DE2753130B2 - Schaltung zum Empfang und zum Aussenden von Signalen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung zum Empfang und zum Aussenden von Signalen, die zur Anwendung in einem Fernsprechapparat geeignet ist, gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Sende- und Empfangsschaltungen, die gegenwärtig in weitem Umfang benutzt werden, erfordern eine induktive Kopplung, die als Induktionsverzweigung bekannt ist Derartige Schaltungen verwenden verschiedene Wandler in ihrem Sendeteil und in ihrem Empfangsteil; dem Sendeteil ist ein übliches Kohlemikrofon zugeordnet, während dem Empfangsteil eine elektromagnetische Hörerkapsel zugeordnet ist.

Diese üblichen Induktionsverzweigungsschaltungen haben jedoch viele Nachteile und stellen vor allem nicht sicher, daß eine gute Unterdrückung des Rückhöreffekts erfolgt, der darin besteht, daß eine in den Fernsprecher sprechende Person ihre eigene Stimme über die Empfangskapsel hörL

Ferner sind übliche Wandler in gewissem Ausmaß gegenüber der Raumtemperatur empfindlich, und besonders Kohlemikrofone sind Alterungserscheinungen unterworfen und sind prinzipiell nicht linear und ändern ihren Wirkungsgrad in Abhängigkeit von dem zugehörigen Gleichstrom und von der jeweiligen Stellung.

Die Verwendung zweier verschiedener Wandler im Sendeteil und im Empfangsteil kompliziert ferner die Wartung und erfordert es, daß von dem Postamt Ersatzteile für beide Arten bereitgehalten werden müssen.

Es sind bereits seit längerer Zeit Widerstandsche'tungen diskutiert worden zur Herabsetzung des Rückhörcffektes während des Senders, wobei derartige Schaltungen als Wheatstone-Brücke bezeichnet werden (Widerstandsverzweigung). Schaltungen dieser Art können verwendet werden, wenn es notwendig ist, von einer Zweidrahtverbindung zu einer Vierdrahtverbindung überzugehen, wobei dies sowohl in der Vermittlungsstelle als auch in den Apparaten der Benutzer der Fall sein kann.

Eine derartige bekannte Schaltung wird in Fig. 1 schematisch gezeigt. Die Schaltung enthält zwei feste Widerstände Zl und Z 2 und eine Impedanz Z3 zum Abgleichen des Rückhöreffekts, wobei diese Impedanz ebenfalls konstant ist. Der vierte Widerstand Z 4 der Brücke wird durch die Impedanz der Leitung gebildet. Ein Signalgenerator AFliegt in der Diagonale BD der Brücke. Während des Sendens wird ein Signal von dem Generator AT zur Fernsprechvermittlung über die beiden Leitungsanschlußpunkte A und D gesandt. Während des Empfangs werden die Leitungssignale den Anschlußpunkten A und C zugeführt, mit denen die beiden ersten Widerstände der Brücken verbunden sind, und werden der Empfangskapsel Aflzugefünrt.

Eine derartige Schaltung hat eine Reihe von Nachteilen. Zum Beispiel stellt sie nicht sicher, daß der Rückhöreffekt bei einer Änderung der Länge der Fernsprechleitung korrekt abgeglichen wird, weil die Abgleichsimpedanz Z3 konstant ist. Die Eingangsimpedanz des Fernsprechapparats hängt somit von den Werten zweier fester Widerstände und von der Ausgleichsimpedanz ab, und somit ist die an der Vermittlungsstelle befindliche Verzweigung, welche einen Übergang von zwei Drähten auf vier Drähte ermöglicht, nicht ausgeglichen, was zu erheblichen Störungen wie Instabilität, Echoeffekt, usw. führen kann.

Aus der DE-OS 22 50 645 ist eine Gabelschaltung zur Ankopplung einer Sendeschaltung und einer Empfangsschaltung an eine Zweidrahtleitung bekannt wobei einerseits durch die Leitungsimpedanz der Zweidrahtleitung und ihre Nachbildungsimpedanz zwei Arme einer Brückenschaltung gebildet sind und andererseits zwei weitere Impedanzen die anderen beiden Arme der Brückenschaltung darstellen und die Sendeschaltung an die eine Brückendiagonale und die Empfangsschaltung an die andere Brückendiagonale angeschlossen ist Ein Ausgangskreis und ein Eingangskreis der Sendeschaltung sind über einen Teil der Brückenschaltung miteinander gekoppelt Eine der weiteren Impedanzen ist durch einen einstellbaren Kompensationswiderstand gebildet mit welchem die Brückenschaltung zur Entkopplung zwischen der Sendeschaltung und der Empfangsschaltung abgeglichen werden kann. Gemäß der in dieser Druckschrift angegebenen Beziehung hängt die Eingangsimpedanz der Gabelschaltung bezüglich der Zweidrahtleitung von vielen Parametern ab, unter anderem von der Impedanz der Hörerkapsel, was eine kritische Dimensionierung der Nachbildungsimpedanz mit sich bringt, und vom jeweiligen Wert des einstellbaren Kompensationswiderstandes. Sowohl die Anpassung der Eingangsimpedanz an die Leitungsimpedanz als auch die Güte der Entkopplung zwischen Sendeschaltung und Empfangsschaltung bleiben somit abhängig von Veränderungen der Hörerkapselimpedanz. Die Güte der Entkopplung zwischen Sende- und Empfangsschaltung hängt zudem von der Sorgfalt ab, mit der die Einstellung des Kompensationswiderstandes

jo vorgenommen worden ist.

Aus der DE-AS 21 31 196 ist eine aktive rückhördämpfende Schaltung für einen Fernsprechapparat mit einem Sendeteil, einem Empfangsteil und einer an diese beiden Teile angeschlossenen Teilnehmerleitung be-

j5 kannt, bei der an den Ausgang des Sendeteils ein Spannungsteiler zum Teilen der durch den Sendeteil übertragenen Signalspannung angeschlossen ist, ferner zwischen den Spannungsteiler und die Teilnehmerleitung ein Verstärker eingeschaltet ist, welcher über die

4(i Leitung unabhängig von der an sie angeschlossenen Last einen Gleichstrom fließen läßt, dessen Stärke der durch den Spannungsteiler geteilten Spannung proportional ist, außerdem der Empfangsteil über die Verzweigung zwischen dem Sendeteil und dem Spannungsteiler sowie die Verzweigung zwischen dem Verstärker und der Teilnehmerleitung geschaltet ist und über den Sendeteil und über den Empfangsteil je ein Widerstand geschaltet ist, dessen Impedanz sich in Abhängigkeit von der über der Teilnehmerleitung

-,(i liegenden Gleichspannung ändert. Mit dieser Schaltung soll einerseits die Dämpfung der Sende- und Empfangspegel beträchtlich vermindert werden. Andererseits sollen stets konstante Gleichstrombecüngungen aufrechterhalten werden, um einen gleichbleibenden

•)5 Arbeitspunkt der aktiven Elemente sicherzustellen und damit eine Verzerrung der Sende- und Empfangspegel sowie eine durch Änderung der Länge der Teilnehmerleitung hervorgerufene Änderung des Versiärkungsgrades zu verhindern. Allerdings wird die Aufrechterhal-

bo tung gleichbleibender Arbeitspunkte zu Lasten sich verändernder Verstärkereingangsimpedanzen erkauft. Dadurch sind jedoch Fehlanpassungen möglich, die einerseits zu störenden Echosignalen im Fernsprechnetz führen können und andererseits bei dem Bestreben, stets eine gleichbleibende optimale Entkopplung zwischen Sende- und Empfangsteil des Fernsprechapparates aufrecht zu erhalten, hinderlich sind.

Aus der DE-OS 22 59 993 ist eine Schaltungsanord-

nung für einen Fernsprechapparat mit einem Mikrophon, einem Mikrophonverstärker, einem Hörer, einem Hörverstärker und einer Schaltung zum Ausgleich des Dämpfungsunterschieds verschieden langer Teilnehmeranschlußleitungen in beiden Übertragungsrichtungen bekannt, die eine durch eine aktive RC-Schaltung gebildete Gabelschaltung aufweist. Damit wird die Notwendigkeit eines Übertragers oder gleichartiger Induktivitäten vermieden, um diese Schaltungsanordnung als integrierte Schaltung herstellen zu können. Mit dieser Schaltungsanordnung lassen sich unterschiedliche Dämpfungswerte durch unterschiedliche Leitungslängen kompensieren. Zu diesem Zweck sind Dioden vorgesehen, deren Durchlaßarbeitspunkt bei einer Gleichstromänderung, die bei einer Leitungslängenänderung auftritt, derart geändert wird, daß sich der Wechselstromwiderstand der Dioden im Sinne einer Kompensierung der geänderten Dämpfung der Leitungslänge ändert. Auf diese Weise kann man zwar auch bei dieser Schaltungsanordnung die Wechselsignalpegel auf einem von Leitungslängenänderungen unabhängigen Wert halten. Da man dies jedoch mit einer Änderung von Wechselstromimpedanzen erreicht, führen Leitungslängenänderungen auch in diesem Fall zu einer Änderung der Wechselstromwiderstandsverhältnisse. Bei Leitungslängenänderungen kann es daher wiederum zu störenden Echowirkungen oder zu mangelnder Entkopplung zwischen Sendeschaltung und Empfangsschaltung kommen.

Demgegenüber besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Schaltungsanordnung der eingangs angegebenen Art solchermaßen zu verbessern, daß sich auch bei Leitungslängenänderungen sowohl ein möglichst geringer Rückhöreffekt als auch eine möglichst gute Anpassung der Eingangsimpedanz erreichen läßt.

Die Lösung dieser Aufgabe ist im Patentanspruch 1 angegeben und in den weiteren Ansprüchen vorteilhaft weitergebildet.

Durch die erfindungsgemäße Lösung lassen sich zwei technische Probleme, nämlich die Unterdrückung des Rückhöreffektes und das Erreichen einer optimalen Impedanzanpassung, unabhängig voneinander machen. Daher ist man in der Wahl der meisten Schaltungsparameter freier, weil man bei einer Optimierung in einer Richtung nicht eine Verschlechterung in der anderen Richtung, beispielsweise eine Verschlechterung der Anpassungsbedingungen, in Kauf nehmen muß. Daher kann man die Eingangsimpedanz des Fernsprechapparates mit der erfindungsgemäßen Schaltung praktisch unabhängig von den Werten der festen Widerstände machen, wodurch eine mögliche mangelnde Anpassung in der Gabelschaltung der Vermittlungsstelle vermieden wird Weiterhin kann man bei Verwendung der erfindungsgemäßen Schaltung im Fernsprechapparat zwei identisch ausgebildete Kapseln zum Senden und zum Empfangen von Signalen verwenden, wobei diese Kapseln von beliebiger Art sein können, beispielsweise elektromagnetisch, piezoelektrisch usw. arbeitende Wandler.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt

Fig.2 schematisch den Grundaufbau einer erfindungsgemäßen Schaltung,

Fig.3 ein Blockdiagramm einer erfindungsgemäßen Ausführungsform, und

F i g. 4 ein Blockdiagramm, welches die Schaltung von F i g. 3 bei einer Anwendung zeigt, bei der gewisse vorteilhafte Eigenschaften der erfindungsgemäßen Schaltung offenbar werden.

F i g. 2 zeigt_drei Impedanzen^Z1, Z2 und Z 3, deren Werte mit Zl, Z2 und Z 3 bezeichnet werden. Mindestens eine der beiden Impedanzen Zl und Z3 ist veränderlich in Abhängigkeit von der Länge der Leitung der Fernsprechstelle, um in jedem Fall den Rückhöreffekt abgleichen zu können. Es wird z. B. die

ίο Impedanz Z3 als variable Impedanz gezeigt. Die Art und Weise, in der der Wert Z3 dieser Impedanz automatisch eingestellt wird nach einer Veränderung der Länge der Leitung der Fernsprechstelle, wird nachstehend unter Bezugnahme auf F i g. 3 beschrieben.

is Z4 stellt die Impedanz der Leitung des Fernsprechapparats an der Fernsprechstelle dar, deren Wert mit Z 4 bezeichnet wird.

A und D bezeichnen Leitungsanschlußpunkte, während B einen der Anschlußpunkte bezeichnet, von dem die Signalaussendung abgeleitet wird, wobei der zweite Anschlußpunkt D ist, und C bezeichnet einen der Anschlußpunkte, von dem der Empfang abgeleitet wird, wobei der zweite Anschlußpunki A ist.

AT bezeichnet einen Verstärker für die von dem

2-j Mikrofon M bei der Signalaussendung erzeugten

Signale.

ZA bezeichnet eine Impedanz, deren Wert ZA ist und die so geschaltet und dimensioniert ist, daß sie die Eingangsimpedanz des Fernsprechapparats unabhängig

jo von den Dimensionen der Impedanzen Zl und Z3 bestimmt. Dies ist notwendig, weil die Impedanz Z3 veränderlich ist und weil vermieden werden muß, daß dies die Eingangsimpedanz des Fernsprechapparats in ungünstiger Weise beeinflußt, was zu Anpassungspro-

j5 blemen an der Vermittlungsstelle führen würde. Die Einführung der Impedanz ZA macht es möglich, in jedem Fall eine vorbestimmte Impedanz zwischen den Anschlußpunkten B und D zu haben, und der Wert von ZA wird so gewählt, daß die Eingangsirnpedanz einen für die Verbindung mit der Vermittlungsstelle optimalen

Wert hat.

Wenn Zin den Wert der optimalen Eingangsimpedanz der Schaltung bezeichnet, k ein Koeffizient ist, dessen Funktion später beschrieben wird und das Symbol // andeutet, daß die durch dieses Symbol verbundenen Komponenten parallel zueinander arbeiten, muß die folgende Beziehung erfüllt werden

Zin = Zl + kZA//(Z\ + Zi).

Wenn die Bedingung

kZA <:(Z1 +Z3)

(D

erfüllt wird, kann man schreiben Zin=*Z2+kZA, woraus folgt

kZA~Zin-Z2

(2)

Die obigen Gleichungen machen deutlich, daß die erwähnte Unabhängigkeit für die Impedanz ZA erhalten werden kann, vorausgesetzt, daß deren Wert ZÄ die Bedingung (1) erfüllt

Es sei darauf hingewiesen, daß die schematisch gezeigte Schaltungsstruktur im wesentlichen die einer Wheatstone-Brücke ist Diese Struktur unterscheidet sich jedoch von den eingangs erwähnten bekannten Schaltungsstrukturen dadurch, daß eine der beiden

Impedanzen Zl, Z 3 variabel ist und die Impedanz ZA dem Sendeverstärker A Γ zwecks Bildung der Eingangsimpedanz des Fernsprechapparats hinzugefügt ist. Zum Abgleich der Brücke und damit zum Abgleich des Rückhöreffekts muß offenbar die nachfolgende Beziehung erfüllt werden

AR bezeichnet einen Empfangsverstärker, der dazu dient, die von der Leitung kommenden Signale zu verstärken und diese zur Empfangskapsel R zu schicken.

In Fig.3 werden für dieselben Komponenten dieselben Symbole und Bezugszeichen verwendet wie in Fig. 2.

Die variable Impedanz ZZ enthält im wesentlichen ein Abtastglied SL für den Leitungsstrom, einen Umschalter Cßund drei Impedanzen Z 5, Z 6 und ZT.

Das Sensorglied SL für den Leitungsstrom wird von der Leitung 13, 15 mit Gleichstrom gespeist über die Verbindungsleitungen 8 und 14 und ist dazu ausgebildet, die folgenden Funktionen durchzuführen.

Über die Verbindungsleitungen 8 und 14 tastet das Sensorglied den Spannungswert zwischen den Punkten B und D ab und entnimmt automatisch Strom in Abhängigkeit von den Eigenschaften des in der Vermittlungszentrale befindlichen Speisegenerators und der Leitungslänge, bis die Spannung auf einem bestimmten Ausgleichswert stabilisiert ist, der im voraus bestimmt wurde und unabhängig von der Umgebungstemperatur ist. Die Spannung zwischen A und D ist natürlich abhängig von der Spannung zwischen ßund D über den festen Impedanzwert Ζ~ϊ. Auf diese Weise wird bei Änderung der Leitungslänge die Beziehung zwischen der Spannung an den Anschlußklemmen des Fernsprechapparats und des von ihm verbrauchten Stromes bestimmt.

Ein Teil des Stroms, der zu dem von dem Sensorglied SL entnommenen Stromwort porportional ist, wird in dem Sensorglied SL in Spannung umgesetzt, z. B. durch Hindurchleiten durch einen Widerstand, und diese Spannung ist als Ausgangsspannung auf der Leitung 1 verfügbar.

Auf der Ausgangsleitung 2 fließt ein Strom, der ein Anteil des von dem Sensorglied SL entnommenen Stroms ist. Da der von dem Sensorglied SL entnommene Strom eine Funktion der Länge der Leitung ist, ist auch der Strom auf der Ausgangsleitung 2 von der Länge der Leitung abhängig.

Auf der Leitung 3 fließt dagegen ein Strom mit konstanter und stabilisierter Stromstärke.

Die Schaltung des Sensorglieds SL muß zwischen den Punkten B und D eine hohe Impedanz für ein an B erscheinendes Signal aufweisen, und zwar sowohl beim Empfangs- als auch beim Sendebetrieb, um zu verhindern, daß der Strom auf der Leitung 2 durch die von dem Sprechsignal verursachten Stromschwankungen der Fernsprechleitung beeinträchtigt wird.

Das Entwerfen einer Schaltung, welche die oben erwähnten Funktionen des Sensorgliedes SL durchführt, ist für einen einschlägigen Fachmann ohne weiteres möglich.

Der Umschalter CB wird von dem Sensorglied SL über die Leitung 1 gesteuert Je nach dem Spannungswert auf der Leitung t fügt der Umschalter CB die Impedanz Z6 oder die beiden Impedanzen 2Γ6 und Zl in die Schaltung ein oder nicht, wobei diese Impedanzen dann parallel zu der ständig eingeschalteten Impedanz Z5 liegen und einen Ausgleich der Leitungsimpedanz praktisch für jede Länge der Leitung bewirken.

Bei dem Umschalter CB kann es sich um einen Schwellenwertumschalter mit Hysterese handeln, wie er j zum Stand der Technik gehört.

Der Sendeverstärker /4,renthält im wesentlichen die beiden Verstärkerstufen A 1 und A 2.

Die Stufe A 1 besteht aus einem üblichen Verstärker mit variabler Verstärkung, der von den Leitungen 13

id und 15 über die Verbindungsleitungen 10 und 16 mit Gleichstrom gespeist wird und über die Ausgangsleitung 2 von dem variablen Strom des Sensorglieds SL gesteuert wird. Die Verstärkung der Stufe A 1 hängt somit von der Länge der Fernsprechleitung ab. Die

Ii notwendige konstante Komponente des Stroms wird von dem Sensorglied SL auf der Ausgangsleitung 3 stabilisiert.

Die Stufe A 2 besteht aus einem üblichen Verstärker konstanter Stromverstärkung, der mit Gleichstrom von

2» den Leitungen 13 und 15 über die Verbindungsleitungen 5 und 17 gespeist wird. Von der Stufe A 1 über die Leitung 4 kommender Strom wird nach seiner Verstärkung über die Verbindungsleitung 5 auf die Sendeleitung gegeben.

Der Empfangsverstärker AR besteht im wesentlichen aus den beiden Verstärkerstufen A 3 und A 4.

Die Stufe A 3 wird in ähnlicher Weise wie die Stufe A 1 von einem üblichen Verstärker variabler Verstärkung gebildet. Die Stufe A 3 wird von den Leitungen 13 und 15 über die Verbindungsleitungen 11 und 18 mit Gleichstrom gespeist und empfängt den veränderlichen Strom von dem Sensorglied SL über die Leitung 2 und den konstanten Strom über die Leitung 3.

Leitungssignale werden über die Verbindungsleitun-

j5 gen 6 und 7 erhalten. Da die Stufe A 3 von dem über die Leitung 2 abgegebenen Strom gesteuert wird, der mit der Leitungslänge veränderlich ist, hängt die Verstärkung der Stufe A 3 ebenfalls von der Leistungslänge ab. Die Verstärkerstufe A 4 besteht aus einem üblichen Verstärker konstanter Verstärkung, der von den Leitungen 13 und 15 über die Verbindungsleitungen 12 und 19 mit Gleichstrom gespeist wird und den konstanten Strom von dem Sensorglied SL über die Leitung 3 und die Empfangssignale von dem Verstärker

45/43 empfängt. Die verstärkten Signale werden dann der Empfangskapsel R zugeführt.

Es sei darauf hingewiesen, daß die Anwesenheit des Sensorglieds SL und des Sendeverstärkers AT es möglich macht, die Notwendigkeit eines Kohlemikrofons zu vermeiden, und somit ist es — auch aufgrund der Anwesenheit des Empfangsverstärkers AR — möglich, zwei gleiche Kapseln für das Senden und das Empfangen zu verwenden.

Die Möglichkeit, Kapseln verschiedener Art wie

elektromagnetische, piezoelektrische, usw. Kapseln zu verwenden, wird aus der nachfolgenden Erläuterung deutlich.

Wie bekannt ist, müssen Kapseln verschiedener Art mit Verstärkern verbunden werden, die verschiedene Eigenschaften haben. Insbesondere muß eine ein dem Sendeteil vorgesehene Kapsel an einen Verstärker angeschlossen sein, der eine geeignete Eingangsimpedanz und einen geeigneten Verstärkungsgrad aufweist. In ähnlicher Weise muß einer in dem Empfangsteil vorgesehenen Kapsel ein Verstärker vorangehen, der hinsichtlich seiner Ausgangsimpedanz, seines Verstärkungsgrades und seiner Spannungsdynamik angepaßt ist

In der oben beschriebenen Schaltung wird es dadurch, daß die Verstärker AT und AR direkt von den Leitungen 13 und 15 mit Gleichstrom gespeist werden, ermöglicht, die höchst mögliche Speisespannung zuzuführen, wodurch eine beträchtliche Dynamik der Verstärker selbst sichergestellt wird. Ferner bringt der konstante Strom auf der Leitung 3 eine weitere Unterdrückung der Versorgungsspannungsschwankungen für die Verstärker Ai, A3 und A 4 mit sich, die auf den auf den Leitungen 13 und 15 befindlichen Sprachsignalen beruhen. Es sind Elemente vorgesehen, die es ermöglichen, daß die Verstärker an Kapseln verschiedener Arten angepaßt sind. Zu diesem Zweck ist es ausreichend, daß der Verstärker A T irgendeine Art von Einstellmöglichkeit hinsichtlich seiner Eingangsimpedanz und seiner Verstärkung aufweist und daß der Verstärker AR eine Einstellmöglichkeit hinsichtlich seiner Ausgangsimpedanz, seiner Verstärkung und seiner Spannungsdynamik aufweist.

Diese Einstellmöglichkeiten schließen z. B. eine geeignete Wahl des Wertes einiger Widerstände beim Entwerfen der Schaltungen ein, wobei diese Widerstände integrierte Komponenten oder Einzelkomponenten sein können. Verstärker dieser Art gehören zum Stand der Technik.

Die Arbeitsweise der Schaltung ist wie folgt. Wenn der Hörer abgenommen wird, erscheint eine Spannung über den Anschlußpunkten A und B (Fig.3). Ein entsprechender Strom fließt durch die Leitungen 13 und 8 zu dem Sensorglied SL, welches die Spannung zwischen B und D auf einem bestimmten beim Entwerfen der Schaltung eingegebenen Wert stabilisiert. Das Sensorglied SL erzeugt an seinen Ausgängen:

auf der Leitung 14 einen Strom, dessen Wert von dem Widerstand der Fernsprechleitung und den Eigenschaften des Speisegenerators der Vermittlungsstelle abhängt;

auf der Leitung 3 einen konstanten Strom für die Verstärkerstufe A 1 beim Sendebetrieb und für die Verstärkerstufen A 3 und A 4 beim Empfangsbetrieb, wobei die Verstärkerstufen einen besiimmten Strom von der Leitung 13 entnehmen;
auf der Leitung 2 einen variablen Strom, der zu dem durch die Leitung 14 fließenden Strom proportional ist und dazu dient, die Verstärkungsgrade der Verstärker A 1 und A 3 zu steuern;
auf der Leitung 1 eine variable Spannung, die mit dem durch die Leitung 14 fließenden Strom und damit mit der Leitungslänge variiert und die Schaltvorgänge des Umschalters CBsteuert derart, daß, fails erforderlich, die Impedanz Z6 oder die Impedanzen ZS und Zl zwecks Ausgleichs der Leitungsimpedanz eingeschaltet werden.

Ferner fließt ein Teil des gesamten entnommenen Stroms durch die Impedanz ZA, um dem Verstärker A 2 eine geeignete Vorspannung zu geben.

Zu diesem Zeitpunkt ist die Spannung zwischen A und D an die Leitungslänge angepaßt, und der Fernsprechapparat ist bereit zum Empfang und zum Senden.

Beim Empfangsbetrieb werden die Eingangssignale von der Leitung 13 dem Verstärker -43 über die Zuleitungen 6 und 7 zugeführt, wobei die Zuleitung 7 mit der Leitung 13 über die Widerstände Zl und ZX verbunden ist Diese Signale werden von dem Verstärker Λ 3 in der oben beschriebenen Weise

verstärkt und werden ferner von dem Verstärker
verstärkt und der Empfangskapsel R zugeführt.

Gleichzeitig bewirkt das Signal auf der Leitung 13 einen Stromfluß durch die Impedanz ZA, und der Verstärker A 2 entnimmt über die Zuleitung 5 Strom, der sich mit dem durch ZA fließenden Strom in Phase befindet, und somit bewirkt die Impedanz ZA eine Gegenkopplung für den Verstärker A 2. Auf diese Weise wird der Wert der Impedanz ZA zwischen den Anschlußpunkten B und D, soweit das Signal betroffen ist, in einem vorbestimmten Maß herabgesetzt.

Das Maß, um welches das Signal herabgesetzt wird, bestimmt den Wert des Koeffizienten k in der Gleichung (2), welche die Bedingung beschreibt, die von dem Wert ZA zur Erzielung einer optimalen Eingangsimpedanz zu erfüllen ist.

Beim Sendebetrieb wird ein von dem Mikrofon M erzeugtes Signal von dem Verstärker A 1 verstärkt, dessen Verstärkung von dem Steuerstrom gesteuert wird, der von dem Sensorglied SL über die Leitung 2 abgegeben wird, und wird dann fener von dem Verstärker A 2 verstärkt und dem Anschlußpunkt B zugeführt, wo es sich auf die Leitung 13 und teilweise auf die Impedanz ZA aufteilt. Dabei wird erneut von der Impedanz ZA auf den Verstärker Λ 2 eine Gegenkopplung ausgeübt, und dies führt dazu, daß der Verstärker A 2 eine Ausgangsimpedanz vom Wert kZA hat, wie bereits für den Empfangsbetrieb erläutert wurde.

Die Struktur der in F i g. 3 gezeigten Schaltung stellt ίο eine beträchtliche Herabsetzung des Rückhöreffekts sicher derart, daß dieser unterhalb der Störgrenze gehalten wird.

Dies beruht darauf, daß für die von dem Sendeverstärker AT. d.h. von der Stufe /4 2, an dem υ Anschlußpunkt S ankommenden Signale die von der Impedanz Z2 und der virtuellen Impedanz Z4 (F i g. 2), die mit der Leitungslänge variiert, gebildete Anordnung ständig gegenüber der aus den Impedanzen Zl und Z3 gebildeten Anordnung abgeglichen wird, wobei Z3 mit ■m der Leitungslänge variiert.

Die die Stufe A 3 über die Leitungen 6 und 7 erreichenden Signale sind daher gleich und phasenmäßig entgegengesetzt und heben sich daher zu Null weg.

Die oben beschriebene erfindungsgemäße Schaltung 4i kann mit Vorteil bei jeder Art von Fernsprechausrüstung verwendet werden, bei der irgendeine übliche Signaleinrichtung verwendet wird. Unter diesen Signaleinrichtungen sind zu erwähnen die üblichen Wählscheibenanordnungen und die Tastaturanordnungen, die den gewählten Dezimalziffern entsprechende Impulszüge erzeugen, sowie auch das System, welches einen oder mehrere Frequenz- oder Tongeneratoren aufweist, die entsprechend einem vorbestimmten Code Töne oder Frequenzen auf die Leitung geben.

Um eine der Signaleinrichtungen der elektronischen Art wie etwa die beiden zuletzt erwähnten Arten, in der Praxis anzuwenden, ist es offenbar notwendig, daß die Schaltung, welche die erforderlichen Funktionen durchführt, von einer geeignet stabilisierten Spannungsquelle gespeist wird und dazu geeignet ist, mit anderen Komponenten des Fernsprechapparats und mit der Leitung verbunden zu werden. Zum Beispiel ergibt sich bei einem Fernsprechapparat mit Tongeneratoren eine derartige Verbindung aus der Notwendigkeit zu vermeiden, daß Signale mit einer Frequenz ähnlich der Frequenz der Signaleinrichtung, die zufällig von dem Mikrofon erzeugt werden, während des Betriebs der Signaleinrichtung auf die Leitung gegeben werden und

dadurch unerwünschte gegenseitige Störungen herbeiführen. Ferner ist es bekanntermaßen beim Entwerfen einer Schaltung für einen Fernsprechapparat notwendig, sicherzustellen, daß der Generator in korrekter Weise an die Leitung angepaßt ist und genügend Spannungs- und Stromwerte der Töne oder Frequenzen auf die Leitung selbst gegeben werden.

Die oben erwähnten Anforderungen werden in besonders vorteilhafter Weise erfüllt, wenn man die erfindungsgemäße Schaltung gemäß dem Blockdiagramm von F i g. 4 verwendet, bei der zur Bezeichnung derselben Komponenten dieselben Bezugszeichen wie in Fig.3 verwendet werden. Diese Schaltung unterscheidet sich von der in Fig.3 nur hinsichtlich der Hinzufügung eines Blocks DS, der den Tongenerator einer Signaleinrichtung andeutet, sowie hinsichtlich einiger zu bereits beschriebenen Blöcken führender Verbindungen.

Es sei darauf hingewiesen, daß eine stabilisierte Spannung direkt von dem Sensorglied SL über eine Leitung 20 abgeleitet wird, ohne daß zusätzliche Schaltungsstufen oder Komponenten zum Speisen der Signaleinrichtung DS vorgesehen werden. Das Entfernen der Schaltung des Sensorglieds SL derart, daß es eine stabilisierte Spannung abgibt, ist dem Fachmann auf diesem Gebiet ohne weiteres möglich. Die zweite Speiseklemme der Signaleinrichtung DS ist über eine Verbindungsleitung 21 mit der Leitung 15 verbunden.

Um zu vermeiden, daß von dem Mikrofon Merzeugte Signale, deren Frequenzen ähnlich den von der Signaleinrichtung DS erzeugten Frequenzen sind, mit den Frequenzen in eine störende Beziehung geraten, die ϊ von der Signaleinrichtung DS erzeugt werden und der Leitung lediglich zu Signalgabezwecken zugeführt werden, ist es möglich, von einer solchen Einrichtung in einer an sich zum Stand der Technik gehörenden Weise ein Signal abzuleiten, welches einen vorbestimmten

ίο Wert während der Tonerzeugung und einen davon verschiedenen vorbestimmten Wert zu jeder anderen Zeit aufweist. Ein solches Signal kann dazu verwendet werden, einen elektronischen Schalter zu steuern, der in Serie mit dem Mikrofon M oder einer anderen Stufe

i") liegt und den Betrieb des Verstärkers A1 zur Verhinderung irgendeiner Störung sperren kann. Schaltungen dieser Art gehören ebenfalls zum Stand der Technik. In Fig. 4 wird die Funktion der Sperrung des Mikrofons einfach durch eine Verbindung 22 zwischen

2(i der Einrichtung DSund dem Verstärker A 1 angedeutet.

Zur Impedanzanpassung der Einrichtung DS und zur

Verstärkung der von ihr erzeugten Tonsignale wird erfindungsgemäß die Verstärkerstufe /V 2 konstanter Stromverstärkung des Sendeverstärkers A Γ verwendet.

:ϊ Zu diesem Zweck ist die Einrichtung DS mit dem Eingang der Stufe A 2 über eine Leitung 23 verbunden, wie in F i g. 4 gezeigt wird.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (13)

Patentansprüche:

1. Schaltung zum Empfang und zum Aussenden von Signalen, die zur Anwendung in eine.m ^r> Fernsprechapparat geeignet ist, mit impedanzbehafteten Komponenten, die im wesentlichen nach Art einer Wheatstonschen Brücke angeordnet sind, deren eine Diagonale von zwei AnschluBpunkten begrenzt wird, von denen die Signalaussendung abgeleitet wird, und deren zweite Diagonale von zwei AnschluBpunkten begrenzt wird, von denen der Signalempfang abgeleitet wird, wobei der erste Empfangsanschlußpunkt A der eine Leitungsanschlußpunkt und der zweite Sendeanschlußpunkt D i> der zweite Leitungsanschlußpunkt ist, die zwischen den beiden Leitungsanschlußpunkten liegende Impedanz aus der Impedanz der Teilnehmeranschlußleitung besteht, und eine der beiden Impedanzen, die sich in denjenigen Brückenzweigen befinden, von denen der eine den zweiten Empfangsanschlußpunkt und den zweiten Leitungsanschlußpunkt miteinander verbindet und der andere den ersten Sendeanschlußpunkt und den zweiten Ernpfangsanschlußpunkt miteinander verbindet, veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die veränderbare Impedanz automatisch in Abhängigkeit von der Länge der Teilnehmeranschlußleitung dimensioniert wird und daß eine Einrichtung (ZA) vorgesehen ist, welche die Eingangsimpedanz (Zin) m des Fernsprechapparates stabil auf einem vorbestimmten Wert hält und mit einer Impedanz (ZA) behaftet ist, die viel kleiner ist als die Summe aus den Werten der genannten beiden Impedanzen (Z3, Zl).

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- η zeichnet, daß sowohl die zwischen den zweiten Empfangsanschlußpunkt (C) und den zweiten Leitungsanschlußpunkt (D) als auch die zwischen den zweiten Empfangsanschlußpunkt (C) und den ersten Sendeanschlußpunkt (B) geschaltete Impedanz (ZI w bzw. Z1) veränderbar ist.

3. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Empfangsverstärker (AR) und ein Sendeverstärker (AT) vorgesehen sind, die eine mit der Leitungslänge veränderliche Signalver- « Stärkung bewirken.

4. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte veränderbare Impedanz (Z3) im wesentlichen aufweist: ein Sensorglied (SL) zum Erfassen des Wertes der ->o Leitungsspannung und zum Entnehmen von Strom, bis die Spannung auf einem mit bezug auf die Leitungslänge vorbestimmten Wert stabilisiert ist, wobei das Sensorglied ferner dazu dient, an seinem ersten Ausgang (1) eine dem entnommenen Strom γ, entsprechende Spannung zu erzeugen und an seinem zweiten Ausgang (2) einen mit dem entnommenen Strom veränderlichen Strom zu führen;

einen Umschalter (CB), der dazu dient, eine Impedanz (Z6) oder mehrere Impedanzen (Z6, Z7) mi je nach dem Wert der von dem Sensorglied (SL) an dessen ersten Ausgang (1) gelegten Spannung zwischen den zweiten Empfangsanschlußpunkt (C) und den zweiten Leitungsanschlußpunkt (D) zu legen. μ

5. Schaltung nach Anspruch 4 zur Verwendung in einem mit einer elektronischen Signalgabeeinrichtung versehenen Fernsprechapparat, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensorglied (SL) an einem Anschluß eine vorbestimmte Spannung liefert, die bezüglich des zweiten Leitungsanschlußpunktes (D) stabil der elektronischen Signalgabeeinrichtung (DS) direkt als Speisespannung zugeführt ist

6. Schaltung nach Anspruch 3 oder 5 zur Anwendung in einem Fernsprechapparat, der eine mit mindestens einem Tonerzeuger versehene elektronische Signalgabeeinrichtung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Sendeverstärker (AT) Schaltungsmittel aufweist, die mit dem Tongenerator der elektronischen Signalgabeeinrichtung (DS) in solcher Weise verbindbar sind, daß der Sendeverstärker (A T) während der Erzeugung eines Signals durch den Tongenerator gegenüber den Mikrophonsignalen unempfindlich ist.

7. Schaltung nach Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfangsverstärker (AR) einen mit fester Verstärkung arbeitenden Verstärker (A 4) und einen mit variabler Verstärkung arbeitenden Verstärker (A 3) aufweist, wobei der letztere durch den von dem Sensorglied (SL) über dessen zweiten Ausgang (2) kommenden variablen Strom steuerbar ist.

8. Schaltung nach Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Sendeverstärker (AT)einen mit fester Stromverstärkung arbeitenden Verstärker (A 2) und einen mit variabler Verstärkung arbeitenden Versärker (A 1) aufweist, wobei der letztere von dem von dem Sensorglied (SL) über dessen zweiten Ausgang (2) kommenden variablen Strom steuerbar ist.

9. Schaltung nach Ansprüchen 6 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß der mit fester Stromverstärkung arbeitende Verstärker (A 2) an seinem Eingang die von dem Tongenerator kommenden Signale verstärkt und der Leitung zuführt.

10. Schaltung nach Ansprüchen 3, 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Sendeverstärker (AT) und der Empfangsverstärker (AR) über die Leitungsdrähte (13, 15) mit Gleichstrom versorgt werden.

11. Schaltung nach einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Sendeverstärker (A T) hinsichtlich seiner Eingangsimpedanz und seiner Verstärkung auf die bei verschiedenen Arten von elektro-akustischen Wandlern erforderlichen Parameter einstellbar ist.

12. Anordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfangsverstärker (AR) hinsichtlich seiner Ausgangsimpedanz, seiner Verstärkung und seines Spannungs-Aussteuerbereichs zwecks Anpassung an die Parameter verschiedener elektroakustischer Wandler einstellbarist.

13. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (ZA) zur Stabilisierung der Eingangsimpedanz des Fernsprechapparates auf einem vorbestimmten optimalen Wert eine fünfte Impedanz (ZA)aufweist, die mit dem mit fester Verstärkung arbeitenden Verstärker (A 2) des Sendeverstärkers (AT) eine Rückkopplungsschleife bildet, welche den Ausgangswert (ZA) der fünften Impedanz (ZA) auf einen Wert (kZÄ) reduziert, welcher in jedem Fall die optimale Eingangsimpedanz des Fernsprechapparates darstellt.