DE1901337B2 - Aktive rueckhoerdaempfende sprechschaltung fuer fernsprech apparat - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine aktive Sprechschaltung wesentlichen Verbesserungen hinsichtlich der Zuver-

für einen Fernsprechapparat mit einer Transistor- lässigkeit und Kosten geführt.

schaltung, die einen Transistor mit Basis-, Emitter- Trotz der Vorteile von Widerstands-Gabelschaltun- und Kollektorelektrode aufweist, mit einer Verbindung gen gegenüber Schaltungen unter Verwendung von zwischen der Basis- bzw. Kollektorelektrode und je 5 Induktionsspulen weisen alle bekannten Fernsprecheinem Anschluß eines Teilnehmerleitungs-Anschluß- gabel- oder Brückenschaltungen den gemeinsamen paares, mit einem Mikrofon, einem Hörer, mit einer Nachteil niedrigen Übertragungswirkungsgrades auf. ein Impedanznetzwerk enthaltenden Verbindung zwi- Dieser Nachteil betrifft, genauer gesagt, die Vernichschen einem Anschluß des Mikrofons und der Emitter- tung von im wesentlichen der halben, durch das Mikroelektrode, mit einer Verbindung zwischen dem an- io fön erzeugten Signalleistung im Ausgleichsnetzwerk deren Anschluß des Mikrofons und einem der Teil- der Gabelschaltung. Die Bedeutung dieser Tatsache nehmerleitungsanschlüsse und mit einer Verbindung läßt sich leicht erkennen, wenn man daran denkt, daß zwischen einem Anschluß des Hörers und einem unter idealen Bedingungen die Beseitigung dieser Anschluß des Mikrofons. Energieverluste die Verwendung von Fernsprech-Es ist bereits eine Sprechschaltung (deutsche Aus- 15 leitungen ermöglichen würde, die theoretisch eine um legeschrift 1152 728 = USA.-Patentschrift 3 227 812) 6 db größere Dämpfung als heute übliche Leitungen bekannt, die einen Anschluß aufweist, der an den haben könnten. Dies würde zu sehr bedeutsamen Einersten Anschluß des Mikrofons und den ersten An- sparungen bezüglich der Kosten von Fernsprechschluß des Telefons anschaltbar ist, einen weiteren Übertragungsleitungen oder zu einer Erweiterung des Anschluß aufweist, der den den zweiten Anschluß des 20 Einsatzbereiches üblicher Teilnehmerleitungen führen. Mikrofons und den ersten Anschluß der Teilnehmer- Außer der Tatsache, daß bekannte Widerstandsleitung anschaltbar ist, eine Transistorschaltung mit Gabelschaltungen keine Lösung für das generell allen drei Anschlüssen aufweist, deren erster und zweiter Gabelschaltungen eigene Problem der Leistungs-Anschluß mit dem ersten bzw. zweiten Anschluß der Verluste brachten, haben andere ungelöste Probleme Teilnehmerleitung verbunden ist, und ein Impedanz- 25 einen weitverbreiteten kommerziellen Einsatz von netzwerk aufweist, das zwischen dem dritten Anschluß Widerstands-Gabelschaltungen behindert. So ist beider Transistorschaltung und dem einen Anschluß der spielsweise ein im wesentlichen ohmscher Eingangs-Sprechschaltung geschaltet ist. Ein Hinweis auf die scheinwiderstand des Fernsprechers, der zur Erzielung Lösung der im nachfolgenden erläuterten Aufgabe einer idealen Impedanzanpassung zwischen dem Fernder Erfindung ist dieser Schrift nicht zu entneh- 30 Sprecher und der Teilnehmerleitung erforderlich ist, men. unter bestimmten Bedingungen nur schwer zu ver-Zweidraht-Fernsprecherschaltungen weisen im all- wirklichen, und zwar wegen des induktiven Blindgemeinen eine Gabelschaltung auf, bei der das Mikro- Widerstandes der üblichen Telefonkapseln, fön und das Telefon in konjugierten Zweigen an- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die ergeordnet sind. Daher sind Signale, die entweder im 35 läuterten Schwierigkeiten zu überwinden. Die Erfin-Mikrofon oder im Telefon erzeugt werden, im wesent- dung geht dazu aus von einer aktiven Sprechschaltung liehen oder vollständig voneinander entkoppelt. Ge- der eingangs genannten Art und ist gekennzeichnet nauer gesagt, vom Mikrofon erzeugte Sprachsignal- durch eine Rückführ-Gabelschaltung mit einem ersten energie wird normalerweise zwischen benachbarte und einem zweiten Widerstand, die unter Bildung eines Zweige einer Induktionsspule in Abhängigkeit von der 40 Rückkopplungsweges zwischen die Kollektor- und Impedanzanpassung zwischen der Schaltung und der Emitterelektrode geschaltet sind, und durch eine Ver-Teilnehmerleitung aufgeteilt, Wobei ein Teil der bindung zwischen dem anderen Anschluß des Hörers Energie an die Teilnehmerleitung gegeben und der und dem gemeinsamen Anschluß der Widerstände, andere Teil im Ausgleichsnetzwerk (Nachbildwider- Die neue Schaltung verringert den Energieverlust, stand) vernichtet wird. Wegen der relativen Polarität 45 der normalerweise in Fernsprecherschaltungen mit der miteinander verbundenen Spulen versuchen sich Rückhördämpfung eintritt. In den Zeichnungen zeigt die induktiven Wirkungen auszulöschen, so daß nur F i g. 1 schematisch und teilweise als Blockschaltbild eine sehr kleine Rückhörenergie zum Telefon gelangt. eine verallgemeinerte Schaltung nach der Erfindung; Die Größe der Rückhörenergie, die zur Annäherung F i g. 2 das Schaltbild einer speziellen Schaltung der an die Qualität einer direkten Unterhaltung erf order- 5° in F i g. 1 allgemein dargestellten Art. lieh ist, wird durch Steuerung der Impedanzanpassung Erfindungsgemäß wird ein jiktiyes Ngtzw_ejk_benutzt, zwischen der Schaltung und der Teilnehmerleitung bei dem der übliche Einsatz~mduktiver Gabelspulen festgelegt. dadurch vermieden ist, daß die Rückkopplungs-Wegen der unerwünschten Größe und der hohen schleife einer Transistorv^r^tär^ersdialtiLng^zur ErKosten von Induktionsspulen in Fernsprechern sind 55 zielung einer Rückhörsymmetrie und eines Ver-Sprechschaltungen ohne solche Spulen entwickelt Stärkungsausgleiches benutzt wird, der Änderungen der worden, bei denen die Funktion der Gabelschaltung Leitungsimpedanz kompensiert, von Widerstandsnetzwerken übernommen wird. Solche Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird Schaltungen sind beispielsweise in den USA.-Patent- eine Kombination von zwei Transistoren in Darlingschriften 2 838 612 und 3 170 043 gezeigt. Die Aus- 60 ton-Schaltung jls_jktives^IemeiO^7äktiven Netzschaltung von Gabelübertragern bei Fernsprecher- Werkes benutzt. Zwei in Reihe geschaltete Widerstände Schaltungen unter Verwendung von Ausführungs- liegen über den Emitter-Kollektor-Elektroden des formen nach den beiden vorgenannten USA.-Patent- Transistorpaars. Zur Schaffung einer Rückkopplungsschriften ist wegen der Fortschritte auf dem Gebiet schleife, die eine Rückhörsymmetrie ergibt und eine integrierter und Dünnfilmschaltungen zunehmend in- 65 Spannungsverstärkung sicherstellt, ist der gemeinteressanter geworden. Insbesondere bei nichtinduk- same Anschluß der Widerstände mit einem Anschluß tiven Schaltungen haben diese Fortschritte zu einer des Telefons verbunden. Dieses„Netzwerk ist besondrastischen Verringerung der Abmessungen und zu ders gut zur Herstellung in Form einer integrierten

Schaltung gegignet, da die meisten Schaltungselemente ^Transistorenoder Widerstände sind. Es werden nur einige wenige Kondensatoren und keine Induktionsspulen benutzt.

Bei einer verallgemeinerten Ausführungsform der Erfindung, die durch die Anordnung nach F i g. 1 dargestellt wird, ist die Schaltung ein Γ-Netzwerk, in welchem das Mikrofon Γ einfach als ideale Spannungsquelle betrachtet werden kann, die in den Basis-Emitter-Kreis eines Transistors Q eingeschaltet ist. Die Basis-Kollektor-Anschlüsse des Transistors Q liegen an den Anschlüssen der Leitung L. Zwei Netzwerke R₁ und R₂ sind in Reihe über die Emitter-Kollektor-Anschlüsse des Transistors Q geschaltet, und das Telefon R liegt zwischen dem Verbindungspunkt der Netzwerke R₁, R₂ und einem Anschluß des

VlL

P rl =

Zb =

	-ZB V	ϊ	R 7,	i1	+	1	M	+	1	i1	1
k-			U		R2	R)		R	U	■ R2
L	/1	P RT-	0,
L JtIK2	\T
LR1	für

Mikrofons T. Erfindungsgemäß ist ein weiteres Netzwerk Zb zwischen einen gemeinsamen Anschluß des Telefons R und des Mikrofons T sowie den Emitter des Transistors Q geschaltet.

Die Netzwerke R₁, R₂ können beispielsweise einfache Widerstände sein, und der Rückhörausgleich erfolgt auf eine Weise, die eine automatische Symmetrierung ermöglicht. Bezüglich ihrer Funktion lassen sich die Netzwerke R₁ und R₂ zusammen als Potentiometer ansehen. Wenn die Impedanz Zb den gleichen Phasenwinkel wie die Leitung L hat, können für die Netzwerke R₁ und R₂ an Stelle von Widerständen andere Bauteile benutzt werden, beispielsweise Kondensatoren.

Für die Schaltung nach F i g. 1 läßt sich die folgende Beziehung aufzeigen:

0)

darin bedeuten Plt, Prt und Prl die angegebenen Leistungsübertragungsverhältnisse. Vt ist die Spannung des Mikrofons T und die übrigen Bezeichnungen geben die Impedanz der entsprechenden Elemente in F i g. 1 an.

In F i g. 2, die ein spezielles Ausführungsbeispiel der allgemein in F i g. 1 dargestellten Schaltung zeigt, bilden das Transistorpaar Tl, Tl in Darlington-Basisschaltung zusammen mit dem Widerstand R3 den Kondensatoren Cl und C3 eine über die Leitung gespeiste Verstärkerschaltung. Die Stabilität des Verstärkers nach hohen Frequenzen hin wird durch den Kondensator C3 sichergestellt. Der zwischen die Anschlüsse 1 und 6 geschaltete Kondensator Cl bewirkt eine Gleichstromtrennung. D^sNetzwerkZ^weist einen Transistor Γ3 auf, der eine Rückkopplung über einen Widerstand R6 und einen Kondensator CA besitzt. Der Transistor TA und der Widerstand Rl bewirken eine Vorspannungs- und Stromverstärkungssteuerung für den Transistor T3. Diese Bauteile sind auf geeignete Weise so ausgewählt, daß der Betrag der Impedanz Zb kleiner ist als die Leitungsimpedanz an den Anschlüssen 3 und 4, daß aber der Phasenwinkel der Impedanz Zb im wesentlichen gleich dem der Leitungsimpedanz ist. Eine Rückhörsymmetrierung mit einer Spannungsverstärkung wird durch die Rückkopplungsschleife bewirkt, die Widerstände Rl und Rl enthält.

Die Kombination aus den Widerständen R8, R5 und der Diode Dl ändert die

gleicht ausgesendeteLund empfangene SJgnalejm_und stelUjmßerdem einenJWeg kleinen Widerstandes her, um den Leistungsverlust bei kurzen Teilnehmer- ( schleifen möglichst klein zu machen.

Im Betrieb werden die abgehenden Sprechsignale von einem nicht gezeigten Mikrofon TR, das zwischen die Anschlüsse 2 und 3 geschaltet ist, über die Schaltung Zb an das Transistorpaar Tl und Tl in Darlington-Schaltung gekoppelt. Der Strom im Kollektorkreis der Transistoren Tl und Tl erscheint am Anschluß 4 und führt zu einer Spannung zwischen den Anschlüssen 3 und 4, die das zur Leitung ausgesendete Ausgangssignal darstellt.

Die Spannung zwischen den Anschlüssen 3 und 4 läßt einen Strom über die Widerstände Rl und Rl fließen, der zurück zu der Transistorkombination Tl, Tl gekoppelt wird und zu einem Rückkopplungsstrom vom Kollektor von Tl und Tl zum Anschluß 4 führt. Dieser Rückkopplungsstrom ergibt eine verlustfreie Aussendung des Stromes, der durch das Sprechsignal im Transistorpaar Tl, Tl verursacht wird.

Wegen der Basisschaltung der Transistoren Tl und Tl ist die Wechselspannung zwischen den Anschlüssen 3 und 5 Null. Das nichtgezeigte Telefon RE, das zwischen den Anschlüssen 1 und 2 liegt, ist über einen Kondensator Cl an den Verbindungspunkt 6 der Widerstände Rl und Rl angeschaltet. Diese sind so ausgewählt, daß der sich ergebende Spannungsabfall gleich dem Spannungsabfall zwischen den Anschlüssen 2 und 3 wird. Diese Schaltung stellt die Güte der Rückhördämpfung nach der Erfindung her. Unter normalen Betriebsbedingungen ist die Spannung zwischen den Anschlüssen 2 und 6 Null.

Das von der Leitung empfangene Signal an den Anschlüssen 3 und 4 führt zu einer Spannung zwischen den Anschlüssen 3 und 6, die zwischen dem Telefon und dem Mikrofon aufgeteilt wird. Der Stromverlust, der normalerweise wegen des verhältnismäßig kleinen Wertes des Widerstandes Rl auftreten würde, ist erfindungsgemäß auf Grund der Rückkopplung zu den Transistoren Tl und Tl vermieden. Ein Teil der Empfangsspannung, die über dem Mikrofon TR erscheint, wird zum Transistorpaar Tl, Tl über die Im-

pedanzschaltung Zb zurückgekoppelt, wodurch die Verluste wirksam verringert werden.

Wie oben angegeben, ist die Impedanz Zb erfindungsgemäß so gewählt, daß sie etwas kleiner als die Impedanz der Leitung ist, aber einen identischen oder beinahe identischen Phasenwinkel aufweist. Diese Anordnung stellt eine wirksame Spannungsverstärkung von den Anschlüssen 2 und 3 zu den Anschlüssen 3 und 4 sicher. Die Kombination der Widerstände Rl und J?2 verringert diese effektive Spannungsverstärkung bis zu einem Punkt, an dem eine Nullstelle zwischen den Anschlüssen 2 und 6 vorhanden ist.

Der Widerstand R8 erhöht den Strom der Schaltung für Relais-Überwachungszwecke. Bei kurzen Teilnehmerschleifen ist der Widerstand R5 wechselstrommäßig über die Diode Dl gegen Erde kurzgeschlossen, so daß der kapazitive Blindwiderstand der Impedanz Zs¹'^verringert ist. Diese Verringerung bewirkt eine Phasenverschiebung in der Impedanz von Zb, die eine bei kurzen Schleifen auftretende Änderung der Phasenverschiebung für die Leitungsimpedanz zuläßt. Darüber* hinaus ist der Strom über den Widerstand R5 und die Diode Dl genügend groß, um den Leistungsverbrauch der Schaltung bei kurzen Schleifen auf einem Minimalwert zu halten. ~ - -

Claims (6)

1. Patentansprüche:

   ' 1. Aktive Sprechschaltung für einen Fernsprechapparat mit einer Transistorschaltung, die einen Transistor mit Basis-, Emitter- und Kollektorelektrode aufweist, mit einer Verbindung zwischen der Basis- bzw. Kollektorelektrode und je einem Anschluß eines Teilnehmerleitungs - Anschlußpaares, mit einem Mikrofon, einem Hörer, mit einer ein Impedanznetzwerk enthaltenden Verbindung zwischen einem Anschluß des Mikrofons und der Emitterelektrode, mit einer Verbindung zwischen dem anderen Anschluß des Mikrofons und einem der Teilnehmerleitungsanschlüsse und mit einer Verbindung zwischen einem Anschluß des Hörers und einem Anschluß des Mikrofons, gekennzeichnet durch eine Rückhör-Gabelschaltung mit einem ersten und einem zweiten Widerstand (Rl, RT), die unter Bildung eines Rückkopplungsweges zwischen die Kollektor- und Emitterelektrode geschaltet sind, und durch eine Verbindung zwischen dem anderen Anschluß des Hörers (R) und dem gemeinsamen Anschluß (6) der Widerstände.
2. 2. Aktive Sprechschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Transistorschaltung ein Transistorpaar (Tl, Tl in F i g. 2) in Darlington-Schaltung aufweist, dessen Basis- bzw. Kollektorelektrode an den ersten Anschluß (3) bzw. den zweiten Anschluß (4) der Teilnehmerleitung anschaltbar sind.
3. 3. Aktive Sprechschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Impedanznetzwerk (Zb) Speisestrom an das Mikrofon (T) liefern kann und eine Impedanz aufweist, deren Betrag kleiner als und deren Phasenwinkel im wesentlichen gleich den entsprechenden Werten der Teilnehmerleitung (L) ist, mit der die Teilnehmerleitungsanschlüsse (3, 4) zu verbinden sind.
4. 4. Aktive Sprechschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Impedanznetzwerk (Zb in Fig. 2) folgende Bauteile aufweist: eine Reihenschaltung mit einem dritten und einem vierten Widerstand (R4, RS); einen ersten Transistor (T3), dessen Emitter- und Kollektorelektrode je mit einem der freien Anschlüsse des dritten und vierten Widerstands (R4,

   ■ R5) verbunden ist; einen zweiten Transistor (Γ4), dessen Kollektorelektrode mit der Basiselektrode des ersten Transistors (TS) und dessen Emitterelektrode mit der Emitterelektrode des ersten

   - Transistors (T3) verbunden sind; einen fünften Widerstand (Rl), der zwischen die Kollektor- und Basiselektrode des zweiten Transistors (T4) geschaltet ist; eine Parallelschaltung eines sechsten Widerstands (R6) mit einem kapazitiven Element (C4), die zwischen der Kollektor- und Basiselektrode des ersten Transistors (T3) liegt.
5. 5. Aktive Sprechschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Transistor (Γ3) an den einen Anschluß (2) der Sprechschaltung verbunden ist und daß der gemeinsame Verbindungspunkt des dritten und vierten Widerstandes (R4, RS) mit dem dritten Anschluß (S) der Transistorschaltung mit drei Anschlüssen verbunden ist.
6. 6. Aktive Sprechschaltung nach einem der Ansprüche 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Parallelschaltung eines Widerstandes (R 8) und einer Diode (D 1) zwischen die Kollektorelektrode des ersten Transistors (T3) und den weiteren Anschluß (3) der Sprechschaltung gelegt ist, daß ein erster Kondensator (C) zwischen dem weiteren Anschluß (3) und dem ersten Anschluß der Transistorschaltung (Q) mit drei Anschlüssen liegt und daß ein zweiter Kondensator (Cl) zwischen den gemeinsamen Anschluß (6) des ersten und zweiten Widerstandes (Rl, Rl) und die Einrichtung (1) zur Verbindung mit dem zweiten Anschluß des Telefons (R oder RE) geschaltet ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen