DE3513854C2

DE3513854C2 - Hands-free device

Info

Publication number: DE3513854C2
Application number: DE19853513854
Authority: DE
Inventors: Armin Weyel
Original assignee: Grothe & Soehne KG A
Current assignee: Grothe & Soehne KG A
Priority date: 1985-04-17
Filing date: 1985-04-17
Publication date: 1997-02-27
Anticipated expiration: 2005-04-18
Also published as: DE3513854A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Freisprechanlage mit mit zentralen Verstärkeranordnung verbundenen bzw. verbindbaren, je mindestens einen Lautsprecher und ein Mikrofon aufweisenden Sprechstellen, wobei die Verstärkeranordnung zwei jeweils einer der beiden Sprech richtungen zugeordnete Richtungsverstärker aufweist, deren Ver stärkung mittels jeweils dem Richtungsverstärker zugeordneter Stellverstärker in Abhängigkeit von den jeweiligen Sprachamplituden gesteuert wird.The invention relates to a hands-free system with central Amplifier arrangement connected or connectable, each at least a speaker with a microphone and microphone units, the amplifier arrangement two each one of the two speech directions assigned direction amplifier, the Ver strengthening by means of the directional amplifier assigned in each case Actuator depending on the respective speech amplitudes is controlled.

Derartige sprachgesteuerte Verstärkeranordnungen sind beispielsweise aus der DE 32 11 184 A1 bekannt, um einerseits eine gute Verständi gung zu erreichen, andererseits aber akustische Rückkopplungen auszuschließen. Es hat sich jedoch gezeigt, daß nicht stets die optimalen Verständigungsmöglichkeiten geschaffen werden, und Schwie rigkeiten können sich bspw. durch in der Nähe einer Torstation gegebene hohe Verkehrsgeräusche oder beliebige andere hohe Fremdpe gel, bspw. in einer Werkstatt, ergeben, die den üblichen sprachge steuerten Wendeverkehr bzw. sprachgesteuerte Regelungen ausschlie ßen. Schwierigkeiten bereiten auch vielfach die Zeitkonstanten der Ein- und Ausschwingzeiten der Regelung, die zu kurzzeitigen Rück kopplungsneigungen führen können.Such voice-controlled amplifier arrangements are, for example known from DE 32 11 184 A1, on the one hand, for a good understanding to achieve, but on the other hand acoustic feedback to exclude. However, it has been shown that not always optimal communication opportunities are created, and Schwie For example, in the vicinity of a gate station given high traffic noise or any other high Fremdpe gel, for example in a workshop, which result in the usual language controlled turning traffic or voice-controlled regulations eat. The time constants of the Settling and settling times of the regulation, the short-term return coupling tendencies can lead.

Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, eine Freisprech-Anlage der eingangs genannten Art zu schaffen, die die genannten Nachteile beseitigt und eine optimale Verständigung auch bei schwierigen Situationen mit hohem Störschallpegel ermöglicht. The invention is based on the task of a hands-free system to create the type mentioned, the disadvantages mentioned eliminated and optimal communication even with difficult Allows situations with high noise levels.

Eine Freisprechanlage läßt sich den unterschiedlichen auftretenden Problemfällen anpassen und vermag es, diese wirkungslos zu machen bzw. auszuschalten, indem die Lehren des Hauptanspruches befolgt werden. Hierbei sind im Grundzustand die eigentlichen Richtungsver stärker in ihrem Verstärkungsfaktor tief bzw. sehr tief abgesenkt, die eingehende Mikrofonspannung wird jedoch auf parallele, jedoch ihrerseits wiederum geregelte Stellverstärker gegeben, die jedem Kanale zugeordnet sind, und die über ein gemeinsames Schaltglied wirksam gemacht werden, so daß die Steuerung der beiden Richtungs verstärker an einer Stelle bestimmt wird. Hierbei wird einmal die Verstärkung des Stellverstärkers selbst mitgeregelt, so daß bei vorgegebener Ausgangsempfindlichkeit ein stärker beaufschlagter Stellverstärker auch sehr viel stärkere Ausgangsspannungen in Form einer Dynamikexpanderschaltung abzugeben vermag. Gleichzeitig wird durch die hierbei entstehende Spannung der stärker beaufschlagte der beiden Sprechkanäle geöffnet und der gegensinnige Stellver stärker etwas gedämpft. Da die Bewertung jeweils durch getrennte Anordnungen mit unterschiedlichen Charakteristiken erfolgt, lassen sich für die Regelung des Richtungsverstärkers und des Stellver stärkers jeweils unterschiedliche Gradationen einstellen und ein halten, durch den Vergleich der Ausgangsspannungen der Regelkanäle in einem einfachen Glied jedoch werden Überlappungsvorgänge weitge hend ausgeschaltet. Eine ergänzende, den gegensinnigen Stellver stärker gesondert in Abhängigkeit von der tatsächlich im Sprechkreis übertragenen Amplitude dämpfender zweiter Stellverstärker sichert die gewünschte Einwertigkeit, und durch zusätzliche Beaufschlagung des die Abwägung bewirkenden Schaltgliedes durch über Kontakte willkürlich überlagerbare Fremdspannungen wird erreicht, daß auch bei störenden hohen Schallpegeln ein zusätzlicher manueller Eingriff ermöglicht wird. Zweckmäßige Weiterbildungen sind in den Unter ansprüchen gekennzeichnet.A hands-free system can be the different occurring Adapt problem cases and can make them ineffective or switch off by following the teachings of the main claim will. Here are the actual direction ver in the basic state more or less deep in their amplification factor, However, the incoming microphone voltage is on parallel, however in turn given regulated amplifiers, which everyone Channels are assigned, and that via a common switching element be made effective so that the control of the two direction amplifier is determined at one point. Here the Gain of the servo amplifier itself controlled, so that at given output sensitivity a more stressed Actuators also form much stronger output voltages a dynamic expander circuit can deliver. At the same time by the resulting tension the more heavily loaded of the two speech channels open and the opposite Stellver more subdued. Because the evaluation is separated by Arrangements with different characteristics can be made for the control of the directional amplifier and the Stellver intensify different gradations and a hold by comparing the output voltages of the control channels in a simple link, however, overlapping processes are widened switched off. A complementary, the opposite Stellver more separately depending on the actually speaking transmitted amplitude damping second actuating amplifier ensures the desired uniqueness, and through additional charging of the switching element effecting the balance by means of contacts arbitrarily superimposed external voltages is achieved that too an additional manual intervention in the case of disturbing high sound levels is made possible. Appropriate further training are in the sub claims marked.

Im einzelnen sind die Merkmale der Erfindung anhand des beigegebenen Schaltbildes einer zweckmäßig zentralen Verstärkeranordnung aufge zeigt, bei dem identische Einrichtungen beider Kanäle nur einmal gezeigt sind.In detail, the features of the invention are based on the attached Circuit diagram of an expedient central amplifier arrangement shows, in which identical devices of both channels only once are shown.

In der Figur wird im oberen Bereich ein Richtungsverstärker gezeigt, der vom Mikrofon einer Sprechstelle über Klemmen 1 und 2 beauf schlagt wird und über die Ausgangsklemmen 3 und 4 den Lautsprecher einer anderen Sprechstelle beaufschlagt. Hierbei ist der Eingangs verstärker als OTA regelbar ausgebildet; berücksichtigt ist dies durch die Darstellung eines Operationsverstärkers (OP-Verstärker 5), dem sich ein dem Regeleingriff zugeordnetes Regelglied 6 an schließt. Die Endverstärkung wird mittels eines Transistors 7 bewirkt, dessen Emitter auf die Ausgangsklemme 3 geschaltet ist.In the figure, a directional amplifier is shown in the upper area, which is acted upon by the microphone of a station via terminals 1 and 2 and acts on the loudspeaker of another station via the output terminals 3 and 4 . Here, the input amplifier is designed as an OTA controllable; this is taken into account by the representation of an operational amplifier (OP amplifier 5 ), which is followed by a control element 6 assigned to the control intervention. The final amplification is effected by means of a transistor 7 , the emitter of which is connected to the output terminal 3 .

Im Richtungsverstärker-Kanal parallel ist ein Stellverstärker-Kanal vorgesehen; auch er ist mit einem durch Referenznummern 8 und 9 bezeichneten OTA versehen, und sein Eingang ist zweckmäßig über ein R-C-Glied mit der Eingangsklemme 1 verbunden, die, zweckmäßig über einen der Sprechstelle zugeordneten Vorverstärker, mit dem Mikrofon der Sprechstelle verbunden ist. Die am Ausgang des Regelkreises auftretende NF-Spannung wird mittels Darlington-Transistoren 10, 11 verstärkt und mittels der einen Vollweg-Gleichrichter bildenden OP-Verstärker 12 und 13 gleichgerichtet. Der Ausgang der Gleichrich terschaltung 12, 13 ist über einen entkoppelnden Widerstand mit einem der Eingänge eines OP-Verstärkers 14 verbunden; ein gleich artiger Widerstand führt zum Anschluß a, der mit einem dem Gleich richter 12, 13 entsprechenden, hier nicht dargestellten Gleichrich ter 12′, 13′ verbunden ist, wie auch der Richtungsverstärker 5 bis 7 sowie der Stellverstärker 8 bis 11 inklusive folgendem Gleich richter zweifach, nämlich jeweils für einen der beiden benötigten gegensinnigen Kanäle, vorgesehen sind. Die Gleichrichter 12, 13 und 12′, 13′ der gegensinnigen Kanäle liefern auch gegenphasige Aus gangsspannungen, so daß im Gleichgewicht der Eingang des OP-Ver stärkers 14 sich auf dem Wert Null befindet und beim Wirksamwerden eines der Gleichrichter 12, 13 oder 12′, 13′ im Sinne des betreffen den Kanales verschoben wird. Die Ausgangsspannung des OP-Verstärkers 14 steuert über den OP-Verstärker 15 und den entkoppelnden Gleich richter 16 sowie über einen Vorwiderstand die Verstärkung des Regelgliedes 9. Gleichzeitig wird die Ausgangsspannung des abwägen den OP-Verstärkers 14, über einen weiteren OP-Verstärker 18 inver tiert, auf den OP-Verstärker 19 gegeben und über die Klemme c dem nicht dargestellten Stellverstärker 8′ bis 11′ zugeführt.A servo amplifier channel is provided in parallel in the directional amplifier channel; it too is provided with an OTA designated by reference numbers 8 and 9 , and its input is expediently connected via an RC element to the input terminal 1 , which is expediently connected to the microphone of the station via a preamplifier assigned to the station. The LF voltage occurring at the output of the control circuit is amplified by means of Darlington transistors 10 , 11 and rectified by means of the OP amplifiers 12 and 13 which form a full-wave rectifier. The output of the rectifier circuit 12 , 13 is connected via a decoupling resistor to one of the inputs of an OP amplifier 14 ; a similar resistance leads to connection a, which is connected to a rectifier 12 , 13 corresponding, not shown here rectifier ter 12 ', 13 ', as well as the directional amplifier 5 to 7 and the servo amplifier 8 to 11 including the following rectifier twice, namely for one of the two required opposite channels, are provided. The rectifiers 12 , 13 and 12 ', 13 ' of the opposite channels also supply opposite-phase output voltages, so that in equilibrium the input of the OP amplifier 14 is at zero and when one of the rectifiers 12 , 13 or 12 'takes effect. , 13 'in the sense of concern the channel is moved. The output voltage of the OP amplifier 14 controls the amplification of the control element 9 via the OP amplifier 15 and the decoupling rectifier 16 and a series resistor. At the same time, the output voltage of the OP amplifier 14 is weighed, inverted via a further OP amplifier 18 , passed to the OP amplifier 19 and supplied via the terminal c to the servo amplifier 8 'to 11 ', not shown.

Die Ausgangsspannung des OP-Verstärkers 14 wird weiterhin über ein eine geringe Verzögerung bewirkendes Zeitglied 20 auf zwei gegen sinnig geschaltete Transistoren 21 und 22 gegeben, die, im Falle des Transistors 21 über einen nachgeordneten, invertierenden Transi stor 23, auf steuernde Transistoren 24 bzw. 25 geführt sind. Diese wiederum sind über Vorwiderstände mit dem Regelglied 6 des Rich tungsverstärkers 5 bis 7 bzw., über eine weiterführende Leitung d mit dem Regelglied 6′ des nicht dargestellten gegensinnigen Rich tungsverstärkers 5′ bis 7′ verbunden. Hier erfolgt also die eigent liche Bestimmung der jeweiligen Verstärkungsfaktoren. Damit wird folgendes erreicht: Wird der Stellverstärker 8, 9 beaufschlagt, so wird im nachfolgenden Gleichrichter 12, 13 eine positive Spannung bewirkt und dem OP-Verstärker 14 übermittelt. Die an dessen Ausgang hierbei bewirkte Spannung steuert den OP-Verstärker 15 an, so daß er die Vorspannung des Regelgliedes 9 nach positiver Seite hin verstärkt und den Verstärkungsfaktor des Stellverstärkers 8, 9 anhebt. Die im Ausgang des OP-Verstärkers 14 auftretende Spannung reicht aber auch, geringfügig verzögert, die Transistoren 21 und 22 und steuert den Transistor 21 durch, dessen positive Ausgangs spannung durch den Transistor 23 invertiert wird und über den Transistor 24 den Richtungsverstärker 5 bis 7 öffnet. Stabilisiert wird hierbei der jeweilige Sprechkreis durch die Rückwirkung der über den Stellverstärker gewonnenen Gleichspannung auf den Regel kreis selbst. Eine weitere Stabilisierung wird erreicht, indem die am Ausgang des Regelgliedes 6 des Richtungsverstärkers 5 bis 7 an stehende Spannung über die Darlington-Schaltung der Transistoren 27 und 28 verstärkt und gleichgerichtet und über die Transistoren 29 und 30 weiterhin verschliffen, so daß am Ausgange e dieses dem ersten Kanal zugeordneten Verstärkers eine im wesentlichen der im ersten Kanal übertragenen NF-Amplitude entsprechende Gleichspannung ansteht, die dem Stellverstärker 8′, 9′ des gegensinnigen Kanales zusätzlich zugeführt wird, die entsprechende Spannung dieses Kanales wird über den Anschluß b und die entkoppelnde Diode 26 zusätzlich dem Regelglied 9 zugeführt, so daß dieses über die Diode 26 vom Stellverstärker 30′ des gegensinnigen Kanals her ebenso beaufschlagt wird wie über die Diode 16 vom Ausgang des OP-Verstärkers 15.The output voltage of the OP amplifier 14 is further given via a timer 20 causing a slight delay to two transistors 21 and 22 connected to sense, which, in the case of transistor 21 via a downstream inverting transistor 23 , to controlling transistors 24 and 25 are performed. These in turn are connected via series resistors to the control element 6 of the directional amplifier 5 to 7 or, via a further line d to the control element 6 'of the opposite directional directional amplifier 5 ' to 7 '. This is where the actual gain factors are determined. The following is thus achieved: If the actuating amplifier 8 , 9 is acted upon, a positive voltage is brought about in the subsequent rectifier 12 , 13 and transmitted to the OP amplifier 14 . The voltage caused at its output controls the OP amplifier 15 , so that it amplifies the bias of the control element 9 towards the positive side and increases the amplification factor of the control amplifier 8 , 9 . The voltage occurring in the output of the OP amplifier 14 is also sufficient, slightly delayed, the transistors 21 and 22 and controls the transistor 21 , whose positive output voltage is inverted by the transistor 23 and opens the directional amplifier 5 to 7 via the transistor 24 . The respective speech circuit is stabilized here by the reaction of the DC voltage obtained via the actuating amplifier to the control circuit itself. A further stabilization is achieved by the voltage present at the output of the control element 6 of the directional amplifier 5 to 7 via the Darlington circuit of the transistors 27 and 28 amplified and rectified and further ground through the transistors 29 and 30 , so that at the outputs e of this amplifier assigned to the first channel there is a DC voltage essentially corresponding to the LF amplitude transmitted in the first channel, which is the servo amplifier 8 ', 9 ' of opposite channel is additionally supplied, the corresponding voltage of this channel is also supplied via the connection b and the decoupling diode 26 to the control element 9 , so that this is acted upon via the diode 26 from the servo amplifier 30 'of the opposite channel as well as via the diode 16 vo m output of the OP amplifier 15 .

Willkürliche Eingriffe sind durch Kontakte möglich, die als Durchsetztaste bezeichenbar sind, und die, zweckmäßig über zwi schengeordnete und übertragende Schaltmittel, zu den Eingangsklemmen f bzw. g geführt sind. Eine Betätigung des der Eingangsklemme f vorgeordneten Kontaktes betätigt den Transistor 31 und schaltet den Transistor 32 durch, so daß über den Widerstand 33 positive, den ersten Kanal wirksam machende Spannung auf den Eingang des OP-Verstärkers 14 gelangt. Wird dagegen die der zweiten Sprechstelle zugeordnete Durchsetztaste betätigt, so gelangt Spannung über die Eingangsklemme g auf den Transistor 34, dessen Ausgangsspannung über den Transistor 35 invertiert wird und den Transistor 36 durchsteu ert, der über den Widerstand 37 negative Spannung auf den Eingang des OP-Verstärkers 14 gibt und damit den gegensinnigen Sprechkanal wirksam macht. Damit wird es ermöglicht, bspw. durch Betätigen der Durchsetztaste der ersten Sprechstelle den ersten Kanal wirksam zu machen, auch wenn im Bereiche der zweiten Sprechstelle durch über großen Schallpegel die Tendenz besteht, den gegensinnigen Verstär kungskanal derart wirksam zu machen, daß der Gegensprechende allein von der Lautstärke her praktisch keine Möglichkeit einer wir kungsvollen Antwort hat. Arbitrary interventions are possible through contacts, which can be designated as a push-through button, and which, expediently via intermediate and transmitting switching means, are routed to the input terminals f and g. An actuation of the contact upstream of the input terminal f actuates the transistor 31 and switches the transistor 32 through, so that positive voltage, which makes the first channel effective, reaches the input of the OP amplifier 14 via the resistor 33 . If, on the other hand, the push-through button assigned to the second intercom station is actuated, then voltage passes through the input terminal g to the transistor 34 , the output voltage of which is inverted via the transistor 35 and the transistor 36 is controlled, which via the resistor 37 has negative voltage at the input of the OP- Amplifier 14 there and thus makes the opposite speech channel effective. This makes it possible, for example, by pressing the enforce button of the first station to make the first channel effective, even if there is a tendency in the area of the second station through excessive sound levels to make the opposite reinforcement channel effective so that the intercomer alone by the volume has practically no possibility of an effective response.

Im übrigen läßt sich das Verhalten dadurch bezeichnen, daß die Stellverstärker jeweils im Ausgangszustand nur mäßig verstärken, zur Gewinnung einer eindeutigen Steuerspannung aber der Stellver stärker mit einer höheren Sprachamplitude beaufschlagte auch seine Verstärkung heraufsetzt und die des gegensinnigen Stellverstärkers reduziert, so daß eine Steuerung der eigentlichen Richtungsver stärker erfolgt, ohne daß kleine Pausen oder gelegentliche Span nungsspitzen eines der Kanäle eine spontane kurzzeitige Änderung herbeizuführen vermögen. Die zusätzliche, von der Beaufschlagung des jeweiligen Lautsprechers wirksame Steuerung des Gegenkanales über die Transistoren 27 bis 29 bzw. 27′ bis 29′ sichert zusätzlich, daß durch höhere Amplituden des Lautsprechers einer Sprechstelle erhöhte Beaufschlagung des einen Mikrofones sich nicht auf die Sprachsteuerung auszuwirken vermag, da eine höhere übertragene Amplitude auch die Empfindlichkeit des gegensinnigen Stellverstär kers absenkt.Otherwise, the behavior can be characterized by the fact that the actuating amplifiers amplify only moderately in the initial state, but in order to obtain a clear control voltage, the actuating amplifier with a higher speech amplitude also increases its amplification and reduces that of the opposing actuating amplifier, so that control of the actual actuators Directional intensification takes place without small pauses or occasional voltage peaks of one of the channels being able to bring about a spontaneous, brief change. The additional control of the counter-channel via the transistors 27 to 29 or 27 ′ to 29 ′, which is effective by the loading of the respective loudspeaker, additionally ensures that increased loading of the one microphone by higher amplitudes of the loudspeaker of a station cannot affect the voice control, since a higher transmitted amplitude also lowers the sensitivity of the opposite servo amplifier.

Claims

1. hands-free system with a central amplifier arrangement connected or connectable, each having at least one loudspeaker and a microphone speech stations, the United amplifier arrangement has two directional amplifiers assigned to each of the two directions of speech, the amplification of which by means of the directional amplifier assigned Stellver more depending is controlled by the respective speech amplitudes, characterized in that, in the initial state, the two directional amplifiers ( 5 , 6 ; 5 ', 6 ') are blocked, and in that the actuating amplifiers ( 8 , 9 ; 8 ', 9 ') are designed to be adjustable and to one low to medium gain factor are biased that the output voltages of the servo amplifiers are rectified ( 12 , 13 ) and the two DC voltages obtained are polarized in opposite directions via a common element (OP amplifier 14 ) so effective that the gain factor of the higher Am plititude-fed servo amplifier ( 8 , 9 ; 8 ', 9 ') increased and that of the directional amplifier ( 5 , 6 ; 5 ', 6 ') of the same direction of speech is raised.

2. Hands-free system according to claim 1, characterized in that the directional amplifiers ( 5 , 6 ; 5 ', 6 ') each have a wide rer, second servo amplifier ( 27 to 30 , 27 'to 30 ') is assigned, which in Dependence of the level of the assigned one of the first actuating amplifiers ( 8 , 9 ; 8 ', 9 ') dampens the direction amplifier of the opposite direction of speech.

3. Hands-free system according to claim 1 or 2, characterized by the microphone units assigned switchable contacts, which via further switching means ( 31 to 37 ) the common speaking element (OP amplifier 14 ) with the increase in the gain factor of the operating microphone unit assigned directional amplifier ( 5 , 6 ; 5 ', 6 ') causing polarity.

4. hands-free system according to one of claims 1 to 3, characterized, that influencing the amplification factors of the amplifiers is effected via similar switching means, the effects of which are achieved Control voltages for the amplifiers of opposite speakers the opposite poles are made effective.

5. Hands-free system according to claim 4, characterized in that the amplifiers to be controlled ( 5 , 6 ; 5 ', 6 ' or 8 , 9 ; 8 ', 9 ') associated switching means with different slopes of the control characteristics of the amplifier to be controlled work.