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Schaltungsanordnung zur Verstärkungsregelung eines Lauthörverstärkers
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Verstärkungsregelung
eines Lauthörverstärkers für eine Fernsprechteilnehmerstation zur automatischen
Lautstärkeregelung der von einem Lautsprecher wiederzugebenden Empfangssignale.
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Bei Fernsprechteilnehmerstationen ist es bekannt, Lautsprecher zum
"Laut-Hören" der Empfangssignale zu benutzen. Hierfür sind Verstärkerschaltungen,
und zwar sogenannte Lauthörverstärker erforderlich, da selbst mit Hilfe aktiver
Sprechschaltungen verstärkte Empfangssignale zur Ansteuerung eines Lautsprechers
nicht hinreichend angepaßt sind. Unbefriedigend ist auch die Stromversorgung derartiger
Lauthörverstärker, weil eine Versorgung aus der Gleichstromschleife nicht so ohne
weiteres möglich ist, so daß bisher getrennte Stromversorgungen dafür eingesetzt
wurden. Außerdem erfordern derartige Lauthörverstärker eine Verstärkungsregelung
um Schwankungen der wiederzugebenden Empfangssignale auszuregeln und akustische
Rückkopplungen der vom eigenen Mikrophon ausgehenden und für den Lauthörverstärker
nicht vollständig unterdrückbaren Signale zu vermeiden.
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Die bisher für diese Zwecke eingesetzten Verstärker erfüllen zwar
vom Prinzip her die an sie gestellten Forderungen, aber nur dann, wenn der Aufwand
entsprechend hoch getrieben wird. Da dies vom wirtschaftlichen Standpunkt aber
nicht
immer zu rechtfertigen ist, gelten mit vertretbarem Aufwand aufgebaute Lauthörverstärker
als unbefriedigend.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Lauthörverstärker
der eingangs genannten Art vorzusehen, welcher bei vertretbarem Aufwand direkt aus
einer aktiven Sprechschaltung einer Fernsprechteilnehmerstation ansteuerbar ist
und eine zuverlässige automatische Verstärkungsregelung besitzt.
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Gleichzeitig ist es Aufgabe der Erfindung, den Lauthörverstärker aus
der aktiven Sprechschaltung einer Fernsprechteilnehmerstation zu versorgen. Gemäß
der Erfindung ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Empfangssignal über einen
Koppelkondensator, zwei Reihenwiderstände und einen weiteren Kondensator einem gegengekoppelten
Inverter zugeleitet ist, der mit seinem Ausgang über eine Diode den Lauthörverstärker
steuert sowie über einen Widerstand an positivem Betriebspotential liegt, und daß
der Ausgang dieses Inverters über einen weiteren Inverter und eine Diode weiterhin
einen als Integrator geschalteten Inverter steuert, dessen Ausgang über zwei gleichsinnig
in Reihe geschaltete Dioden zum Bezugspotential geschaltet ist und vom Verbindungspunkt
dieser Dioden auf den Verbindungspunkt der Reihenwiderstände zurückwirkt.
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Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung schafft mit einfachen Mitteln
eine zuverlässige Verstärkungsregelung für einen aus der aktiven Sprechschaltung
einer Fernsprechteilnehmerstation angesteuerten und versorgbaren Lauthörverstärker.
Dabei können für die Inverter invertierende Analogverstärker benutzt werden, wovon
einer als Regelverstärker für den Lauthörverstärker und die beiden anderen als schwellwertabhängige
Schaltstufe bzw. als Integrator im Regelkreis zur automatischen Regelung der wiederzugebenden
Empfangssignale eingesetzt werden.
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Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind
in den Ansprüchen 2 bis 9 enthalten.
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Die Erfindung wird anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert.
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Die Zeichnung zeigt einen Stromlaufplan mit einer als Block 1 beginnenden
aktiven Sprechschaltung einer Fernsprechteilnehmerstation, welche als Eingang
die
üblichen Klemmen a, b einer Teilnehmerstation besitzt und als Ausgang drei Klemmen
c, d, e. An den Klemmen c, e wird Betriebsspannung für den nachfolgend beschriebenen
Lauthörverstärker zur Verfügung gestellt, während an der Klemme d das auf die Klemme
e bezogene Steuersignal für den Lauthörverstärker anliegt. Für die aktive Sprechschaltung
1 kann z.B. eine Sprechschaltung gemäß der Patentanmeldung P (Schaltungsanordnung
für eine Fernsprechteilnehmerstation) eingesetzt werden, wobei die Klemme e das
als Bezugspotential definierte Minuspotential liefert.
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Das Steuersignal von der Klemme d wird mit einem Koppelkondensator
C4 abgekoppelt und über eine Reihenschaltung zweier Widerstände R1 4, R15 auf den
Eingang eines Inverters 14 geschaltet. Am Ausgang des Inverters 14 liegt die Katode
einer Diode D7, deren Anode über einen Widerstand R17 zu der Betriebspotential liefernden
Klemme c führt. Außerdem ist die Anode der Diode D7 einerseits über einen Widerstand
R16 zur Gegenkopplung des Inverters 14 auf seinen Eingang zurückgeführt und andererseits
direkt zum Steuereingang eines Lauthörverstärkers A geschaltet. Der Ausgang des
Lauthörverstärkers A ist über einen Kondensator und den Lautsprecher L an das Bezugspotential
d.h. an die Klemme e geschaltet.
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Vom Ausgang des Inverters 14 wird ein Inverter Ig direkt angesteuert,
der über eine Diode D4 einen weiteren als Integrator geschalteten Inverter 16 ansteuert.
Die Diode D4 liegt hierbei mit ihrer Anode am Eingang des Inverters I6, der durch
einen Kondensator C7 für die Integratorfunktion überbrückt ist. Außerdem ist vom
Eingang des Inverters 16 ein Widerstand R1 8 an die Klemme c geschaltet. Vom Abgriff
zweier gleichsinniger in Reihe geschalteter Dioden D5, D6, die vom Ausgang des Inverters
16 an das Bezugspotential geschaltet sind, rührt eine Verbindung zum Abgriff der
Reihenwiderstände R14, R wodurch ein Regelkreis für das Empfangssignal geschlossen
wird. Die Inverter 14, Ig, I6 werden als invertierende Analogverstärker betrieben
und erhalten in nicht näher dargestellter Weise die Betriebsspannung von den Klemmen
c, e.
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Der bisher beschriebene Schaltungsteil des Lauthörverstärkers umfaßt
den Verstärker mit automatischer Verstärkungsregelung. Bei einer Ansteuerung aus
der aktiven Sprechschaltung 1 mit einer auf das Potentail der Klemme e bezogenen
Steuerspannung
von der Klemme d, gelangt dieses Signal über den Kondensator C4, die Widerstände
R14, R15 und den Kondensator Cg auf den durch den Widerstand R1 6 100% gleichstromgegengekoppelten
Inverter 14. Am Ausgang des Inverters 14 entsteht im Normalfall eine leicht negative
Spannung, so daß sich die Spannung am Eingang des Inverters 14 auf den logischen
Schwellwert von ungefähr 0,5 Ue/c einstellt. Um diesen eingeschwungenen Zustand
zu bekommen, muß der Ausgang des Inverters Iq dem Strom durch den Widerstand R17
entgegenwirken, was durch die Diode D7 bewirkt wird, so daß sich am Ausgang des
Inverters 14 eine um die Flußspannung dieser Diode negativere Spannung als die logische
Schwellspannung des Inverters 15 einstellt. Im Ruhezustand ist daher der Ausgang
des Inverters 15 "high", der Ausgang des als Integrator geschalteten Inverters 16
"low", und als Folge dieses Schaltzustandes sperren die Dioden D5, D6.
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Das NF-Signal, das an der Klemme d erscheint, wird vom Inverter 14
verstärkt und anschließend über die Diode D7 und den Verstärker A auf den Lautsprecher
L gegeben. Der Verstärker A ist ein bekannter Kleinleistungsendverstärker und nicht
Teil der Erfindung. Wenn das zugeführte NF-Signal am Eingang des Inverters 14 soweit
ansteigt, daß positive Spannungsspitzen an seinem Ausgang den logischen Schwellwert
des Inverters I5 übersteigen, dann wird der Ausgang dieses Inverters kurzzeitig
negativ. Dies hat zur Folge, daß sich der Eingangsstrom in den als Integrator geschalteten
Inverter I6 umpolt, so daß sich der Kondensator C7 sehr schnell umlädt. Daraufhin
wird der Ausgang des Inverters 16 positiver, die Dioden D5, D6 werden leitend und
ihr differentieller Widerstand wird geringer. Da der Verbindungspunkt der Dioden
D5, D6 mit dem Verbindungspunkt der Reihenwiderstände R1 4, R15 verbunden ist, wird
das Eingangssignal über diese Verbindung abgeleitet und abgesenkt, bis die Regelschleife
einen Gleichgewichtszustand erreicht und der Verstärker A seinen Eingangssollwert
erhält. Wenn das Eingangssignal kleiner wird oder verschwindet, dann läuft die Regelfunktion
umgekehrt ab, d.h. der Kondensator 93 wird über den Widerstand R18 aufgeladen, so
daß der Strom durch die Dioden D5, D6 kleiner wird und die Verstärkung bis zu einem
neuen Gleichgewichtszustand hochläuft. Der Kondensator C5 am Eingang des Inverters
14 bewirkt dabei daß nur NFSignale geregelt werden und verhindert somit eine Gleichstromschleife
über die Dioden D5, D6.
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Da der erfindungsgemäße Lauthörverstärker bei der Inbetriebnahme stumm
bleiben soll, ist eine mit Hilfe eines Tastschalters T steuerbare zusätzliche Stummschaltung
vorgesehen. Hierfür wird eine aus den Invertern I2, I3 bestehende bistabile Speicher-Schaltstufe
benutzt, welche durch zwei Widerstände R11, R12 zu einem Ring zusammengeschaltet
sind. Eine solche Speicher-Schaltstufe ist an sich bekannt und in soweit auch nicht
Gegenstand der Erfindung. Die bistabile Speicher-Schaltstufe wird hier benutzt,
um mit dem Ausgang des Inverters I3 den Verstärker A stumm, d.h.
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abzuschalten. Da diese bistabile Speicher-Schaltstufe bei der Inbetriebnahme
aber keine definierte Schaltstellung einnimmt, ist hierfür ein weiterer Inverter
I1 vorgesehen. Dieser Inverter I1 liegt mit seinem Eingang am Abgriff eines RC-Gliedes
R10, C3, dessen Widerstand R10 am Bezugspotential, d .h. an der Klemme e liegt,
während der Kondensator C3 an der Klemme c, d.h. am Betriebspotential liegt. Der
Ausgang des Inverters Ii ist über eine Diode D2 an den Eingang des Inverters I3
geschaltet, wobei die Katode der Diode am Inverter I1 liegt. Außerdem führt vom
Ausgang des Inverters i ein RC-Glied R1 3, C6 zur Klemme e und vom Verbindungspunkt
dieses RC-Gliedes ein Tastschalter T zum Eingang dieses Inverters L1. Bei der Inbetriebnahme
zwingt der Inverter I1 mit seinem Ausgang den Eingang des Inverters I3 in die "low"
Schaltstellung bis sich der Kondensator 93 über den Widerstand R10 aufgeladen hat,
so daß der Ausgang des Inverters nach "high" umschaltet. Damit befindet sich der
Ausgang der bistabilen Speicher-Schaltstufe (Inverter I3) in der "high" Schaltstellung
und der Verstärker A ist stumm geschaltet. Durch Drücken der Taste T kann dann der
Verstärker A ein- und auch wieder ausgeschaltet werden. Die einfache durch einen
Inverter I1 ergänzte bistabile Speicher-Schaltstufe bietet daher die Möglichkeit
zum wahlweisen Ein- und Ausschalten, wobei bei der Inbetriebnahme eine definierte
Schaltstellung und zwar die Stummschaltung für den Verstärker A gewährleistet wird.
Die Inverter I1, I2, I3 werden wie die übrigen Inverter in nicht näher dargestellter
Weise mit der Betriebsspannung Uc/e versorgt, und außerdem ist es sinnvoll, alle
Inverter I1, i 16 als integrierte Schaltstufen in CMOS-Technik in einem Gehäuse
unterzubringen.
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Der erfindungsgemäße Lauthörverstärker bietet die Möglichkeit, in
Verbindung mit einer aktiven Sprechschaltung einer Fernsprechteilnehmerstation neue
vorteilhafte Konzepte für Telefone zu verwirklichen. So ist es wegen des geringen
Bauteile-Aufwandes möglich, im Handapparat eines Telefones eine aktive Sprechschaltung
einschließlich Mikrophon, Fernhörer und Lauthörverstärker unterzubringen und über
zwei Adern der vier Adern enthaltenden Anschlußschnur mit dem Apparategehäuse zu
verbinden. Mit den zwei weiteren Adern kann das im Lauthörverstärker verstärkte
Hörersignal zurückgeführt und dem dort vorgesehenen Lautsprecher L zugeleitet werden.
Die im Handapparat vorgesehene Taste T bietet dabei die Möglichkeit auf "Laut-Hören"
wahlweise zu schalten oder auf übliche Art mit dem Handapparat zu hören.
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