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Schaltungsanordnung zur Ansteuerung eines Mehrfrequenzoszillators
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Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Ansteuerung eines
Mehrfrequenzoszillators mit einem frequenzbestimmenden RC-Netzwerk für Teilnehmerstationen
in Fernmelde-, insbesondere Fernsprechanlagen, wobei der Mehrfrequenzoszillator
zwischen den beiden Leitungsadern angeordne-t ist und über diese gespeist wird.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine derartige
Schaltungsanordnung derart auszubilden, daß eine einfache Integration der gesamten
Schaltungsanordnung möglich ist.
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Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist für die eingangs genannte
Schaltungsanordnung dadurch gekennzeichnet, daß das RC-Netzwerk mehrere frequenzbestimmende
Widerstände enthält, die als Kollektorwiderstände in Reihe mit bipolaren Schalttransistoren
-t;eschaltet sind, deren Emitter auf einem gemeinsamen Massepotential liegen, daß
die freien Anschlüsse der Kollektorwiderstände gemeinsam zwischen zwei Kondensatoren
des RC-Netzwerks zusammengeführt sind, und daß parallel zum Mehrfrequenzoszillator
pro zu erzeugender Frequenz ein Schaltglied angeordnet ist, dessen Ausgang jeweils
mit der Basis eines der Schalttransistoren rrerbunden ist, so daß bei Betätigen
eines der Schaltglieder der jeweilige Schalttransistor aufgesteuert und die zugeordnete
Frequenz wirksam geschaltet wird, wobei der dem Schalttransistor zugeführte Basisstrom
so bemessen ist, daß sich der Schalttransistor im übersteuerten Zustand befindet
(Basis- KolleLtor- Diode leitend) und eine Aufteilung des Basisstroms in einen Emitter-und
Kollektorstrom in der Weise erfolgt, daß die Größe des Kollektorstroms mindestens
dem Spitzenwert des der Jeweiligen Frequenz zugeordneten Wechselstrom entspricht.
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Bei der Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung werden auf einfache
Weise die von den Schaltgliedern abgegebenen Signale für die Steuerung und die Anschaltung
des Oszillators ausgenutzt.
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Bei Tastendruck bewirkt die Tastatur über elektronische Schaltglieder
die Anschaltung der frequenzbestimmenden RC Netzwerke des Mehrfrequenzoszillators,
um die Wählfrequenzen auszusenden.
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Eine zweckmäßige Weiterbildung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung
ist dadurch eekennzeichlet, daß das Schaltglied aus einem elektronischen Schaltelement
besteht, dessen Steuereingang mit dem Ausgang eines tastenketätigtell Signalgebers
verbunden ist, der ein keramisches Piezoelement enthält. Hierbei werden auf einfache
Weise die von den piezoelektrischen Signalgebern erzeugten Ladungen.für die Steuerung
und die Anschaltung des Oszillators ausgenutzt.
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Eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung der Schaltungsanordnung gemäß
der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Mehrfrequenzoszillator über einen
ersten elektronischen Schalter und die Hörsprechschaltvng über einen zweiten elektronischen
Schalter zwischen die Leitungsadern schaltbar sind, und daß die Steuereingänge der
beiden elektronischen Schalter mit den Ausgängen der pro Einzelfrequenz vorhandenen
piezoelektrischen Signalgeber verbunden sind, wobei die Arbeitsweise der beiden
elektronischen Schalter derart ist, daß bei Betätigen einer Wähltaste, d.h. von
zwei piezoelektrischen Signalgebern, der erste Schalter geöffnet und der zweite
Schalter geschlossen wird. Auf diese Weise werden bei Betätigung der Tastatur alle
Schaltfunktionen, die in konventionellen Teilnehmerstationen durch Öffnen bzw. Schließen
mechanischer Kontakte gelöst werden, durch elektronische Schalter übernommen. Der
Ersatz mechanischer Kontakte durch elektronische Schalter stellt an sich nichts
neues dar, die Besonderheiten der hier angegebenen Schaltungsanordnung ergeben sich
jedoch aus den speziellen Betriebsbedingungen eines Fernsprechapparates. So ist
die an den Klemmen des Fernsprechapparates zur Verfügung stehende Gleichspannung
von
der Speisespannung, der Leitungslänge und dem Gleichstromwiderstand des Fernsprechapparates
abhängig und kann somit um den Faktor 3 schwanken. Hinzu kommt, daß dieser Gleichspannung
im Sprechzustand die Sprech- bzw. Hörwechselspannung, , im Wählzustand die Signalfrequenzspannung
überlagert ist. Allen diesen Betriebsbedingungen wird die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung
auf einfache Art gerecht.
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Anhand zweier Figuren soll die Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung
in folgenden naher erläutert werden. In den beiden Figuren ist ein Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung dargestellt.
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in Fig. 1 ist der gesamte Aufbau einer Teilnehmerstation, die gemäß
der Erfindung aufgebaut ist, im Prinzip dargestellt. In Fig. 2 ist die Ansteuerung
des in Fig, 1 dargestellten Mehrfrequenzoszillators dataillierter dargestellt.
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Im Ausfuhrungsbeispiel ist ein Mehrfrequenzoszillator Oz dargestellt,
der insgesamt sieben verschiedene Frequenzen aussenden kann. Diese Frequenzen sind
in zwei Frequenzgruppen eingeteilt, wobei die Frequenzen f1 bis f4 zur unteren Frequenzgruppe
und die Frequenzen f5 bis f7 zur oberen Frequenzgruppe gehören. Es wird beim Ausführungsbeispiel
vorausgesetzt, daß Jeweils immer eine Frequenz in jeder Frequenzgruppe wirksam geschaltet
wird.
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Bei Betätigung einer Wähltaste werden also in Jedem Fall zwei der
piezoelektrischen Signalgeber, die in Fig. 1 mit fl bis f7 bezeichnet sind, betätigt.
Auf die Beschreibung der piezoelektrischen Signalgeber soll in diesem Zusammenhang
nicht näher eingegangen werden, da diese allgemein bekannt sind. Parallel zum eigentlichen
Piezowandler liegt Jeweils eine Diode, die die Umladung des Piezowandlers nach seiner
Entladung ermöglicht, so daß der piezoelektrische Signalgeber im ungedrückten Zustand
elektrisch neutral ist.
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Bei betätigten piezoelektrischen Signalgebern fließt über die entsprechenden
Widerstände R1 bis R7 ein Strom in die den jeweiligen piezoelektrischen Signalgebern
zugeordneten Transistoren T1 bis T7. nie entsprechenden Transistoren werden leitend,
die Kollektor-Emitter-Strecken niederohmig und die Fußpunkte der frequenzbestimmenden
Glieder der RC-Netzwerks über die ungesteuerten Widerstände mit Minus-Potential
verbunden. Auf die genaue Ansteuerung des Mehrfrequenzoszillators Oz soll im Zusaumenhang
mit der Beschreibung der Fig. 2 näher eingegangen werden.
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Es sollen z.B. die piezoelektrischen Signalgeber f1 und f5 betätigt
sein. Dann fließt nicht nur über die Widerstände R1 und R5 ein Strom in die Transistoren
Tl und T5, die für die Ansteuerung des Mehrfrequenzoszillators zuständig sind, sondern
es fließt auch gleichzeitig über die Diode Di und den Widerstand R14 ein Strom in
die Basis des Transistors T8. Damit wird der Transistor T8 leitend und der iiber
den Widerstand R17 bislang in die Basis des Transistors TiO fließende So ohm wird
über die Kollektor-Emitter-Strecice des Transistors T8 abgeleitet, so daß der Transistor
T10 sperrt. Die Sprechschaltung Sp ist damit abgetrennt. Da aber gleichzeitig über
die Diode D1 und den Widerstand R13 ein Strom in die Basis des Transistors T9 fließt,
wodurch über die nun leitfähig gewordene Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors
T9 und den Widerstand R19 ein Strom in die Basis des Transistors T11 fließen kann,
wird im gleichen Zeitpunkt auch der Mehrfrequenzoszillator Oz eingeschaltet. Dadurch
ist ein praktisch überlappungs- und unterbrechungsfreies Umschalten vom Sprechzustand
auf den Wählzustand erfolgt und, da auch das entsprechende RC-Netzwerk des Mehrfrequenzoszillator
angeschaltet worden ist, werden die eingestellten Signalfrequenzen ausgesendet.
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Aus der Figur geht hervor, daß nunmehr dem Mehrfrequenzoszillator
Oz in erster Näherung die Parallelschaltung der Widerstände R1, R5, R13, R14, R17
und R19 wechsçlstrommäßig parallel liegt.
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Dies ist gegebenenfalls bei der Festlegung des Oszillatorpegels zu
berücksichtigen. Der gleichstrommäßig wirkende Parallelwiderstand ist ebenfalls
durch die Parallelschaltung obiger Widerstände gegeben, nur liegen ihnen zum Teil
noch die angesteuerten Halbleiterstrecken in Reihe, so daß der Gleichstromwiderstand
etwas höher als der Wechselstromwiderstand ist.
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Zur Dimensionierung der dargestellten Schaltungsanordnung ist festzustellen,
daß der der Sprechschaltung Sp parallel liegende Teil der Ansteuerelektronik besonders
im Sprechzustand sowohl glelch- als auch wechselstrommäßig relativ hochohmig zu
halt0n ist, um einerseits der Sprechschaltung genügend Gleichstromleistung zuführen
zu können, andererseits aber die Sprechwehselströme nicht abzuleiten und damit eine
Dämpfungserhöhung zu vermeiden. im Sprechzustand ist demzufolge nur der Transistor
T10 leitend, der seilen Basisstrom über den Widerstand R17 zugeffihr-t bekommt.
Da alle anderen Querzweige durch dazwIschenliegende, nicht leitende Halbleitersperrschichten
gesperrt sind, stellt der Widerstand R17 den einzigen Belastungswiderstand dar.
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Bei entsprechend hoher Stromverstärkung des Transistors T10 ist der
Widerstand R17 in einer Größenordnung von 10kOhm zu halten, so daß seine Einfügungsdämpfung
hinreichend klein ist.
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Besondere Beachtung muß der Dimensionierung der Schalteinheiten mit
den Transistoren Tl bis T7 zukommen. Aus der Fig. 2 geht hervor, daß die Kollektor-Emitter-Strecken
dieser Transistoren in Reihe zu den frequenzbestimmenden Widerständen Rfl bis Rf4
eines der RC-Netwerke, nämlich dem RC-Netzwerk RC-N, des Mehrfrequenzoszillators
liegen. In der Fig. 2 ist nur die Ansteuerung des RC-Netzwerkes für die untere Frequenzgruppe
dargestellt, die Ansteuerung des RC-Netzwerkes für die obere Frequenzgruppe geschieht
analog.
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Der Restwiderstand der Eollektor-Emitter-Strecke eines bei betätigtem
piezoelektrischen Signalgebers durchgeschalteten Schalttransistors
muß
zwecks Einhaltung der vom Mehrfrequenzoszillator geforderten Frequenzkonstanz hinreichend
klein gegen den frequenzbestimmenden Widerstand und/oder hinreichend genau reproduzierbar
sein.
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Im Schwingzustand des Mehrfrquenzoszillators fließt über den entsprechenden
frequenzbestimmenden Widerstand und die Kollektor-Emitter-Strecke des zugehörigen
durchgeschalteten Schalttransistors ein Wechselstrom. Damit dieser Schalttransistor
für beide Richtungen der Wechselstromamplitude niederohnig ist, muß dieser Wechselstrom
eincm Kollektorgleichstrom überlagert sein, der so groß sein muß, daß keinesfalls
das Kollektorpotential negativer als das E)jitterpj'LentIal ist. Weil bei der betrachteten
Schaltungsanordnung diese Wechselströme mit Bruchteilen von Milliampere sehr klein
sind, kommt man - im Gegensatz zu LC-Oszillatoren -ohne eine spezielle Gleichstromquelle
aus. iIan macht sich im betrachteten Fall den Effekt zunutze, daß bei einem übersteuerten
Transistor die Kollektor-Basis-Diode leitend wird. Ein Teil des Stromes durch den
Widerstand R1 fließt demzufolge als Basis strom in die Basis-Emitter-Diode des Schalttransistors
T1, der Rest des Stromes über den Widerstand R1 fließt über die Basis-Kollektor-Diode
in die Kollektor-Emitter-Strecke. In wird also aus den vorgenannten Gründen bestrebt
sein, den Strom durch den Basisvorwiders-tand möglichst groß zu wählen.
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Die dargestellte in Integrierter Technik ausführbare Schaltungsanordnung
kann mit einem Dämpfungsausgleich versehen werden. Die Anordnung der dazu erforderlichen
Bauteile kann zentral, d.h. für Mehrfrequenzoszillator und Sprechschaltung gemeinsam
oder dezentral für beide Baugruppen individuell ausgeführt werden. Beim dargestellten
Ausführungsbeispiel wurde ein Dämpfungsausgleich gewählt, der für Mehrfrequenzoszillator
und Sprechschaltung gesondert ausgeführt ist. Im Ausführungsbeispiel liegt dem Mehrfrequenzoszillator
am Eingang ein Varistor V parallel, der für den Dämpfungsausgleich sorgt und zusätzlich
bei kurzen Anschlußleitungen einen Teil des Gleichstroms übernimmt, um ihn vom Mehrfrequenzoszillator
fernzuhalten.
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4 Patentansprüche 2 Figuren
L e e r s e i t e