DE2824468C2 - Telefonverstärkerschaltung - Google Patents
TelefonverstärkerschaltungInfo
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Description
Λ 47
RAS XR 44
(Λ43 + Α44)
(Λ43 + Α44)
und von Signalen der Ausgangsleitung (7) durch R 47/R 43 bestimmt ist.
Die Erfindung betrifft eine Telefonverstärkerschaltung zwischen einer symmetrischen zweiadrigen Leitung,
an die ein Fernsprechapparat angeschlossen ist, und einer unsymmetrischen einadrigen Ausgangsleitung,
mit einem ersten Differentialverstärker, dessen ■beide Eingänge mit den Adern der zweiadrigen Leitung
verbunden sind und dessen Ausgang das abgehende Sprechsignal für die Ausgangsleitung liefert, sowie mit
einem zweiten Differentialverstärker, dessen einer Eingang mit der Ausgangsleitung und dessen anderer Eingang
mit dem Ausgang des ersten Differentialverstärkers verbunden ist und dessen Ausgang das ankommende
Sprechsignal für die zweiadrige Leitung liefert.
Bei einer aus der DE-OS 24 49 281 bekannten Telefonverstärkerschaltung
der vorgenannten Art ist eine Wicklung eines Transformators zwischen den beiden Eingängen des ersten Differentialverstärkers geschaltet,
an dessen anderer Wicklung der Fernsprechapparat angeschlossen ist. Ein Ende dieser Wicklung liegt am Ausgang
des zweiten Differentialverstärkers, der über einen Widerstand mit einem Eingang des ersten Differentialverstärkers
verbunden ist. Der Ausgang des ersten Differentialverstärkers ist über unterschiedlich große Widerstände
mit den Eingängen des zweiten Differentialverstärkers verbunden.
Ein Nachteil dieser Telefonverstärkerschaltung ist darin zu sehen, daß ein relativ großer Transformatorkern
erforderlich ist, da der zum Fernsprechapparat fließende Gleichstrom den Kern nicht sättigen darf. Die an
den Eingängen des jeweiligen Differentialverstärkers anliegenden Signale müssen unterschiedlich stark verstärkt
werden. Die Verstärkungsgrade der beiden Differentialverstärker müssen genau aufeinander abgestimmt
sein. Da das vom Ausgang des zweiten Differentialverstärkers gelieferte Signal einmal über einen Widerstand
und zum anderen über eine Wicklung des Transformators den Eingängen des ersten Differential·
μ Verstärkers zugeführt wird, tritt zwangsläufig eine Phasenverschiebung
des die Wicklung durchfließenden Signalanteils auf, so daß über den ersten Differentialver-1
stärker eine Rückkopplung des in der Ausgangsleilung
ankommenden Signals auf dieser Leitung stattfindet
In der US-PS 40 07 335 ist ein integrierter Schaltkreis
gezeigt, welcher zwischen die Adern der zweiadrigen Leitung geschaltet ist und welcher Gleichtaktstörspannungen
vermindern soll. Dieser Schaltkieis zeigt eine hohe Impedanz gegenüber differentidlen Sprechsignalen,
die in den Adern auftreten, weist jedoch einen niederen Widerstand gegenüber Gleichtaktstörspannungen
zwischen der> Adern und Masse auf. Diese bekennte
Schaltungsanordnung weist jedoch den Nachteil auf, daß eine symmetrische Leitung nicht in eine unsymmetrische
Leitung transformiert werden kdnn, außer ein Transformator würde zusätzlich verwendet werden.
Es besteht die Aufgabe, die Telefonverstärkerschaltung transformatorlos so auszubilden, daß Gleichtaktstörspannungen
unterdrückt und abgehende Signale von der Ausgnagsleitung nicht auf die zweiadrige Leitung
und ankommende Signale von der zweiadrigen Leitung nicht auf die Ausgangsleitung zurückgekoppelt
werden.
Gelöst wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruches 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung
sind den Unteransprüchen entnehmbar.
Die erfindungsgemäße Telefonverstärkerschaltung kann direkt an eine einadrige unsymmetrische Schaltmatrix
angeschlossen werden, ohne daß es erforderlich ist, einen zusätzlichen Transformator verwenden zu
müssen. Der in zwei Richtungen arbeitende Verstärker verhindert das Auftreten von Rückkopplungen in beiden
Richtungen. Gleichzeitig unterdrückt der Verstärker Gleichtaktstörspannungen, welche in der symmetrischen
Leitung auftreten, d. h. diese werden nicht auf die unsymmetrische Ausgangsleitung übertragen.
Mit der Verstärkerschaltung ist es auch möglich, das an die unsymmetrische Leitung abgegebene Ausgangssignal
bezüglich seiner Amplitude zu erhöhen, für den Fall, daß die unsymmetrische Ausgangsleitung einen
verminderten Widerstand aufweist. Sind daher mehrere Teilnehmer zu einer Konferenzschaltung zusammengeschaltet,
was einer Widerstandsabnahme in der unsymmetrischen Ausgangsleitung entspricht, dann kann auf
diese Weise die verminderte Signalamplitude kompensiert werden.
Mit der Verstärkerschaltung ist es auf einfache Weise möglich, das Rufsignal zu unterbrechen, wenn der Telefonhörer
abgenommen wird.
Ein Ausführungsbeispiel wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 ein Blockschaltbild der Hauptausführungsform der Erfindung;
F i g. 2 ein Schaltbild der verwendeten Schaltkreise und
F i g. 3 ein Schaltbild eines bei der Schaltung verwendeten Verstärkerschaltkreises.
Wie der Fig. 1 zu entnehmen ist, ist eine symmetrische
Leitung, bestehend aus den a/b-Adcrn, an die gieich großen Widerstände 1 und 2 angeschlossen. Diese
beiden Widerstände liegen an den beiden Eingängen eines Differentialverstärkers 3. Der Ausgang des Differentialverstärkers
3 ist mit dem Eingang eines Trennverstärkers 4 verbunden. Dieser Ausgang ist weiterhin
verbunden mit einem Eingang eines zweiten Differentialverstärkers 5. Der Ausgang des Differentialverstärkers
5 ist entweder mit der u- oder der ö-Ader verbunden
und über einen Widerstand 6 auch mit einem Eingang des Differentialverstärkers 3. Die unsymmetrische
Leitung 7 ist mit dem Ausgang des Trennverstärkers 4 verbunden und weiterhin mit dem anderen Eingang des
Differentialverstärkers 5. Bei diesem Eingang handelt es sich um den Invertereingang, während der Ausgang des
Differentialverstärkers 3 an dem Nichtinvertereingangdes Differentialverstärkers 5 anliegt
Der Fernsprechapparat ist zwischen den a/fr-Adern geschaltet Erzeugte Signale erscheinen als ein Differentialsignal über den a/fr-Adern. Der Differentialverstärker 3 setzt dieses Signal um, und zwar in ein zur Masse unsymmetrisches Signal zwischen seinem Ausgang und
Der Fernsprechapparat ist zwischen den a/fr-Adern geschaltet Erzeugte Signale erscheinen als ein Differentialsignal über den a/fr-Adern. Der Differentialverstärker 3 setzt dieses Signal um, und zwar in ein zur Masse unsymmetrisches Signal zwischen seinem Ausgang und
ίο Erde. Dieses Signal wird durch den Trennverstärker 4
verstärkt und an die unsymmetrische Ausgangsleitung 7 abgegeben.
Gleichtaktstörspannungen, welche in den a/b-Adern
auftreten, sind in beiden Adern in bezug auf Masse in Phase und werden mit gleicher Amplitude und Phase an
die Eingänge des Differentialverstärkers 3 angelegt Da zwischen den Signalen an den Eingängen des Differentialverstärkers
3 kein Unterschied besteht, werden diese Signale nicht verstärkt und erscheinen daher auch nicht
am Ausgang des Differentialverstärkei s 3.
Wie schon eingangs erwähnt arbeitet die Schaltung in zwei Richtungen, d. h. auch ankommende Signale von
der unsymmetrischen Leitung werden umgewandelt in Signale, die in der symmetrischen Leitung auftreten.
Beim Differentialverstärker 5 ist der Nichtinvertereingang mit der Leitung zwischen dem Differentialverstärker
3 und dem Trennverstärker 4 verbunden. Der Invertereingang des Differentialverstärkers 5 ist dagegen mit
dem Ausgang des Trennverstärkers 4 und damit mit der unsymmetrischen Ausgangsleitung 7 verbunden.
Die in der Ausgangsleitung 7 ankommenden Signale werden somit zur Verstärkung dem Differentialverstärker
5 zugeführt. Die in der Leitung 7 auftretenden Signale umfassen auch Signale, welche in den a/fr-Adern
auftreten und sodann durch den Differentialverstärker 3 und den Trennverstärker 4 verstärkt wurden. Demgemäß
wird das Signal von Ausgang des Differentialverstärkers 3 an beide Eingänge des Differentialverstärkers
5 zugeführt, in der Weise, daß ein Eingang mit dem Ausgang des Verstärkers 3 und der andere mit dem
Ausgang des Verstärkers 4 verbunden ist, so daß dieses Signal gelöscht wird, d. h. es wird nicht vom Differentialverstärker
5 wiederverstärkt und den a/i-Adern zugeührt. Demgemäß wird eine positive Rückkopplung vermieden.
Die Weise, in der diese Unterdrückung bewirkt wird, wird im Einzelnen anhand von F i g. 2 beschrieben.
Es ist zu vermerken, daß der Trennverstärker 4 deshalb ein nichtinvertierender Verstärker sein muß, damit
die Polarität der am Differentialverstärker 5 anliegenden, vom Verstärker 3 kommenden Signale korrekt ist.
Weiterhin wirkt der Trennverstärker 4 als Isolator, der verhindert, daß Signale in der Ausgangsleitung 7 an den
Nichtinvertereingang des Differentialverstärkers 5 gelangen. Deshalb werden in der Ausgangsleitung 7 ankommende
Signale differentiell dem Differentialverstärker 5 zugeführt, dort verstärkt und liegen als verstärkte
Signale an den a/6-Adern an.
Das der Anschlußleitung zugeführte Signal liegt als Differentialsignal auch am Eingang des Differentialver-
bo stärkers 3. Demgemäß sollten die Widerstände 1 und 2, welche in Serie zwischen den a/b-Adern und den Eingängen
des Differentialverstärkers 3 geschaltet sind, einen hohen Widerstand aufweisen, wobei jeder Widerstand
mindestens lOmal, vorzugsweise lOOmal größer
bri sein soll als. die Impedanz des Fernsprechapparates bei
abgenommenen Hörer. Dies reduziert die Differentialsignalhöhe am Eingang des Differentialverstärkers 3 des
Signals vom Ausgang des Differentialverstärkers 5, d. h.
das Signal welches von der Ausgangsleitung kommt, um mindestens 200mal.
Dieses eine geringe Amplitude aufweisende Signal wird gelöscht durch Anlegen dieses Signals vom Ausgang
des Differentialverstärkers 5 über den Widerstand
6 am anderen Eingang des Differentialverstärkers 3. Der Widerstand des Widerstandes 6 sollte daher mindestens
20mal, vorzugsweise 200mal so groß sein wie die Impedanz des Fernsprechapparats bei abgenommenen
Hörer, und der Widerstand sollte einen Wert aufweisen, daß das an einem Eingang des Differentialverstärkers 3
anliegende Signal gleich demjenigen am anderen Eingang ist und das ebenfalls vom Ausgang des Differentialverstärkers
5 stammt, wodurch diese Signale sich im Differentiaiverstärker 3 aufheben.
Demgemäß werden in der unsymmetrischen Leiiung
7 auftretende Signale den a/b-Adern zugeführt, ohne
daß eine Nebentonrückkopplung zurück zur Ausgangsleitung erfolgt
Die Unterdrückung der Bildung unsymmetrischer Ströme bedingt, daß die Widerstände 1 und 2 innerhalb
eines Toleranzbereichs von 0,1 % liegen.
Die F i g. 2 zeigt den schaltungstechnischen Aufbau des Schaltkreises nach Fig. 1. Die a/b-Adern sind über
Widerstände 1 und 2 an die entsprechenden Eingänge des Differentialverstärkers 10 angeschlossen. Der Verstärker
weist einen Rückkopplungswiderstand 11 auf, der zwischen dem Ausgang und dem Invertereingang
des Verstärkers geschaltet ist Wie schon im Zusammenhang mit F i g. 1 erwähnt sollte der Widerstandswert
der Widerstände 1 und 2 jeweils mindestens lOOmal größer sein als die Impedanz des Fernsprechapparats.
Unter bestimmten Umständen können diese Widerstände auch geringer sein. Widerstände 12 und 13 verbinden
die beiden Eingänge des Verstärkers 10 mit Masse.
Der Ausgang des Verstärkers 10 ist angeschlossen an einen Gleichstrom sperrenden Kondensator 14, der seinerseits
am Eingang eines Schalters 15 liegt Bei diesem Schalter 15 handelt es sich vorzugsweise um einen von
außen betätigbaren CMOS-Schalter.
Der Ausgang des Schalters 15 ist sowohl mit dem Nichtinvertereingang eines zweiten Differentialverstärkers
16 und dem Nichtinvertereingang eines dritten Differentialverstärkers 17 verbunden, wobei letzterer dem
Trennverstärker 4 entspricht Der Ausgang des dritten Differentialverstärkers 17 ist über einen Widerstand 18
mit dem Ausgangsanschluß 19 verbunden.
Der Ausgangsanschluß 19 ist über einen Widerstand 20 mit dem Invertereingang des zweiten Differentialverstärkers
16 verbunden. Die beiden Eingänge des Verstärkers i6 sind jeweils über Widerstände 21 und 22
an Masse angeschlossen.
Bevorzugt weist der Widerstand 18 eine gleiche Impedanz
auf wie die Leitung, die an den Ausgangsanschluß 19 angeschlossen ist, um eine Anpassung zu erreichen,
da sonst die Ausgangsimpedanz des Differentialverstärkers 17 sehr gering sein würde.
Der Invertereingang des dritten Differentialverstärkers
17 ist über einen Widerstand 21' mit Masse verbunden und weiterhin über einen Rückkopplungswiderstand
22' mit dem Ausgang des Differentialverstärkers 17.
Der Invertereingang des dritten Differentialverstärkers 17 ist weiterhin über parallelgeschaltete Widerstände
23 und 24 in Serie mit Kontakten 25 und 26 an Masse angeschlossen, je nachdem, welcher der Kontakte
25 oder 26 geschlossen ist liegt ein Widerstand 23 oder 24 parallel zum Widerstand 21'. Da die Verstärkung
des Verstärkers 17 für am Nichtinvertereingang anliegende Signale bestimmt ist durch das Verhältnis
der Werte der Widerstände 22' zu 21', kann die Verstärkung dieser Stufe verändert werden, indem entweder
der Widerstand 23 oder der Widerstand 24 parallel zum Widerstand 21' geschaltet wird. Die Schalter 25 und 26
werden durch eine externe Schaltermatrix betätigt.
Der Ausgang des zweiten Differentialverstärkers 16 ist über einen Widerstand 25' mit dem Eingang der Leistungsverstärkerstufe
verbunden, die aus den Transistoren 26' und 27 besteht. Die Basis des NPN-Transistors
26' und des PNP-Transistors 27 sind zusammen an den Widerstand 25' angeschlossen und der Kollektor des
Transistors 26' liegt am positiven Pol einer Gleichspannungsquelle,
beispielsweise an +8 Volt. Der Kollektor des Transistors 27 liegt an negativem Potential, von beispielsweise
— 10 Volt. Die Emitter sind zusammengeschaltet und haben näherungsweise eine Spannung von
0 Volt Gleichspannung.
Die Emitter der Transistoren 26' und 27 sind über einen Widerstand 28 mit dem Invertereingang des Differentialverstärkers
16 verbunden. Parallel zum Widerstand 28 ist ein Kondensator 29 geschaltet, der einen
Durchlaß für hohe Frequenzen bildet.
Die Arbeitsweise des Differentialverstärkers 16 zusammen mit dem Widerstand 25' und den Transistoren
26', 27 sowie dem Rückkopplungswiderstand 28 ist ähnlich wie bei einem Differentialverstärker mit nomral geschalteter
Rückkopplungsschleife, jedoch mit einer Ausgangsstufe hoher Stromkapazität Die Ausgangsstufe ist
erforderlich, damit ein ausreichend hoher Strom den a/i>-Adern zugeführt wird, wie nachfolgend noch näher
beschrieben werden wird.
Die Emitter der Transistoren 26' und 27 sind über einen Widerstand 30 mit einer der a/b-Adern verbunden,
während die andere Ader über einen Widerstand 31 an negativem Potential von beispielsweise —48 Volt
liegt.
Wie in Zusaammenhang mit dem Widerstand 6 in F i g. 1 beschrieben wurde, sind die Emitter der Transistoren 26' und 27 über einen Widerstand 32 mit dem Nichtinvertereingang des Verstärkers 10 verbunden.
Wie in Zusaammenhang mit dem Widerstand 6 in F i g. 1 beschrieben wurde, sind die Emitter der Transistoren 26' und 27 über einen Widerstand 32 mit dem Nichtinvertereingang des Verstärkers 10 verbunden.
Die Widerstände 30 und 31 sollten jeweils einen Wert von der Hälfte der Impedanz der a/6-Adern aufweisen,
wobei letztere näherungsweise gleich der Impedanz des Fernsprechapparats bei abgenommenem Hörer ist Die
Impedanzen der beiden Widerstände 30 und 31 sollten einander sehr gleich sein, beispielsweise mit einem Toleranzbereich
von 0,1 %.
Ebenso sollten die Werte der Widerstände 12 und 32 einander sehr gleich sein und mindestens das 2fache des
Werts der Widerstände 1 und 2 betragen und sollten weiterhin mindestens gleich dem lOfachen der Leitungsimpedanz
sein, d. h. dem lOfachen des Widerstandes des
im Betrieb befindlichen Fernsprechapparats. Der Widerstand 13 sollte den gleichen Wert aufweisen wie der
Widerstand 11, mit der zuvor erwähnten 0,1 %-Toleranz, \
damit sichergestellt ist, daß keine Unsymmetrie in den a/i>-Adern herrscht ;
Es sei angenommen, daß beim Fernsprechapparat der
Hörer von der Gabel genommen wird. Ober die Transi- \
stören 26' und 27 wird Batteriespannung über den Widerstand 30 der a-Ader zugeführt Der Stromkreis zur ^
Batterie wird geschlossen über deii Telefonapparat, die :
f>-Ader, den Widerstand 31 zum anderen Anschluß der
Speisespannungsquelle von —48 Volt Es ist von Bedeu-;;;; tung, daß die Speisespannungsquelle eine niedere Impe-:;
danz aufweist T
Das Verhältnis der Summe der Werte der Widerstände 1 und 2 zur Leitungsimpedanz bewirkt eine Spannungsteilung
irgendwelcher Gleichtaktstörspannung, welche in den a/b-Adern auftreten können und die dem
Verstärker 10 zugeführt werden. Da in jedem Fall gleichwertige Gleichtaktslörsignale, die an den Eingängen
des Differentialverstärkers 10 anliegen, unterdrückt werden, so ist es doch wünschenswert, deren Amplitude
zu vermindern, für den Fall, daß eine Differentialinterferenzkomponente auf die Gleichtaktstörspannung aufmoduliert
ist und im Fall von Differenzen in den Werten der Widerstände 1 und 2, die zu einer Differentialkomponente
veranlassen würden.
Der Schaltkreis, der den Differentialverstärker 10 umfaßt, sollte bevorzugt eine Verstärkung von ein
Zehntel aufweisen. Beträgt demnach der Wert des Widerstandes 1 100 000 Ohm, so sollte der Wert des Widerstandes
1110 000 Ohm betragen.
Differentielle Sprechfrequenzsignale werden ebenfalls einer Amplitudenverminderung von ein Zehntel
unterworfen. Diese Signale gelangen über den Kondensator 14 und über den Schalter 15 an den Nichtinvertereingang
des Differentialverstärkers 16. Sie gelangen weiterhin über den Trennverstärker 17, den Widerstand
18 und den Widerstand 20 zum Invertereingang des Differentialverstärkers 16. Das Verhältnis der Widerstände
22' zu 21' ist vorzugsweise 10:1, wodurch eine zehnfache Verstärkung des am Trennverstärkers 17 anliegenden
Signals erreicht wird. Hierdurch wird der Signalverlust im Schaltkreis des Verstärkers 10 vollständig kompensiert,
und man erhält auf diese Weise die Originalamplitude des Sprechsignals wieder.
Wie schon zuvor erwähnt, soll der Widerstand 18 eine ähnliche Impedanz aufweisen, wie die unsymmetrische
Leitung, welche am Ausgangsanschluß 19 anliegt, und demgemäß ist das Ausgangssignal am Anschluß 19 halb
so groß wie das Eingangssignal, welches an den a/b-Adern anliegt.
Das Signal am Ausgangsanschluß 19 wird einer Schaltmatrix 33 zugeführt, von wo das Signal an einen
entsprechenden Anschluß 19 eines anderen Teilnehmerapparats gelangt. Die Amplitude des Leitungssignals,
die an einem Leitungsanschluß 19 anliegt, ist deshalb nur halb so groß wie die Amplitude des in den a/b-Adern
auftretenden Signals. Die Signale von den a/b-Adern
gehen durch den Trennverstärker 17 hindurch und liegen wie die ankommenden Signale über dem Widerstand
20 am Invertereingang des Differentialverstärkers 16.
Es sei an dieser Stelle vermerkt, daß der nachstehend
wiedergegebene Ausdruck bezüglich der Verstärkung den gesamten Schaltkreis betrifft, d. h. einschließlich der
Ausgangstransistoren 26' und 27, des Widerstandes 25' und des Differentialverstärkers 16 sowie der zugehörigen
direkt verbundenen Widerstände, einschließlich des Rückkopplungswiderstandes 28. Diese Schaltbauteile
werden betrachtet als ein einziger Verstärkerschaltkreis 34.
Der Verstärker 34 ist so ausgelegt, daß er verschiedene
Signale verschieden stark verstärkt Ein Beispiel der Arbeitsweise wird bei typischen Werten der zugehörigen
Widerstände erläutert Als ein leicht berechenbares Beispiel wird der Widerstand 20 mit 40,2 kOhm, der Widerstand
21 mit 9,53 kOhm und der Widerstand 28 mit 200 kOhm angenommen.
Für Signale am Nichtinvertereingang des Verstärkers 34, die vom Ausgang des Differentialverstärkers 10 herrühren,
ist die Verstärkung dieser Stufe das Verhältnis des Werts des Widerstandes 28 zu demjenigen der parallelgeschalteten
Widerstände 20 und 21. Die Verstärkung beträgt hierbei
200 k
9,53 k X 40,2 k
9,43 k+ 40,2 k)
9,43 k+ 40,2 k)
Für den Nichtinvertereingang beträgt somit die Verstärkung näherungsweise 26.
Für Signale, die vorn Leitungsanschluß 19 her eintreffen, ist die Verstärkung der Stufe bestimmt durch das
Verhältnis der Widerstände 28 und 20. Demgemäß ist für diesen Fall die Verstärkung 200 k/40,2 k d. h. näherungsweise
5 bei Umkehrung.
Wie schon zuvor erwähnt, liegen die zusammengeschalteten Emitter der Transistoren 26' und 27 über dem
Widerstand 30 an der a-Ader, während die 6-Ader über
den Widerstand 31 an Speisespannung liegt. Die Impedanz zwischen den Adern, wenn der Hörer abgenommen
ist, wird mit 600 Ohm angenommen, so daß die Widerstände 30 und 31 jeweils einen Wert von 300 Ohm
aufweisen sollten.
Bei einem in den a/b-Adern auftretenden und am Differentialverstärker
10 anliegenden Sprechsignal findet eine zehnfache Verminderung statt, so daß das Ausgangssignal
eine Amplitude von ein Zehntel des Eingangssignals aufweist. Dieses Signal wird dem Nichtinvertereingang
des Verstärkers 16 zugeführt.
Das Signal wird weiterhin zehnfach verstärkt durch den Schaltkreis des Differential Verstärkers 17, wodurch die ursprüngliche Amplitude am Ausgang des letztgenannten Verstärkers erhalten wird. Infolge des Anpassungswiderstandes 18 zur Anpassung an die Leitungsimpedanz am Ausgang 19 beträgt dort die Ausgangssignalamplitude 50% der ursprünglichen Signalamplitude.
Das Signal wird weiterhin zehnfach verstärkt durch den Schaltkreis des Differential Verstärkers 17, wodurch die ursprüngliche Amplitude am Ausgang des letztgenannten Verstärkers erhalten wird. Infolge des Anpassungswiderstandes 18 zur Anpassung an die Leitungsimpedanz am Ausgang 19 beträgt dort die Ausgangssignalamplitude 50% der ursprünglichen Signalamplitude.
Dieses Signal wird an den Invertereingang des Differentialverstärkers
16 angelegt. Infolge der vorbeschriebenen Differenz der Verstärkung durch den Verstärkerschaltkreis
34 bei Signalen, die einmal an den Nichtinverter- und an den Invertereingang angelegt werden,
wird die auf ein Zehntel verminderte ursprüngliche Amplitude multipliziert mit etwa 26, wodurch eine Amplitude
von dem 2,6fachen der Ursprungsamplitude erhalten wird, während ein am Invertereingang anliegendes Signal
mit —5 multipliziert wird, wodurch sich eine Signalamplitude von —5/2 oder —2,5 ergibt. Der Differentialverstärker
16 vergleicht die beiden Signale von + 2,6 und —2,5, wodurch sich ein Ausgangssignal ergibt,
dessen Amplitude das 0,1 fache des Eingangssignals ist, also eine Signalamplitude, welche vernachlässigbar ist
Diese geringe Signalamplitude von 0,1 der Ursprungsamplitude ist wünschenswert, damit nicht der Eindruck
einer toten Leitung entsteht
Durch Wahl der Werte der Widerstände 20,21 und 28
sowie der Widerstände 22' und 21', wobei letztere die Verstärkung des Differentialverstärkers 17 bestiammen,
oder durch Vorsehen von einem oder mehreren Trimmerwiderständen, ist es möglich, eine exakte Unterdrükkung
von Signalen von den a/b-Adern durch Rückkopplung über den Differentialverstärker 16 zu bewirken.
Betrachtet man nummehr ein am Leitungsanschluß 19 von der Schaltmatrix 33 ankommendes Signal, so
kommt dieses Signal am Verstärker 34 mit einer Amplitude gleich der halben der ursprünglichen Amplitude an.
Da der Trennverstärker 17 nur in einer Richtung arbeitet, wird verhindert, daß das ankommende Signal an den
Nichtinvertereingang des Differentialverstärkers 16 ge-
langt. Der Verstärkerschaltkreis 34 verstärkt die Amplitude des Signals durch den Verstärkungsfaktor, der
durch das Verhältnis der Widerstände 28 und 20 bestimmt wird, wobei dieser Verstärkungsfaktor wie zuvor
erwähnt —5 beträgt. Das Ausgangssignal des Verstärkerschaltkreises 34 ist somit — 5mal der Hälfte der
Ursprungssignalamplitude oder —2,5 der Ursprungssignalamplitude.
Dieses Signal wird über den Widerstand 30 der Anschlußleitung zugeführt. Durch die Spannungsteilerwirkung
der Widerstände 30 und 31 findet eine Verminderung der Verstärkung statt, wobei für die
gegebenen Widerstandswerte eine Amplitudenverminderung um 50% stattfindet, so daß das Signal, welches
an den a/b-Adern anliegt, das 2,5/2fache der Ursprungsamplitude ist bzw. das l,25fache der Ursprungsamplitude
beträgt Diese Amplitude ist geringfügig, jedoch vernachlässigbar größer als die Originalamplitude. Bei einer
Erhöhung der Werte der Widerstände 30 und 3t, auf beispielsweise 350 0hm kann jedoch erreicht werden,
daß die in den a/b-Adern auftretende Signalamplitude
gleich der ursprünglichen Signalamplitude wird.
Wie schon zuvor erwähnt wurde, tritt das Signal in der a-Ader, das vom Verstärker 34 über den Widerstand
30 geliefert wurde, auch am Invertereingang des Differentialverstärkers tO auf, jedoch durch die Widerstände
1 und 2 bezüglich der Amplitude vermindert Das Signal vom Verstärker 34 gelangt weiterhin über den Widerstand
32 zum Nichtinvertereingang des Verstärkers 10. Da der Wert des Widerstandes 32 mindestens das 2fache
des Gesamtwertes der Widerstände 1 und 2 beträgt, sind die Signalamplituden an den beiden Eingängen
gleich. Hierdurch wird erreicht, daß die an den Eingängen des Differentialverstärkers 10 anliegenden Ausgangssignale
des Verstärkers 34 unterdrückt werden, wodurch eine Rückkopplung und damit ein Nebenton
verhindert wird, der sonst auf den Leitungsanschluß 19 zurückgeführt werden würde.
Für den Fall, daß die Schaltmatrix 33 mehrere Teilnehmer zu einer Konferenzschaltung schaltet dann
wird die Impedanz der Leitung am Anschluß 19 geringer als ursprünglich vorgesehen, d. h. beispielsweise geringer
als 600 Ohm. Die Signalspannung wird dann geringer als bei einer Verbindung zwischen nur zwei Teilnehmern.
Bei einer Konferenzschaltung werden deshalb einer oder beide Schalter 25 oder 26 geschlossen, wodurch
der Widerstand 23 und/oder 24 parallel zum Widerstand 21 geschaltet wird. Die Verstärkung des
Trennverstärkers 17 wird hierdurch erhöht, was zu einem höheren Signalpegel am Ausgangsanschluß 19
führt Bei einer Konferenzschaltung kann somit eine Anpassung an wenige oder an eine Vielzahl von Teilnehmern
vorgenommen werden.
Bevor der Rest des Schaltkreises nach Fig.2 beschrieben
wird, sei Bezug genommen auf Fig.3, die
einen Verstärker zeigt, der zwei Verstärkungsfaktoren für zwei verschiedene Eingangssignale aufweist Eine
erste Signalquelle 40 vom Verstärker 10 ist mit dem Nichtinvertereingang eines Differentialverstärkers 41
verbunden. Die gleiche Signalquelle ist über einen Trennverstärker 42 und einen Eingangswiderstand 43
mit dem Invertereingang des Differentialverstärkers 41 verbunden. Der gleiche Invertereingang liegt über einen
Widerstand 44 an Masse. Da die Ausgangsimpedanz des Trennverstärkers 42 sehr niedrig ist, ist ein Widerstand
46 in Serie geschaltet
Eine zweite Signalquelle 45 vom Ausgangsanschluß 19 ist über den Widerstand 43 mit dem Invertereingang
des Verstärkers 41 verbunden. Die zweite Signalquelle 45 weist eine externe Leitungsimpedanz auf. Der Wert
des Widerstandes 46 sollte daher an die Leitungsimpedanz angepaßt sein, die in der Größenordnung von 600
oder 900 Ohm liegen kann. Ein Rückkopplungswiderstand 47 ist zwischen den Ausgangsanschluß 48 und dem
Invertereingang geschaltet.
Ein von der Signalquelle 40 stammendes Signal wird somit sowohl dem Nichtinvertereingang des Verstärkers
41 als auch dem Invertereingang zugeführt, wobei die letztere Zuführung über den Trennverstärker 42 und
die Widerstände 46 und 43 erfolgt. Signale von der Signalquelle 45 dagegen werden lediglich dem Invertereingang
des Verstärkers 41 zugeführt, jedoch nicht dem Nichtinvertereingang, da der Trennverstärker 42 nur in
einer Richtung Signale durchläßt. Die Verstärkung dieses Verstärkers für Signale von der Signalquelle 40 ist
gegeben durch die Gleichung
RAl
/{RAAY-RAS) I (Ä44
Ä43)
Andererseits beträgt die Verstärkung von Signalen aus der Signalquelle 45 gleich J? MIR 43, wobei vorausgesetzt
ist, daß der Wert des Widerstandes R 46 gering ist im Vergleich zu denjenigen der Widerstände R 43
und R 47.
1st die Leitungsimpedanz der Signalquelle 45 nicht gering im Vergleich zum Wert des Widerstandes 43,
dann sollte diese Impedanz derjenigen des Widerstandes 43 hinzuaddiert werden.
In einem Beispiel sei vorausgesetzt, daß der Widerstand
46 eine geringe Impedanz aufweist, von beispielsweise 600 0hm, der Widerstand 43 beispielsweise
50kOhm, der Widerstand 44 beispielsweise lOkOhm und der Widerstand 47 beispielsweise 250kOhm hat.
Weiterhin sei vorausgesetzt, daß die Signale aus den Signalquellen 40 und 45 jeweils eine Spannung von
1 Volt haben.
Unter Voraussetzung dieser Werte wird ein Signal aus der Signalquelle 45 um den Verstärkungsfaktor
250 k/50 k oder um den Faktor 5 verstärkt, wobei jedoch eine Signalumdrehung stattfindet, so daß das Ausgangssignal
—5VoIt beträgt Handelt es sich um ein Wechselspannungssignal, so wird dessen Phase um 180°
bezüglich des Eingangssignals gedreht
Ein Signal von der Signalquelle 40 wird dagegen verstärkt um
25Ok
(5OkXlOk)
60k
60k
was ein Verstärkungsfaktor von 30 bedeutet. Die Ausgangsignalamplitude
beträgt demnach 30 Volt
Nunmehr wieder zur F i g. 2. Wie schon eingangs er
wähnt, enthält der Schaltkreis Schaltmittel, damit ei
Rufsignal an die Teilnehmerleitung gelegt werden kan In Fig.2 ist ein Rufrelais 50 vorgesehen, dem eim
Schutzdiode 51 parallelgeschaltet ist Dieses Relais He; an einer Spannung von —48 Volt und andererseits
einem Kollektor des NPN-Transistors 52, dessen Emitter
an Masse geschaltet ist
Ein Rufbetätigungssignal gelangt über eine entspre chende Leitung und über die Widerstände 53 und 54 zu
Basis des Transistors 52, wobei ar. diese Zuführleitun]
über einen Widerstand 55 eine Spannung von +Vai liegt, die die Basis des Transistors 52 vorspannt
Über die OFHC-Leitung wird ein Signal angelegt, dazu dient, das Anrufsignal zu beenden. Diese OFH'
Leitung ist über eine Diode 56 und einen Widerstand 54 mit der Basis des Transistors 52 verbunden.
Zur Betätigung liegt eine niedere Spannung an der Rufbetätigungsleitung an. Hierdurch nimmt das Potential
an der Basis des Transistors ab, wodurch der Transistor 52 leitend wird, was zum Ansprechen des Rufrelais
50 führt.
Währenddessen liegt an der OFHC-Leitung ein niederes Potential an, und die Diode 56 ist dadurch in Sperrichtung
vorgespannt. Wird angezeigt, daß der Teilnehmer den Hörer abnimmt, dann verändert sich das Potential
der OFHC-Leitung, und diese Leitung nimmt ein hohes Potential an, wodurch die Diode 56 leitend wird
und das Potential zwischen den Widerständen 53 und 54 ansteigt, was bewirkt, daß die Basis des Transistors 52
ein hohes Potential annimmt. Der Transistor 52 wird dadurch gesperrt und der Stromfluß durch das Rufrelais
50 unterbrochen.
Bevorzugt wird eine lichtemittierende Diode 57 über einen Widerstand 58 an negatives Potential gelegt, wobei
die andere Seite der Diode 57 an die OFHC-Leitung angeschlossen ist. Wenn an der OFHC-Leitung ein hohes
Potential auftritt, welches bewirkt, daß das Rufrelais 50 abfällt, dann beginnt die lichtemittierende Diode 57
zu arbeiten und zeigt visuell an, daß der Schaltkreis funktioniert hat.
Das Rufrelais 50 weist einen beweglichen Kontaktarm 59 mit einem Unterbrecherkontakt 60 und einem
Schließkontakt 61 auf. Der Schließkontakt 61 ist über einen Widerstand 62 mit einer Speisespannungsquelle
63 für das Läutsignal verbunden.
Wird das Rufrelais 50 bestromt, dann öffnet der Unterbrecherkontakt
60, und der Kontaktarm 59 schließt den Kontakt 61, so daß nunmehr ein Läutstrom in der
a-Ader eingegeben v/ird, der am Anschluß 64 auftritt und eine Glocke des Telefons, das an die Anschlüsse 64
und 65 angeschlossen ist, betätigt. Wird durch Abnahme des Höhrers der Läutton unterbrochen, dann fällt das
Relais 50 ab, und der Kontaktarm 59 löst sich vom Kontakt 61 und liegt wiederum auf dem Kontakt 60 auf, so
daß auf diese Weise der Strom, der den Läutton bewirkt hat, nicht mehr am Anschluß 64 auftritt, jedoch gleichzeitig
der Anschluß 64 wiederum am Schaltkreis anliegt. Während des Läutens wird die Teilnehmerleitung unsymmetrisch
und Läutsignale sowie ein wechselndes Gleichstromsignal treten am Ausgang des Differentialverstärkers
10 auf. Sowohl das Rufsignal als auch das Gleichstromsignal werden über einen Widerstand 66 zu
einem aktiven Tiefpaßfilter 67 bekannter Bauart geleitet. Der aktive Filter 67 blockiert das 20-Hz-Rufsignal,
läßt jedoch Signale geringerer Frequenz, einschließlich dem Gleichstromsignal, welches durch Abnehmen des
Hörers entsteht, durch. Bevorzugt läßt das aktive Filter 67 auch 10-Hz-Signale passieren, d. h. Signale einer Frequenz,
die beim Drehen der Wählscheibe auftreten.
Der Ausgang des Tiefpaßfilters 67 ist verbunden mit einem Nichtinvertereingang eines Differentialverstärkers
68, dessen Ausgang über einen Widerstand 69 und die Diode 70 am Nichtinvertereingang eines Differentialverstärkers
71 liegt Ausgangsseitig ist die Diode über einen Filter, bestehend aus dem Kondensator
und dem parallelgeschalteten Widerstand 73, an ein negatives Potential gelegt Der Invertereingang des Differentialverstärkers
71 ist mit Masse verbunden, und der Invertereingang des Differentialverstärkers 68 ist über
eine OFHC-Vorspannungsleitung an eine Signalquelle angeschlossen, die auf das Abnehmen des Hörers anspricht.
Die Größe der Gleichspannung dieser Leitung ist so gewählt, daß die Schaltung auf Gleichspannungssignale
beim Abnehmen des Hörers, die vom Ausgang des Differentialverstärkers 10 geliefert werden, anspricht.
Der Gleichspannungsausgang des Differentialverstärkers 10 wird also über den Widerstand 66 dem aktiven Tiefpaßfilter 67 zugeführt. Alle Signale unterhalb der Frequenz des Rufsignals durchwandern das Filter, während das Rufsignal selbst blockiert oder zumindest stark gedämpft wird. Das resultierende Gleichspannungssignal gelangt an den Differentialverstärker 68, dessen Ausgangssigna! auftritt, wenn das Potential am Eingang höher ist als das Potential an der OFHC-Vorspannungsleitung. Dieses Signal wird gleichgerichtet und gefiltert in der Diode 70, dem Kondensator 72 und dem Widerstand 73, und das resultierende Gleichspannungssignal wird dem Eingang des Differentialverstärkers 71 zugeführt.
Der Gleichspannungsausgang des Differentialverstärkers 10 wird also über den Widerstand 66 dem aktiven Tiefpaßfilter 67 zugeführt. Alle Signale unterhalb der Frequenz des Rufsignals durchwandern das Filter, während das Rufsignal selbst blockiert oder zumindest stark gedämpft wird. Das resultierende Gleichspannungssignal gelangt an den Differentialverstärker 68, dessen Ausgangssigna! auftritt, wenn das Potential am Eingang höher ist als das Potential an der OFHC-Vorspannungsleitung. Dieses Signal wird gleichgerichtet und gefiltert in der Diode 70, dem Kondensator 72 und dem Widerstand 73, und das resultierende Gleichspannungssignal wird dem Eingang des Differentialverstärkers 71 zugeführt.
Wenn der Hörer abgenommen wurde, dann tritt am Ausgang des Differentialverstärkers 71 ein hohes Potential
auf, das bewirkt, daß die Diode 56 in Durchlaßrichtung vorgespannt wird, so daß der Transistor 52
gesperrt wird. Wie schon zuvor in bezug auf das Signal hohen Potentials in der OFHC-Leitung erwähnt wurde,
öffnet das Rufrelais 50 und trennt das Rufsignal von der Teilnehmerleitung.
Der Schalter 15, bei dem es sich vorzugsweise um einen CMOS-Schalter handelt, wird betätigt durch ein
Signal der Rufbetätigungsleitung. Wenn ein Rufsignal nach Betätigung des Rufrelais 50 an der Teilnehmerleitung
anliegt, dann wird der Schalter 15 geöffnet. Dies bedeutet, daß die Rufsignale, die am Ausgang des Differentialverstärkers
10 auftreten, unterbrochen werden und nicht am Ausgangsanschluß 19 erscheinen. In gleicher
Weise werden sie nicht in den Verstärkerschaltkreis
34 eingespeist.
Es ist zu erwähnen, daß, wenn die Diode 56 leitend ist, gleichzeitig die lichtemittierende Diode 57 leitend wird,
welche anzeigt, daß der Teilnehmer den Hörer abnahm. Bei einer Überprüfung des Leitungssystems wird somit
eine zusätzliche Erleichterung geschaffen.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (6)
1. Telefonverstärkerschaltung zwischen einer symmetrischen zweiadrigen Leitung, an die ein
Fernsprechapparat angeschlossen ist, und einer unsymmetrischen einadrigen Ausgangsleitung, mit einem
ersten Differentialverstärker, dessen beide Eingänge mit den Adern der zweiadrigen Leitung verbunden
sind und dessen Ausgang das abgehende Sprechsignal für die Ausgangsleitung liefert, sowie
mit einem zweiten Differentialvcrstärkcr, dessen einer Eingang mit der Ausgangslcilung und dessen
anderer Eingang mit dem Ausgang des ersten Diffcrentialverstärkers
verbunden ist und dessen Ausgang das ankommende Sprechsignal für dio zweiadrige
Leitung liefert, dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen dem Ausgang des ersten Diffcrentialverstärkers (3, 10) und der Ausgangsleitung
(7) ein nicht invertierender Trennverstärker (4, 17, 42) geschaltet ist, zwischen den beiden Adern der
zweiadrigen Leitung und den Eingängen des ersten Differentialverstärkers (3,10) zwei gleich große Widerstände
(1, 2) geschaltet sind, deren Widerstandswert jeweils 1 Omal so groß ist wie die Eingangsimpedanz
des Fernsprechapparats bei abgenommenen Hörer, der Ausgang des zweiten Differentialverstärkers
(5,16,41) mit einer der Adern der zweiadrigen Leitung und über einen weiteren Widerstand (6) mit
demjenigen Eingang des ersten Differentialverstärkers (3, 10) verbunden ist, an dem über einen der
gleichen Widerstände (1 bzw. 2) die andere Ader dieser zweiadrigen Leitung anliegt und dieser weitere
Widerstand (6) einen Wert mindestens gleich dem zweifachen des Widerstandswerts der gleich großen
Widerstände (1,2) aufweisen.
2. Telefonverstärkerschi»ltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Differentialverstärker
(3,10) einen Verstärkungsgrad kleiner 1 und der Trennverstärker (4,17,42) einen hierzu reziproken
Verstärkungsgrad aufweist, der zweite Differentialverstärker (5, 16, 41) für seine beiden Eingänge
zwei unterschiedliche Verstärkungsgrade aufweist, die so gewählt sind, daß vom Ausgang des
ersten Differentialverstärkers (3,10) stammende und den beiden Eingängen des zweiten Differentialverstärkers
(5,16,41) einmal direkt und einmal über den Trenn verstärker (4, 17, 42) zugeführte Signale dort
etwa auf gleichgroße, sich gegenseitig aufhebende Signalamplituden verstärkt werden.
3. Telefonverstärkerschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärkungsgrad
des Trennverstärkers (4,17) veränderbar ist.
4. Telefonverstärker nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Ausgang des
Trennverstärkers (4,17) und der Ausgangsleitung (7) ein Widerstand (18) geschaltet ist, dessen Widerstandswert
etwa der Impedanz der Ausgangsleitung (7) entspricht.
5. Telefonverstärker nach Anspruch 1, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des zweiten
Differentialverstärkers (16) mit einem Pol einer Speisespannungsquelle über einen Anpassungswiderstand
(30) mit einer der Adern der zweiadrigen Leitung verbunden ist und die andere Ader über
einen weiteren Anpassungswiderstand (31) an den anderen Pol angeschlossen ist, wobei die Widerstandswerte
der Anpassungswiderstände (30, 31) je
etwa der halben Eingangsimpedanz des Fernsprechapparats bei abgenommenen Hörer entsprechen.
6. Telefonverstärkerschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß beim zweiten Differentialverstärker
(41) zwischen seinem Ausgang und seinem Invertereingang ein Rückkopplungswiderstand
(47) geschaltet ist, der Ausgang des ersten Differentialverstärkers (3, 10) über einen Widerstand
(11) an seinem Invertereingang anliegt, und dieser Ausgang mit dem Eingang des Trennverstärkers (42)
verbunden ist, die Ausgangsleitung (7) mit dem Ausgang des Trennverstärkers (42) und über einen Eingangswiderstand
(43) mit dem Invertereingang des zweiten Diffcrentialverstärkers (41) verbunden ist
der über einen Nebenschlußwiderstand (44) an Masse liegt, wobei der Verstärkungsgrad von Signalen
des ersten Difierentialverstärkers(3,10) durch
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