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
Schaltungsanordnung zur Umwandlung von Eingangssignalen unterschiedlicher Eigenschaften in Ausgangssignale mit im wesenlichen gleichen Eigenschaften, insbesondere für einen tonfrequenten Wecker in einem FernsprechapparatInfo
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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 Spektralform wie ein Eintiemente
104 des Fernsprechapparates sindv 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-
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. 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-
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
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
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US68548967A | 1967-11-24 | 1967-11-24 | |
US68548967 | 1967-11-24 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1810218A1 DE1810218A1 (de) | 1970-04-23 |
DE1810218B2 DE1810218B2 (de) | 1972-06-22 |
DE1810218C true DE1810218C (de) | 1973-01-25 |
Family
ID=
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