DE1815174C

DE1815174C - Telephone microphone amplifier with power supply on the output side

Info

Publication number: DE1815174C
Application number: DE19681815174
Authority: DE
Inventors: Christian Helmut 8000 Mun chen Katz
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Filing date: 1968-12-17
Publication date: 1973-08-23

Description

Die voiheilende !-rlindung betrilTt eine Schaltungsanordnung für einen Sprechverstärker in I eilnehmerstellen von lernsprechank'jien. Zur Verbesserung der Oualität der Sprechverhindung wird immer mehr angestrebt, das bisher hauptsächlich \erweiidete Kohlemikrouin gegen qualitativ hölierwcrtiüe clektro-akustischc Wandler, /. B. pie/okeraniisehe. wie auch magnetische oder dynamische Wandler auszutauschen. Diese hochwertigen elektroakustischen Wandler sind aber nur in Verbindung mit u, einem Sprechverstärker in Fernmeldeanlagen praktisch /u verwenden. Da der Hetnebsgleielisimiii in Fernmeldeanlagen über die a-b-I.eilung /ugeführl wird, über die auch der verstärkte Wechselstiom llieL'it, können hier nur Sprechverstärker Verwendung linden, die ihre Speisung über die Verstärkerausgangsseite ehalten.The first step concerns a circuit arrangement for a speech amplifier in participant stations of lernsprechank'jien. In order to improve the quality of the speech impediment, more and more efforts are being made to replace the carbon microin, which has hitherto been mainly expanded, against qualitatively higher-quality clektro-acoustic transducers, /. B. pie / okeraniisehe. as well as exchanging magnetic or dynamic converters. These high-quality electro-acoustic converters are only practical to use in conjunction with u, a voice amplifier in telecommunications systems / u. Since the main track circuit in telecommunication systems is routed via the distribution, via which the amplified alternating current is also provided, only speech amplifiers can be used here which are fed via the amplifier output side.

Für solche Mikrofonverstärker sind bereits eine Anzahl Schal ungsanordnungen bekanntgeworden, die alle das Merkmal gemeinsam haben, daß sie polungsabhüngig in bezug auf die Speisespannung sind. Um die Vertauschbarkcit der Fernspreehansehlußleitungen zu gewahrleisten, müssen solche Transistormikrofone aber polungsunabhängig sein. Um dies zu erreichen, wurden bisher Gleichrichterbrückenschaltungen verwendet, die vor die Versiäi kerspeisungseingänge geschaltet wurden und jegliche Verpolung unwirksam machten. Diese Gleichrichterbrückenschaltungen weisen -ibcr den Nachteil auf, daß s'.e einen erheblichen Spannungsabfall mit sich bringen und aus diesem Grün "e zur Vermeidung der Verminderung der Aussteuerbarkeit der Verstärker eine Heraufsetzling des Gleichstromwiderstandes der Gesamtanoreinung notwendig wird. Der zulässige Gleichstromwiderstand einer Station ist aber nach oben hin begrenzt, so daß bei Verwendung von integrierten monolithischen Halbleiterverstärkern, die ohnehin im Vergleich zum Kohlemikrofon einen hohen Gleichstromwiderstand aufweisen, durch Vorschaltung einer Gleichrichtcrbrücke die zulässige obere Gleichstromwiderstandsgrenze teilweise überschritten wird.A number of circuit arrangements have already become known for such microphone amplifiers. which all have the feature in common that they are polarity-dependent with regard to the supply voltage are. To the interchangeability of the telephone connection lines To ensure this, however, such transistor microphones must be polarity-independent. To achieve this, rectifier bridge circuits have previously been used that were prior to the Versiäi kerspeisungseebänge were switched and made any reverse polarity ineffective. These rectifier bridge circuits also have the disadvantage that s'.e entails a considerable voltage drop bring and get out of this green "e" to avoid the Reduction of the controllability of the amplifier increases the DC resistance of the General agreement becomes necessary. The admissible DC resistance of a station is limited upwards, so that when using integrated monolithic semiconductor amplifiers, which compared to the carbon microphone anyway have a high DC resistance, the permissible one by connecting a rectifier bridge upstream upper DC resistance limit is partially exceeded.

Um die zusätzliche Gleichstromwiderstandserhöhung durch eine vorgeschaltete Gleichrichterbrücke zu vermeiden, ist bereits eine Schaltungsanordnung vorgeschlagen worden, die an Stelle der Gleichrichterbrücke die Anordnung von zwei antiparallel geschalteten Verstärkern vorsieht, wobei jeweils ein Verstärker bei jeder Polung arbeitet und der andere gesperrt ist. Diese vorgeschlagene Schaltungsanordiiung weist aber noch den Nachteil auf, daß nur VerstärkerschalUingen verwendet werden können, die bei einer Umpolung der Speisespannung zuverlässig sperren und zum anderen die Schaltung so aufgebaut sein muß, daß jeweils ein Pol des elektroakustischen Wandlers auf den negativen Ausgang des Verstärkers geführt wird.To the additional DC resistance increase through an upstream rectifier bridge To avoid this, a circuit arrangement has already been proposed that replaces the rectifier bridge provides for the arrangement of two amplifiers connected in anti-parallel, with one in each case Amplifier works with either polarity and the other is locked. This proposed circuit arrangement but still has the disadvantage that only amplifier shells can be used that reliably block in the event of a polarity reversal of the supply voltage and, on the other hand, the circuit is constructed in this way must be that one pole of the electroacoustic transducer is connected to the negative output of the amplifier to be led.

Die vorliegende Erfindung stellt sich nun die Aufgabe, einen polungsunabhängigen Sprechverstärker aufzuzeigen, der ohne Verwendung von Gleichrichterbrückenschaltungen arbeitet und bei dem die einschränkenden Bedingungen für den Aufbau des Verstärkers, wie sie aus der vorgeschlagenen, erwähnten Schaltungsanordnung hervorgehen, vermieden werden. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Endstufe des Transistormikrofonverstärkers verdoppelt und antiparallel geschaltet wird, wobei die Anordnung so ausgelegt wird, daß bei ,eder der zwe. l'ulun^/usünulc der SpeisespannungThe present invention now has the task of providing a polarity-independent speech amplifier to show which works without the use of rectifier bridge circuits and in which the restrictive Conditions for the construction of the amplifier, as mentioned from the proposed Circuit arrangement emerge, avoided. The object is achieved according to the invention by that the output stage of the transistor microphone amplifier is doubled and switched anti-parallel, the arrangement being designed so that in each of the two. l'ulun ^ / usünulc of the supply voltage

¹ . ' ■ ;,, \ ι.,· .ikun"s\veu gesperrt und am Ausgang je ein \lis..hn.i- _b . ! ^1st '■; ,, \ ι., · .Ikun "s \ veu blocked and a \ lis..hn.i- _b .!

der aiule're funklivüslali:.; ist.the aiule're funklivüslali:.; is.

Durch die crhiidum-^ ^- Sd.altungsanord_:iu,_;;! wird erreicht, daU Yc: - -u.« ke. ^^"!^^^ ^l werden können, du- i"-i ' :.'.p'>uii:g l er . pt- si. ya,.Through the crhiidum- ^ ^ - Sd.altungsanord _: iu, _;;! is achieved that Yc: - -u. «ke. ^^ "! ^^^ ^l can be, du- i" -i ':.'. p '> uii: gl er. pt- si. ya ,.

■ ι ; ι,, ..-,,.υ i .|id ''s ,st weiterhin ii:. !■!. nuiiii an sich nk Ml -j ^ ι ^ ·' '·^ικ' ,„wendig, einen IO! .ic . - κ; r^.kusj sehen \.._;,,; lcis stets mit den n^M-..η \u^;mg der \ erst;,, _(Λ anordnung /u vc.mmlci.. Da zudem nicht /wc ■.,,;: standiu ^trennt ...Iv.'.cde Vc.Märk.-r antiparan ! ,eschahJt werden -....uUi-i unier I mstanden nur ,·..-Fi tlstufe der \'eist;ii ke¹ ._::u-rtlnunu verdoppelt ι: . : ani.parallel geschalic·. wi.J. ,-.gibt Vieh ,me Venn,: derung des AuIw -nnl- ^-.!U₁Iu-I der bereits u.·. geschlagenen SchaHuii.^.^iii.nduuiiu.■ ι; ι ,, ..- ,,. υ i. | id '' s, st further ii :. ! ■ !. nuiiii per se nk Ml -j ^ ι ^ · '' · ^ικ ', "agile, an IO! .ic. - κ; r ^ .kusj see \ .. _; ,,; lcis always with the n ^ M - .. η \ u ^; mg der \ _{erst; ,, (Λ} arrangement / u vc.mmlci .. Since also not / wc ■. ,,;: standiu ^ separates ... Iv . '.! cde Vc.Märk.-r anti paran be eschahJt -.... UUI i unier I mstanden only · ..- Fi tlstufe the \' eist ii ke ^_1: u-rtlnunu doubled ι. :.: ani.parallel geschalic ·. wi.J., -. gives cattle, me Venn ,: derung des AuIw -nnl- ^ -.! U ₁ Iu-I of the already u. ·. SchaHuii. ^. ^ iii.nduuiiu.

In der Zeichnung U-. ^m Ausiuhrungsbeispiel d;-Eriindungsgedankens beschiieben. Die Erfindung ist aber nicht auf diescb Ausiuhrungsbeispiel beschrank: Die Zeichnung zeigt einen Verstärker, bestehend aus einer Differenzverstärkereingangsstufe mit den Em Hängen El und El und einer zweistufigen Ausgangs stufe mit den Ausgängen A 1 und A 2. An die Ein gange El und El sei ein Wandler W angeschlossen Zur vereinfachten Darlegung des Grundgedankens der Erfindung sind bei der Darstellung in diesen, Fall im Prinzip zwei Verstärker verwendet worden, wobei nur die Ausgangsstufe antiparaUel geschaltet ist und wobei die Differenzeingangsstufe gemeinsame Basisspannungsversorgungswiderstände besitzt. Die Möglichkeit, ohne eine solche Verdopplung der Vorstufe auszukommen, wird weiter unten beschrieben. Die Basisspannungsversorgung der Eingangsstufe geschieht über den Spannungsteiler RIl, RH sowie über die Widerstände R17 und R 18.In the drawing U-. ^ In the embodiment example d; The invention is not limited to this Ausiuhrungsbeispiel : The drawing shows an amplifier consisting of a differential amplifier input stage with the Em slopes El and El and a two-stage output stage with the outputs A 1 and A 2. At the inputs El and El is a Converter W connected To simplify the illustration of the basic idea of the invention, two amplifiers have been used in principle in this case, only the output stage being connected in antiparallel and the differential input stage having common base voltage supply resistances. The possibility of doing without such a duplication of the preliminary stage is described below. The basic voltage supply of the input stage is done via the voltage divider RIl, RH and via the resistors R 17 and R 18.

Der eine Verstärkungsw » verläuft dabei über die Differenzcingangsstufe, bestehend aus den Transistoren 717 und 718 sowie die Ausgangsstufe, bestehend aus den Transistoren 721, 723 und 724, wobei der Transistor 72) ein PNP-Transistoi ist, während die anderen Transistoren NPN-Transistoren sind. Der zweite Verstärkungsweg läuft über die Differentialeingangsstufe, bestehend aus den Transistoren 719 und 720 sowie über die Ausgangsstufe, bestehend aus den Transistoren 722, 725 und 726. Bezogen aui die Ausgänge A 1 und A 2 sind beide Verstärkerwege symmetrisch.One of the amplifiers runs through the differential input stage, consisting of transistors 717 and 718 and the output stage, consisting of transistors 721, 723 and 724, with transistor 72) being a PNP transistor, while the other transistors are NPN transistors . The second amplification path runs through the differential input stage, consisting of transistors 719 and 720 and through the output stage, consisting of transistors 722, 725 and 726. With respect to outputs A 1 and A 2, both amplifier paths are symmetrical.

Es sei wieder angenommen, daß an der Ausgangsklemme A 1 das positive Potential anliegt und an der Ausgangsklemme λ 2 das negative Potential. In diesem Fall läuft der Verstärkungsweg über die Transistoren 717, 718, 721, 723 und 724. In diesem Verstärkungswcg sind alle genannten Transistoren durchlässig, da die Transistoren 717 und 718 der Differenzeingangsstufe über den Widerstand R 20 mit ihrem Emitter am negativen Potential liegen, während die Basis der beiden Transistoren über den Spannungsteiler R 21, Λ 22 sowie die Widerstände R 17 und R 18 positiver ist, da der Transistor 721 durchgeschaltet ist und das positive Potential über den durchgeschaltcten Transistor an Λ 21 liegt. Die Durchschaltung von 721 erfolgt mittels des Kollektorstromes von dem Transistor 718. Die Transistoren 723 und 724 sind ebenfalls durchgeschaltet, da an der Basis des Transistors 723 der Kollektorstrom des Transistors 721 liegt und der Emitter des Transistors 724 am negativen Potential der Ausgangsklemme A 2. It is again assumed that the positive potential is applied to the output terminal A 1 and the negative potential is applied to the output terminal λ 2. In this case, the amplification path runs via the transistors 717, 718, 721, 723 and 724. In this amplification circuit, all the transistors mentioned are permeable, since the transistors 717 and 718 of the differential input stage have their emitter at negative potential via the resistor R 20, while the base of the two transistors via the voltage divider R 21, Λ 22 and the resistors R 17 and R 18 is more positive, since the transistor 721 is switched on and the positive potential is on Λ 21 via the switched transistor. 721 is switched through by means of the collector current from transistor 718. Transistors 723 and 724 are also switched through, since the collector current of transistor 721 is at the base of transistor 723 and the emitter of transistor 724 is at the negative potential of output terminal A 2.

Der /weile mögliche Vcrstärkungswcg über die Transistoren / Ί'λ V 20, 7 22, 7 25 mit! /26 ist gc-N]TCI rl. da die I mgangstransisloren 7 19 und /'20 gesperrt sind, da ;:ii ihren IJniltern über den Widersiami Ii 19 posiiivcM Potential anliegt, gleichfalls an d. Ii Kollektoren, weinend die Basis tlci Transistoren 7 I¹J inn! 7 2(1 bedingt durch den Wet! des negativen Potentials nbei den Ausgang Λ 2 die Diode/>7 und den Widerstand l< 22 negativer ist. Die Ausgant'.ssiuIe iLs /wiiiui Verstärkungsweücs, d^:e aus den I raMMsloieii 7 22, 115 und /'26 besieht, ist ebenfalls L'.espent. da beim l'NI'-l ransistor /'22 die Basis ii.i diirchgcschalieicn Zustand des Transistors 7'21 posi!i\ ist. während der Emitter und Kollektor auf n.gali\eir, Potential liegt. Die Transistoren /25 und I 26 and ebenfalls gesperrt, da ihre limiüer an positivem Potential liegen und die Basis zwar etwas positiver als der Kollektor ist, die Spannung aber nicht ausreicht, um den Transistor durchzusteuern.The / while possible amplification via the transistors / Ί'λ V 20, 7 22, 7 25 with! / 26 is gc-N] TCI rl. since the I mgangstransisloren 7 19 and / '20 are suspended because; ii its IJniltern over the Widersiami Ii abuts 19 posiiivcM potential, equally at d. Ii collectors, crying the base tlci transistors 7 I ¹ J inn! !. 7 2 (1 due to the negative potential of the Wet nAn the output Λ 2, the diode /> 7 and the resistor l <22 The negative Ausgant'.ssiuIe iLs / wiiiui Verstärkungsweücs, ^d: e of the I raMMsloieii 7 22 , 115 and / '26, is also L'espent, since in the case of the l'NI'-l ransistor / '22 the base ii.i the direct state of the transistor 7'21 is positive, while the emitter and collector The transistors / 25 and I 26 and also blocked, because their limits are at positive potential and the base is somewhat more positive than the collector, but the voltage is not sufficient to control the transistor.

Die Dioden D 7 und D 8 dienen also dazu, die nicht benutzte Endstufe zu sperren und zugleich die negati\e Basisversorgungsspannung der Diffcrenzvorstufe unabhängig von einer Umpolung der Speisespannung am Ausgang zu machen. In diesem Falle geschieht also eine Gleichrichtung, diese trägt aber im Gegensatz zu der bekannten Graetz-Brückenschaltung nicht zu einer Erhöhung des Gleichstromwiderstandes der gesamten Verstärkeranordnung bei, da zwischen der Basis des Transistors Γ 23 und dem Emitter des Transistors TlA ohnehin ein Spannungsabfall von 2 U_m; besteht und durch die Anordnung der Diode Dl dieser Spannungsabfall auf 1 U_)it; reduziert wird und durch die entsprechende Dimensionierung des Widerstandes R 23 der gleiche Kollektorstrom des Transistors T21 erreicht wird, der ohne Verwendung der Diode Dl fließen würde. Aus diesem Grunde ist die Verwendung der Dioden Dl und entsprechend der Diode D 8 ohne Einfluß auf den Gleichstromwiderstand der gesamten Anordnung.The diodes D 7 and D 8 thus serve to block the unused output stage and at the same time to make the negative base supply voltage of the differential pre-stage independent of a polarity reversal of the supply voltage at the output. In this case, a rectification takes place, but in contrast to the known Graetz bridge circuit, this does not contribute to an increase in the direct current resistance of the entire amplifier arrangement, since a voltage drop of 2 U anyway between the base of the transistor Γ 23 and the emitter of the transistor TlA _m; exists and by the arrangement of the diode Dl this voltage drop to 1 U _{) it;} is reduced and by the appropriate dimensioning of the resistor R 23 the same collector current of the transistor T 21 is achieved that would flow without the use of the diode Dl. For this reason, the use of the diodes D1 and, correspondingly, the diode D8 has no effect on the direct current resistance of the entire arrangement.

In ähnlicher Weise geschieht eine Gleichrichtung über die Dioden D 5 und D 6, die die Kollektorspannung für die Transistoren 7Ί7 bzw. 719 liefern. Der Spannungsabfall von 1 U,,_K ist wiederum ohne Einfluß auf die Ausgangsdaten der Verstärkeranordnung, da über die Transistoren T21 bzw. Γ22 ebenfalls ein Spannungsabfall w>n 1 I₁,, ai'firiit und somit die KoilektorspaniniiiLien der 'transistoren 7'17 und 7 18 bzw. 7 19 und 7'2<) ilen gleichen Wert erhalten.In a similar way, rectification takes place via the diodes D 5 and D 6, which supply the collector voltage for the transistors 7Ί7 and 719, respectively. The voltage drop of 1 U ,, _K again has no influence on the output data of the amplifier arrangement, since a voltage drop w> n 1 I ₁ ,, ai'firiit via the transistors T21 or Γ22 and thus the coil spans of the transistors 7'17 and 7 18 or 7 19 and 7'2 <) ilen obtained the same value.

Für den l'all. daß an der Ausgangsklemme A 1 das negatnc Potential anliegt und an der Aus^angsklemnie .1 2 das pos.liw Potential, wird, da es snh von den Ausgangsklemmen her gesehen um ein. symmetrische Anordnung handelt, in diesem I-'all d.-i /weile Vcrstarkungsweg über die Transistoren 7 l^l) /'20. /'22. /25 und 7 26 wirksam geschaltet, will rend der erste Versiiirkimgsweg über die I ransisu ich ; 17. / IS, 7 2!. 7 23 und 7'24 gesperrt wird.For the l'all. that the negative potential is applied to the output terminal A 1 and the positive potential is applied to the output terminal A 1, since it is around a. symmetrical arrangement acts, in this I-'all d.-i / while Vcrstarkungsweg over the transistors 7 ^l ) / '20. / '22. / 25 and 7 26 activated, the first versiiirkimgsweg over the I ransisu i; 17. / IS, 7 2 !. 7 23 and 7'24 is blocked.

kriindiingv'cmaU und im Gegensatz zu der Darstellung in der Zeichnung ist es nicht notwendig, dal/. die hingangssiule v.-rtioppell wird, sondern es 1,1 voll ausreichend, wenn die Ausgangsstufe verdoppelt ist und antiparallel geschaltet wird. Eine Verdoppelung der Eingangsstu^r läßt sich dann vermeiden, wenn man die Eingangssti ic so niederohmig macht, daß durch die Steuerungsmöglichkeiten der Eingangsstufe die volle Aussteuerung der Ausgangsstufe gewährleistet wird, oder wenn man mit einer FeIdefiekt-Transistorenschaltung arbeitet, die so aufgebaut ist, daß sie vom Ausgang der Eingangsstufe her vollkommen symmetrisch ist.kriindiingv'cmaU and contrary to the representation in the drawing it is not necessary to dal /. the upstream column becomes v.-rtioppell, but 1.1 is fully sufficient if the output stage is doubled and connected anti-parallel. Doubling the Eingangsstu ^r can then be avoided if ic Eingangssti makes such low resistance that the full modulation of the output stage is provided by the control possibilities of the input stage, or if one works with a FeIdefiekt transistors circuit, which is constructed such that it is completely symmetrical from the output of the input stage.

Claims

Patent claims:

1. Sound arrangement for telephone microphone amplifiers, in particular telephone microphone amplifiers in integrated monolithic semiconductor technology, with supply on the amplifier output side, characterized in that the The output stage of the transistor microphone amplifier is doubled and connected in anti-parallel, whereby the arrangement is designed so that in each of the two possible polarity states of the supply voltage One amplification path is blocked at the output and the other is functional.

2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that a common base voltage supply of the preliminary stage (R 17, /? 18, /? 21, R22) is provided to enable the inputs of both amplifiers to be connected in parallel.

1 sheet of drawings