DE3402282C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung für eine Fernsprech­ teilnehmerstation mit einer die Leitungsimpedanz, einen die Leitungsimpedanz nachbildenden und zwei Ergänzungswiderstände einschließenden Brückenschaltung, in deren Brückenzweigen jeweils ein Mikrophon mit Sendeverstärker bzw. ein Fernhörer mit Empfangsverstärker liegen.

Schaltungsanordnungen dieser Art sind als aktive Telefonsprechschaltungen, beispielsweise aus der Fachzeitschrift "FLO", Heft 10, S. 65 be­ kannt. Hierbei bewirkt die Brückenschaltung, daß das Mikrophonsignal ledig­ lich in der Leitungsimpedanz erscheint, und zwar dann, wenn die Brücke abge­ glichen ist, d. h., wenn das Verhältnis der Leitungsimpedanz zum ersten Er­ gänzungswiderstand dem Verhältnis aus Leitungsnachbildung zum zweiten Ergän­ zungswiderstand entspricht. In diesem Falle erzeugt das Mikrophonsignal an den Ergänzungswiderständen gleich große jedoch entgegengerichtete Spannungsabfälle, so daß ein vom Spannungsabfall beider Ergänzungswiderstände beeinflußter Dif­ ferenzverstärker kein Eingangssignal erhält und als Empfangsverstärker ledig­ lich vom Empfangssignal angesteuert wird. Eine Brückenschaltung kann daher wie eine übliche Übertragersprechschaltung das Mikrophonsignal so stark un­ terdrücken, daß es nur in stark gedämpfter Weise am Fernhörer erscheint.

Aktive Telefonsprechschaltungen sind bisher fast ausschließlich mit monolithisch integrierten Schaltkreisen aufgebaut worden, wobei anstelle des Mikrophons ein davon angesteuerter Sendeverstärker eingesetzt wird. Dieser Sendeverstärker ist gleichstrommäßig in der Lage einen konstanten Spannungsabfall und damit einen definierten Apparatewiderstand zu erzeugen, und das verstärkte Mikrophonsignal als Wechselstrom in die Brückenschaltung einzuspeisen. Der bereits erwähnte als Differenzverstärker ausgebildete Empfangsverstärker muß den nachgeschalte­ ten Fernhörer ausreichend ansteuern, ohne auf die Widerstandsbrücke rückzuwir­ ken. Die hierfür eingesetzten Differenzverstärker werden aufgrund der gewünsch­ ten Gleichtaktunterdrückung und aufgrund des gewünschten großen Eingangswider­ standes sehr aufwendig und teuer, so daß solche aktiven Fernsprechschaltungen noch als unbefriedigend gelten. Im Vergleich zu Fernsprechschaltungen herkömm­ licher Übertragertechnik bieten solche Fernsprechschaltungen keinen Preisvor­ teil, sondern einen bisher kaum benutzten Raum- und Gewichtsvorteil.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine aktive Sprechschaltung für eine Fernsprechteilnehmerstation der eingangs genannten Art mit wenig Aufwand und den Vorteilen der bekannten Fernsprechschaltungen zu schaffen. Gleichzeitig ist es Aufgabe der Erfindung, einen einfachen Lauthörverstärker aus der Sprech­ schaltung zu versorgen und anzusteuern. Gemäß der Erfindung ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Sendeverstärker mit seiner Ausgangselektrode über eine Konstantspannungsquelle an den Verbindungspunkt der Ergänzungswiderstände an­ geschlossen ist, und daß die Spannung der Konstantspannungsquelle als Versor­ gungsspannung für den Empfangsverstärker dient.

Die erfindungsgemäße aktive Fernsprechschaltung besitzt die Vorteile der be­ kannten Fernsprechschaltungen und sie läßt sich wegen ihrer einfachen Aus­ führung mit wenigen Transistoren erheblich preisgünstiger herstellen, und zwar sowohl in diskreter Form als auch in integrierter Schaltungstechnik.

Zwar ist aus der CH-PS 5 92 392 bekannt, einen Sendeverstärker mit einer Zenerdiode in einer aktiven Fernsprechschaltung in Reihe zu schalten und die Spannung an der Zenerdiode als Versorgungsspannung für einen Mikrophonverstärker, einen Empfangsverstärker und Zusatzgeräte, beispielsweise Gebührenzähler zu benutzen. Für in Brückenschaltung aufge­ baute aktive Sprechschaltungen kann diese Schaltungsart aber wegen des größeren Spannungsbedarfs sowie wegen der Ansteuerung des Empfangsverstärkers und seiner Entkopplung vom Mikrophonverstärker nicht übernommen werden.

In Weiterbildung der Erfindung ist es zweckmäßig, für den Sendeverstärker einen Transistor vorzusehen, dessen Basis einerseits über einen Koppelkon­ densator mit dem Mikrophon M verbunden ist und andererseits am Abgriff ei­ nes festen im Brückenzweig liegenden Spannungsteilers liegt. Mit Hilfe die­ ses Spannungsteilers wird der Gleichstromarbeitspunkt des Sendeverstärkers auf einen festen Wert eingestellt, wodurch an den Eingangsklemmen a/b der Sprechschaltung ein stromabhängiger Gleichspannungsabfall erzeugt wird.

Weiterhin ist es vorteilhaft, für den Empfangsverstärker einen vom Spannungs­ abfall der Ergänzungswiderstände steuerbaren Transistor T ₂ vorzusehen, dessen Basis am Abgriff eines zwischen der Ausgangselektrode des Sendeverstärkers und dem Verbindungspunkt eines Ergänzungswiderstandes mit dem Nachbildungs­ widerstand liegenden Spannungsteilers liegt, und daß der Kollektor dieses Transistors T ₂ einerseits über einen Widerstand mit dem Verbindungspunkt der Basisspannungsteilerwiderstände verbunden ist und andererseits die die Basis eines als Spannungsfolger betriebenen Transistors T ₃ steuert, dessen Kollektor am Verbindungspunkt der Ergänzungswiderstände liegt und dessen Emitter mit dem Widerstand R _A des Spannungsteilers verbunden ist. Hierbei ist es zweckmäßig, den Kollektorstrom des Transistors T ₂ auf einen kleinen dem Quotienten der Basis-Emitter-Spannung des Transistors T ₃ dividiert durch den Arbeitswiderstand des Transistors T ₂ entsprechenden Wert zu be­ messen, wobei die Widerstände des Spannungsteilers derart bemessen sind, daß der Spannungsabfall am Arbeitswiderstand R _A des Transistors T ₃ etwa dem halben Wert der Konstantspannungsquelle entspricht.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind den Ansprüchen 5 bis 7 zu entnehmen.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 das Prinzip einer aktiven Telefonsprechschaltung und

Fig. 2 eine erfindungsgemäße aktive Telefonsprechschaltung.

In der Darstellung nach Fig. 1 ist das Prinzip einer aktiven Telefonsprech­ schaltung zu sehen, bestehend aus einer Brückenschaltung mit der Leitungs­ impedanz R _L zwischen den Anschlußklemmen a, b, einem Widerstand R _NB , welcher die Leitungsimpedanz nachbildet und zwei Ergänzungswiderständen R ₁, R ₂. Das Mikrophon M liegt im Brückenzweig zwischen der Anschlußklemme b und dem Ver­ bindungspunkt der Ergänzungswiderstände R ₁, R ₂, während ein als Differenz­ verstärker ausgebildeter Empfangsverstärker im anderen Brückenzweig liegt und vom Spannungsabfall der Widerstände R ₁, R ₂ angesteuert wird. Die Brü­ ckenschaltung ist dann abgeglichen, wenn die Bedingung R ₁ : R _L = R ₂ : -R _NB er­ füllt ist. In einer abgeglichenen Brückenschaltung erzeugt das Mikrophonsi­ gnal in den Ergänzungswiderständen R ₁, R ₂ gleich große aber entgegengerichtete Spannungsabfälle, so daß der Empfangsverstärker davon nicht oder nur in stark gedämpfter Form angesteuert wird. Das Empfangssignal erscheint dagegen am Empfangsverstärker und steuert einen nachgeschalteten Fernhörer entsprechend an.

Die Schaltungsanordnung nach Fig. 2 zeigt eine aktive Telefonsprechschaltung, welche die Brückenwiderstände R ₁, R ₂ und R _NB ebenfalls besitzt. Außerdem schließt die Brückenschaltung die Leitungsimpedanz R _L an den Anschlußklem­ men a, b ein. Das Mikrophon M steuert hier über einen Koppelkondensator C ₁ die Basis eines in Spannungsfolgerschaltung betriebenen Transistors T ₁, des­ sen Kollektor über eine Zenerdiode D ₁ an den Verbindungspunkt der Widerstän­ de R ₁, R ₂ angeschlossen ist. Der Emitter des Transistors T ₁ ist über einen Widerstand R ₉ an die Anschlußklemme a gelegt, während die Basis an einem festen zwischen den Widerständen R ₁, R ₂ und dem Emitter liegenden Spannungs­ teiler R ₇, R ₈ liegt. Dieser feste Basisspannungsteiler R ₇ , R ₈ bedeutet für den Transistor T ₁ des Sendeverstärkers einen festen Gleichstromarbeitspunkt, wodurch an den Leitungsklemmen a, b ein relativ konstanter Gleichspannungs­ abfall entsteht. Der Transistor T ₁ arbeitet als Wechselstromgenerator und speist das verstärkte Mikrophonsignal, das auch am Emitter auftritt, vom Kollektor über die Zenerdiode in die Brückenmitte zwischen die Widerstände R ₁, R ₂ ein. Anstatt der Zenerdiode D ₁ kann jede andere geeignete Konstant­ spannungsquelle eingesetzt werden. Der Transistor T ₁ kann auch durch eine Kombination mehrerer Transistoren, ohne das beschriebene Prinzip zu verlas­ sen, ersetzt werden, insbesondere dann, wenn sehr kleine Mikrophonsignale verstärkt werden müssen. Die Zenerdiode D ₁ im Kollektorstromkreis des Sende­ verstärkers T ₁ wird fast vom gesamten Schleifenstrom der Fernsprechschleife durchflossen und besitzt daher einen sehr kleinen differentiellen Widerstand. Es ist daher möglich, die Spannung der Zenerdiode D ₁ als Betriebsspannung für einen Empfangsverstärker und weitere Verbraucher zu benutzen. In Fig. 2 sind dazu die Anschlüsse der Zenerdiode D ₁ auf Anschlußklemmen c, e geschal­ tet, um als Versorgungsspannung für einen nachfolgend beschriebenen Empfangs­ verstärker und einen als Block angedeuteten Lauthörverstärker zur Verfügung zu stehen. Der Empfangsverstärker besteht aus einem Transistor T ₂, dessen Basis vom Spannungsabfall der Widerstände R ₁, R ₂ angesteuert wird. Dazu ist von der Anschlußklemme a ein Koppelkondensator C ₂ über einen Widerstand R ₄ zur Basis des Transistors T ₂ geschaltet, welche darüber hinaus an einem fe­ sten Spannungsteiler R ₃, R ₅ liegt. Der Widerstand R ₃ ist gemeinsam mit dem Emitter des Transistors T ₂ an den Verbindungspunkt der Widerstände R ₂, R _NB geschaltet, während der Widerstand R ₅ über einen Widerstand R _A zur Anschluß­ klemme e führt. Der Kollektor des Transistor T ₂ ist einerseits an die Basis eines Transistors T ₃ geschaltet, und andererseits über einen Arbeitswider­ stand R ₆ zum Verbindungspunkt der Widerstände R ₅, R _A geführt. Mit diesem als Anschlußklemme d herausgeführten Verbindungspunkt ist weiterhin der Emitter des Transistors T ₃ verbunden, dessen Kollektor an der Anschlußklemme c liegt.

Der Transistor T ₂ bildet mit seiner Basis-Emitter-Strecke den Eingang für das an den Widerständen R ₁, R ₂ auftretende Empfangssignal und dieser Transistor steuert den im A-Betrieb nachgeschalteten Transistor T ₃ mit dem Widerstand R _A als Arbeitswiderstand. Der Transistor T ₃ wird spannungsgesteuert betrieben und dazu muß der Transistor T ₂ einen sehr kleinen quasi konstanten Kollektor­ strom liefern und zwar von der Größe der Basis-Emitter-Spannung des Transis­ tors T ₃ dividiert durch den Widerstand R ₆. Außerdem ist es zweckmäßig den Gleichspannungsabfall am Arbeitswiderstand R _A durch entsprechende Bemessung der Spannungsteilerwiderstände R ₃, R ₅ auf etwa den halben Wert der Konstant­ spannungsquelle U _{D 1} zu bemessen, so daß die Verstärkung durch das Widerstands­ verhältnis R ₅ : R ₄ bestimmt wird. Im Betrieb wird daher der Transistor T ₂ mit konstantem Kollektorstrom und konstantem Emitterstrom betrieben, so daß kei­ ne Wechselstromrückwirkung in den Ergänzungswiderständen R ₁, R ₂ der Brücken­ schaltung auftritt. Der eigentliche Lastwechselstrom des Empfangsverstärkers fließt parallel zum sehr niedrigen differentiellen Widerstand der Konstant­ spannungsquelle D ₁ durch den Transistor T ₃ und den Arbeitswiderstand R _A in die Brückenmitte zwischen die Widerstände R ₁, R ₂ und verursacht damit keine Brückenverstimmung. Die Verstärkerschaltung mit den Transistoren T ₂, T ₃, welche ebenso wie der Mikrophonverstärker T ₁ auch mit integrierten Schalt­ kreisen aufgebaut werden kann, erfüllt daher alle Anforderungen eines akti­ ven Empfangsverstärkers. An den Ausgang d, e des Empfangsverstärkers kann direkt ein Fernhörer H oder ein Lauthörverstärker mit nachgeschaltetem Lautsprecher angeschlossen werden, welcher zur Versorgung fast den gesamten Schleifenstrom erhalten kann.

Die erfindungsgemäße aktive Telefonsprechschaltung bietet die Möglichkeit, neue und vorteilhafte Konzepte für Fernsprechteilnehmerstationen zu ver­ wirklichen. So ist es möglich, im Handapparat eines Telefones die Schal­ tungsanordnung nach Fig. 2 einschließlich Mikrophon und Hörer unterzubrin­ gen und über zwei Adern der vier Adern aufweisenden Anschlußschnur mit dem Apparategehäuse zu verbinden. Mit den zwei weiteren Adern kann das Hörersi­ gnal in das Apparategehäuse zurückgeführt und einem dort vorgesehenen Zweit­ fernhörer-Anschluß zugeführt werden. Im Handapparat werden daher wie bereits erwähnt, die aktive Sprechschaltung nach Fig. 2 und wahlweise der als Block angedeutete Lauthörverstärker untergebracht, während das Apparategehäuse die Wählelektronik, das Ruforgan und den über die Anschlußschnur aus dem Hand­ apparat steuerbaren Lautsprecher aufnimmt. Dieses Apparatekonzept erlaubt es, durch einfaches Auswechseln des Handapparates und Einsetzen eines Laut­ sprechers in das Apparategehäuse ein Telefon-Grundgerät nach Wunsch mit oder ohne Lauthöreinrichtung auszurüsten. Hierbei läßt sich der Lauthör-Handappa­ rat sowohl mit Einfach-Telefonen als auch mit Komfort-Geräten zusammenschalten, wobei die Elektronik im Telefongehäuse unverändert bleibt. Es ist daher mit diesem Apparatekonzept möglich, mit einer geringen Anzahl von Baugruppen eine Reihe von Apparatevarianten zusammenzubauen.

Claims (7)

1. Schaltungsanordnung für eine Fernsprechteilnehmerstation mit einer die Leitungsimpedanz, einem die Leitungsimpedanz nachbildenden und zwei Er­ gänzungswiderständen einschließenden Brückenschaltung, in deren Brücken­ zweigen jeweils ein Mikrophon mit Sendeverstärker bzw. ein Fernhörer mit Empfangsverstärker liegen, dadurch gekennzeichnet, daß der Sendeverstär­ ker (T ₁) mit seiner Ausgangselektrode über eine Konstantspannungsquelle (D ₁) an den Verbindungspunkt der Ergänzungswiderstände (R ₁, R ₂) ange­ schlossen ist, und daß die Spannung der Konstantspannungsquelle (D ₁) als Versorgungsspannung für den Empfangsverstärker (T ₂, T ₃) dient.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für den Sendeverstärker ein Transistor (T ₁) vorgesehen ist, dessen Basis einer­ seits über einen Koppelkondensator (C ₁) mit dem Mikrophon (M) verbunden ist und andererseits am Abgriff (R ₇, R ₈) eines festen im Brückenzweig liegenden Spannungsteilers (R ₇, R ₈, R ₉) liegt.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für den Empfangsverstärker ein vom Spannungsabfall der Ergänzungswiderstände (R ₁, R ₂) steuerbarer Transistor (T ₂) vorgesehen ist, dessen Basis am Abgriff (R ₃, R ₅) eines zwischen der Ausgangselektrode des Sendeverstärkers (T ₁) und dem Verbindungspunkt des Ergänzungswiderstandes (R ₂) mit dem Nach­ bildungswiderstand (R _NB ) liegenden Spannungsteilers (R ₃, R ₅, R _A ) liegt, und daß der Kollektor dieses Transistors (T ₂) einerseits über einen Wi­ derstand (R ₆) mit dem Verbindungspunkt der Spannungsteilerwiderstände (R ₅, R _A ) verbunden ist und andererseits die Basis eines als Spannungs­ folger geschalteten Transistors (T ₃) steuert, dessen Kollektor am Ver­ bindungspunkt der Ergänzungswiderstände (R ₁, R ₂) liegt und dessen Emitter mit dem Widerstand (R _A ) des Spannungsteilers verbunden ist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kol­ lektorstrom des Transistors (T ₂) auf einen kleinen, dem Quotienten der Basis-Emitterspannung des Transistors (T ₃) dividiert durch den Arbeits­ widerstand (R ₆) des Transistors (T ₂) entsprechenden Strom bemessen ist, und daß die Widerstände (R ₃, R ₅, R _A ) des Spannungsteilers derart bemes­ sen sind, daß der Spannungsabfall am Arbeitswiderstand (R _A ) des Transis­ tors (T ₃) etwa dem halben Wert der Konstantspannungsquelle (D ₁) entspricht.

5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Anschlußpunkte der Konstantspannungsquelle (D ₁) als Anschlußklemmen (c, e) zur Versorgung eines Lauthörverstärkers ausge­ bildet sind, und daß der Lauthörverstärker durch eine mit dem Emitter des Transistors (T ₃) verbundene Anschlußklemme (d) angesteuert wird.

6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Verstärker mit diskreten Bauelementen (T ₁, T ₂, T ₃) aufgebaut sind und daß für die Konstantspannungsquelle eine Zenerdiode (D ₁) eingesetzt ist.

7. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Verstärkerstufen in integrierter Schaltungstechnik einschließlich der Konstantspannungsquelle (D ₁) aufgebaut sind.