DE2259993A1

DE2259993A1 - Schaltungsanordnung fuer einen fernsprechapparat

Info

Publication number: DE2259993A1
Application number: DE2259993A
Authority: DE
Inventors: Camilo Manansala Tabalba
Original assignee: International Standard Electric Corp
Current assignee: International Standard Electric Corp
Priority date: 1971-12-09
Filing date: 1972-12-07
Publication date: 1973-06-14
Also published as: AU473401B2; CH557626A; IE37045L; AU4919072A; ZA727502B; US3823272A; IE37045B1; ES409421A1; GB1328917A; CA972887A; BE792329A; FR2164377A5

Description

Dipl.-Phys. Leo Thul

Stuttgart ' ' - ' ■

C.M, Tabalba - k

INTERNATIONAL STANDARD ELECTRIC CORPORATION, NEW YORK

Schaltungsanordnung für einen Fernsprechapparat

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für einen Fernsprechapparat mit einem Mikrofon, einem Mikrofonver- . stärker, einem Hörer, einem Hörverstärker, einer Schaltung zum Ausgleich des Dämpfungsunterschieds verschieden langer Teilnehmeranschlußleitungen in beiden Übertragungsrichtungen und einer Gabelschaltung.

Ein Fernsprechapparat hat eine Anzahl verschiedener Funktionen gleichzeitig zu erfüllen, wobei diese Funktionen sich nicht gegenseitig stören dürfen. Diese Funktionen umfassen:

a) die Ankopplung eines Mikrofons und eines Hörers an eine zweiadrige Teilnehmeranschlußleitung mittels einer Gabelschaltung,

b) den Ausgleich des Dämpfungsunterschieds verschieden langer Teilnehmeranschlußleitungen,

c) die Gleichstromversorgung des Mikrofons (sofern erforderlich, beispielsweise beim Kohlemikrofon), der Verstärker und der optischen Anzeigemittel.

6.12.1972

Krü/Mr

309824/0922

Die Erfindung hat zur Aufgabe, eine Schaltungsanordnung für einen Fernsprechapparat der eingangs genannten Art anzugeben, bei dem Übertrager und gleichartige Induktivitäten vermieden werden und die verschiedenen Punktionen durch Halbleiterelemente, Widerstände und Kondensatoren allein erfüllt werden, so daß diese Schaltungsanordnung in integrierter Schaltungstechnik ausgeführt werden kann. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Gabelschaltung durch eine aktive RC-Schaltung gebildet ist. *

Eine weitere Ausbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß ein vom Mikrofonverstärker gesteuerter Transistor vorgesehen ist, der mit seinem Kollektor an die erste Ader und mit seinem Emitter über einen ersten Widerstand an die zweite Ader der zweiadrigen Teilnehmeranschlußleitung angeschlossen ist, daß die Verstärker vom Verbindungspunkt der ersten Ader mit dem Kollektor des Transistors aus über einen zweiten Widerstand gleichstromgespeist ist, daß dieser Verbindungspunkt über ein RC-Glied mit dem Hörverstärkereingang verbunden ist, der Über einen dritten Widerstand mit dem Emitter des Transistors gekoppelt ist, und daß die Werte des RC-Gliedes und der Widerstände derart gewählt sind, daß die Gleichung

erfüllt ist, wobei Y_ß der Leitwert des RC-Gliedes und Y. der Leitwert der Teilnehmeranschlußleitung ist, sowie Gj₁, G,-, Gg die Leitwerte des dritten, ersten und zweiten Widerstands sind.

Weitere vorteilhafte Maßnahmen befassen sich mit dem Dämpfungsausgleich in beiden Übertragungsrichtungen.

309824/0922

Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. In Fig.l ist eine Schaltungsanordnung eines vollständigen Fernsprechapparats dargestellt, während die Fig.2 eine Ersatzschaltung in Bezug auf die Gabelfunktion der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 1 zeigt.

In Fig.l ist ein elektrodynamisches Mikrofon M an Anschlüsse m^ und ΗΪ2 angeschlossen, während ein Hörer R mit Anschlüssen r* und r₂ verbunden ist» Eine Teilnehmeranschlußleitung L ist an Anschlüsse I₁ und I₂ angeschlossen. Von der Vermittlungsstelle wird über die Teilnehmeranschlußleitung in üblicher Weise Gleichstrom übertragen, wenn die Teilnehmeranschlußleitung in der Vermittlung durch—verbunden ist. Dieser Strom fließt über einen Widerstand Rl und eine Diodenbrücke DB. Diese Diodenbrücke bewirkt für die restliche Schaltungsanordnung immer dieselbe Stromflußrichtung. Ferner sind ein dreistufiger MikrofonVerstärker TR4 bis TFte mit einer getrennten Speisestromstufe TRl, ein zweistufiger Hörverstärker TR5, TR6 und verschiedene RC-Glieder gezeigt, die für die Gabelfunktion sorgen.

Die Mikrofonwechselspannung wird durch die Transistoren TRl, TR2, TR3 und TR 4 verstärkt. Das verstärkte Signal tritt an den Anschlüssen I₁ und I₂ auf. Der dreistufige Mikrofnnverstärker ist vom Kollektor des Transistors TR2 über änen Widerstand R8 zur Basis des Transistors TR4 gleichstrom^gegengekoppelt;über diesen Weg ist auch eine Wechselstromgegenkopplung vorhanden. Kondensatoren C6 und C9 schließen Hochfrequenzspannungen kurz, um unerwünschte Selbstschwingungen zu vermeiden. Der Ausgangswechselstrom des Transistors TR2 fließt durch einen Widerstand R7 über Dioden Dl, D2 und über einen Kondensator C8.

Der Wechselspannungsabfall an den Dioden Dl und D2 wird durch den Transistor TRl in einen verstärkten Wechselstrom umge-

3098 24/0922

wandelt, von dem ein erster Teil über einen Widerstand R6, ein zweiter Teil über einen Kondensator Cl, einen Widerstand R2, die Parallelschaltung aus einem Widerstand R3 und einem Kondensator C2 und über einen Widerstand R^ und ein dritter Teil über die Diodenbrücke DB, den Widerstand Rl und die Teilnehmeranschlußleitung fließt. Durch eine derartige Stromteilung wird die Gabelfunktionerreicht, wie noch gezeigt wird. Die Glieder Cl, R2, R3, D2 bilden den Nachbildwiderstand für diese Gabelfunktion. Die Wechselspannung an den Dioden Dl, D2 ist abhängig von der Impedanz dieser Dioden, und die Gleichvorspannung der Dioden Dl, D2 aufgrund des Leitungsstromes ist so gewählt, daß die Diodenimpedanz sich entsprechend der Teilnehmeranschlußleitungslänge ändert. D.h., daß die Wechselspannung am höchsten iät, wenn die längste Teilnehmeranschluftleitung angeschlossen ist, und daß die Wechselspannung am niedrigsten ist, wenn die kürzeste Teilnehmeranschlußleitung vorliegt. Damit wird eine Regelung in Senderichtung erreicht, wie es noch beschrieben wird.

Der Empfangswechselstrom von der Teilnehmeranschlußleitung fließt durch den Kondensator Cl, den Widerstand R2, über die Parallelschaltung aus dem Widerstand R3 und dem Kondensator C2 und über einen Kondensator C3 zur Basis des Transistor TR6. Dieser Strom wird verstärkt und im Verhältnis der Impedanz der Dioden D3 und Ok zur Impedanz eines Widerstandes R12 geregelt. Die Diodenimpedanz hängt wie vorher von der Länge der Teilnehmeranschlußleitung ab. Daher tritt die größte Verstärkung ein, wenn die längste Teilnehmeranschlußleitunp; vorliegt, während mit der geringsten Verstärkung zu rechnen ist, wenn die kürzeste Teilnehmeranschlußleitung angeschlossen ist. Durch diese Anordnung wird eine Regelung der Empfangswechselspannung erreicht, wie noch beschrieben wird.

BAD ORIGINAL

309 8 24/0922

Die am Kollektor des Transistors TR6 abgenommene Wechselspannung wird dem Transistor TR5 zugeführt. Ein Widerstand Rl 4 spannt den Transistor TR5 vor, während ein Widerstand R13 eine Wechselstromgegenkopplung zur Stabilisierung der Wechselspannungsverstärkung bewirkt. Die Ausgangsweehselspannung des Transistors TR5 tritt an den Anschlüssen r. und r₂ auf und wird durch den Hörer R als hörbares Zeichen wiedergegeben. Im Hörverstärker ist der Kondensator C3 ein Koppelkondensator, während ein Kondensator C^ einen Entkopplungskondensator bildet, der den Widerstand Rl 4 wechselstrommässig kurzschließt.

Die Gleichrichterbrücke DB schützt die Verstärker vor der Polaritätsumkehr des Gleichstromes oder der Spannung von der Teilnehmeranschlußleitung. Ein weiterer Schutz wird durch zwei antiparallel geschaltete Zenerdioden ZD erreicht, die die Verstärker gegen hohe Überspannungen an den Anschlüssen I^, Ip schützen. Der Widerstand Rl begrenzt die Überströme, wenn die Zenerdioden ZD leiten.

Gabelfunktion

Der übliche, drei Wicklungen aufweisende Gabelübertrager bekannter Fernsprechapparate ist hier nicht vorhanden, sondern durch eine Gabelschaltung ersetzt, die im folgenden anhand der Fig.2 beschrieben wird. In dieser Fig. möge die RC-Schaltung aus den Gliedern Cl, R2, C2 und RJ die Impedanz Z_D haben, während die Impedanz der Teilnehmeranschlußleitung mit dem vermittlungsseitigen Abschlußwiderstand den Wert Z₁. besitzen möge. Die verschiedenen, in der Fig.2 dargestellten Parameter sind wie folgt definiert;

3098 2 4/0922

- 6 C.M.Tabalba -4

Y₁. = I₇- , Anschlußleitungs-Leitwert Y_n= i- , RC-Glied-Leitwert

^- RT , Brückenzweig-Leitwert

5 RT , Brückenzweig-Leitwert

6~ RT , Quellen-Leitwert des Transistors TRl

Vg= Signalspannung der vorhergehenden Verstärkerstufe;

V_R= ■ Eingangssignalspannung für den Hörverstärker;

V₁= Signalspannung für die Anschlußleitung;

A =__= Senderspannungsverstärkung ^{v V}S

⁰^= Stromverstärkung des Transistors TRl für Basisgrundschaltung

Bs kann gezeigt werden, daß die Sendespannungsverstärkung A_y folgenden Wert hat:

Wenn angenommen wird, daß c* Gt->- (1-^)Gr ist, dann ist:

VgTTYT ^(2>

ο L

Die Gleichung (2) zeigt die Unabhängigkeit der Spannungsver stärkung A_v von den Leitwerten G^ und Y_ß. Daher kann jeder Wert für die Leitwerte Gu und Y_ß gewählt werden. Um eine möglichst große Rückhördämpfung zu erhalten, sollte die Eingangssignalspannung V„ im wesentlichen Null sein, wenn

BAD ORIGINAL 309824/0922

_ 7 —

eine vom Mikrofon abgeleitete Signalspannung Vg vorhanden ist. Es kann gezeigt werden, daß für V„=0 folgende Bedingung besteht:

B _ υ υ ,,»

• · ··V JJ

Wenn Vg=O ist und wenn eine Signalspannung V^ an der 'Anschlußleitung ankommend auftritt, dann wird sich ein bestimmter Wert der Ei^angssignalspannung V_R einstellen. Der Gabelabgleich wird durch das Verhältnis dieses neuen Wertes der Eingangssignalspannung V„ zu dem Wert der Eingangssignalspannung VR beim Auftreten der Signalspannung VS bestimmt, wobei di'e Signalspannung V₁. in beiden Fällen als gleich angen-Ommen ist. Der Gabelabgleich ist beim Senden und beim Empfangen von Signalen auf einer einzelnen Teilnehmeranschlußleitung, die durch die Impedanz Z_L dargestellt ist, vorhanden. Ohne diesen Abgleich treten Schwingungen auf, wobei die Eingangssignalspannung V„ die Signalspannung V„ über die Luftübertragungsstrecke vom Hörer zum Mikrofon aufrecht erhält.

Leitungsausgleich

Beim Leitungsausgleich wird keine Frequenzkompensation sondern eine Amplitudenkompensation angewendet, die für beide Übertragungsrichtungen getrennt betrachtet werden muß.

Dämpfungskompensation in Senderichtung

Die Eingangstechselspannung für den Transistor TrI wird an den in Reihe liegenden Dioden Dl und D2 abgenommen, die einen variablen Wechselstromwiderstand haben. Dieser Wechselstromwiderstand sei mit r_d bezeichnet und bildet einen Teil eines Spannungsteilers, dessenaaderer Teil durch den Widerstand R7 gebildet ist. Der Wechselstromwiderstand r wird größer und damit ändert sich die dem Eingang des Transistors TRl zuge-

"/-BAD ORIGINAL 3 0 98 2 A/09 2-2 ■.':;--:>*

führte Wechselspannung, wenn der Widerstand der Teilnehmeranschlußleitung größer wird. Umgekehrt nimmt der Wechselstromwiderstand r, ab, wenn der Widerstand der Teilnehmeranschlußleitung abnimmt, weil der von der Teilnehmeranschlußleitung abgeleitete, über die Dioden Dl und D2 fließende. Gleichstrom in entsprechender Weise abnimmt bzw. zunimmt. Diese LeitungsStromänderungen beeinflussen das Knotenpotential am Knotenpunkt A in Pig.l. Die Kollektorspannung des Transistors TR2 am Punkt B ist unabhängig vom Leitungswiderstand konstant, und damit ist der durch die Dioden Dl, D2 fließende Gleichstrom durch den Gleichspannungsabfall zwischen den Punkten A und B, aber weniger durch die Gleichspannungsabfälle an den Dioden bestimmt. Schließlich ist die Wechselspannung am Punkt B unabhängig vom Wert des Wechselstromwiderstandes r-, konstant. Die Spannungsverstärkung vom Mikrofon zum Punkt B ist durch das Verhältnis des Widerstandes R8 zum Widerstand des Mikrofons bestimmt.

Dämpfungskompensation in Empfangsrichtung

Der Wechselstromwiderstand r, ändert sich mit dem durch die Dioden D3 und D^ fließenden Gleichstrom. In diesem Fall ist der Wechselstromwiderstand r, der Arbeitswiderstand in der Kollektorleitung des Transistors TR6; dieser Wechselstromwiderstand liegt auch im Gegenkopplungsweg, der über den Widerstand R12 führt. Daher wird die dem Eingang des Transistors TR5 zugeführte Wechselspannung am Punkt C verringert, wenn der Leitungswiderstand kleiner wird, Ehrend diese Wechselspannung mit zunehmendem Leitungswiderstand größer wird, wodurch die dem Transistor TR5 zugeführte Signaleinganprsspannung und die dem Hörer R zugeführte Spannung unabhängig von den Änderungen des TeilnehmeranschluRleitungswiderstandes im wesentlichen gleich bleibt.

BAD ORtGINAL 309«24/0922

Die beschriebene Schaltungsanordnung erstreckt sich nur auf die elektrische Signalübertragung; die nicht berücksichtigten Ruf- und Wählschaltungsteile werden als bekannt vorausgesetzt.

BAD ORlGINAL.

3098.24/0922

Claims

Patentansprüche

1. Schaltungsanordnung für einen Fernsprechapparat mit einem Mikrofon,einem Mikrofonverstärker, einem Hörer, einem Hörverstärker, einer Schaltung zum Ausgleich des Dämpfungsunterschieds verschieden langer Teilnehmeranschlußleitungen in beiden Übertragungsrichtungen und einer Gabelschaltung, dadurch gekennzeichnet, daß die Gabelschaltung durch eine aktive RC-Schaltung (TRl, R2-R6, Cl₁ C2) gebildet ist,

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein vom Mikrofonverstärker gesteuerter Transistor (TRl) vorgesehen ist, der mit seinem Kollektor an die erste Ader (ej) und mit seinem Emitter über einen ersten Widerstand (R5) an die zweite Ader (I₂) der zweiadrigen Teilnehmeranschlußleitung angeschlossen ist, daß die Verstärker (TR2-TR4; TR5, TR6) vom Verbindungspunkt der ersten Ader mit dem Kollektor des Transistors aus über einen zweiten Widerstand (R6) gleichstromgespeist sind, daß dieser Verbindungspunkt über ein RC-Glied (Cl, R2, R3, C2) mit dem Hörverstärkereingang verbunden ist, der über einen dritten Widerstand (R4) mit dem Emitter des Transistors gekoppelt ist, und daß die Werte des RC-Gliedes und der Widerstände derart gewählt sind, daß die Gleichung

^YB V^YL

erfüllt ist, wobei Y„ der Leitwert des RC-Gliedes und Y der Leitwert der Teilnehmeranschlußleitung ist sowie G₁. Gr, G^ die Leitwerte des dritten, ersten und zweiten Widerstands sind.

309024/0922

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der leitungsabgewandte Anschluß des zweiten Widerstands (R6) über mindestens eine Diode (Dl, D2) mit der Basis des Transistors verbunden ist, die über einen weiteren Widerstand (R7) an die Arbeitselektrode des letzten Verstärkungselements (TR2) des MikrofonVerstärkers angeschlossen ist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der leitungsabgewandte Anschluß des zweiten Widerstandes (R6) über mindestens eine Diode (D3, D4) mit der Arbeitselektrode des ersten Verstärkungselements (TR6) verbunden ist, die über einen weiteren Widerstand (R12) an die Steuerelektrode dieses Verstäimngselements angeschlossen ist.

309824/0922

e e r s e i t e