DE1901337C - Aktive ruckhordampfende Sprechschal tung fur Fernsprechapparat - Google Patents

Description

I 901 337

1 2

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

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

schaltung, die einen Transistor mit Basis-, Emitter- Trotz der Vorteile von Widerstands-Uabelschaltun- und Kollektorelektrode aufweist, mit einer Verbindung gen gegenüber Schaltungen unter Verwendung son /wischen der Basis- bzw, K-ollektorelektrode i>nd 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 Übertraglingswirkungsgrades auf. ein Impedanznetzwerk enthaltenden Verbindung /wi- Dieser Nachteil betrifft, genauer gesagt, die Vernichschen einem Anschluß des Mikrofons und der Emitter- tung von im wesentlichen der halben, durch d'is 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. F.nergieverluste die Verwendung von Fernsprech-

Es ist bereits eine Sprechschaltung (deutsche Aus- 15 leitungen ermöglichen würde, die theoretisch eine um legeschrift 1 152 728 = 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 Fornsprechschluß des Telefons anschaltbar ist, einen weiteren Übertragungsleitungen oder zu einer Erweiterung des Anschluß aufweist, der den den zweiten Anschluß des 20 Einsatzbereiche!» üblicher Teilnehmerleitungen führen. Mikrofons und den ersten Anschluß der Teilnehmer- Außer der 1 atsache, 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-Gabekchaltungen 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 Jieser Schrift nicht zu entneh- 30 Sprecher und der Teilnehmerleitung erforderlich ist, men. unter bestimmten Bedingungen nur schwer zu ver-

Zweidraht-Femsprecherschaltungen weisen im all- wirklichen, und zwar wegen des induktiven Blindgemeinen eine Gabelschaltung auf, be' 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 Bildungeines 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 i,i 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 ;.!s 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 einei speziellen Schaltung der an die Qualität einer direkten Unterhaltung erforder- 50 in F i g. 1 allgemein dargestellten Art.
!ich ist, wird durch Steuerung der Impedanzanpassung Erfindungsgemäß wird ein aktives Netzwerk benutzt, zwischen der Schaltung und der Teilnehmerleitung bei dem der übliche Einsatz induktiver Gabelspulen festgeleg',. dadurch vermieden ist, daß die Rückkopplungi-

Wegen der unerwünschten Größe und der hohen schleife einer Transistorverstärkerschaltung zur ErKosten von Induktionsspulen in Fernsprechern sind 5S 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 Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung wird Schaltungen sind beispielsweise in den USA.-Patent- eine {Combination von zwei Transistoren in Darlingschriften 2 838 612 und 3170 043 gezeigt. Die Aus- «o ton-Schaltung als aktives Element des aktiven Netzschaltung von GabelUbertragern bei Fernsprecher- Werkes benutzt. Zwei in Reihe geschaltete Widerstände schaltungen unter Verwendung von Ausführung»- liegen Über den Emitter-Kollektor-Elektroden des formen nach den beiden vorgenannten USA.-Patent- Transistotpaars. Zur Schaffung einer Rückkopplungsschriften ist wegen der Fortschritte auf dem Gebiet schleife, die eine Rückhörsymmetrie ergibt und eine integrierter und Dünnfilmschaltungen zunehmend in- «5 Spannungsverstärkung sicherstellt, ist der gerneinteressanter geworden. Insbesondere bei nichtinduk- same Anschluß der Widerstände mit einem Anschluß tiven Schaltungen haben diese Fortschritte zu einer des Telefons verbunden. Dieses Netzwerk ist beson· drastischen Verringerung der Abmessungen und zu ders gut zur Herstellung in Form einer integrierten

ι /

i 90! 337

Schaltung geeignet, da die meisten Schaltungselemente Transistoren oder Widerstände sind. Es werden nur einige wenige Kondensatoren und keine Induktionsbpulen benutzt.

Bei einer verallgemeinerten Ausführungsform der Erfindung, die durch die Anordnung nach Fig. I dargestellt wird, ist die Schaltung ein K-Netzwerk, in welchem das Mikrofon /einfach als ideale Spannungsquelle betrachtet werden kann, die in den Basis-Emitter-Kreis eines Transistors Q eingeschaltet ist. Die Basis-K.ollektor-Anschlüsse des Transistors Q liegen an den Anschlüssen der Leitung/.. Zwei Netzwerke R₁ und R., sind in Reihe über die Emitt.r-Kollektor-Anschlüsse des Transistors Q geschaltet, und das Telefon R liegt zwischen dem Verbindungspunkt der Netzwerke R₁, A₂ und einem Anschluß des

Pi.t =

ViL

(T

Mikrofons /'. Erlip.dungsgemülJ ist ein weiteres Netzwerk /-η zwischen einen gemeinsamen Anschluß den Telefons R und des Mikrofons '/' sowie den Emitter des Transistors Q geschaltet.

Die Netzwerke R₁, A₂ können beispielsweise einfache Widerstände sein, und der Riickhörausgleich 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./Oj den gleichen Phasenwinkel wie die Leitung L hat, können für die Netzwerke R₁ und A₂ an Stelle von Widerständen anüere Bauteile benutzt werden, beispielsweise Kondensatoren.

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

P rl =

R₂ f-

Zb)

1 \ / 1

^- für

₊ L₊ ¹

R₁ R₂ R

L_h L

R₁ r

R₂

darin bedeuten Plt, Put und Pm. die angegebenen Leistungsübertragungsverhältnisse. V_T ist die Spannung des Mikrofons T und die übrigen Bezeichnungen geben die Impedanz der entsprechenden Elemente in Fig. I an.

fη 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 Λ3 den Kondensatoren Cl und C3 eine über die Leitung gespeiste Verstärkerschaltung. Die Stabilität des Vers'ärkers nach hohen Frequenzen hin wird durch den Kondensator C3 sichergestellt. Der zwischen die Anschlüsse 1 und 6 geschaltete Kondensator Cl bewirkt eine Gleichstromtrennung. Das Netzwerk Zb weist einen Transistor Γ3 auf, der eine Rückkopplung über einen Widerstand R6 und einen Kondensator CA besitzt. Der Transistor T4 und der Wiuerstand Rl bewirken eine Vorspannungs- und Stromverstärkungsstci'erLig für den Transistor Ti. Diese Bauteile sind auf geeignete Weise so ausgewählt, daP 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 Rückhörsymmetricrung mit einer Spannungsverstärkung wird durch die Rückkopplungsschleife bewirkt, die Widerstände R1 und Rl enthält.

Die Kombination aus den Widerständen RS, RS und der Diode Dl ändert die Impedanz Zb zur Kompensation von Impedanzänderungen der Leitung, gleicht ausgesendete und empfangene Signale an und stellt außerdem einen Weg kleinen Widerstandes her, um den Leistungsverlust bei kurzen Teilnehmerschleifen möglicnst klein zu machen.

Im Betrieb werden die abgehenden Sprechsignale von einem nickt gezeigten Mikrofon TR, das zwischen

die Anschlüsse 2 und 3 geschaltet ist, über die Schaltung Zu an das Transistorpaar Tl und Tl in Darlingtonschaltung gekoppelt. Der Strom im Kollekiorkreis 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 Λ1 und Λ 2 fließen, der zurück zu der Ttansistorkombination 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 Sprechsigna! 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 Al und Ä2 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 unu 6 Null.

Das von der Leitung empfangene Signal an den An-Schlüssen 3 und 4 führt zu einer Spannung zwischen den Aa-jchlüssen 3 und 6, die zwischen dem Telefon und dem Mikrofon aufgeteilt wird. Der Stromverlust, der normalerweise wegen des verhältnismäßig kleinen Wertes des Widerstandes R1 auftreten würde, ist er-

6jj findun.gsgemäß 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 Ζ« zurückgekoppelt, wodurch die Verluste wirksam verringert werden.

Wie oben angegeben, ist die Impedanz Z« 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 Widerslände R1 und Rl verringert diese effektive Spannimgsverstärkting bis zu einem Punkt, an dem eine Nullstclle zwischen den Anschlüssen 2 und 6 vorhanden ist.

Der Widerstand RH erhöht den Strom der Schaltung für Relais-Übcrwachungszwecke. Bei kurzen TeilnehmerschleiTen ist der Widerstand RS wechselstrommäßig über die Diode DX gegen Erde kurzgeschlossen, so daß der kapazitive Blindwiderstand der Impedanz /κ verringert ist. Diese Verringerung bewirkt eine Phasenverschiebung in der Impedanz von Z/j, die eine bei kurzen Schleifen auftretende Änderung der Phasenverschiebung für die Leitungsimpedanz zuläßt. Darüber hinaus ist der Strom über den Widerstand RS und die Diode/)I genügend groß, um den Leistungsvcrbrauch der Schaltung bei kurzen Schleifen auf einem Minimalwert zu halten.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Aktive Sprechschaltung für einen Fernsprechapparat mit einer Transistorschaltung, die einen Transistor mit Basis-. Emitter- und Kollektorelcktrode aufweist, mit einer Verbindung zwischen der Basis- bzw. Kollektorelektrode urd je einem Anschluß eines Teilnehmerleitungs - Anschlußpaarcs. 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 Tcilnchmerleitungsanschlüsse 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 (Al. Ul). die unter Bildung eines Riickkopphingswcccs 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. Aktive Spredisdialtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Transistorschaltung ein Transistorpaar (7"I. Tl in F i g. 2) ir Darlington-Schaltung aufweist, dessen Basis- bzw Kollektorelektrode an den ersten Anschluß (J bzw. den zweiten Anschluß (4) der Teilnehmerleitung anschaltbar sind.

3. Aktive Sprechschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Im pedanznetzwerk (Zn) Speisestrom an das Mikro fön (T) liefern kann und eine Impedanz aufweist deren Betrag kleiner als und deren Phasenwinke im wesentlichen gleich den entsprechenden Werter der Teilnehmerleitung (Z.) ist. mit der die Teil nehmerleitungsanschlüsse (3, 4) zu verbinden sind

4. Aktive Sprechschaltung nach einem der An sprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß dai Impedanznetzwerk (Z_B in Fig. 2) folgende Bau teile aufweist: eine Reihenschaltung mit einerr dritten und einem vierten Widerstand (Λ4. RS) einen ersten Transistor (Γ3), dessen Emitter- unc Kollektorelektrode je mit einem der freien An Schlüsse des dritten und vierten Widerstands (Λ4 RS) verbunden ist; einen zweiten Transistor (T4) dessen Kollektorelektrode mit der Basiselektrode des ersU'n Transistors (7"3) und dessen Emitter elektrode mit der Emitterelektrode des erster Transistors(7"3) verbunden sind: einen fünfter Widerstand (Λ7), der zwischen die Kollektor- unc Basiselektrode des zweiten Transistors (Γ4) gc schaltet ist; eine Parallelschaltung eines sechster Widerstands (R6) mit einem kapazitiven Elemen (C4), die zwischen der Kollektor- und Basis elektrode des ersten Transistors (Γ3) liegt.

5. Aktive Sprechschaltung nach Anspruch 4. da durch gekennzeichnet, daß der erste Transistor (Γ3 an den einen Anschluß (2) der Sprechschaltiinj verbunden ist und daß der gemeinsame Verbin dungspunkt des dritten und vierten Widerstände; (R4. RS) mit dem dritten Anschluß (5) der Tran sistorschaltung mit drei Anschlüssen verbunden ist

6. Aktive Sprechschaltung nach einem der An sprüche 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß di< Parallelschaltung eines Widerstandes (RS) unc einer Diode (Dl) zwischen die Kollektorelektrodi des ersten Transistors (T3) und den weiteren An Schluß (3) der Sprechschaltung gelegt ist, daL eir erster Kondensator (C) zwischen dem weiterer Anschluß (3) und dem ersten Anschluß der Tran sistorschalfung (0 mit drei Anschlüssen liegt unc daß ein zweiter Kondensator (CZ) zwischen der gemeinsamen Anschluß (6) des ersten und zweiter Widerstandes (Xl. Rl) und die Einrichtung (1) zui Verbindung mit dem zweiten Anschluß des TeIe fons (R oder RE) geschaltet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

. ■', λ S