transistors 3?E2 auf.· Ausserdem tritt eine Dämpfung (-b db) durch die Basis-Emitter-

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strecke des Transistors TR1 auf. Da die Emitter der Transistoren TR1f TE2 miteinander verbunden sind, erscheint in dem Fall, in dem die Dämpfung (-a dt>) gleich der Dämpfung (-b db) ist, kein Signal· zwischen der Basis und dem Emitter des Transistors TR2 und damit kein Ausgangssignal am Kollektorwiderstand R3; doch da ein Signal zwischen der Basis und dem Emitter des Transistors TE1 vorhanden ist, kann dieses Signal verstärkt am Widerstand E2 abgenommen werden.

Falls Signale in entgegengesetzter Richtung die Leitung durchlaufen, befinden sich die Transistoren TE1, TE2 im entgegengesetzten Zustand, wobei also der Transistor TE2 ein Ausgangssignal und der Transistor TE1 kein Ausgangssignal abgibt.

Fig» 3 zeigt den Anzeiger D und die mit ihm verbundene Verstärkungssteuerschaltung 0.

Die Ausgänge des Anzeigers, d.s. die Kollektoren der Transistoren TR1, TR2, sind mit jeweils einem Spannungsverdopplergleichrichter verbunden, der die Dioden D1, D2 und die Kondensatoren 01, 03 bzw. der die Dioden D3, D4 und die Kondensatoren 02, 04 aufweist. Die AusgangsSpannungen der Spannungsverdopplergleichrichter werden mittels des Siebgliedes R7» R6, 05 gesiebt und parallel, aber mit entgegengesetzter Polarität, dem Transistor TR3 zugeführt. Wenn daher Signale von der Leitung kommen und am Transistor TR1 ein Ausgangssignal erzeugen, so ist die resultierende Gleichspannung am Spannungsverdopplergleichrichterausgang (Basis des Transistors TE3) negativ gegenüber dem Abgriff des Potentiometers VR1. Treten Signale in umgekehrter Richtung auf, -so wird die resultierende Gleichspannung positiv. Die Ubertragungsrichtung wird §lso durch eine positive oder negative Spannung am Kondensator 05 festgestellt und diese Spannung wird zur Betätigung der Schalteinrichtung benutzt, die abr. wechselnd die Verstärkung der Verstärker in Übereinstimmung mit der Übertragungsrichtung ändert.

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Für die Erzeugung der Basisvorspannungen für die Transistoren TRI, TR2 wird eine bekannte Methode benutzt, wobei der Basisstrom vom Potentialpunkt Ξ der "gemeinsamen" Anschlussschiene über den die Gabelschaltung enthaltenden G-leichstromweg zugeführt wird. Die Emitterwiderstände R4· und Ή5 sind an einen Punkt positiven Potentials· von 1,5 V angeschlossen. Durch die in dieser Weise erzeugte Basisvorspannung brauchen keine Kondensatoren verwendet zu werden,

η die die Basen der Transistoren TR1, TR2 an den Widerstand R1 ale-

koppeln.

Die Anordnung der Spannungsverdopplerausgänge ist derart getroffen, dass unabhängig von der Signalrichtung die Verstärkung der Transistorstufen TR1, TR2 gleich ist. In beiden Fällen der Signalrichtung ist der G-leichstromausgangswiderstand jedes Spannungsverdopplers gleich dem Wert der in Reihe geschalteten Widerstände R6 und R7. Wenn gleiche Werte der Kondensatoren G1, 02 vorausgesetzt werden, sind die Wechselstromausgangswiderstände für die Transistoren TR1, TR2 gleich, wodurch sich gleiche Verstärkungsfaktoren für die beiden Transistorstufen ergeben. Ein zusätzlicher Verstärkungsausgleich wird mit Hilfe des Potentiometers VR2 bewirkt.

Wie schon erwähnt wurde, arbeitet der Lautfernsprecher so, dass ihn nach seiner Überführung in den einen Zustand die Verstärkungssteuerschaltung in diesem Zustand halten muss, bis er durch den Anzeiger D in den anderen Zustand gebracht wird. Dies erfordert eine bistabile Schaltung für die Schaltfunktion, die auf positive und negative j£ingangsgleichspannungen anspricht. Jenn ein Schmitt-Trigger mit einem Potential vorgespannt wird, das zwischen seinen Triggerspannungen liegt, kann er einerseits mit einer negativen Spannung und in umgekehrter Richtung mit einer positiven Spannung getriggert werden. „Venn die Eingangs spannung auf den y/ert der Vorspannung zurückgeht, so bleibt der Schmitt-Trigger im · zuletzt getrillerten Zustand.

Der Schmitt-Trigger ist in Fig. 3 gezeigt und weist die

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Transistoren TR4 und TR5 auf, wobei ihm eine als Emitterfolger betriebene Treiberstufe mit dem Transistor TR3 vorgeschaltet ist.

Der Schmitt-Trigger TR4·, TR5 ist eine vorteilhafte Ausführung. Sofern der Transistor TR4· keinen Basisstrom führt, leitet der Transistor TR5, wobei sein Basisstrom über die Widerstände R8, R9 fliesst. Der durch den Widerstand R1O fliessende Emitterstrom des Transistors TR5 dient dazu, den Transistor TR4 für alle solche Spannungen an dessen Basis zu sperren, die positiver als eine bestimmte kritische Spannung sind. Diese kritische Spannung ist von der Spannung an den Emittern und von der Basisemitterspannung des Transistors TR4- abhängig. Ist einmal die kritische Basisspannung Y. s. am Transistor TR4- durch eine negativere Spannung überschritten worden, so bleibt der Schmitt-Trigger in dem Zustand, in dem der Transistor TR4· voll leitend ist, bis dessen Basisspannung positiver als ein zweiter kritischer Spannungswert Y. ₂ wird. Diese Spannung Y. 2 ist etwas positiver als die Spannung V.,.. Die Differenz zwischen diesen Spannungen wird hauptsächlich durch die Differenz der Kollektorströme der Transistoren TR4, TR5 beeinflusst, wenn jeder von ihnen allein voll leitend ist. Das setzt voraus, dass der Emitter des Transistors TR6 mit dem Punkt E verbunden ist.

Der Emitter des Transistors TR6 ist jedoch tatsächlich an den gemeinsamen Verbindungspunkt der Emitter der Transistoren TR4, TR5 angeschlossen. Auf diese V/eise werden die Emitterströme der Transistoren TRA-, TRCS im Widerstand R1O zusammengeführt, da diese Transistoren gleichzeitig leitend werden. Die Kollektorwiderstände für diese zwei Transistoren sind derart gewählt, dass die Summe ihrer Kollektorströme etwa dem Kollektorstrom'des Transistors TR^' entspricht. Auf diese Weise ändert sich der Gesamtstrom nicht sonderlich, wenn eine Umschaltung erfolgt, und die kritischen Schaltspannungen 7,. und V.ρ werden näher zusammengebracht, wodurch eine grössere Ansprechempfindlichkeit an der Basis des Transistors TR4 auf Eingangsgleichspannungsänderungen erreicht wird. ^:

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Wenn die Basisspannung des Transistors TR4· zwischen den Werten 7.* und 7-2 liegt, kann der Zustand des Schmitt-Triggers derart sein, dass entweder der Transistor TR4 oder der Transistor TR5 leitet. Die Emitterfolgerstufe TR3 ist dabei derart eingestellt, dass die Basisspannung des Transistors TR4- normalerweise zwischen den Werten 7. y, und 7^2 gehalten wird. Eine ins Negative gehende Basis spannung des Transistors TR3 veranlasst, dass die Basisspannung des Transistors TR²J- negativer als der Wert 7. ^ wird und der Transistor TR4 damit in den leitenden Zustand gerät. Der Schmitt-Trigger bleibt in diesem Zustand auch dann, wenn die Basisspannung des Transistors TR4· auf einen Wert zurückgeht, der zwischen den Werten 7^,, und 7._? liegt. Sofern eine ins Positive gehende Basisspannung des Transistors TR4· positiver als der Wert 7. ~ wird, dann gerät der Transistor TR5 in den leitenden Zustand« Der Schmitt-Trigger bleibt in diesem Zustand, bis die Basisspannung negativer als der Wert 7^^ wird.

Auf diese Weise kann der Sdhmitt-Trigger das vom Anzeiger erzeugte positive und negative Potential benutzen, um einen von zwei Zuständen einzunehmen.

Wenn Signale zur Fernsprechleitung gesendet werden, liefert der Anzeiger eine ins Positive gehende Spannung an die Basis des Transistors TR3. So wird der Schmitt-Trigger in den Zustand gebracht, in dem der Transistor TR5 leitend ist, wobei sein Kollektorpotential etwa -0,7 7 beträgt. Demzufolge wird der mit der Basis des Transistors TR6 verbundene Abgriff des aus den Widerständen R11, R12 bestehenden und an den Kollektor des Transistors TR5 einerseits und an die das positive Potential von 1,5 7 aufweisende Klemme andererseits angeschlossenen Spannungsteilers positiv, so dass der Transistor TR6 gesperrt wird.

Mit der Sperrung des Transistors TR6 nimmt dessen Kollektorpotential etwa den Wert -9 7 an, und der Abgriff des am Kollektor dieses Transistors angeschlossenen und aus den Widerständen R13» R14· be-, stehenden Spannungsteilers wird negativ. Dieses negative Potential

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wird dem Sprechverstärker A1 zugeführt, um dessen Verstärkung auf einen Höchstwert zu bringen. In analoger V/eise wird der Abgriff , des an den Kollektor des Transistors TR5 angeschlossenen und die ' Widerstände R15, R16 aufweisenden Spannungsteilers positiv, wenn der Transistor TR5 in den leitenden Zustand versetzt wird. Dies positive Potential wird dem Hörverstärker A2 zugeführt, dessen Verstärkung damit herabgesetzt wird.

■durot Wenn Signale von der Fernsprechleitung L empfangen werden, erfolgen^ das negative Basispotential am Transistor TRJ umgekehrte Vorgänge. Der Transistor TR4 wird leitend gemacht, und da die Basis des Transistors TR6 negatives Potential erhält, wird der Transistor TR6 ebenfalls leitend. Auf diese Weise erhält der Sprechverstärker A1 eine positive Spannung, so dass die Verstärkung dieses Verstärkers herabgesetzt wird, während eine negative Spannung an den Hörerverstärker gelangt, dessen Verstärkung auf den Höchstwert zunimmt.

Der Zustand des Lautfernsprechers, nämlich ob Sende- oder Empfangszustand, wird deshalb vom Zustand des Schmitt-Triggers bestimmt, dessen Zustand wiederum durch die Polarität des zuletzt empfangenen Triggerimpulses festgelegt ist. Die Polarität des Triggerimpulses wiederum hängt von den Signalen ab, die zur Leitung L hinlaufen oder die von der Leitung L herkommen.

Dadurch, dass der Signalrichtungsanzeiger ausserhalb des Rückhörkreises angeordnet und für eine schnelle Arbeitsweise ausgelegt ist, gibt es eine fast augenblickliche Anzeige der Signalrichtung, ohne Rücksicht auf den gerade bestehenden Zustand des Lautfernsprechers und unabhängig von der Symmetrie des Gabelübertragers. Wenn beide Teilnehmer zur gleichen Zeit sprechen, ermöglicht die grosse Ansprechgeschwindigkeit des Anzeigers, dass Silben des einen Teilnehmers zwischen die Silben des anderen Teilnehmers geschaltet werden, wodurch fast ein Gegensprechen erreicht wird.

Diese Beschreibung eines besonderen Ausführungsbeispiels der Er- '

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findung ist nur als Beispiel und nicht als Beschränkung des Erfindungsgedankens aufzufassen.

9 Patentansprüche

2 Zeichnungen, 3 Pig.

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Claims

- to - ISB/Eeg. 3151 Patentansprüche

1. Schaltungsanordnung für Lautfernsprecher mit einem über einen Sprechverstärker an eine Gabelschaltung angeschlossenen Mikrofon und einem über einen Hörverstärker an die Gabelschaltung angeschlossenen Lautsprecher, wobei die Gabelschaltung eingangsseitig mit einer Fernsprechleitung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärker (A1, A2) derart einstellbar sind, dass in einem ersten Betriebszustand der Hörverstärker (A2) eine verhältnismässig hohe Verstärkung und der Sprechverstärker (A1) eine verhältnismässig niedrige Verstärkung hat und in einem zweiten Betriebszustand diese Verstärkerzustände gegenüber dem ersten Betriebszustand entgegengesetzt sind, und dass ein die Fernsprechleitung (L) überwachender Signalrichtungsanzeiger (D) vorgesehen ist, der in Abhängigkeit von der Richtung der die Fernsprechleitung durchlaufenden Signale die Umschaltung der Verstärker (A1, A2) auf den ersten oder zweiten Betriebszustand steuert.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Signalrichtungsanzeiger (D) in Verbindung mit einer Verstärkungssteuerschaltung (C) beim Aussenden von Signalen zur Leitung (L) die Verstärkung des Sprechverstärkers (A1) anhebt und des Hörverstärkers (A2) senkt und beim Empfang von Signalen von der Leitung (L) die Verstärkung des Sprechverstärkers (A1) senkt und des Hörverstärkers (A2) anhebt»

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Hilfssteuerschaltung (Oa) vorgesehen ist, die beim Empfang von Signalen von der Leitung die Verstärkung des Sprechverstärkers (A1) noch weiter herabsetzt.

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4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur verzögerten Einstellung der Hilfs-

. steuerschaltung (Oa) vorgesehen sind und dass die VerStärkungs-.steuerschaltung (O) unverzögert anspricht.

5. Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4-, dadurch gekennzeichnet, dass die einmal für eine Übertragungsrichtung vorgenommene Verstärkungseinstellung solange "beibehalten wird, bis die Übertragungsrichtung sich ändert.

6. Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche

1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, dass die Gabelschaltung (H) durch einen Gabelübertrager gebildet ist, an den eine Nachbildung (N) angeschlossen ist.

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Signalrichtungsanzeiger (D) zwei Transistoren (TR1, TR2) in Emitterschaltung aufweist, deren Basen mit einem in die eine Leitungsader eingefügten Widerstand (R1) und deren Emitter über einen oder mehrere gemeinsame Widerstände (R4-, R5) mit der anderen Leitungsader verbunden sind, und dass die Kollektoren dieser Transistoren über jeweils eine Gleichrichterschaltung (01, 03, DI, D2 bzw. 02, 04, D3, D4) mit der Verstärkungssteuerschaltung (0) verbunden sind, wobei die Gleichrichterausgangsspannungen parallel, aber mit entgegengesetzter Polarität auf die Verstärkungssteuerschaltung (0) einwirken.

8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungssteuerschaltung einen über einen Emitterfolger (TR3) betriebenen Schmitt-Trigger (TR4, TR5, TR6) unter Verwendung von Transistoren aufweist, wobei der Arbeitspunkt des Emitterfolgers (TR3) mittels eines Spannungsteilers (VR1) derart eingestellt ist, dass die Ausgangsspannung des Emitterfolgers zwischen den zwei Trjtgerspannungen (V^, V^p) liegt.

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9. Schaltungs-anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmitt-Trigger drei in Reihe geschaltete Transistorverstärkerstufen (TR4, TR5, TR6) aufweist, dass die drei Transistoren über einen gemeinsamen Emitterwiderstand (R1O) betrieben werden, dass der Schmitt-Trigger derart bemessen ist, dass die Kollektorströme des ersten und dritten Transistors' (TR4-, TR6) zusammen etwa dem Kollektorstrom des zweiten Transistors (TR5) entsprechen, und dass der Ausgang des zweiten Transistors (TR5) auf den Hörverstärker (A2) und der Ausgang des dritten Transistors (TR6) auf den Sprechverstärker (A1) einwirkt.

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