DE2757100C2 - Telefon-Sprechnetzwerk - Google Patents

Description

() pp

liehen Rückhörpegel über dem Eingang (Dl) zu

j g

henden Signals über dem Widerstand, und dieser Teil ist mit dem Sendesignal über der Telefonleitung nicht in

pg ( Phase, !n Fig. 1 ist ein schematisches Funktionsschali-

dem von der Leitung mit Spannung versorgten Emp- 40 bild einer Brückenkonfiguration gezeigt, das grundsätzfangsverstärkerf/L4^ erzeugt lieh den in den genannten Patentschriften vorhandenen

Brückenaufbauten entspricht, und es sind die gleichen Bezugszeichen wie in der US-PS 38 23 272 verwendet. Hier fällt ein Teil des von TR1 erzeugten Sendesignals Vs über dem Widerstand R 5 und der Ausgleich dazu über der Telefonleitungs-Impedanz ZL ab. Bei dieser Brückenschaltung bildet das über dem Widerstand /?5

Die Erfindung betrifft ein Telefon-Sprechnetzwerk nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die bisher üblichen Sprechnetzwerke für Telefonapparate wurden mit einem Gabelübertrager (Hybrid-

entv/ickelte Sendesignal eine phasenverschobene Quel Ie, die über den Widerstand /?4 angekoppelt ist und Netzwerk) ausgestattet, der so aufgebaut war, daß er 50 effektiv das von der Telefonleitung durch ZB über den eine gewisse Trennung der Signale erzeugte, die gleich- Eingang zum Hörer eingekoppelte Sendesignal auszeitig über eine Zweidraht-Telefonleitung geser. 'st und löscht. Wegen des über dem Widerstand R 5 abfallenempfangen wurden. den Anteils des Signals muß jedoch der Ausgang des

Die Möglichkeit, den Gabelübertrager durch ein elek- Mikrofonverstärkers TR1 ein wesentlich größeres Sentronisches Sprechnetzwerk zu ersetzen, ergibt eine be- 55 designal ohne Beschneidung verarbeiten können, v/ozu trächtliche Verringerung der Größe und des Gewichtes eine höhere Betriebsgleichspannung an den Leitungsander Sprechnetzwerke bei gleichzeitig verbesserter Wir- hl d fd

kungsweise des Fernsprechsystem^

Bei einer typischen Langschleifen-Anordnung muß ein Minder ileitungsstrom von 25 mA aus den 48-V-Batterien des Telefon-Vermittlungsamtes gezogen werden, um die vorhandenen Leitungsrelais zu betreiben. Dabei begrenzt der durch den Widerstand der Telefonleitung

entstehende Spannungsabfall die am Telefonapparat g g

vorhandene Spannung auf ca. 5 V, und damit dessen 65 Spannung soweit herabsetzen, daß das elektronische Gleichspannungs-Klemmenwiderstand auf ca. 200 Ohm. Netzwerk unter Umständen nicht mehr funktionsfähig

i Mi di TlfhNk

gpg g

Schlüssen des Gerätes erforderlich ist Da die Versorgungsspannung von dem Vermittlungsamt her festliegt (Nennwert 48 V=), würde dadurch die Schleifenlänge beschränkt. Falls ein solches mit einer elektronischen Schaltung ausgerüstetes Telefon bei Langschieifenbetrieb parallel zu einem Telefonapparat mit herkömmlichem Gabelübertrager liegt, kann die hohe Stromentnähme des letzteren die von der Leitung verfügbare S i hb d

Da jedoch elektronische Netzwerke und insbesondere als integrierte Schaltungen aufgebaute Netzwerke ge-

ist. Mit derartigen Telefonsprech-Netzwerken ausgerüstete Telefonapparate können also nicht in Langschlei-

#«-■.. _ * .1, 44f>lMW«

fen eingesetzt werden, in den^n noch ältere Telefonapparate vorhanden sind.

Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, ein Telefon-Sprechnetzwerk zu schaffen, das als integrierte Schaltung aufgebaut, den Einsatz eines damit ausgerüsteten Telefongerätes in Langsclileifenanordnungen mil herkömmlichen Telefonapparaten zusammen gestattet und auch bei großen Schleifenlän^en die Übertragung von nicht beschnittenen "endesignalen erlaubt.

Die Aufgabe wird gelöst mit einem Telefon-Sprechnetzwerk der angegebenen Gattung, das die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 besitzt. Die Verwendung von mehreren parallelgeschalteten Transistoren ohne Vorschaltung eines Abgleichswiderstandes ermöglicht zusammen mit dem weiteren Transistor den Abgleich des Rückhörpegels in angemessener Weise, wobei die Anzahl der parallelgeschalteten Transistorei na'-h den Anforderungen des Telefonnetzes ausgelegt v/erden kann. Durch den direkten Anschluß der Ausi'gangstransistoren über der Telefonleitung wird eine λ niedrigere Betriebs-GIeidispannung für das Gerät mög-S Hch. In dem weiteren Transistor werden phasenverscho- ^bene Sendesignale so geführt, daß ein Ausgleich der ; * Brückenschaltung und insbesondere eine Dämpfung des , Rurkhörpegels über den Eingang des Empfangsverstärkers möglich ist.

Eine vorteilhafte Weiterbildung ist durch Anspruch 2 gekennzeichnet. Es ist so leicht möglich, den erforderlichen Rückhörpegel zu schaffen.

Es ist auf diese Weise möglich, beispielsweise durch ', die Ausbildung des Empfangsverstärkereingangs aL eine in Reihe zu dem Nebenschluß aus weiterem Transistor und Anpassungsimpedanz liegende Diode auszugestalten, an der im Nebenschluß die Basis/Emitter-Strekke eines Anpassungstransistors liegt; so wird dessen Emitter-Kollektorstrom im wesentlichen gleich dem Strom der Diode bzw. ein Vielfaches dieses Stromes sein.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert; in dieser zeigt

F i g. 1 ein schematisches Funktionsschaltbild eines Telefon-Sprechnetzwerkes nach dem Stand der Technik, wie es in der Beschreibung^einleitung besprochen wurde,

Fig.2 ein schematisches Funktionsschaltbild eines erfindungsgemäßen Telefon-Sprechnetzwerkes und

Fig.3 ein detaillierteres Schaltbild eines Telefon-Sprechnetzwerkes entsprechend dem in F i g. 2 gezeigten schematischen Funktionsschaltbild.

In F i g. 3 sind einige Bauelemente ohne Bezugszeichen gelassen und in der Beschreibung nicht näher erläutert, da ihre Funktion dem Fachmann geläufig ist

Das schematische Schaltbild aus Fi g. 2 zeigt die vier Grundzweige der Brücke, die einen Abschlußwiderstand R1 und eine Telefonleitung-Impedanz ZL umfaßt, die im Nebenschluß zwischen den Anschlüssen Tund 7? der Telefonleitung angeschlossen sind, Ausgangstransistoren Q1 des Sendeverstärkers, die mit ihren Emitter-KoIIektor-Strecken ebenfalls zwischen T und R angeschlossen sind, einen Überbrückungstransistor Q 2, der zwischen Tund S angeschlossen ist, und eine Überbrükkungsimpedanz ZN, die ebenfalls zwischen Tund Sangeschlossen ist Empfangssignal-Ströme /«, die sich aus primär durch ZN Fließenden Signalströmen ergeben, entwickeln über einer Diode D1 eine Spannung, die als Eingangssignal für einen Empfangsverstärker RA wirkt Das Ausgangssignal des Verstärkers RA wird seinerseits benutzt, um einen Hörer Rx anzusteuern. Das Ausgangssignal eines Mikrofons Tx wird über einen Sendeverstärker TA auf die Basisanschlüsse sowohl der Transistoren Q1 als auch des Transistors Q2 aufgekoppelt.

Ersterer entwickelt den Hauptteil des Sendesignal-Stroms h direkt über den Anschlüssen T und R der Telefonleitung. Es wird jedoch auch ein Abgleich-Signalstrom /> durch den Transistor Q2 erzeugt, um den erforderlichen Rückhör-Pegel in Verbindung mit den

ίο Sendesignalen zu erzeugen, die von T, R durch die Impedanz ZN aufgekoppelt werden. Um die Brücke abzugleichen, muß für die Sendesignal-Ströme folgende Beziehung gelten:

Iß

ZL Rl ZL +Rl

ZN

Bei einer typischen Schaltung ist die Impedanz der Parallelkombination von ZL und R 1 ungefähr ¹Ao der

'- Impedanz von ZN. Somit muß der Sendesignai-Strom /V ungefähr lOmal so groß sein wie /» Bei einer integrierten Schaltungsanordnung hat jeder der Transistoren dieselben Betriebseigenschaften. Somit kann /Vdadurch lOnial so groß wie /s gemacht werden, daß man für Q1 zehn Transistoren parallel schaltet. Da jeder der zehn Transistoren in Q1 und der einzelne Transistor Q 2 im wesentlichen gleich große Ströme ziehen, ist dann der von Ql insgesamt gezogene Strom lOmal so groß wie der von Q 2 gezogene Strom. Man sieht auch, daß bei dieser Anordnung das über dem Ausgang von Q ι entwickelte Sendesignal direkt an T und R der Telefonleitung angelegt ist, ohne daß der übliche Serien-Lastwiderstand vorhanden ist. Dadurch ist das Netzwerk unmittelbar in der Lage, mit einer sehr niedrigen, von der Leitung zugeführten Betriebsspannung zu arbeiten.

Eine Ausführungsform der in Fig.2 dargestellten Funktionsschaltung ist in dem detaillierten, schematischen Schaltbild der F i g. 3 wiedergegeben. Die Grundkomponenten haben dieselben Bezugszeichen wie in F i g. 2. Der Aufbau und die Wirkungsweise dieser mehr ins einzelne gehenden Schaltungsanordnung ergibt sich aus der folgenden Beschreibung:

Das elektronische Netzwerk ist zwischen den T- und Ä-Anschlüssen der Telefonleitung über eine Spannungsstoß-Schutzschaltung angeschlossen, die einen Serienwiderstand R10 und eine Nebenschluß-Zener-Diode Z10 umfaßt. Zusätzlich ist ein Brücken-Polaritätswächter PQ über der Leitung angeschlossen. Es ist jedoch darauf hinzuweisen, daß der Serienwiderstand dieser Bauelemente (nominal kleiner als 100 Ohm) relativ klein im Vergleich zu den ca. 1300 Ohm der Leitungsimpedanz ist, wenn das Gerät unter Langschleifen-Bedingungen arbeitet Somit ist der Rest des elektronischen Netzwerkes effektiv direkt an den Leitungs-Anschlüssen Tund R des Telefongerätes angeschlossen.

Zunächst wird der Betrieb der Schaltung für Sendesignale beschrieben. Ausgangssignale des Mikrofons Tx werden über einen Kondensator ClO und einen Widerstand R il an die Diode D10 angelegt. Das Signal wird dann durch den Transistor Q10 verstärkt, der eine im wesentlichen konstante Signalstromquelle durch die Diode £> 11 bildet. Da die Basis-Emitter-Sperrschichten der Transistoren Q1 und Q 2 im Nebenschluß zur Diode D Jl liegen, ist der Spannungsabfall über ihnen derselbe. Folglich ist der durch jeden der Transistoren Q1 und Q2 fließende Emitterstrom in etwa derselbe wie der durch die Diode D11 fließende Strom. Da jedoch

der Hauptteil dieses Emitterstroms durch die Kollektoren dieser Transistoren und nur ein kleiner Teil durch ihre Basisanschlüsse fließt, gilt folgende Beziehung:

Gesamtzahl der Transistoren Qi ... Ql einzelne Diode D11

Man sieht somit, daß eine Stromverstärkung des Signaistroms ip durch die Diode D 11 ohne weiteres erzielt werden kann. Da der Spannungsabfall über der Diode DIl ungefähr 0,6 Volt beträgt und die Emitter-Kollektor-Sättigungsspannung von QlO ungefähr gleich 0,1 Volt ist, sieht man, daß das Netzwerk (ausschließlich der Spannungs-Schutzschaltung) bei Spannungen herunter bis zu ungefähr 0,6 + 0,1 =0,7 Volt arbeitet, ohne das auftretende Sendesignal abzuschneiden oder zu kappen. In ähnlicher Weise arbeiten der Transistor Q2 und die Diode Dl bei Arbeitsspannungen bis herunter zu 0,7 Volt, ohne das Empfangssigna! abzu-

proportional ist. Im Senderverstärker TA wird die von der Leitungslänge abhängige Gleichspannung von U durch den Widerstand /?12 eingekoppelt und an die Basis des Transistors Q17 gelegt. Da die Spannung bei _ij_ 5 U mit größerer Schleifenlänge abnimmt, nimmt die an i_D' die Basis des Transistors C? 17 angelegte Spannung in entsprechender Weise ab und senkt den Stromfluß durch diesen Transistor, wodurch die Belastung über der Diode D10 verringert wird. Dies vergrößert den an die Basis des Transistors Q10 angelegten Send^signalpegel. Der Unterschied zwischen den Emitter-Basis-Spannungen djs Transistors QX7 und der Diode DlO wird von dem Spannungsabfall über dem Widerstand R13 bestimmt, der seinerseits von dem durch den Widerstand R 12 fließenden Gleichstrom bestimmt ist. Dieser Gleichstrom und der Wechselspannungs-Signalstrom, der durch den Widerstand/? 11 vom Mikrofon Tx fließt, teilt sich zwischen dem Transistor Q17 und der Diode DlO auf. Der Wechselspannungs-Signalstrom

schneiden. Wegen des im Vergleich zu dem über der 20 wird auf den Senderverstärker gekoppelt und ist klein Telefonleitung auftretenden Spannungsabfall relativ ge- im Vergleich zu dem Strom durch den Widerstand R12. ringen Spannungsabfalls über dem Netzwerk steuern Folglich ist der Gewinn des Senderverstärkers TA umdie Transistoren Q1, Q 2 und Q10 gemeinsam den Sen- gekehrt proportionai zur Spannung bei U. designalstrom, den der Telefonapparat aus der Telefon- in gleicher Weise steuern der Transistor Q18 und die

leitung zieht. Das zwischen Γ und R erscheinende Sen- 25 Widerstände R 14 und R 15 die Amplitude des empfandesignal hat einen Signalstrom durch ZN zur Folge, der genen Signals, das an die Basis des Transistors Q11 über der Diode D1 erscheint. Dieser Strom ist jedoch gegen den von Q 2 entwickelten Sendesignalstrom phasenverschoben. Die Stärken dieser beiden Ströme sind so, daß im Empfänger der erforderliche Rückhör-Pegel 30 erzielt wird, so daß ein Teilnehmer, der das Telefon benutzt, nicht den Eindruck einer toten Leitung erhält.

Beim Empfangsbetrieb werden empfangene Signale auf der Telefonleitung, die zwischen Tund R erscheinen,

über die Eingangsschutzschaltung eingekoppelt und 35 sis-Emitter-Übergänge bzw. Sperrschichten einer Vielsind hauptsächlich durch den Widerstand R 1 abge- zahl von NPN-Transistoren (ebenfalls nicht dargestellt)

werden dann im Nebenschluß mit dieser Diode verbunden, wehrend ihre Kollektoren an die andere Seite der Leitung gelegt werden. Die Konfiguration ähnelt der

Ir durch die Abgleichimpedanz ZN und erscheinen über 40 Anordnung der Diode DIl und der Transistoren Qi der Diode D1 am Eingang des Empfangsverstärkers mit der Ausnahme, daß deren Emitter mit der anderen RA. In ähnlicher Weise wie beim Sendeverstärker wer- Seite der Leitung verbunden sind. Auch in diesem Fall den die Signale über der Diode D1 durch den Transi- jedoch fügt die hinzugefügte Diode nur einen sehr kleistorQll verstärkt, der als Quelle für einen konstanten nen Serienwiderstand zu den Transistoren Oi hinzu Signaistrom für den Widerstand R 20 wirkt. Das Emp- 45 und somit sind letztere weiterhin effektiv mit den Punkfangssignal über dem Widerstand R 20 wird auf die Ba- ten 7*und R verbunden, sis des Transistors Qi2 gekoppelt. Die Transistoren Q12 und Q13 sind in einer abgeglichenen Konfiguration in wirksamer Weise über Γ und R der Leitung mit den Transistoren Q14 bzw. Q15 in Reihe geschaltet. 50 Die Transistoren Q14 und Q15, die von der Diode D14 gesteuert werden, bilden eine im wesentlichen konstante Stromquelle für die Transistoren Q12 und Q13. Die Basis des Transistors Q13 wird phasenverschoben bezüglich der Basis von Q12 durch die Diode D13 ange- 55 steuert, die direkt mit der einen Seite der Leitung verbunden ist Als Folge hiervon wird die Empfangssignalspannung zwischen den Emittern der beiden Transistoren 12 und 13 an den Empfänger bzw. Hörer Rx angelegt. 60

Sowohl der Sendeverstärker TA als auch der Empfangsverstärker RA verwenden eine Amplituden-Konstanthaltung, um konstante Empfangs- und Sendepegel über eine Weitbereichs-Schleifenlänge zu erzielen. Zu diesem Zweck wird die an die Leitung angelegte Gleichspannung durch einen Transistor Q16 gefiltert, um die Wechselstromkomponenten zu beseitigen und bei U eine Gleichspannung zu erzeugen, die zur Leitungslänge

angelegt ist. Somit ist der Gewinn des Empfangsverstärkers umgekehrt proportional zur Spannung bei U und somit zur Schleifenlänge der Telefonleitung.

Wird es gewünscht, die Sendesignal-Stromsteuerung der Leitung weiter zu vergrößern, so können die Kollektor-Ausgänge der Transistoren Qi durch eine in Reihe liegende Hilfs- bzw. Unterstützungsdiode (nicht dargestellt) über die Leitung gekoppelt werden. Die Ba-

schlossen, der durch den Kondensator Ci wechselstrommäßig über die Leitung geschaltet ist. Die empfangenen Signale erzeugen auch den Empfangssignalstrom

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Telefon-Sprechnetzwerk zur Verbindung eines Mikrofons und eines Hörers mit einer Telefonleilung, mit einem von der Leitung mit Energie versorgten Sendeverstärke»·, der mit dem Ausgang des Mikrofons verbunden ist, mit einer Abgleichimpedanz, die in Reihe mit dem Eingang zu einem von der

Efk gen Lciiungs-Sparinungsstöße empfindlich sind, wie sie z. B. durch Blitzeinschlag verursacht werden können, muß eine Schutzschaltung gegen Spannungsstoß vorgesehen werden. Es wird allgemein eine Zener-Dioden-Schulzbeschallung verwendet, die einen in der Leitung liegenden Reihenwiderstand von ca. 47 Ohm enthält. Zusä.ziich muß noch ein Brücken-Polaritätswächter in Reihe zu dem elektroniscnen Net/werk geschalte! werden, um das Netzwerk gegen eine Polaritätsumkehr von

Leitung mit Energie versorgten Empfangsverstärker io dem Telefonamt her zu schützen. Durch den Spanüber die Telefonleitung gelegt ist, um die Empfangs- nungsabfall von ca. 1.2 V an dem 47 Ohm-Widerstand signal-Ströme von dieser Leitung auf den Empfangs
verstärker-Eingang aufzukoppeln, wobei der Emp

fiS

gg pp

fangsverstärker verstärkte Empfangssignal-Ströme ddh kih

15 und den zusätzlichen Spannungsabfall von 1 V an dem Polaritätswäehter kann die tatsächlich jm Eingang des elektronischen Netzwerkes verfügbare Gleichspannung demnach auf ca. 2,8 V begrenzt sein. Wem.· der Telefonapparat ein Signal mit einer Spitze/Spitze-Spannung von 4 V (2 V zwischen 0 und Spitze) abgeben soll, muß das Netzwerk selbst befähigt sein, bis zu einer Spannung von 2.8 - 2 = 0.8 V ohne Abschneiden des Sprech il i

an den Hörer abgibt, dadurch gekennzeichnet. daß eine Vielzahl von Transistoren (Q 1) vorgesehen ist, von denen jede; Transistor mit seiner Emitter-Kollektor-Strecke effektiv im Nebenschluß

zu der Telefonleitung (ZL) liegt, um eine Signalver- p

änderungsimpedanz über den Telefonleitungs-An- 20 signals zu arbeiter. Em typischer bipolarer Transistor Schlüssen (T, R) des Netzwerkes zu bilden, daß die !besitzt jedoch im Betrieb an seiner Basis/Emitter-Sperr-Basisanschlüsse dieser Transistoren (Q 1) mit dem hih i

Ausgang des Sendeverstärkers (TA) verbunden sind und daß ein weiterer Transistor (Q 2) vorgesehen ist, dessen Emitter-Kollektor-Strecke parallel zur Abgleichsimpedanz (ZN) angeschlossen ist, um den Rückhörpegel des auf den Eingang (D 1) des Empfangsverstärkers (RA) aufgekoppelten Sendesignals zu steuern.

2. Telefon-Sprechnetzwerk nach Anspruch 1, daih dß di Vilhl Ti

p p

durch gekennzeichnet, daß die Vielzahl von Transistören (Q 1) parallel zueinander über die in Reihe geschaltete Kombination aus dem weiteren Transi-

stör (Q 2) und dem Eingang (D 1) des Empfangsver- g

stärkers (RA) angeschlossen ist, so daß der Abgleich 35 den Telefonleitungsanschlüssen zum Abgleich des Brükder Sendesignal-Ströme (fr, in) mit den durch die kenaufbaus. Dadurch erscheint jedoch ein Teil des abge-Abgleichsimpedanz (ZN) auf den Empfangsverstär- hd Sil b d Wid ker (RA) aufgekoppelten Strömen (Ir) den erforder
lih b d Ei (Dl)

schicht einen Spannungsabfall vonca.0,6 V. Damitergeben sich sehr strenge Anforderungen an ein Netzwerk, das bei Spannungen bis zu 0,8 V arbeiten muß.

Es sind inzwischen einige auf einem Brückenaufbiu beruhende elektronische Sprechnetzwerke bekanntgtworden, die den erforderlichen Rückhördämpfungs-Abgleich in der dem Oberbegriff des Anspruchs 1 entsprechenden Wnise schaffen. So ist in der US-PS 34 40 367 und der US-PS 38 23 272 sowie in der CA-PS 10 31 882 jeweils mindestens eine solche Schaltung angeführt.

Bei diesen elektronischen Gabelnetzwerken nach dem Stand der Technik liegt jeweils ein Widerstand in Reihe mit dem Ausgang des Mikrofonverstärkers über d lf