DE1810218C - Schaltungsanordnung zur Umwandlung von Eingangssignalen unterschiedlicher Eigenschaften in Ausgangssignale mit im wesenlichen gleichen Eigenschaften, insbesondere für einen tonfrequenten Wecker in einem Fernsprechapparat - Google Patents

Description

Os2illatorverstärker arbeiten und dabei diese Fre- Anoranung dargestellt, kann entsprechend der Erfinquenzen erzeugen, wobei von einem nachgeschalteten dung auch ein übliches Rufsignal zur Betätigung eines Und-Glied nur dann ein Ausgangssignal mit im akustischen Wandlers benu zt werden. Dabei handelt wesentlichen gleichen Spannungs- und Frequenz- es sich in typischer Weise um ein verhältnis: .«äßig eigenschaften abgegeben wird, wenn diese gewissen 5 niederfrequentes Signal von etwa 20 Hz. Die Anordbeiden (Eingangs-) Frequenzen vorhanden sind. nung nach Fig. IB ist im wesentlichen die gleiche

Außerden- will die Erfindung nach einer Weiter- wie die nach Fig. IA mit der Ausnahme, daß ein bildung tonfrequente Wecker für Fernsprechapparate Oszillator 105 an Stelle des aktiven Filters 101 vormit einer Wandlerschaltung der vorstehend angegebe- gesehen ist. Das Eingangssignal 200 besitzt eine vernen Ausbildung schaffen, damit der tonfrequente io hältnismäßig hohe Spannung und eine verhältnis-Wecker sowohl auf die Rufsignale mit hoher Span- mäßig niedrige Frequenz, beispielsweise im Bereich nung und niedriger Frequenz als auch auf die ton- von 80 Volt und 20 Hz. Durch die hohe Spannung frequenten Signale niedriger Spannung und hoher des Eingangssignals wird der Oszillator 105 in Tätig-Frequenz ansprechen kann. keit gesetzt und sein Ausgangssignal so zugeschnitten,

Nachfolgend wird die Erfindung an Hand der 15 daß es im wesentlichen gleich dem Ausgangssignal Zeichnungen noch näher beschrieben. Es reigt des in F t g. 1 A gezeigten aktiven Filters 101 ist. Wie

I 1 g. 1A ein Blockschaltbild einer tonfrequenten in Fig. IA wird das verarbeitete Signal an den V Leerschaltung mit einem Hingangstonsignal, Wandler 103 gegeben.

Γ ι μ. IB ein Blockschaltbild einer ' >nfrequenten Erfindungsgemäß können das aktive Filter 101

W ^leerschaltung mit einem herkömmlichen Eingangs- ao (Fig. 1 A) und der Oszillator 105 (Fi g. I B) zu einer n.fsignal, einzigen Doppelzweckschaltung kombiniert werden.

t i g. 2 ein Schaltbild einer anpassungsfähigen ton- so daß unabhängig davon, ob das Eingangssignal ein ii .(uenten Weckerschaltung nach der Erfindung, Tonsignal, beispielsweise das Signal 100 nach

t i g. 3 ein Blockschaltbild einer anpassungsfähigen Fig. 1 A, oder ein übliches Rufsignal 200 gemäß !. lirequenten Weckerschaltung mit verbesserter Si- 25 Fig. 1 B mit hoher Spannung und niedriger Frequenz eia-rheit gegen fehlerhafte Signale nach der Erfindung, ist, das Ausgangssignal des Wandlers 103 im wesentdi entweder für ein Mehrfachton-Eingangs-Ausgangs- liehen gleich sein wird. Eine solche Filter-Oszillator-SL'nal oder für ein herkömmliches Kingangsrufsignal Kombination läßt sich als aktiver Filter ansehen. Die hi her Spannung und ein Mehrfachton-Ausgangssignal Vorteile einer solchen Anordnung lassen sich besser einuerichtet ist. 30 erkennen, wenn eine spezielle Schaltung, beispiels-

!Mitsprechend einem Merkmal der Erfindung bietet weise ein aktives Filter (oder ein Filter-Oszillator) zur die in Fig. IA in Blockform gezeigte Anordnung Verwendung von Eingangssignalen mit bestimmten eine Möglichkeit, um einen tonfrequenten Wecker für Frequenzen beschrieben wird. Wenn beispielsweise ei KMi Fernsprechapparat tu betreiben. An der Fern- die vorgeschlagene Doppelzweckschaltung bei 460 Hy spuchteilnehmerleitung TR hegt eine aktive Filter- 35 selbstschwingend wäre, könnte sie leicht so ausgebilschaltung 101, deren Ausgangssignal an ein Wellen- det werden, daß sie ein Ausgangssignal auf Grund fonnungsnetzwerk 102 angeschaltet ist. Der Ausgang eines Eingangssignals erzeugt, beispielsweise des Sides Netzwerkes 102 liegt wiederum an einem Wand- gnals200 nach Fig. IB. Dieses Ausgangssignal hätte Ie; oder tonfrequenten Wecker 103. Die restlichen im wesentlichen die gleiche Spektral^form wie ein Eintiemente 104 des Fernsprechapparates sind^v her- 40 gangstonpaar 440 bis 480 Hz. Wenn weiterhin eine kömmlicher Art und liegen auf übliche Weise an der solche Doppelzweckschaltung über eine Polaritäts-Telnehmerleitung. schutz-Diodenbrücke (eine typische Vorsichtsmaß-

Das in Fig. l A gezeigte Eingangssignal 100 kann nähme für alle elektronischen Schaltungen, die zur ein einfrequenter Stoß oder eine Kombination von Verwendung in Teilnehmerapparaten vorgesehen tonfrequenten Stoßen im Hörbereich sein. Die Ver- 45 sind) angeschaltet wird, würden zwei Hüllschwingunwendung von zwei oder mehreren gleichzeitigen To- gen der 480-Hz-Schwingung während jeder HaIbnen im Gegensatz zu einem einzigen Ton ist deswegen periode der 20-Hz-Schwingung auftreten. Der sich wünschenswert, weil eine Tonkombination die Sicher- dann ergebende, mit 40 Hz modulierte 460-Hz-Träheit gegen Rauschsignale, Nebensprechen oder andere ^n hätte dann das gleiche Grundbandspektrum wie Störsignale auf der Teilnehmerleitung verbessert. 50 die 440- bis 480-Hz-Kombination, obwohl seine Har-Außerdem geht man allgemein davon aus, daß be- monischen stärker hervortreten, da CAc Modulationsstimmte Mehrfach-Eingangssignale za einem ange- hüüschwingung nicht rein sinusförmig wäre,
nehmeren Klang als ein einzelner Ton führen. Erfindungs gemäß kann eine Anzahl von Schaltun-

In Verbindung mit der Erfindung ist die Höhe gen benutzt "'erden, um die Doppelrolle eines Filters eines Tonrufeingangssignals auf einen verhältnis- 55 und eines Oszillators zu spielen. Eine solche Schalmäßig kleinen Wert (z. B. 3 Volt im Vergleich zu tung ist die bedingt stabile Schaltung nach Fig. 2. 88 Volt für das übliche Rufsignal) begrenzt, so daß Diese Schaltung beruht auf einem rückgekoppelten die Spannung auf der Teilnehmerleitung nicht wesent- Verstärker (Transistor Q1), der bei genügend hoher lieh über ihren Nennwert ansteigt. Die aktive Filter- Schleifenverstärkung zum Schwingen gebracht werschaltunglOl bleibt daher stabil und wirkt im wesent- 60 den kann. Dk, Schaltung läßt sich so ausbilden, daß liehen als Netzwerk hoher Güte Q, das das Tonsignal eine bestimmte Spannungsverstärkung, beispielsweise filtert, anzeigt und verstärkt. Das Wellenformungs- von 29, zur Einleitung der Schwingungen erforderlich netzwerk 102 führt die gegebenenfalls weiter erfor- ist, so daß ein verhältnismäßig kleines Rufsignal von derliche Signalumsetzung durch, um sicherzustellen, 3 VoIc auf etwa den Spannungswert des üblichen Rufdaß das schließlich an den Wandler angelegte Signal 6s signals verstärkt wird. Eine spezielle Schaltung kann geeignete Eigenschaften hat, um das gewünschte Ton- so ausgelegt sein, daß die üblichen kleineren Verstärsignal wirksam zu erzsugen. kungswerte zu Polstellen nahe der /ω-Achse in der

Wie durch die in Blockform in F i g. 1B gezeigte linken HfUfte der komplexen Frequenzebene führen.

Relativ große Werte des Emitterwiderstandes zusammen mit dem speziellen Wert des Kollektorwiderstandes ergeben einen sehr stabilen Verstärkungswert, der praktisch völlig von den Transistorparametern unabhängig ist. Mit geeigneten Widerstands- und Kapazitätswerten im Rückkopplungszweig kann die Schaltung also so ausgebildet werden, daß sie Bandpaßeigenschaften mit einer vorgewählten Mittenfrequenz, beispielsweise 460 Hz, besitzt.

Wie erläutert, ist in der Schaltung nach F i g. 2 der Transistor Q1 das aktive Hauptelement einer Phasenschieber-Oszillatorschaltung. Der Transistor Q 3 dient als Schalter im Rückkopplungszweig des Oszillators. Der Schalter wird nur eingeschaltet, wenn das Eingangssignal einen vorgewählten, durch die Zenerdiode Dl hergestellten Schwellwert übersteigt. Der Transistor Q 2 weist eine Verstärkung von etwa Eins auf, und sein Kollektor ist direkt mit dem Ausgangspunkt 21 verbunden. Die Hauptfunktion des Transistors Ql besteht darin, das Ausgangssignal ohne direkte Ankopplung an die Rückkopplungsschleife von der Schaltung abzunehmen. Außerdem stellt der Transistor β 2 eine niedrige Quellenimpedanz für das Rückkopplungsnetzwerk dar.

Das Rückkopplungsnetzwerk, das die Filtercharakteristik bestimmt und als Detektor für die Eingangstöne wirkt, wenn die Schaltung nicht schwingt, enthält die Kondensatoren C2, C3, C 4 und die Widerstände RS, R 9. Der Eingangsweg für die Tonsignale enthält einen Kondensator Cl und einen Widerstand R 2. Die Widerstände R 3, R 4, R 5, R 6, R 7 und R 10 dienen in erster Linie zur Herstellung der Transistor-Vorspannungen. Der Kondensator C 4 ist ein Koppelkondensator zwischen den Transistoren Ql und Q 3. Die Zenerdiode Dl und der Widerstand R22 steuern die Höhe der Eingangsspannung für die Schaltung.

Die Arbeitsweise der Schaltung läßt sich kurz wie folgt beschreiben. Wenn ein Eingangssignal, dessen Spannung den Schwcllwert der Zenerdiode D1 übersteigt, an die F.ingangsanschlüssc TR angelegt wird, schaltet das sich über den Widerstand R1 an der Basis des Transistors Q 3 ergebende Signal diesen Transistor ein. Dadurch ergibt sich ein wirksamer Widerstandswert im Emitterkreis des Transistors Qi, der um einen vom Sättigungswidorstand des Transistors Q 3 abhängigen Betrag kleiner ist als der Wert des Widerstandes R 8. Dadurch steigt die Verstärkung des

Transistors 01 mit etwa dem Verhältnis von -„_- auf

einen größeren Wert an, bei dem die Schaltung ins Schwingen gerät.

Die für einen Oszillator erforderliche Phasenverschiebung von 180° wird allein durch den Transistor Ql bewirkt, da der Transistor Q2 als Emitterfolger arbeitet und durch eine Phasenverschiebung von 0° gekennzeichnet ist, wenn das Rückkopplungsnetzwerk an seinen Emitter angeschaltet ist. Der Widerstand R10 stellt nicht nur die richtige Vorspannung für den Emitter des Transistors Q 2 her, sondern trägt auch zur Einstellung der richtigen Phasenverschiebung für die Oszillatorschaltung bei.

ίο Die Verstärkung der Schaltung läßt sich stark anheben, indem einfach die Impedanz im Emitierkreis des Transistors Q1 verringert wird. Erfindungsgemäß ist der Transistor Q 3 teilweise zu diesem Zweck vorgesehen, da er, wenn die Spannung auf der Teilnehmerleitung genügend ansteigt, was während des Rufzyklus hoher Spannung auftritt, zum Leiten gebracht wird. Dadurch geht seine Kollektorimpedanz auf den Wert des Sättigungswiderstandes zurück, so daß die Impedanz des Emitterkreises des Transistors Q1 ent-

ao sprechend verringert wird. Die Schleifenverstärkung steigt dann merklich an, und die Schallung schwingt, solange die Spannung auf der Teilnehmerleitung oberhalb des Schwellwertes bleibt.

Bei der gezeigten Schaltung verursacht die positive

as Halbwelle eines Rufsignals mit 20 Hz als Eingangssignal ein Tonstoß-Ausgangssignal mit 500 Hz, das impulsförmig mit 20 Hz moduliert ist. Durch Einfügung dieses Netzwerkes in eine DinHc-nhriicke treten die Schwingungen mit einer Wiederholungsfrequenz

von 40 Hz auf. Der subjektive Eindruck ist so, daß der Klang unverwechselbar als Femsprech-Rufzeichen identifiziert wird und dem mit einer Tonkombination von 440 und 480 Hz erzielten Klang sehr nahe kommt.

Es läßt sich zwar mit einer einzigen Oszillator-Filter-Kombination der in F i g. 2 gezeigten Art ein geeignet anpassungsfähiger tonfrequentcr Wecker erzielen, aber erfindungsgemäß kann die Kombination von mehreren Phasenverschiebungsoszillatoren und

logischen Schaltungen benutzt werden, um die Unempfindlichk it gegen Signale, die keine Rufsignale sind, zu verbessern. Eine solche Anordnung ist als Blockschaltbild in Fig. 3 gezeigt. Der Phascnverschicbungsoszillator 31 kann beispielsweise auf eine

Frequenz von 440 Hz und ein zweiter Phascnverschiebungsoszillator 32 beispielsweise auf eine Frequenz von 480 Hi abgestimmt sein. Es wird dann erfindungsgemäß ein Und-Gatter 33 verwendet, unsicherzustellen, daß ein Ausgangssignal nur dann ar

das Wellenformungsnetzwerk 34 und den Wandler 3f angelegt wird, wenn gültige Signale von beiden Oszil latoren 31 und 32 vorhanden sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

1 2 Patentansprüche· Glied (33> nur dann ein Ausgangssignal mit im r wesentlichen gleichen Spannungs-· und Frequenz-

1. Schaltungsanordnung zur Umwandlung von eigenschaften abgegeben wird, wenn diese gewis-Eingangssignalen unterschiedlicher Eigenschaften sen beiden (Eingangs-) Frequenzen (/, und /_s) in Ausgangssignale mit im wesentlichen gleichen S vorhanden sind.

Eigenschaften, insbesondere für einen tonfrequen- 7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, daten Wecker in einem Fernsprechapparat, da- durch gekennzeichnet, daß jeder der Oszillatoren durch gekennzeichnet, daß eine bedingt einen Verstärkertransistor, einen Si&weHwertstabile Schaltung bei Signalen verhältnismäßig transistor und einen Auskoppeltransistor enthält, niedriger Spannung und hoher Frequeuz in ihrem io daß der Verstärkungstransistor das aktive Element stabilen Zustand als selektiver Verstärker und des Oszillators ist, daß der Schwellwerttransistor Filter und bei Signalen verhältnismäßig hoher das Triggern der Oszillatoren durch Eingangs-Spannung und niedriger Frequenz in ihrem nicht- Signale unterhalb eines vorbestimmten Wertes stabilen Zustand als Oszillatorverstärker arbeitet, verhindert und daß der Auskoppeltransistor eine derart, daß die Schaltung die Signale verhältnis- 15 Schaltung darstellt, um ein Ausgangssignal dem mäßig niedriger Spannung und hoher Frequenz jeweiligen Oszillator zu entnehmen, bevor es an oder die Signale verhältnismäßig hoher Spannung eine Verbrauchereinrichtung angelegt wird,
und niedriger Frequenz in ein Ausgangssignal mit S. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, daim wesentlichen gleichen Spannungs- und Fre- durch gekennzeichnet, daß jedes der Filternetzquenzeigenschaften umwandelt. 20 werke ein RC-Filter aufweist, das in den Riick-

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, da- kopplungsweg je eines der Oszillatoren eingedurch gekennzeichnet, daß eine erste Betätigung^- schaltet ist.

einrichtung für die bedingt stabile Schaltung in

Filternetzwerk (C2, C3, CA, Ä8, R9) aufweist,

dessen Übertragungseigenschaften im wesent- 35

liehen den Eigenschaften der Signale verhältnis- In manchen Fällen ist die Verwendung einer

mäßig niedriger Spannung und hohei Frequenz Wandlerschaltung in einer Signalanlage wünschens-

entsprechen, und -.'.aß eine zweite Betätigungsein- wert, bei der zwei oder mehrere Eingangssignale

richtung für die bedingt stabile Schaltung eine unterschiedlicher Eigenschaften in ein Ausgangssignal

Schwellwertschaltung (ζ>3) enthält, die auf die 30 mit im wesentlichen gleichen Eigenschaften umge-

Signale verhältnismäßig hoher S >annung und wandelt werden müssen. Beispielsweise werden in

niedriger Frequenz anspricht, deren Spannung einer Fernsprechanlage Signale unterschiedlicher

einen vorbestimmten Wert übersteigt, um die Eigenschaften verwendet, um die Teilnehmer auf eine

Wandlerschaltung zum Schwingen zu veranlassen. ankommende Verbindung aufmerksam zu machen. In

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, da- 35 einem Fall handelt es sich um ein Rufsignal von durch gekennzeichnet, daß die Schwellwertschal- 88 Volt und 20 Hz und im anderen ΛΙΙ um ein tontung einen Transistor (Q 3) enthält. frequentes Signal von 3 Volt und 480 Hz. Eines die-

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, da- ser Signale wicd im Amt an die gewählte Teilnehmerdurch gekennzeichnet, daß die zweite Betätigungs- leitung angelegt, um den Wecker im Fernsprecheinrichtung einen Phasenschiebeoszillator mit 40 apparat zu betätigen. Heute übliche Wecker können einem einzigen Transistor und das Filternetzwerk jedoch nur auf eines dieser Signale ansprechen und ein RC-Netzwerk (C2, C3, C4, R3, R 9) auf- nicht auf beide.

weisen, das in den Rückkopplungsweg des ein- Zur Lösung dieser Probleme geht die Erfindung

zigen Transistors eingeschaltet ist. aus von einer Schaltungsanordnung zur Umwandlung

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, da- 45 von Eingangssignalen unterschiedlicher Eigenschaften durch gekennzeichnet daß die bedingt stabile in Ausgangssignale mit im wesentlichen gleichen Schaltung einen zusätzlichen Transistor (Q 2) auf- Eigenschaften, insbesondere für einen tonfrequenten weist, dessen Basis-Emitter-Strecke im Rück- WecVer in einem Fernsprechapparat. Ein erster Lökopplungsweg liegt, daß das Ausgangssignal der sungsweg ist dadurch gekennzeichnet, daß eine be-Wandlerschaltung über den Kollektorkreis des 50 dingte stabile Schaltung bei Signalen verhältnismäßig zusätzlichen Transistors an eine Verbraucher- niedriger Spannung und hoher Frequenz in ihrem staeinrichtung angelegt ist, so daß der zusätzliche bilen Zustand als selektive Verstärker und Filter und Transistor die Auskopplung des Ausgangssignals bei Signalen verhältnismäßig hoher Spannung und vom Oszillator ohne direkte Ankopplung der niedriger Frequenz in ihrem nichtstabilen Zustand als Verbrauchereinrichtung an den Rückkopplung*- 55 Oszillatorverstärker arbeitet, derart daß die Schaltung weg ermöglicht. die Signale verhältnismäßig niedriger Spannung und

6. Schaltungsanordnung nach dem Oberbegriff hoher Frequenz oder die Signale verhältnismäßig des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, daß hoher Spannung und niedriger Frequenz in ein Auszwei bedingt stabile Schaltungen (Fig. 3: 31, 32) gangssignal mit im wesentlichen gleichen Spannungsjeweils bei Signalen verhältnismäßig niedriger 60 und Frequenzeigenschaften umwandelt.
Spannung und hohen Frequenzen in ihren stabilen Ein zweiter Lösungsweg ist dadurch gekennzeich-Zuständen als selektive Verstärker und Filter ar- net, daß zwei bedingt stabile Schaltungen jeweils bei beiten und dabei gewisse hohe Frequenzen (Z₁, /₂) Signalen verhältnismäßig niedriger Spannung und hindurchlassen und bei Signalen verhältnismäßig hohen Frequenzen in ihren stabilen Zuständen als hoher Spannung und niedriger Frequenz in ihren 65 selektive Verstärker und Filter arbeiten und dabei nichtstabilen Zuständen als Oszillatorverstärker gewisse hohe Frequenzen hindurchlassen und bei arbeiten und dabei diese Frequenzen (Z₁, Z₂) erzeu- Signalen verhältnismäßig hoher Spannung und niede n, wobei von einem nachgeschalteten Und- riger Frequenz in ihren nichtstabilen Zuständen als