DE3112166A1

DE3112166A1 - "schaltungsanordnung zum alternativen betrieb eines dynamischen lautsprechers"

Info

Publication number: DE3112166A1
Application number: DE19813112166
Authority: DE
Inventors: Bernhard Dipl.-Ing. 7900 Ulm Rall
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1981-03-27
Filing date: 1981-03-27
Publication date: 1982-10-14

Description

311216ο

Licentia Patent-Verwaltungs-GmbH Ulm, 27.05.^981 Theodor-Sterri-Kai 1 Z13-UL/Sar/lh UL 80/79

D-6000 Frankfurt 70

Beschreibung

"Schaltungsanordnung zum alternativen Betrieb eines dy namischen Lautsprechers" '

Die Anmeldung betrifft eine Schaltungsanordnung zum alternativen Betrieb eines dynamischen Lautsprechers an einem transformatorlosen Lauthörverstärker mit Gegentaktendstufe oder an einem Tonrufverstärker mit Gegentaktendstufe und Ausgangsübertrager in Endgeräten von Fernmeldeanlagen, insbesondere Fernsprechanlagen, wobei Jeweils nur einer der beiden Verstärker an Betriebsspannung geschaltet ist.

Integrierte Schaltungen in Fernsprechapparaten erlauben den Aufbau von Lauthörverstärkern, die über einen Lautsprecher das Mithören von Gesprächen gestatten. Es werden ebenfalls zum Ersatz des Wechselstromweckers in Fernsprechapparaten integrierte Schaltungen angeboten, die eine harmonische Tonfolge erzeugen, solange die Ruf-

311216:

- 5 - UL ao/79

wechselspannung anliegt.

Im Fernsprechapparat ist jedoch nicht ausreichend Platz, um für "beide Tonquellen getrennte Lautsprecher vorsiiGehen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art anzusehen, die es ermöglicht, "beide Tonquellen an einen Lautsprecher so anzuschalten, daß möglichst wenig ",us-italiche Bauelemente und keine zusätzlichen mechanischen Umschaltkontakte "benötigt werden»

Die Lösung der Aufgabe ist im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegeben. Es ist nunmehr möglich, in den Geräten der Fernmeldeanlagen, insbesondere in Fernpprech anlagen, die Signalisierung des Teilnehmers und die Wiedergabe des ankommenden Gesprächs über einen einsigen Lautsprecher durchzuführen, ohne daß der Lautsprecher umgeschaltet werden muß. Eine unerwünschte störende Bedämpf ung des Lautsprechers durch den jeweils abgeschalteten Verstärker wird durch die vorgeschlagene Schalbunpi

20. anordnung weitgehend vermieden. Die Lösung kommt mit wonigen billigen und wenig platzbeanspruchenden Bauelementen aus.. ■

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Er findung sind in den TJnteransprüchen angegeben. Mit der Lösung· nach Anspruch 2 wird eine v/eitere Diode eingespart.

_BAD ORIGINAL.

- 6 - UL 80/79

Der Ausgangsübertrager des Tonrufverstärkers überträgt Rechteckimpulse. Mit der Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 3 werden die Eigenschwingungen des Ausgangstransformätors in den Umsehaltflanken gedämpft, wodurch die Betriebssicherheit der Schaltung wesentlich erhöht wird.

Eine weitere Erhöhung der Betriebssicherheit, insbesondere der Endstufentransistoren des TonrüfVerstärkers, wird durch Dioden erzielt, die jeweils zwischen Basis und Emitter der Endstufentransistoren geschaltet sind und unzulässig hohe Sperrspannungen an der Basis-Eraitter-Strecke der Transistoren vermeiden.

Die Erfindung wird nun anhand eines in den Figuren 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen im einzelnen:

FIG. 1 Die Schaltung nach der Erfindung;

FIG. 2 einen Ausschnitt aus der Schaltung mit einer Entkopplungsvarianten.

In FIG. 1 ist ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel einer Schaltungsanordnung zum alternativen Betrieb eines Lautsprechers 11 an einen transformatorlosen Lauthorverstärker 14 mit Gegentaktendstufe 15» 16 oder an einem Tonrufverstärker 6 bis 9 mit Gegentaktendstufe 7, 8. und Ausgangsübertrager* 6 dargestellt, wie sie in Kn-I-geräten von Fernmeldeanlagen,insbesondere in Endgeräten von Fernsprechanlagen mit Vorteil eingesetzt werden kann. Mit a und b sind die Eingangsklemmen des Endgerätes be-

8AD 0RK3/NAL

⁰ ο α

3 11 2

7 - UL 80/79

zeichnet und mit 1 der Hakenumschaltkontakt., der bei aufgelegtem Handapparat die Anschlußklemme a mit dem Kontakt ρ verbindet und bei abgehobenem Handapparat die Verbindung zum Kontakt q herstellt.

Bei aufgelegtem Handapparat gelangt die Rufwechselspannung über den Kontakt ρ und dem Kondensator 2 zu einer Vollweggleichrichterschaltung 3 und erzeugt am Ladekondensator 4 eine Betriebsspannung für den Tonrufgenerator 9 und für die an seinem Ausgang angeschlossene Gegentaktendstufe mit den Transistoren 7 und 8 und dem Ausgangstransformator 6. Die Sekundärwicklung 63 des Ausgangsübertragers 6 ist über einen Lautstärkeeinsteller 111 mit dem Lautsprecher 11 verbunden. Erfindungsgemäß ist ohne zusätzlichen Schalter der Lautsprecher über einen Kondensator 18 an die Gegentaktendstufe eines Lauthörverstärkers 14 angeschlossen«

Der Lauthörverstärker 14 erhält seine Betriebsspannung nur &ann_? wenn der Handapparat abgenommen ist und der Schalter 1 somit die Anschlußklemme a auf den Kontakt q umschaltet. Dadurch erhält die Spannungsquelle 12 über die Teilnehmeranschlußleitung und den Gleichrichter 10 Strom und versorgt über eine eingebaute Spannungsstabilisierungsschaltung den Lauthörverstärker 14 mit einex* konstanten Spannung« Gleichzeitig wird dem Lauthörverstärker über eine Gabelschaltung 13 öle ankommende Signalwechsel spannung zugeführt«, Sie wird im Lauthörverstärker 14 soweit verstärkt„ daß die Gegentaktendstufe mit den Transistoren 15 und 16 in gewünschter Stärke ausgesteuert werden kann.

BAD ORIGINAL

Jl IZiDU

- 8 - UL 80/79

Der dynamische Lautsprecher 11, der beispielsweise einen Gleichstromwiderstand von 25 -Q. aufweist, ist somit einerseits an den Lauthörverstärker 14 und andererseits an den Ausgangsübertrager 6 des TonrufVerstärkers angeschlossen.

Während eines Rufes erhält der Tonrufgenerator 9 Betriebsspannung und erzeugt bestimmte . Tonruf frequenzen, die zyklisch

Geschwindigkeit '

mit einstellbarer/ umgeschaltet werden, so daß Folgen von Dreiklängen dem Teilnehmer angeboten werden können. Hierdurch kann bei mehreren Teilnehmerendgeräten im gleichen Raum der Teilnehmer das jeweils rufende Gerät erkennen.

Der Tonrufgenerator 9 liefert rechteckige Ausgangsspannungen an die Eingänge 71 und 81 der Gegentaktendstufe mit den Transistoren 7 und 8 und dem Ausgangsübertrager 6 im Gegentakt an.

Um Eigenschwingungen des Gegentaktübertragers in den Umschaltflanken der Rechtecksignale zu vermeiden, ist zwischen den Wicklungsenden 611 und 621, die mit den Kollektoren der Transistoren 7 bzw. 8 verbunden sind, eine Reihenschaltung eines Widerstandes 65 mit einem Kondensator 66 geschaltet. Der Widerstand 65 hat im Ausführungsbeispiel 12 k-Ω- und der Kondensator 66 eine Kapazität von 0,5 nP.

Die Gegentaktendstufe des Tonrufverstärkers enthält zwei diskrete Transistoren 7 und 8 vom gleichen Leitfähigkeitstyp, im Beispiel vom NPN-Typ. Ihre Emitter sind im wesentlichen mit dem Bezugspotential aufweisenden Anschluß 41 verbunden, können aber auch über niederohmige Widerstände

BAD ORIGINAL

311216 3

- 9 - UL 80/73

mit dienern verbunden noin„ Ihre KolloktOT*on nirH. pm <!"U Wicklungsenden 611 bzw. 621 des Ge^entaktai.Ujp;HnH;r.<'it.mrtragers -6 angeschlossen, dessen Mittelabgriff tA die Betriebsspannung einer zweiten Betriebsspannungsquelle, bestehend aus dem Gleichrichter 3 mit Ladekondensator 4-, zugeführt .ist.

Die von der Gegentaktendstufe des TonrufVerstärkers verstärkte Rechteckspannung erscheint mit einer Amplitude von einigen Volt und mit niedrigem Quellwiderstand über den Lautstärkeeinsteller 111 zum Anschluß 110 des Lautsprechers 11.

Die Bausteine 9 (Tonrufgenerator) und 14. (Lauthörvorstärker) sind in der Regel als integrierte Bausteine ausgeführt. Ist nun der Endstufentransistor 16 des Lauthör-Verstärkers in dem Baustein 14 integriert, so würde dessen parasitäre Substratdiode den Lautsprecher erheblich bedampfen. Die Substratdiode liegt nämlich zwischen Kollektor und Emitter dieses Transistors und ist bei einem HPN-Transistor, wie im Ausführungsbeispiel, bei negativer -Spannung zwischen Kollektor und Emitter (Emitter auf Bezugspotential) leitend.

Gemäß einem ersten Merkmal der Erfindung ist nun mindestens eindiskreterTransistör in der transformatorlosen Endstufe des Lauthörverstärkers 1A- vorgesehen. Im Ausführungsbeispiel ist diese transformatorlose Endstufe die mit den Transistoren. 15 und 16 bestückte Gegentaktendstufe, in der beide Transistoren diskrete Transistoren sind, also nicht im Lauthörverstärker integriert sind. Der Emitter des Transistors 16 mit der störenden Substratdiode ist

- -ίο BAD ORIGINAL

Jl ι ζ ι ου

- 10 - UL 80/79

mit dem Bezugspotential aufweisenden Anschluß 4-1 verbunden und sein Kollektor ist über den Kondensator 18 an den Lautsprecher 11 angekoppelt. Wegen der fehlenden Substratdiode des diskreten Transistors 16 werden vom Ruftongenerator stammende Tonspannungen, im Ausführungsbeispiel mit negativer Amplitude, nun nicht mehr vom Transistor 16 kurzgeschlossen.

Positive Spannungsamplituden am Lautsprecher 11 werden von der Kollektor-Basis-Strecke des Transistors 16 gesperrt. J.edoch ist für negative Spannungsamplituden die Kollektor-Basis-Strecke des NPN-Transistors 16 in Flußrichtung und die Basis-Emitter-Strecke in Sperrrichtung gepolt, so daß ein unerwünschter, den Lautsprecher 11 bedämpfender Strom über die Basis des Transistors 16 fließen kann.

Daher soll nach einem weiteren Merkmal der Erfindung der diskrete Transistor 16 hochohmig im Vergleich zur Lautsprecherimpedanz Rr angesteuert werden. Das bedeutet, daß der zwischen Kollektor und Emitter des Transistors 16 gemessene Widerstand R in der Schaltung '**·"' y 5 * R_r sein soll, was bei niederohmigem Ausgang des Lnuthörverstärkers 14·, z. B. durch einen in Reihe mit der Basis des Transistors 16 geschalteten Widerstand 14-2 von etwa 125H , falls R_L —. 2pH ist , er-

reicht werden kann. In der Regel kann dieser Widerstand 14-2 auch niederohmiger sein oder ganz entfallen, falls der Ausgangswiderstand des Lauthörverstärkers 14- ohne Betriebsspannung die erforderliche Höhe von mindestens 125Ü aufweist.

- 11 -

• ' · a

- 11 - UL

Die gleichen Bedingungen gelten für den Gegentakttransistor 15» der im Ausführungsbeispiel ein PNP-Transistor ist und somit "bei positiven Spannungsamplituden ans Lautsprecher 11 zwischen Kollektor und Basis leitend wird. Um hier ein Abfließen des Stromes über die Basis zu vermeiden, ist hier gegebenenfalls ein Widerstand 'VH in der Basiszuleitung des Transistors 15 vorzusehen.

Gegen den Gegenkopplungswiderstand 17 zwischen dem Verbindun^r.pTinkt 156 der Tranni ntorp-n 15 und 16 und c'^m LnuUiorve rul.iirki; ν Vi uliui k·» I im bciioniiiM'on M.*ii:-n-·ιΐιπι··η zu treffen, da. er gegenüber der Lautsprecherimpedanz des Lautsprechers 11 wesentlich hochohmiger ist ( ^ 10 K^l) und bei einem Tonruf wegen der dann fehlenden Betriebsspannungdes Lauthörverstärker 14 wirkungslos ist.

Bei abgenommenem Handapparat ist der Tonrufverstärker mit den Transistoren 7 und 8 ab-und der Lauthörverstärker 14 angeschaltet«.In Betrieb kann er an den Lautsprecher 11 niederohmig eine Wechselspannung z.B. 3 V₃^ abgeben. Bei voll aufgedrehtem Tonruf, also niedrigem Widerstandswert des Potentiometers 111, wird diese Spannung vom Tonruftransformator 6, dessen übersetzungsverhältnis Wg^/^g^³⁵¹*· ^W62^^W6^:5 ^e^^wa 20 ist, hochfcranai'ofmlert auf etwa 60 VcQ₁ falls er primärseitig, also d/urch die Anschlüsse an den Wicklungen 61 und/oder 62_? nicht belastet ist.

Da in diesem betrachtetem Fall der Tonrufverstärker abgeschaltet ist, ist der Kondensator 4 entladen. Ohne Diode 5 würde die Wechselspannung an den Wicklungen 61 und

- 12 BAD ORiGlNAL

ι ζ ι b ο

- 12 - UL 80/79

somit die Wechselspannung am Lautsprecher 11 in unzulässiger Weise stark "begrenzt. Die Ursache hierfür ist folgende:

Ohne Diode 5 würde der Verbindungspunkt 64 der Wicklungen 61 und 62 auf OV liegen. Während eine positive Spannung am Wicklungsende einer der Wicklungen 61 und 62 an den gesperrten Transistoren 7 und 8 durch die sperrende Kollektor-Basis-Strecke des Transistors 7 "bzw. 3 sich ungehindert aufbauen könnte, macht eine .negative Spannung durch die für diese leitende Kollektor-BasisrStrecke der Transistoren 7 "und 8 die entsprechende Basis in nahezu gleicher Höhe negativ. Die negative Spannung wird jedoch entweder durch die niedrige Durchbruchspannung der Basis-Emitter-Strecke der Transistoren 7 und 8 oder in weit stärkerem Maße durch die in vorteilhafter Weise im Ausgang des Tonrufgenerators 9 vorgesehenen Schutzdioden 91 und 92, die für negative Spannungen am Ausgang des Tonrufgenerators 9 in Flußrichtung arbeiten, begrenzt. Eine negative Spannung an einem Anschlußpunkt 611 oder 621 der Wicklungen 61 bzw. 62 wird somit durch die Spannungsabfälle an zwei in Durchlaßrichtung arbeitende Dioden (Schutzdioden 91 und 92 in Reihe mit der Kollektor-Basis-Strecke der Transistoren 7 t>zw. 8) begrenzt (Begrenzungs-· spannung etwa 1,4 V). Dabei wird der Kondensator 4 langsam positiv aufgeladen. Die Aufladezeitkonstante ist jedoch so groß, daß ganze Silben vom Lautsprecher 11 verstümmelt wiedergegeben werden.

Um diese störende Begrenzung der Lautsprecherspannung zu vermeiden, ist gemäß der Erfindung in fieihe mit jeder Wicklung 61 und 62 des Gegentakt ausgangsübertrager 6, also in jeder Wicklung, die vom Betriebsstrom dieser

BAD ORIGINAL

311216

- 13 - ' UL 80/79

Gegent.aktendstufe durchflossen wird, eine für den :V-triebsstrom des TonrufVerstärkers in Durchlaßrichtung gepolte Sperrdiode geschaltet.

Durch die Zusammenschaltung der Wicklungen 61 und 62 am Anschluß 6A- genügt zur Verhinderung der Begrenzung eine einzige Diode 5. Da der Übertrager 6 im Gegentakt betrieben wird, liegt sie jeweils in Reihe mit der vom Betriebsstrom des TonrufVerstärkers jeweils durchflosGenoo. Wicklung und ist für diesen in Flußrichtung gepolt. Bei abgeschaltetem Tonrufverstärker gibt sie den Verbindungspunkt 64 für positive Spannungen frei, so daß 3 Vgg an der Wicklung 63 beispielsweise am Vprbindungspunkt 64 Spltzenspannungen zwischen -1^ 4 V und etwa +60 V uim an den Wicklungsenden 611 und 621 zwischen -1,4 V und etwa 120 V verursachen. Die Transistoren 7 und 8 dieser Stufe müssen folglich eine ausreichende hohe Sperrspannung zwischen Kollektor und Emitter, z. B. TJU-g J> 150 V aushalten können.

FIG. 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für die Vermeidung der Spannungsbegrenzung durch den Gegentaktübertrager 6. In diesem Beispiel sind statt der einen Diode 5 zwei Sperrdioien 51 und 52 vorgesehen. Diode. ist zwischen Wicklungsende 611 der Wicklung 61 und Kollektor des Transistors 7 und Diode 52 zwischen Wicklunps ende 621 der Wicklung 62 und Kollektor des Transistors geschaltet. Während nun der Verbindungspunkt 64 der Wick lung 61 und 62 bei abgeschaltetem Tonrufverstärker spannungslos bleibt, können die Wicklungsenden 621 und 622 ungehindert positiv und negative Spannungen annehmen.

BAD ORiGINAL

Leerseite

Claims

3112163 Licentia Patent-Verwaltungs-GmbH Ulm, 27.03.1981 Theodor-Stern-Kai 1 . ZIJ-UL/S/lh D-6000 Frankfurt 70 * UL 80/79 Patentansprüche . hy Schaltungsanordnung zum alternativen Betrieb eines •dynamischen Lautsprechers an einem transformatorlosen Lauthörverstärker mit Gegentaktendstufe oder an einem Tonrufverstärker mit Gegentaktendstufe und Ausgangsübertrager in Endgeräten von Fernmeldeanlagen, insbesondere Fernsprechanlage^ xtfobei Jeweils nur einer der beiden Verstärker an Betriebsspannung geschaltet ist, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

1.0 für die transformatorlose Endstufe des Lauthörverstärkers (14)

1.1 ist mindestens ein diskreter Transistor (16) vorgesehen,

1.11 der Emitter dieses Transistors (16) ist mit dem Bezugspotential aufweisenden Anschluß (4-1) verbunden,

1„12 der Kollektor dieses Transistors (16)

„ ο _

"d'\'\Z\bb

- 2 - UL 80/79

ist an den Lautsprecher (11) angekoppelt,

1.2 dieser Transistor (16) wird an seiner Basis im Vergleich, zur Laut Sprecher impedanz hochohmig (142) angesteuert,

2.0 für "die Gegentaktendstufe mit Ausgangstransformator (6) des Tonrufverstärkers (6 bis 9)

2.1 sind zwei diskrete Transistoren (7,8) vom gleichen Leitfähigkeitstyp vorgesehen,

2.11 die Emitter der Transistoren sind im

wesentlichen mit dem Bezugspotential aufwei

senden Anschluß (4-1) verbunden,

2.12 die Kollektoren sind an den Wicklungsenden (611, 621) des Gegentaktausgangsubertragers (6) angeschlossen, dessen Mittelabgriff (64) die Betriebsspannung einer zweiten

Betriebsspannungsquelle (3, 4) zugeführt ist,

2.2 in Reihe mit jeder Wicklung (61, 62) des Gegentaktausgangsubertragers, die vom Betriebsstrom der Endstufe durchflossen wird, ist eine für den Betriebs strom in Durchlaßrichtung ge

polte Sperrdiode (5; 51, 52) geschaltet.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrdiode (5) in der Leitung, die beiden Wicklungsteilen (61, 62) über den Mittelabgriff (64) den Betriebsstrom zuführt, angeordnet ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1.oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Wicklungsenden (611,621)

J - UL 80/79

die mit den Kollektoren der Transistoren (7, 8) verbunden sind, eine Reihenschaltung eines Widerstandes (65) mit einem Kondensator (66) geschaltet ist«.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Basis und Emitter der diskreten Transistoren (7, 8) des Tonrufverstärkers (9, 6) jeweils eine für die Sperrichtung der Basis-Emitter-Strecke des Transistors in Durchlaßrichtung gepolte Flußdiode 92) geschaltet ist.

BAD ORIGINAL