DE2348056A1

DE2348056A1 - Dualtonempfaenger

Info

Publication number: DE2348056A1
Application number: DE19732348056
Authority: DE
Inventors: M C J Cowpland
Original assignee: Microsystems International Ltd
Current assignee: Microsystems International Ltd
Priority date: 1972-10-16
Filing date: 1973-09-25
Publication date: 1974-04-18
Also published as: CA976675A; AU5662273A; FR2203248A1; US3795775A; IT993965B; JPS4974809A; BE805227A; NL7311066A

Description

Die Erfindung betrifft einen Dualtonempfänger. Er findet seine besondere Verwendung beim Empfang und Dekodieren der zwei gleichzeitigen Töne, die normalerweise zum Wählen in einem Telefonapparat mit Druckknopftastatur erzeugt werden..

Ein Empfänger für gewählte Töne (wie diejenigen, die vom Tongenerator, der im kanadischen Patent 9H beschrieben ist, erzeugt werden) muß normalerweise Impulse von Signalen mit zwei Frequenzen gleichzeitig empfangen. Diese Signale können, wenn sie in der Vermittlung aus der Teilnehmerleitung empfangen werden, aufgrund der Schwächung bei der Übertragung stark in ihrer absoluten und relativen Größe variieren. Der

/ η

6*156/19/UO/gn - 2 - 20. September 1973

Tonempfänger muß auch so unempfindlich wie möglich gegenüber dem Ansprechen auf Sprach- und Rauschsignale seih, die zwischen und während der Tonsignal-Impulse anwesend sein können.

Normalerweise werden die erzeugten Töne in zwei Gruppen von Signalfrequenzen eingeteilt, die allgemein als die Niederfrequenzgruppe und die Hochfrequenz-Gruppe bezeichnet werden. Die Niederfrequenzgruppe benutzt typischerweise Signalfrequenzen, die standardmäßig 697, 770, 852 und 94l Hz betragen. Die Hochfrequenz-Gruppe benutzt Signalfrequenzen, die standardmäßig I633, 1^77, I336 und 12O9 Hz betragen. Wenn am Telefonapparat ein Druckknopf betätigt wird, werden gleichzeitig ein Ton der Niederfrequenz-Gruppe und ein Ton der Hochfrequenz-Gruppe erzeugt. Verschiedene Kombinationen von Tönen stehen für Zahlen zwischen 0 und 9» andere alphanumerische Zeichen oder Funktionen. Der Zweck des Tonempfängers ist, diese Kombinationen von Tönen zu empfangen und diese in Gleichspannungssignale vorherbestimmter Amplitude an einem Satz von Ausgangsanschlüssen umzusetzen. Diese Signale können dann dazu verwendet werden, weitere Vorrichtungen in Antwort auf die Erzeugung der Töne zu betätigen.

Ein herkömmliches und wohlbekanntes Tonempfängersystem ist in der Zeitschrift "Bell System Technical Journal", Jan. i960, S. 1 bis 21, beschrieben. Bei diesem System wird ein Filter, verwendet, um die Hochfrequenz- und Niederfrequenz-Gruppe voneinander zu trennen. Daraufhin werden die einzelnen Grup-

6456/19/UO/gn - 3 - 20. September 1973

pen stark begrenzt, um aus ihnen Rechteckwellen mit wohldefinierter Amplitude zu machen. Bandpass-Filter trennen dann die einzelnen Frequenzkomponenten innerhalb der erforderten Tonbänder. Die einzelnen Signale werden dann zu Detektoren weitergeleitet, die bestimmen, ob die Rechteckwellen innerhalb der richtigen Erkennungsbandbreiten liegen, und die anzeigen, welche Frequenzen vorliegen.

Wenn zwei richtige Tonfrequenzen und keine anderen vorhanden sind, arbeitet der Empfänger und es werden Ausgangsspaniiungen erzeugt. Wenn jedoch auch Signalenergie bei anderen Frequenzen vorliegt, reduziert dies die erwünschten Signalton-Frequenzkomponenten der Rechteckwellen, indem Zittern hervorgerufen wird, was die erwähnten Detektoren unwirksam macht.

Andere Ausführungsformen dieses Empfängers nach dem Stand der Technik enthalten oft einen vorfilternden Schaltkreis, der Rauschen auf den Wählton- und Radiofrequenzen beseitigen soll. Einige Aüsführungsformen benutzen einen automatischen Verstärkungssteuerkreis vor dem Trennfilter der Frequenzgruppen, um den dynamischen Bereich des Eingangssignals zu verringern, aber der Grundschaltkreis bleibt derselbe.

Die Minaturisierung des Tonempfängers ist wichtig, beispielsweise um sich der modernsten Her-

409816/0777

6456/19/üO/gn - 4" - 20. September 1973

Stellungstechnologien, wie des integrierten Schaltkreises und der Hybridstrukturen aus integriertem Schaltkreis und dünnem Film in der Massenproduktion zu bedienen. Es stellt sich heraus, daß die
teuerste Komponente bei der Herste]lung das Trennungsfilter der Hochfrequenz- und Niederfrequenzgruppen ist, das von hoher Ordnung sein muß, da
die höchste Frequenz in der Niederfrequenz-Gruppe (94l Hz) und die niedrigste Frequenz in der Hochfrequenz-Gruppe (I2O9 Hz) nahe beieinanderliegen. Bei der vorliegenden Erfindung wird dieses Gruppen-Trennungsfilter erübrigt; leicht und billig herstellbare Aktivfilter werden als Bandpass-Filter für die einzelnen Töne verwendet.

Die vorliegende Erfindung läßt sich allein unter Verwendung von integrierten Schaltkreisen und mikroelektronischen Hybridkreisen verwirklichen.
Anstelle der erwähnten Begrenzung und Vorfilterung benutzt die vorliegende Erfindung einen automatischen Verstarkungssteuerkreis und Aktivfilter. Da sich jedoch die Filter an ihren äußersten Bandrändern etwas überlappen, wird eine neuartige Art und Weise, die Anwesenheit eines Signals anzuzeigen und entsprechende Ausgangssignale zu erzeugen, dabei
aber Sprach- und Rauschsignale zurückzuweisen, geschaffen.

Wenn die Schwächung verschiedener Tonfrequenzen durch verschiedene Übertragungsleitungen einheitlich wäre, könnten feste Spannungsniveaudetektoren nach den Bandpass-Filtern zur Vervollständigung des

409816/0777

6456/19/UO/gn - 5 - 20. Sept. 1973

Empfängers verwendet werden. Die typische Schwächung auf Telefonübertragungsleitungen ist jedoch so, daß 633 Hz stärker als 697 Hz geschwächt werden. Obwohl also die Gesamtamplitude eines Tonimpulses A, gut durch einen automatischen Verstärkungssteuerkreis geregelt werden kann, sind die einzelnen Frequenzkomponenten des Hochbands A, und des Niederbandes A₁ nicht notwendigerweise gleich und werden deshalb nur unzureichend geregelt. In dieser Erfindung wird jedoch verwendet, daß ein guter automatischer Verstärkungssteuerkreis dazu benutzt werden kann, die Summe der einzelnen Komponenten (A, +A) gleich A, zu machen.

Wenn die Amplitude eines Signals im Hochfrequenz-Band größer ist als diejenige eines Signals im Niederfrequenz-Band, wird die Empfindlichkeit des Kanals, welcher das Signal mit der niedrigen Amplitude verarbeitet, für dieses Signal stark vergrößert, während die Empfindlichkeit des anderen Kanals für das Signal mit der höheren Amplitude verringert wird.

Die Signalniveau-Detektoren werden für alle Signale unempfindlich gemacht, die ein kleineres Amplitudenverhältnis haben, als es einem vorbestimmten Wert entspricht. Dies eliminiert praktisch die Möglichkeit völlig, daß Sprach- oder Rauschsignale einen von ihnen betätigen. Da also die gesteuerte Amplitude A, die Summe der gesamten vorhandenen Signalenergie ist, reichen die Beiträge der Komponentenamplituden bei den herausgefilterten Tonfrequenzen nicht aus, um die Detektoren zu betätigen, wenn beträchtliche Breitband-Energie vorhanden ist.

409816/0777

64r56/19/UO/gn - 6 - · 20. Sept. 1973

Allgemein gesprochen ist also die vorliegende
Erfindung ein Tonempfänger, der Eingangssignale
mit zwei Tonkomponenten verschiedener Frequenzen
empfängt und Mittel umfaßt, mit denen die empfangenen Tonkomponenten in einzelne Signale umgesetzt
werden, deren Amplituden in proportionaler Beziehung zu den einzelnen Amplitudenkomponenten des
Eingangssignals stehen

mit Triggervorrichtungen, die an die Umsetzmittel angeschlossen sind und die einzelnen Signale, die den Tonkomponenten entsprechen, empfangen und einzelne Ausgangssignale von vorherbestimmter Amplitude erzeugen, wenn die einzelnen Signale Amplituden überhalb eines vorherbestimmten Schwellwertes erreichen, und

mit Triggerschwellen-Steuervorrichtungen, die an
die Umsetzmittel und an jeden Trigger angeschlossen sind, welche die Triggerschwelle für das eine Einzelsignal verringern, wenn sie das andere Einzelsignal mit einer relativ höheren Amplitude empfangen, und welche die Triggerschwelle für das eine Einzelsignal erhöhen, wenn sie das andere Einzelsignal mit einer relativ niedrigeren Amplitude empfangen.

Die Erfindung läßt sich besser anhand der folgenden Beschreibung und in Bezug auf die Zeichnung verstehen; es zeigen

- 7 409816/0777

6456/19/UO/gn - 7 - 20.Sept.1973

Fig. 1 ein Blockdiagramm des Schaltkreises
nach dem Stand der Technik;

Fig. 2 ein Blockdiagramm der vorliegenden
Erfindung;

Fig. 3 ein genauer ausgeführtes Blockdiagramm
der vorliegenden Erfindung.

Fig. ^lt zeigt anscheinend außerhalb der regelmäßigen Ordnung auf demselben Blatt wie Fig. 1, wie die Fig. 5,6,7,8 und 9
zusammengehören;

Fig.5»6,7i8 und 9 zusammengefügt bilden eine
schematische Darstellung der vorliegenden Erfindung.

Fig. 1 zeigt im Blockdiagramm eine Schaltungsanordnung nach dem Stande der Technik, die allgemein zum Empfang von dualen Signaltönen auf einer Teilnehmerleitung verwendet wird.

Ein Signal, das aus zwei Tonfrequenzen besteht, kommt am Empfänger über die Teilnehmerleitung 1 an und wird in einen Eingangsverstärker und ein Band-Trennungsfilter 2 eingespeist. Das Filter trennt
die erwartete Hochfrequenz-Signalgruppe von der
erwarteten Niederfrequenz-Signalgruppe, die unten jeweils als Hochband und Niederband bezeichnet werden. Von den gleichzeitig empfangenen beiden Signaltönen erscheint einer im Hochband und einer im Niederband.

A09816/0777

6456/19/UO/gn - 8 - 20. Sept. 1973

Die zwei getrennten Tonfrequenzen werden dann in die Begrenzer 3 bzw. 4 eingespeist, wo sie auf feste Amplitudenwerte begrenzt werden.

Um zum Dekodieren festzustellen, welche Frequenzen vorliegen, werden dann beide begrenzte Tonsignale in die Kanalfilterbänke 5 und 6 gespeist. Wenn die erforderlichen zwei, und nur zwei Tonfrequenzen vorliegen, werden die Signale durch die entsprechenden beiden Kanalfilter zu den Detektoren 7A bis 7H durchgelassen. Wenn ein Signal überhalb eines vorher bestimmten Schwellwertes empfangen wird, spricht der entsprechende Detektor an und erzeugt ein Ausgangssignal zur Betätigung von weiteren Geräten.

Wenn verschiedene Tonfrequenzen während der Übertragung über die Leitung verschieden abgeschwächt werden, maskieren die Begrenzer 3 und k die Diskrepanz, indem sie die Tonfrequenzen mit höherer Amplitude stärker begrenzen als diejenigen mit niedrigerer Amplitude. Wenn, wie vorher erwähnt, andere als die zwei erforderlichen Tonfrequenzen vorhanden sind, reduziert diese Energie im Effekt die erforderlichen Tonfrequenzkomponenten der Rechteckwelle, ruft Zittern hervor, und die Detektoren 7A bis 7H werden nicht betätigt.

Man hat abgeschätzt, daß gegenwärtig der typische Verkaufspreis eines Bandtrennungs-Filterblocks ungefähr $ 40,-- beträgt. Einer der Gründe für die

409816/0777

6^56/19/UO/gn - 9 - 20. Sept. 1973

relativ hohen Kosten ist die relative Komplexität mit vielen Polen und Nullstellen in der komplexen Impedanzebene. Aufgrund dieser Komplexität ist es schwierig auf eine bestimmte Frequenz abzustimmen. Es wäre also äußerst vorteilhaft, wenn dieses Filter erübrigt werden könnte.

Die vorliegende Erfindung eliminiert das erwähnte Bandtrennungs-Filter 2. Der neuartige Aufbau erlaubt die Verwendung von integrierten Schaltkreis-Aktivfiltern zur Trennung aller Frequenzen, die empfangen werden sollen.

Fig. 2 zeigt im Blockdiagramm das System, welches Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist. Ein Signal mit zwei Tonfrequenzen kommt am Empfänger über die Teilnehmerleitung 1 an. Wenn man erwartet, daß de am Tonempfänger ankommenden Signale verschiedene Amplituden besitzen, wird das gesamte Signal durch einen automatischen Verstärkungssteuerkreis 9 geleitet, um dadurch alle empfangenen Dualton-Signale auf die gleiche Amplitude zu bringen, die nicht mit der Zeit variiert.

Es ist zu bemerken, daß das Ausgangssignal des automatischen Verstärkungssteuerkrexses 9 nicht durch Abschneiden begrenzt ist. Wenn die zwei Tonfrequenzen verschiedene Amplituden haben, da sie in der Übertragungsleitung verschieden gedämpft wurden, bleibt ihr Amplitudenverhältnis erhalten. Dies ist ganz deutlich anders als bei den Signalen, die

409816/0777 " ¹⁰ ~

6456/19/üO/gn - 10 - · 20. Sept. 1973

nach dem Stande der Technik in die Kanalfilter eintreten. Dort sind die zwei Signaltöne zu Rechteckwellen abgeschnitten und in ihrer Amplitude gleichgemacht worden.

Als Beispiel sei angenommen, daß die erwarteten Tonsignale die oben erwähnten Frequenzen haben, vier im Hochband und vier im Niederband. Ein Bandpass-Filter pro Frequenz, mit 10A bis IOD für das Hochband und mit 11A bis HD für das Niederband bezeichnet, ist an den Ausgang des automatischen Verstärkungssteuerkreises 9 eingeschlossen. Die Bandpassfilter lassen jeweils die Wechselkomponente des Dualtonsignals innerhalb ihres Frequenzbandes zur nächsten Stufe durch, wobei sie die relativen Amplituden der Töne, die ihnen zugeführt werden, annähernd erhalten.

An die Ausgänge der Bandpass-Filter sind gleichrichtende und glättende Filter 12A bis 12D bzw. 13A bis IJD angeschlossen. Die einzelnen Signale, welche durch die Bandpass-Filter gelangt sind, werden so in Gleichspannungen umgewandelt.

Die resultierenden Gleichspannungen werden dann einzelnen Trigger-Schaltungen IAA bis IkD und 15A bis 15D zugeführt. Daraufhin werden Ausgangssignale ausge'löst, welche äußere Geräte, z.B. logische Schaltkreise, Relais, oder ähnliches betätigen. Die Triggerschaltungen sind so gebaut, daß sie variable Triggerschwellen besitzen. Dadurch können sie bei einer relativ höheren Amplitude des Eingangssignals

409816/0777 " ¹¹

6456/19/UO/gn - 11 - 20. Sept.1973

getriggert werden, wenn ihre Triggerschwellen angehoben sind. Sie können bei einer relativ niedrigeren Amplitude des Eingangssignals getriggert werden, wenn ihre Triggerschwellen erniedrigt sind. Die Anschlüsse, an welche die Steuersignale für dieHochband-Triggerschwelle angelegt werden, sind am Leiter 16 zusammengeschaltet. Die Anschlüsse, an welche die Steuersignale für die Niederband-Triggers chwe 11 en angelegt werden, sind beim Leiter 17 zusammengeschaltet.

Wie oben erwähnt, werden die Triggerschwellen der Triggerschaltungen für ein Frequenzband erniedrigt, wenn das zugehörige Triggersignal relativ niedrige Amplitude besitzt. Die Dioden I8A bis leu, die mit den gleichrichtenden und glättenden Filtern des einen Frequenzbandes verbunden sind, ergeben eine logische "oder"-Funktion; alle sind an einen linearen Spannungsverstärker 19 angeschlossen. Der Spannungsverstärker ist mit dem gemeinsamen Steueranschluß 17 für die Triggerschwelle der Triggerschaltkreise 15A bis I5D des anderen Frequenzbandes verbunden.

In entsprechender Weise sind die Dioden 2OA bis 2OD an die gleichrichtenden und glättenden Filter I3A bis 13D des zweiten Frequenzbandes angeschlossen. Außerdem sind alle mit einem zweiten linearen Spannungsverstärker 21 verbunden, der an seinem Ausgang eine Triggerschwellen-Steuerspannung zum gemeinsamen Anschluß 16 der Triggerschaltkreise 14A bis des ersten Frequenzbandes liefert.

- 12 -

409816/0777

6456/19/UO/gn - 12 - 20. Sept. 1973

Als Funktionsbeispiel sei der Fall betrachtet, daß ein reines Dualtonsignal mit einem Ton im Hochfrequenzband und einem im Niederfrequenzband auf der Teilnehmerleitung 1 an den Tonempfänger angelegt wird. Es sei weiter angenommen, daß der Hochfrequenzton durch die Teilnehmerleitung in größerem Ausmaße geschwächt wurde als der Niederfrequenzton, wie dies normalerweise der Fall ist.

Der automatische Verstärkungssteuerkreis 9 bringt das Dualtonsignal auf eine vorherbestimmte Amplitude, wobei das Verhältnis der Amplituden der erwähnten zwei Töne ungefähr erhalten wird.

Das Signal wird dann durch die Bandpass-Filter 1OA bis IOD und HA bis HD geleitet, welche die zwei Töne trennen. Die Tonfrequenzen sollen beispielsweise so sein, daß der niederfrequente Ton mit der größeren Amplitude durch das Bandpass-Filter IOD gelangt und daß der Hochfrequenzton mit der niedrigeren Amplitude durch das Bandpass-Filter HA gelangt. Dadurch gelangen Wechselspannungssignale nur zu den gleichrichtenden und glättenden Filtern 12D und 13A. An den Triggereingängen der Trigger l4D und 15A liegen Gleichspannungen an.

Dieselben Gleichspannungen liegen an den Dioden 18D und 2OD. Die größere Spannung wird vom invertierenden Spannungsverstärker 19 verstärkt, die kleinere Spannung wird vom invertierenden Spannungsverstärker 21 verstärkt. Das Resultat ist eine Triggerschwellen-Steuerspannung am Leiter 17,

409816/0777 - 13 -

6456/19/UO/gn ' - 13 - 20. Sept..1973

die gegenüber der dort normalerweise vorhandenen positiven Spannung reduziert ist und kleiner ist als die Triggerschwellen-Steuerspannung am Leiter l6.

Die kleinere Triggerschwellen-Steuerspannung am Leiter 17 dient dazu, die Triggerschwelle der Trigger 15A bis 15D zu erniedrigen. Dadurch kann im vorliegenden Beispiel der Trigger I5A getriggert werden und so ein Signal am Ausgang SE liefern.

In ähnlicher Weise wird das Triggerschwellen-Steuersignal am Leiter l6 gegenüber der normalerweise dort vorhandenen positiven Spannung erhöht und die Triggers chwe Ilen der Trigger i4A bis l'iD werden erhöht. Dies führt dazu, daß der Trigger nur dann arbeitet, wenn die relativ größere Gleichspannung de erhöhte Schwellspannung übersteigt. Da diese Gleichspannung - nach der obigen Annahme tatsächlich größer ist, ergibt sich ein Ausgangssignal am Ausgang SD.

Es läßt sich also sehen, daß die Schaltungsanordnung, welche die Triggerschwellen-Steuerspannung erzeugt, also die Schwellwert-Steuervorrichtung, automatisch Differenzen in den Amplituden der zwei Tonfrequenzen, wie sie vom Empfänger empfangen werden, in proportionaler Weise kompensiert.

Wenn andere Signale als die gerade erläuterten vorhanden sind, wenn also Signalenergie auch inner-

409816/0777 " ^lk -

6456/19/UO/gn - l4 - · 20. Sept. 1973

halb der Frequenzbänder, die von anderen Bandpass-Filtern durchgelassen werden, vorhanden ist, gleichgerichtet und geglättet wird, sind diese zusätzlichen Signale von solch geringer Amplitude aufgrund ihrer inhärenten Energieverteilung und aufgrund des kleinen Energiebetrags innerhalb einer einzelnen Bandbreite, daß sich durch die Funktion des logischen "oder"-Kreises jeweils nur ein Ausgangssignal in Antwort auf die Tonfrequenzkomponente mit relativ höherer Amplitude ergibt. Wenn außerdem das zusätzliche Rauschen bei einer Frequenz liegt, die der Tonfrequenz benachbart ist und deshalb entweder durch das richtige Signalton-Bandpass-Filter gelangt oder durch eines, das im Frequenzband benachbart liegt und überlappende Bandränder hat, stellt sich die Amplitude dieser Signale im Vergleich zum Mittelteil der Bandbreite als so gering heraus, daß das Signal in der oben beschriebenen Weise zurückgewiesen wird.

In Fig. 3 ist ein Blockdiagramm des Dualtonempfängers in größerem Detail gezeigt. Hier wurden die gleichrichtenden und glättenden Filter und die Trigger auseinandergezogen, so daß genauer gezeigt werden kann, was sie enthalten.

Es läßt sich erkennen, daß jeweils in den Signalwegen zwischen den gleichrichtenden und glättenden Filtern 12A bis 12D und den Triggern i4A bis i4D Pufferverstärker 22A bis 22D eingesetzt sind. Entsprechend sind in den Signalwegen zwischen den gleichrichtenden und glättenden Filter 13A bis

409816/0777 ¹⁵

6456/19/UO/gn - 15 - 20. Sept. 1973

13D und den Triggern 15A bis 15D Pufferverstärker 23A bis 23D eingesetzt. Die Pufferverstärker bieten jeweils dem Ausgangssignal der gleichrichtenden und glättenden Filter einen Eingang mit hoher Impedanz und enthalten die erwähnten logischen Dioden. Entsprechend ist jeder Pufferverstärker 22A bis 22D mit dem Eingang des Spannungsverstärkers I9 verbunden, während jeder Pufferverstärker 23A bis 23D mit dem Eingang des Spannungsverstärkers 21 verbunden ist.

Stellvertretend für alle ist das gleichrichtende und glättende Filter 12D detaillierter gezeigt. Hier gelangt das vom vorausgehenden Bandpass-Filter durch einen Gleichrichter 2If- kommende Signal zum glättenden Filter 25, wo das gleichgerichtete Signal in eine Gleichspannung mit ungefähr derselben Größe wie die Spitzenspannung des Wechselsignals, das in den Gleichrichter eintritt, umgewandelt wird. Das Gleichspannungssignal wird dann vom glättenden Filter 25 zum Pufferverstärker 22D weitergeleitet.

Vorzugsweise wird das Signal, welches das gleichrichtende und glättende Filter durchquert, beispielsweise am Verbindungspunkt des Filters und des Gleichrichters an ein Potential angeklammert, das den Effekt der Spannungsabfälle durch die Diodenschwellpotentiale in den Pufferverstärkern ausgleicht. Dadurch kann das Signal, welches in den Pufferverstärker eintritt, direkt mit der TriggerschweIlen-Steuer spannung verglichen werden, welche die zugehörigen Triggers beeinflußt.

409816/0777 " ^l6 "

64.56/ 19/üO/gn - 16 - 20. Sept. 1973

Der Trigger !ΊΟ umfaßt einen Transistorschalter 26, dessen Eingang mit dem Ausgangskreis eines Transistors 27 verbunden ist. Die Ausgangselektrode, der Kollektor, des Transistors 27 ist über einen Lastwiderstand mit der Triggerschwellen-Steuer spannung verbunden. Diese führt zum Spannungsverstärker, dessen Eingang mit der Schaltung für das andere Frequenzband verbunden ist.

Wenn ein Signal durch den Pufferverstärker 22D gelangt, wird es an die Eingangselektrode des Transistors 27 angelegt. Der Transistor 27 läßt nur dann Strom durch, wenn das Eingangssignal größer ist als die Triggerschwellspannung und zwar auf eine Weise, die später in der Beschreibung genauer erörtert wird.

Ein entsprechender Transistor 27 im Trigger 15A (nicht gezeigt) hat eine Triggerschwellen-Steuerspannung an seinem Kollektor anliegen, welche ihn bei einer relativ niedrigen Eingangssignalspannung schalten läßt. Es ist also zu erkennen, daß die Triggerschwellen, die mit den beiden Frequenzbändern verknüpft sind, kontinuierlich eingestellt werden können, jede je nach der relativen maximalen Amplitude der Eingangssignale im entgegengesetzten Band.

Die Fig. ¹I, welche auf derselben Seite wie Fig.l erscheint, zeigt, wie die Fig. 5,6,7,8 und 9 zusammengesetzt werden, so daß sie eine einzige Zeichnung bilden.

- 17 -

409816/0777

6456/19/UO/gn - 17 - 20. Sept. 1973

In dieser zusammengesetzten Zeichnung ist gezeigt, daß der automatische Verstarkungssteuerkreis 28 zwei Signaleingangsanschlüße besitzt, an welche das Dualtonsignal angelegt wird. Der automatische Verstärkungssteuerkreis ist mit zwei Sätzen aktiver Filter verbunden, die allgemein als Blöcke 29A, 29B, 29C und 29D für den Schaltungsteil, welcher das Hochfrequenzbandsignal verarbeitet, und als 3OA, 3OB, JOC und 3OD für den Schaltungsteil, welcher das Niederfrequenzbandsignal verarbeitet, gezeigt sind.

Die einzelnen, ausgewählten Wechselsignale werden dann zu den Blöcken weitergeleitet, die Gleichrichter, Glättungsfilter, Pufferverstärker und Triggerschaltkreise enthalten und allgemein als Blöcke 3IA, 3IB, 3IC und 3ID für den Schaltungsteil, welcher die Hochfrequenzbandsignale verarbeitet, und als 32A, 32B, 32C und 32D für den Schaltungsteil,

band

welcher die Niederfrequenzfeignale verarbeitet, bezeichnet sind.

Der repräsentativ dargestellte Block 3IA wurde verwirklicht unter Verwendung eines integrierten Schaltkreischips, eines Dickfilm-Widerstandsmoduls, und eines Dünnfilm-Kapazitätsmoduls. Ein Wechselsignal, welches das Aktivfilter 29A passiert hat, wird dem Gleichrichter durch einen ersten Kondensator 3 3 zugeführt, welcher in der zu beschreibenden Ausführungsform zweckmäßigerweise ungefähr 5 Nanofarad besitzt. Eine gleichrichtende Diode 35, die zweckmäßigerweise in Form eines PNP-Transistors hergestellt wird, wobei die Basis mit dem Kollek-

409816/0777 - -18-

6^56/19/UO/gn - 18 - . 20. Sept. 1973

tor kurzgeschlossen ist, wird zwischen den Kondensator 33 und Erde geschaltet (durch eine Klammerschaltung, die später beschrieben wird). Also werden die in Negative gehende Teile des Eingangssignals, das über den Kondensator 33 ankommt, zur Erde abgeführt (oder an eine vorherbestimmte Spannung geklammert). Die gleichrichtende Diode 35 hat den Vorteil einer hohen Sperr-Durchbruchsspannung, wenn sie als PNP-Struktur hergestellt wird.

Das Signal wird dann durch ein glättendes Filter geleitet, das einen ersten Widerstand 36, zweckmäßigerweise zwischen einem und drei Megohm umfaßt, der zwischen den Kondensator 33 und Erde geschaltet ist. Das Filter umfaßt einen zweiten Widerstand 37 in Serie mit einem zweiten Kondensator 381 der parallel zum ersten Widerstand 36 liegt. Der zweite Widerstand 37 liegt zweckmäßigerweise zwischen einem und drei Megohm und der zweite Kondensator 38 bei ungefähr 5 Nanofarad.

Ein erster und ein zweiter Transistor 39 und 40 sind als Darlington-Paar zusammengeschaltet, wobei der Emitter des ersten Transistors 39 mit der Basis des zweiten Transistors kO verbunden ist, während ihre Kollektoren zusammengeschaltet sind. Die Basis des Transistors 39 ist mit dem Verbindungspunkt des Kondensators 38 und des Widerstands 37 verbunden. Der Emitter des zweiten Transistors kO ist über einen dritten Widerstand kl mit Erde verbunden, der zweckmäßigerweise einen Wert von ungefähr 10000 Ohm besitzt.

- 19 -

409816/0777

6^56/19/UO/gn - 19 - 2Ü. Sept. 1973

Die Transistors 39 und 40, die als NPN-Transistoren gezeigt sind, und ihre zugehörige Schaltung bilden so einen Pufferverstärker mit sehr hoher Eingangsimpedanz. Die Gleichspannung, die dem Eingangsschaltkreis des Pufferverstärkers an der Basis des Transistors 39 angeboten wird, wird also auf der Höhe der Spitze der Wechselspannung gehalten, welche durch den ersten Kondensator 33 gelangt, zuzüglich einer etwa vorgesehenen Klammerspannung.

Mit den Kollektoren des ersten und des zweiten Transistors 39 bzw. ^O ist die Basis eines dritten Transistors k2 verbunden. Dieser letztere Transistor ist vom entgegengesetzten Polaritätstyp wie die Transistoren 39 und kO. Der Transistor k2 ist mit zwei Kollektoren hergestellt, wobei ein Kollektor mit der Basis kurzgeschlossen ist. Der Emitter ist an eine Spannungsversorgung angeschlossen. Der Kollektor ist über einen vierten Widerstand kj mit Erde verbunden, wobei dieser letztere Widerstand einen Wert hat, der zweckmäßigerweise ungefähr 5OOO Ohm beträgt, und als Last für den Transistor h.2 arbeitet.

Mit dem KoJlektor des Transistors h.2, ist die Basis eines vierten Transistors kk verbunden, dessen Emitter mit Erde verbunden ist. Der Transistor kh sollte vom selben Polaritätstyp wie die Transistoren 39 und kO sein. Der Kollektor des Transistors kk ist über einen Lastwiderstand, der einen fünften und sechsten Widerstand k$ bzw. k6 um-

- 20 -

409816/0777

6456/19/UO/gn - 20 - 20. Sept. 1973

faßt, zweckmäßigerweise mit 7OOO bzw. 3OOO Ohm, an die Triggerschwellen-Steuerspannung angeschlossen, die, wie gezeigt, in diesem Block über den Leiter l6 ankommt.

Der Verbindungspunkt der Widerstände 45 und 46 ist mit der Basis eines fünften Transistors 47 verbunden, dessen Emitter mit dem Emitter des Transistors 40 verbunden ist und dessen Kollektor mit der Versorgungsspannung verbunden ist.

Ein Transistorschalter, welcher einen sechsten und einen siebten Transistor 48 bzw. 49 umfaßt, ist von der Basis des Transistors 48 aus mit dem Kollektor des Transistors 44 und vom Kollektor des Transistors 48 aus mit der Versorgungspannung verbunden. Der Emitter des Transistors 48 ist über einen Widerstand von beispielsweise 7OOOO Ohm mit der Basis des Transistors 49 verbunden, dessen Emitter zur Erde führt. Ein logisches Ausgangssignal läßt sich aus dem Ausgang 8A entnehmen, der mit dem Kollektor des Transistors 49 verbunden ist.

Der Transistor 39 enthält zweckmäßigerweise einen zweiten Emitter 51, der, zusammen mit der Basis, die Diode bildet, die oben in Fig. 2 als eine der Dioden l8 oder 20 bezeichnet wurde, und wird zur Bildung des logischen "Oder" und desSignals für den Schwellspannungssteuerkreis verwendet.

-2 1-

409816/0777

6456/19/üO/gn - 21 - 20. Sept. 1973

Vorzugsweise wird das Signal am Glättungsfilter an ein solches Niveau geklammert, daß der Spannungsabfall zwischen Basis und Emitter in den Transistoren 39 und 40 kompensiert wird. Dementsprechend werden die Dioden 52 und 53 vorzugsweise als Transistoren hergestellt, die zwischen Basis und Kollektor kurzgeschlossen sind und in Serie zwischen die gleichrichtende Diode 35 und Erde geschaltet und zwar mit derselben Polarität wie die Basis-Emitter-Dioden der Transistoren 39 und kO. Der Verbindungspunkt zwischen der Klammerdiode 52 und der gleichrichtenden Diode 35 ist über einen achten Widerstand 5^, der zweckmäßigerweise ungefähr 10000 0hm besitzt, mit der TriggerschweIlen-Steuerspannung als geeignetem Punkt verbunden.

Vorzugsweise wird nur ein einziges Paar von Klammerdioden innerhalb der Schaltkreisgruppe bis 3ID verwendet. Deshalb ist der Verbindungspunkt zwischen den Klammerdioden und der gleichrichtenden Diode mit jeder gleichrichtenden Diode in jedem Schaltkreis dieser Gruppe verbunden. Ein ähnlicher Satz von Klammerdioden ist mit jeder gleichrichtenden Diode in jedem Schaltkreis 32A bis 32D der anderen Gruppe verbunden.

Da ein einziges Schwellwertausgangssignal von jeder Schaltkreisgruppe gewünscht wird, ist zusätzlich der zweite Emitter 51 von jedem Transistor 39 in jedem der Schaltkreise 31A bis 3ID zusammengeschaltet und mit dem Schwellwertaus-

- 22. -

409816/0777

6456/l9/UO/gn - 22 - 20. Sept. 1973

gangsleiter 55 verbunden. Die zweiten Emitter in jedem Transistor 39 in den Schaltkreisen 32A bis 32D sind in entsprechender Weise zusammengeschaltet und mit dem Schwellwertausgangsleiter 56 verbunden.

In Betrieb ergeben die Klammerdioden 52 und 53 eine gemeinsame Vorspannung für die vier Schaltkreise 31A bis 31D, zwei Diodenschwellwerte überhalb der Erde. Einer dieser Schwellwerte geht verloren durch die Diode 35 > der Verbindungspunkt der Diode 35 und des Kondensators 33 ist also um einen Diodenschwellwert über der Erde angeklammert .

Wenn das Eingangssignal unter diesen Potentialwert sinkt, wird es zur Erde abgeleitet and die Wechselspannungskomponente des übrigbleibenden Signals wird durch den Widerstand 37 und den Kondensator 38 beseitigt. Dies resultiert in einer Gleichspannung an der Basiselektrode des Transistors 39 von einem Diodenschwellpotential plus der Spitzenspannung des Eingangssignals.

Wenn eine Signalspannung, die an der Basis des Transistors 39 erscheint, einen Wert erreicht, der eine Diodenschwellspahnung überhalb Erde plus die Triggerschwellen-Steuerspannung, die am Leiter 16 anliegt, beträgt, beginnen die Transistoren 39 und 40 zu leiten und schalten die Transistoren 42 und 44 an. Bei dieser Signalhöhe

- 23 -

409816/0777

6^56/19/UO/gn - 23 - 20. Sept. 1973

ist die Spitzenspannung gleich der Triggerschwellen-Steuerspannung, da eine Diodenschwe11spannung in der Basis-Emitter-Diode des Transistors 39 verlorengeht und die Basis-Emitter-Diode des Transistors 40 durch diejenige des Transistors 47 kompensiert wird.

Wenn also das Spitzeneingangssignal am Gleichrichter gleich oder größer als die Triggerschwellen-Steuer spannung ist, beginnen die Transistoren 391 40, 42 und 44 zu leiten, wobei der Transistor 47 bereits im leitenden Zustand ist. Es ist deshalb klar, daß die Klammerdioden 52, 53 die Diodenpotentialabfalle kompensieren, welchen das Eingangssignal unterworfen ist. Diese würden zwischen dem Eingangssignal dem Triggerschwellen-Steuersignal einen Unterschied hervorrufen.

Wenn der Transistor 44 arbeitet, wird die effektive Schwe11spannung der Schalttransistoren 48,49 um ungefähr "^0% aufgrund der Widerstände 45 und reduziert. Dies geht in der Richtung, die ersteren Transistoren abzuschalten. Dies ergibt eine positive Rückkopplung, wodurch die Trigger-Schaltwirkung sehr scharf gemacht wird. Es ergibt außerdem eine Hysteresis-Charakteristik. Diese ist wünschenswert, um das Kippen des TriggerSchaltkreises mit der Wellungsfrequenz des Eingangssignals zu vermeiden, und um kurze Unterbrechungen des Eingangssignals aufgrund von Rauscheffekten zu berücksichtigen.

- 24 -

409816/0777

6456/19/UO/gn - 2k - 20. Sept. 1973

Die Ansprechzeit (Response) des Detektorteils des Schaltkreises wird durch die Zeitkonstante aus Widerstand 37 und Kondensator 38 geregelt. Eine langsame Ansprechcharakteristik ist wünschenswert, um die Möglichkeit der Simulation eines Signals durch eine Stimme zu minimalisieren. Offensichtlich ist die Wahrscheinlichkeit einer zufälligen Simulation umso geringer, umso länger das Signal anwesend sein muß. Typischerweise beträgt die Triggerschwellen-Steuerspannung + 5 Volt und die äußere Versorgungsspannung beträgt + l8 Volt.

Das Schwellwert-Ausgangssignal für die Hochbandgruppe, das am Leiter 55 erscheint, wird zum Operationsverstärker 57 weitergeleitet. Auf ähnliche Weise wird das Schwellwert-Ausgangssignal für die Niederbandgruppe über den Leiter 56 zum Operationsverstärker 5Ö weitergeleitet. Vorzugsweise umfassen die Verstärker 57 und 58 jeweils einen dual-frequenzkompeftsierten Operationsverstärker, wie den ML-7^7 oder den ML-I558 der Firma Microsystems International Limited, Ottawa, Canada. Der erste ist im Bulletin 22005, das von dieser Firma erhältlich ist, beschrieben. Die beiden Verstärker 57 und 58 sind als ML-7^7 in einer einzigen "dual-in-line" Baugruppe erhältlich, die positive und negative (Erd-) Anschlüsse für die Spannungsversorgung (nicht gezeigt in den Zeichnungen), zwei Eingangsanschlüsse, die mit - und + gekennzeichnet sind, und einem Ausgangsanschluß besitzen. Die Leiter 55 und 56 sind mit den mit - bezeichneten Anschlüssen an den Verstärker 57 bzw. 58 verbunden, während die Eingangsanschlüsse, die mit + bezeichnet sind, zusammengeschaltet sind.

- 25 -

409816/0777

6456/19/UO/gn - 25 - 20. Sept. 1973

In Serie mit dem Leiter 55 liegt der Widerstand 257 mit ungefähr 3OOOOO Ohm. Der Leiter 55 ist außerdem über einen Widerstand 258 von gefahr 3OOOOO Ohm mit Erde verbunden. Der Leiter 56 ist mit dem Eingangsanschluß des Verstärkers 58 über die Widerstände 59 und 60, die jeweils den Widerständen 257 bzw. 258 entsprechen, verbunden. Der Ausgang des Verstärkers 57 ist in Serie mit dem Widerstand 6l geschaltet und entsprechend ist der Ausgang des Verstärkers 58 in Serie mit dem Widerstand 62 geschaltet. Beide Widerstände 6l und 62 haben etwa 3900 Ohm. Das andere Ende der Widerstände 6l bzw. 62 ist mit dem Eingangsanschluß, der mit - bezeichnet ist, über die Widerstände 63 bzw. 64, die jeweils ungefähr 3OOOOO Ohm besitzen, zurückverbunden.

Der Verbindungspunkt der Widerstände 6l und 63 liefert ein Triggerschwellen-Steuersignal für die Schaltkreise 32A bis 32D der anderen Gruppe und ist mit entsprechenden Widerständen 46 in jedem der genannten Schaltkreise durch den Leiter 17 verbunden. Entsprechend gibt der Verbindungspunkt zwischen den Widerständen 62 und 64 ein Triggerschwellen-Steuersignal für die Schaltkreise 3IA bis 31D der ersten Gruppe ab, das dort über den Leiter l6 angelegt wird.

Wenn das Schwellwert-Ausgangssignal des einen Schaltungsteils sehr groß ist und das Signal, welches den anderen Schaltungsteil durchquert, sehr klein, sollte das Triggerniveau so einzustellen sein, daß die Möglichkeit eliminiert wird, daß Stimm- oder Rauschsignale den Trigger aufgrund unnötig hoher Empfindlichkeit auslösen. Dementspre-

4098 16/07 7? - 26 -

6456/19/UO/gn - 26 - 20. Sept. 1973

chend ist ein achter Transistor 65 mit seiner Basis an den Leiter 55 der zugehörigen Schaltkreisgruppe angeschlossen und sein Emitter ist mit dem Leiter l6 für das Triggerschwellen-Steuersignal derselben Gruppe verbunden. Sein Kollektor ist mit einer Versorgungsspannung verbunden. Wenn das Signal auf dem Leiter l6 zu stark abfällt, speist der Transistor 65 einen Teil seines eigenen Schwellsteuersignals zurück in'seinen eigenen Trigger und erhält so einen minimalen Schwellwert. Dies verhindert, daß zwei Triggerschaltkreise in derselben Gruppe unter ungewöhnlichen, vorübergehenden Bedingungen betätigt werden: Das Eingangssignal kann möglicherweise zeitweise über seinen nominalen, begrenzten Wert vergrößert werden.

Auf entsprechende Weise schützt ein neunter Transistor 66, der in ähnlicher Weise mit den Leitern und 56 verbunden ist, die Kreise 32A bis 32D vor ähnlichen Effekten.

Zusätzlich zum oben geschilderten Schutz ist es auch wünschenswert, eine minimale Triggerspannung für jeden der Triggerschaltkreise einzurichten. Dazu arbeiten die Verstärker 57» 5Ö ^als Differenzverstärker. Die Differenzspannung wird dadurch geschaffen, daß die mit + markierten Eingangsanschlüsse mit einem- Spannungsteiler verbunden sind, der die Serienwiderstände ,67 und 68 umfaßt, welche zwischen eine geeignete Spannungsversorgung und Erde geschaltet sind. Mit dem Leiter 17 -ist der Emitter eines zehnten Transistors 69 verbunden, dessen Basis mit dem

- 27 409816/0777

6456/19/UO/gn - 27 - 20. Sept. 1973

Verbindungspunkt eines Widerstandspaares 71 und 72 verbunden ist, das seinerseits zwischen Erde und dieselbe Spannungsversorgung geschaltet ist, die auch an die Widerstände 67 und 68 gelegt ist. In ähnlicher Weise ist der Emitter eines elften Transistors JO mit dem Leiter 16 verbunden; seine Basis ist mit dem Verbindungspunkt der Widerstände 71 und 72 verbunden. Die Kollektoren der Transistoren 69 und 70 sind zusammen an eine positive Versorgungsspannung angeschlossen. Die Widerstände 68 und 72 haben jeweils zweckmäßigerweise ungefähr 20000 0hm, während der Widerstand 71 variiert werden kann, um eine minimale Ausgangsspannung der Operationsverstärker 57 und 58 einzustellen. Dieser Widerstand sollte, zusammen mit dem Widerstand 72 so dimensioniert sein, daß sich auf den Leitern l6 und 17 eine minimale Ausgangsspannung zwischen 2 und 4,5 Volt ergibt. Der Widerstand 67 legt in Verbindung mit dem Widerstand 68 den Arbeitspunkt des Verstärkers typischerweise bei k bis 5 Volt fest.

Das Aktivfilter 29A steht stellvertretend für die Filter 29B bis 29D und 3OA bis 30D. Dieser Schaltkreis hat ein Q von ungefähr 15 und wird wünschenswerterweise unter Verwendung von integrierten Schaltkreisen und Dünnfilmtechnologie hergestellt. Er kann daher automatisch mit Lasern in der Massenproduktion abgestimmt werden, was seine Kosten.gering und seine Abmessungen klein hält.

- 28 -

409816/0777

6456/i9/UO/gn _ 28 - 20. Sept. 1973

Das Dualtonsignal wird gemeinsam bei allen Filterschaltkreisen am Widerstand 73 empfangen. Das Signal gelangt dann zur Basis des Transistors 74, dessen Kollektor mit der Basis des Transistors 75 verbunden ist. Dieser Transistor 75 ist vom entgegengesetzten Polaritätstyp wie der Transistor Ein Kondensator 76 von ungefähr einem Picofarad ist zwischen den Kollektor des Transistors 75 und den Kollektor des Transistors 74 geschaltet. Der Kollektor des Transistors 75 ist weiter mit der Basis des Transistors 77 verbunden, dessen Kollektor mit dem Emitter des Transistors 75 verbunden ist. Der Emitter des Transistors 77 ist über den Widerstand 78 zurück mit der eigenen Basis verbunden. Der Emitter des Transistors 77 ist weiterhin mit der Basis des Transistors 79 verbunden, dessen Kollektor mit dem Kollektor des Transistors 77 und außerdem mit einer Spannungsversorgung verbunden ist. Der Emitter des Transistors 79 ist mit seiner eigenen Basis über Widerstand 80 verbunden und außerdem mit der Basis des Transistors 74 über die Reihenschaltung aus Widerstand 8l und Kondensator 82. Der Emitter von Transistor 79 ist weiterhin mit dem Emitter des Transistors 74 über den Widerstand 83 verbunden; der Emitter des Transistors 74 ist mit Erde über den Widerstand 84 verbunden. Der Verbindungspunkt zwischen dem Kondensator 82 und dem Widerstand 8l ist über dem Kondensator 85 mit Erde verbunden.

Die Kondensatoren 82 bis 85 haben jeweils zweckmäßigerweise 5,2 Nanofarad, während die Widerstände 78, 8O und 81 4OOOO Ohm, 20OOO Ohm bzw. 28300 Ohm betragen. Die Widerstände 83 und 84 betragen typischer-

409816/0777 ~²⁹"

6456/19/UO/gn - 29 - 20. Sept. 1973

weise 2860 Ohm bzw. 3000 Ohm. Die Transistoren 74,
77 und 79 sind in dieser Ausführungsform vom NPN-Typ.

Das oben beschriebene Filter ist besonders nützlich beim Empfang von Tönen, die in einem Telefon,
zur Übertragung über eine Audiofrequenz-Telefonleitung erzeugt werden, da es leicht auf Q und Frequenz abgestimmt werden kann. Beispielsweise ist der Wert des Widerstands 73, der nominell mit ungefähr 566OO 0hm angegeben ist, das Element, welches die Mittelfrequenz des Filters einstellt. Dementsprechend ist während der Herstellung eine Methode, das erwünschte Frequenzband des Filters einzustellen, den Wert des Widerstandes 73 z« erhöhen, bis die erwünschte Mittelfrequenz erreicht ist. An diesem Punkt wird eine Einstellung dieses Widerstandes eingestellt.

Auf ähnliche Weise stellt der Widerstand 83 das
Q des Kreises ein und kann in ähnlicher Weise getrimmt werden, bis durch Steigerung seines Wertes
das Q = 15 ist. Diese Figur zeigt ein wohlbekanntes Sallen und Key-Aktivfilter des Resonanztyps mit positiver Rückkopplung und deshalb erscheint keine
weitere Erklärung nötig.

Der Emitter des Transistors 79 bildet den Ausgang des Filters und ist mit dem Kondensator 33
des.Detektorschaltkreises, der oben beschrieben
ist, verbunden.

- 30 -

409816/0777

6456/19/UO/gn - 30 - 20. Sept. 1973

Folgendes sei betont: Schaltkreis und Wirkungsweise wurden oben beschrieben im Hinblick auf zwei Frequenzbänder, von denen eines nur erwartete Frequenzen hat, die höher liegen als die Frequenzen der anderen. Es ist jedoch zu erkennen, daß dies keine strenge Erfordernis für die Funktion ist; die Bandpass-Filter können, wie gewünscht, gemischt werden. Außerdem können Signale, die von anderen Quellen als einer Telefonübertragungsleitung stammen, durch den Detektor, Trigger, und durch die Vorrichtung, welche das Triggerschwellen-Steuersignal erzeugt, geschickt werden mit dem Resultat, wie es beschrieben wurde und nach der obigen Beschreibung zu erwarten ist. Die angelegten SXLgnale könnten so¹¹* gar Gleichspannungen sein, wobei die Gleichrichter und glättenden Filter erübrigt wurden, sowie die Bandpass-Filter.

Der automatische Verstärkungssteuerkreis 28 wurde oben nicht im Detail beschrieben, da die Erfindung nur erfordert, daß ein Dualtonsignal mit konstanter Amplitude an die Filter angelegt wird. Sollte ein automatischer Verstarkungssteuerkrexs zur Ergänzung dieser Erfindung benötigt werden, ist ein geeigneter unter der Produktbezeichnung ME88OI von der Firma Microsystems International Limited erhältlich.

Die oben beschriebenen Anordnungen sind natürlich nur beispielshaft für die Anwendung der Grundsätze dieser Erfindung. Zahlreiche andere Anordnungen können vom Fachmann ohne Abweichung vom Grundgedanken der Erfindung gebaut werden.

409816/0777

Claims

6456/19/UO/gn - 31 - 20. Sept. 1973

ANSPRUCHE

1./Dualtonempfänger umfassend

a) einen Empfangskreis, zum Empfang von Eingangssignalen mit zwei Tonkomponenten verschiedener Frequenz,

b) eine Vielzahl von Umsetzungskreisen zur Umsetzung der empfangenen Tonkomponenten in einzelne Signale mit Amplituden, die proportional zu den einzelnen Amplitudenkomkonenten des Eingangssignals sind,

c) eine Vielzahl von Triggern, die einzeln mit den Umsetzungskreisen zum Empfang der einzelnen Signale, die den Tonkomponenten entsprechen, verbunden sind und einzelne Ausgangssignale vorherbestimmter Amplitude liefern, wenn sie einzelne Signale mit Amplituden über einer vorherbestimmten Triggerschwelle empfangen,

dadurch gekennzeichnet, daß Triggerschwellen-Steuerkreise (ISA bis i8D, 19; 2OA bis 2OD, 21) mit den Umsetzungskreisen (1OA bis IOD, HA bis HD, 12A bis 12D, 13A bis I3D) und den Triggern (i4A bis l4o, I5A bis I5D) verbunden sind und Triggerschwellen-Steuersignale erzeugen, von denen das eine die Schwelle der ersten Gruppe von Triggern zur Erzeugung des ersten Ausgangssignals erniedrigt, wenn die zweite Tonkomponente mit einer relativ größeren

409816/0777

6456/19/UO/gn - 32 - 20. Sept. 1973

empfangen wurde und das die Triggers Amplitude als die erste TonkomponenteVder ersten Gruppe von Triggern zur Erzeugung des ersten Ausgangssignals erhöht, wenn die zweite Tonkomponente mit relativ niedrigerer Amplitude als die erste Tonkomponente empfangen wurde, während das andere Steuersignal die zweite Gruppe von Triggern entsprechend in umgekehrtem Sinne beeinflußt.

2. Empfänger nach Anspruch 1, dadurch g e k e η nzeichnet, daß er zwei Gruppen von Umsetzungskreisen umfaßt, die zwei Gruppen von Tonsignalen übertragen, wobei jede Gruppe eine bestimmte Zahl von Bandpass-Filtern (1OA bis IOD, HA bis HD) besitzt, deren Eingänge alle mit dem Empfangskreis (a) verbunden sind;

wobei eine entsprechende bestimmte Zähl von gleichrichtenden und glättenden Filtern (12A bis 12D, 13A bis 13D) einzeln an die Signalausgänge der Filter (10,11) angeschlossen sind, welche jedes durch ein Bandpass gefiltertes Signal in ein entsprechendes Gleichspannungssignal umwandeln;

wobei eine entsprechende bestimmte Zahl von Triggern (i4A bis i4D, I5A bis 15D) einzeln an die gleichrichtenden und glättenden Filter angeschlossen ist, welche einzeln die Gleichspannungssignale als Triggersignale empfangen;

wobei die Triggerschwellen-Steuerkreise (18A bis I8D, 19; 20A bis 2OD, 21) die zwei einzelnen Gleichspannungsignale, welche in ihren entspre-

- 33 -

409816/0777

6456/19/UO/gn - 33 - 20. Sept. 1973

chenden Gruppen die höchste Amplitude besitzen, in zwei Triggerschwellen-Steuersignale verwandeln und jedes an die entgegengesetzte Gruppe von Triggern anlegen, wodurch die Triggerschwellen der Trigger jeder Gruppe in einem Maße abgewandelt werden, das den relativen Amplituden d&s Gleichspannungssignals der einen Gruppe und des Gleichspannungssignals der anderen Gruppe entgegengesetzt ist;

wobei weitere Ausgänge (SA bis 8ll) mit den Triggern verbunden sind, die zwei Ausgangssignale an den Ausgängen, die den. Frequenzen der beiden Tone mit der größten Amplitude in jeder der zwei Gruppen entsprechen.

Dualtonempfänger nach Anspruch 2» dadurch gekennzeichnet, daß die erste Gruppe von Umsetzungskreisen (IQA bis IOD) diejenige Hälfte der EingangsSignaIe mit den niedrigsten Frequenzen und die zweite Gruppe von Umsetzungskreisen (11A bis 11D) diejenige Hälfte der empfangenen Eingangssignale mit den höchsten Frequenzen umsetzt.

Dualtonempfänger nach Anspruch 2_t dadurch g e kenn z* ei chnet, daß der Empfangs schaltkreis (9} eine automatische Verstärkungssteuerung umfaßt» welche die empfangenen Dualtönsignale in Signale mit ungefähr konstanter Amplitude umwandelt.

- 34 4 0 9 816/0777

6456/19/UO/gn - 3'i - 20. Sept. 1973

'5· Dualtonempfänger, dadurch gekennzeichnet, daß er umfaßt,

a) einen Eingang zum Empfang eines Eingangssignals, das ein Paar von Tonfrequenzen umfaßt,

b) einen EmpfangsschaIt (9), der mit dem Eingang verbunden ist und das Eingangssignal in ein Signal mit einer standardisierten, bestimmten Amplitude umsetzt,

c) eine Gruppe von Bandpass-Filtern (lOA bis IOD) für die Niederfrequenztongruppe und eine Gruppe von Bandpass-Filtern (HA bis 11D) für die Hochfrequenzgruppe, die jeweils mit dem Signalausgang des Empfangsschaltkreises (9) verbunden sind und einzelne Tonfrequenzen aus den empfangenen aussondern,

d) gleichrichtende und glättende Filter (12A bis 12D, I3A bis I3D), die mit den Ausgängen von jedem Bandpass-Filter verbunden sind und jede der ausgesonderten Tonfrequenzen in eine einzelne Gleichspannung umsetzt,

e) eine Vielzahl von Triggern, die mit den Signalausgängen von jedem gleichrichtenden und und glättendem Filter verbunden sind, die •Gleichspannungen als Triggersignale empfangen und. einzelne Ausgangssignale mit bestimmter Amplitude an entsprechenden Anschlüssen liefern,

- 35 -

409816/0777

6456/19/UO/gn - 35 - 20. Sept. 1973

23A8056

f) Triggerschwellen-Steuerkreise, die auch an jedes der gleichrichtenden und glättenden Filter angeschlossen sind und die eine Darstellung der Gleichspannungen mit höchster Amplitude erhalten, die aus jeder Tronfrequenzgruppe, welche von den beiden Gruppen von Bandpass-Filtern (ISA bis 18d, 2OA bis 20D) ausgesondert sind, resultieren, und die ein Triggerschwellen-Steuersignal für die Niederfrequenzgruppe und ein Triggerschwellen-Steuersignal für die Hochfrequenzgruppe liefern,

g) einen Schaltkreis, der das Triggerschwellen-Steuersignal für die Niederfrequenzgruppe an einen Triggerschwellen-Steueranschluß von jedem Trigger (15A bis 15D), der indirekt mit der Hochfrequenzgruppe von Bandpass-Filtern (HA bis HD) verbunden ist, anlegt und der das Triggerschwellen-Steuersignal für die Hochfrequenzgruppe an einen Triggerschwellen-Steueranschluß von jedem Trigger (i4a bis i4D), der indirekt mit der Niederfrequenzgruppe von Bandpass-Filtern (lOA bis IOD) verbunden ist, anlegt,

wobei das Anheben des ersten von beiden Triggerschwellen-Steuersignalen auf eine Amplitude, die größer ist als die des zweiten die Triggerschwelle der Trigger der zweiten Gruppe erniedrigt,

und wobei eine Erniedrigung des ersten der beiden Triggerschwellensignale auf eine Amplitude, die geringer ist als die des zweiten, die Trigger-

409816/0777 - 36 -

6456/19/UO/gn - 36 - 20. Sept. 1973

schwelle der Trigger der zweiten Gruppe anhebt und umgekehrt.

6. Dualtonempfanger nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jedes gleichrichtende und glättende Filter (12A bis 12D, 13A bis 13D) eine Wechselspannung von einzelnen Bandpass-Filtern empfängt, diese Spannung gleichrichtet und filtert, wodurch eine Gleichspannung mit ungefähr der Spitzenspannung der Wechselspannung erhalten wird,

wobei ein Pufferverstärker (22A bis 22D, 23A bis 23D) mit hoher Eingangsimpedanz zwischen jedes gleichrichtende und glättende Filter und jeden Trigger (1^A bis IkD, 15A bis I5D) geschaltet ist,

wobei jeder Trigger einen ersten Transistor (27) umfaßt, der über einen Widerstand mit dem Triggerschwellen-Steuersignal der anderen Gruppe verbunden ist und dessen Eingang mit einem Pufferverstärker (22) verbunden ist und der leitet, wenn ein Gleichspannungsignal durch den Pufferverstärker gelangt;

wobei weiter ein Transistorschalter (26) vorgesehen ist, dessen Eingang mit dem Ausgangskreis des ersten Transistors (27) verbunden ist, wodurch seine Leitungsschwelle in dem Maße erhöht oder erniedrigt wird, in dem der erste Transistor (27) leitet.

- 37 409816/0777

6456/19/ϋθ/gn - 37 - 20. Sept. 1973

7. Dualtonempfänger nach Anspruch 6, dadurch
gekennzei chnet, daß eine Klammerschaltung (25D) mit dem gleichrichtenden
Schaltkreis (2^) verbunden ist und die gleichgerichtete Wechselspannung an ein Potential
klammert, das zur Kompensation der Potentialverluste ausreicht, die durch Leitungsschwellwerte weiterer aktiver Elemente in den gleichrichtenden Kreisen (12), in den Triggern (l4)
und in dem Pufferverstärker (22) hervorgerufen werden und im Effekt die Größe der Gleichspannung verglichen mit dem Triggerschwellen-Steuersignal, das an der"Gruppe angelegt ist, verringern.

8. Dualtonempfanger nach Anspruch 7, dadurch g e kennzei chnet, daß zwei Ausgänge für Schwellwert-Ausgangssignale vorgesehen sind, wobei jeweils zwischen jeden Pufferverstärker und den Ausgang, welcher der entsprechenden Gruppe von Pufferverstärkern zugeordnet ist, eine Diode geschaltet ist,

wobei weiter ein Paar von Spannungsverstärkern jeweils zwischen einen Ausgang für das Schwellwert-Ausgangssignal der einen Gruppe und den
entsprechenden Anschluß für das Triggerschwellen-Steuersignal (I7»l6) der anderen Gruppe von
Triggern geschaltet ist.

9· Dualtonempfänger nach Anspruch 8, dadurch g ekennzei chnet, daß der Spannungsverstärker aus einem Differenzverstärker (57,58)

- 38 -

409816/0777

6456/19/UO/gn - 38 - · 20. Sept. 1973

besteht, wobei weiter an den Spannungsverstärker eine Vorspannung geschaltet ist, wodurch von dem Spannungsverstärker nur dann ein Ausgangssignal geliefert wird, wenn das angelegte Schwellwertsignal der Amplitude nach größer ist als die Vorspannung, wodurch die Vorspannung eine minimale Triggerschwelle definiert.

10. Dualtonempfanger nach Anspruch 5* dadurch g e kennzei chnet, daß die in Anspruch 5 mit d), e), " f) und g) bezeichneten Schaltungsteile, im einzelnen enthalten

I) einen Eingangskondensator (33)* der an einem Ende mit einem Bandpass-Filter verbunden ist;

II) eine gleichrichtende Diode (35) t die zwischen das andere Ende und Erde geschaltet ist;

III) einen ersten Widerstand (36), der prallel zur gleichrichtenden Diode und mit einem zweiten Widerstand (37) und einem zweiten Kondensator (38) in Serie geschaltet ist;

IV) ein Darlington-Paar (39,^0) von Transistoren, deren Kollektoren zusammengeschlossen sind, wobei der erste Transistor (39) mit seiner Basis an den Verbindungspunkt des zweiten Widerstands (37) und des zweiten Kondensators -(38) angeschlossen und sein Emitter mit der Basis des zweiten Transistors (40) verbunden ist, wobei der Emitter des zweiten Transistors über einen dritten Widerstand (4l) mit Erde

- 39 -

409816/0777

6^56/19/UO/gn - 39 - 20. Sept. 1973

verbunden ist und der erste Transistor (39) außerdem einen weiteren Emitter besitzt;

V) einen dritten Transistor (42) mit entgegengesetztem Leitungstyp wie der erste und der zweite Transistor, welcher außerdem einen zusätzlichen Kollektor besitzt, der mit der Dasis dieses Transistors und dem Kollektor des zweiten Transistors verbunden ist und dessen Emitter mit einer Spannungsversorgung verbunden ist, wobei der normale Kollektor des dritten Transistors über einen vierten Widerstand (O) mit Erde verbunden ist;

VI) einen vierten Transistor (44) gleicher Polarität wie der erste und der zweite Transistor, dessen Basis mit dem normalen Kollektor des dritten Transistors verbunden ist, dessen Emitter mit Erde verbunden ist und dessen Kollektor über einen fünften (45) und einen sechsten (46) in Reihe geschalteten Widerstand mit einem Anschluß (l6) für das Triggerschwellen-Steuersignal verbunden ist;

VII) einen fünften Transistor (47) von gleicher Polarität wie der erste und der zweite Transistor, dessen Basis mit dem Verbxndungspunkt des fünften und sechsten Widerstands verbunden ist, dessen Emitter mit dem Emitter des zweiten Transistors verbunden ist und dessen Kollektor mit der Spannungsversorgung verbunden ist;

- 4o -

409816/0777

6'156/19/UO/gn - hO - 20. Sept. 1973

VIII) einen sechsten Transistor (48) vom gleichen Leitungstyp wie der erste und der zweite Transistor, dessen Basis mit dem Kollektor des vierten Transistors und dessen Kollektor mit der Spannungsversorgung verbunden ist;

IX) einen siebten Transistor (49) vom gleichen Leitungstyp wie der erste und der zweite Transistor, dessen Basis mit dem Emitter des sechsten Transistors, dessen Emitter mit Erde und dessen Kollektor mit einem Signalausgangsanschluß (8) verbunden ist;

X) Schaltungsbestandteile mit denen die Eingänge der Triggerschwellen-Steuersignale an jedem der mit g) bezeichneten Schaltungsteile in jeder einzelnen Gruppe zusammengeschlossen sind, und mit denen die zusätzlichen Emitter der ersten Transistoren derselben Gruppe an zwei Ausgängen (55» 56) für die Schwellwert-Ausgangssignale zusammengeschlossen sind;

XI) eine gleichrichtende Diode (35)ι die mit entgegengesetzter Polarität wie der erste Transistor (39) an Erde geschaltet ist.

11. Dualtonempfänger nach Anspruch 10, dadurch gekennzei chnet, daß die Elektroden aller gleichrichtender Dioden innerhalb einer einzelnen Gruppe von Gleichrichtern, die am nächsten zur Erde liegen, miteinander an einem Klammeranschluß verbunden sind, wo-

- 4i 409816/0777

6456/19/UO/gn - kl - 20. Sept. 1973

bei weiter ein Paar von Dioden (52,53) vorgesehen ist, das anstelle einer direkten Verbindung aller gleichrichtender Dioden in einer
Gruppe mit Erde verbunden ist und das zwischendem Klammeranschluß und Erde mit derselben Polarität wie der erste Transistor geschaltet
ist.

12. üualtonempfanger nach Anspruch 11, dadurch
gekennzei chnet, daß die mit f)
und g) bezeichneten Schaltungsteile ein Paar
von Differenzspannungsverstärkern einschließen, von denen jeder·zwei Eingangsanschlüsse und einen Ausgangsanschluß hat, wobei ein Eingangsanschluß von jedem Differenzspannungsverstärker mit einem Ausgang für ein Schwellwert-Ausgangssignal verbunden ist, während die zweiten Eingangsa^nschlüsse der beiden Spannungsverstärker
zusammengeschaltet sind und an eine Vorspannung gelegt sind, wobei der Ausgang von jedem Differenzspannungsverstärker mit dem Eingang für das Triggerschwellen-Steuersignal der anderen Gruppe von Triggern verbunden ist, also mit der Gruppe, mit dessen Ausgang für das Schwellwert-Ausgangssignal er nicht verbunden ist.

13» Dualtonempfänger mit

a) einem Schaltkreis zum Empfang von Signalen
in zwei Gruppen vorherbestimmter Frequenzen,

b) einem Schaltkreis, der mit dem unter a) bezeichneten Schaltkreis verbunden ist und ein

409816/0777 -A₂-

6456/19/UO/gn - 42 - · 20. Sept. 1973

Paar von Ausgangssignalen vorherbestimmter Amplitude an den Anschlüssen (8a bis 8H) erzeugt, die jeweils der Frequenz mit der höchsten Amplitude entsprechen, die in jeder der beiden Gruppen empfangen wird, dadurch gekennze ichne t, daß

c) ein Schaltkreis zwischen den Empfangskreis und den das Ausgangssignal erzeugenden Schaltkreis geschaltet ist, der den das Ausgangssignal erzeugenden Schaltkreis für die Amplitude der Signale in der ersten Gruppe unempfindlicher macht, wenn die Amplitude der Signale in der zweiten Gruppe kleiner ist als die Amplitude der Signale in der ersten Gruppe.

Ik. Dualtonempfänger nach Anspruch 13, dadurch g e kennzei chne t, daß der mit c) bezeichnete Schaltkreis den das Ausgangssignal erzeugenden Schaltkreis empfindlicher für Signale der ersten Gruppe macht, wenn die Amplitude der Signale der zweiten Gruppe größer ist als die Amplitude der Signale der ersten Gruppe.

409816/0777

Hi

Leerseite