DE4211819C2 - Schaltungsanordnung für Kommunikations-Endgeräte - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung für Kommunikations-Endgeräte zur Wiedergabe des Tonrufes über den dynamischen Lautsprecher der Lauthöreinrichtung.

In Kommunikations-Endgeräten mit Freisprecheinrichtungen werden allgemein für den Tonruf ein Piezoschwinger und für das Lauthören ein dynamischer Lautsprecher als akustische Wandler eingesetzt (DE-31 45 659 A1).

Zwei akustische Wandler in einem Endgerät stellen einen relativ hohen wirtschaftlichen und konstruktiven Aufwand dar, der zudem bei Kompaktgeräten dazu führen kann, daß eine Freisprech­ einrichtung nicht integrierbar ist.

Dies wurde bereits vorgeschlagen in dem Artikel von D. Krämer und K. Moses "TN-Terminals im neuen Design" in TN-Nachrichten, 1987, Heft 91, Seite 8, in dem ein Kundenschaltkreis für den Tonruf dargestellt ist, an dessen Ausgang wahlweise piezoelektrische oder dynamische Wandler anschließbar sind. Dabei ist die Ausgangsstufe des Schaltkreises parallel zum Lauthör- oder Freisprechverstärker schaltbar.

Abhilfe hierzu wäre die Verwendung nur eines Wandlers für den Tonruf und das Lauthören, wobei für das letztere nur ein dynamischer Lautsprecher verwendbar ist.

Aufgrund des im Vergleich zu Piezoschwingern generell geringeren Wirkungsgrades eines Lautsprechers und zusätzlicher elektrischer Verluste üblicher Lauthörendstufen, die auf eine Linearität des Frequenzganges hin optimiert sind, sind vielfach keine befriedigenden Schalldruckpegel für den Tonruf zu erzielen.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, mit preisgünstigen Standardbauelementen eine verlustarme Tonrufendstufe zu schaffen, die die Nutzung eines dynamischen Lautsprechers sowohl für das Lauthören als auch für den Tonruf gestattet.

Diese Aufgabe ist durch die Erfindung gelöst, wie sie im Kennzeichnungsteil des ersten Patentanspruches dargelegt ist. Weitere Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Als vorteilhaft ist durch die Erfindung weiterhin eine durch einen Mikrorechner gesteuerte Lautstärkeeinstellung für den Tonruf und das Lauthören zu betrachten, sowie eine Leistungs­ verteilung zwischen Tonrufendstufe und dessen Steuerschaltung mit einer Priorität für die Steuerschaltung.

Die Erfindung wird nachstehend anhand einer aus zwei Figuren bestehenden Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt die

Fig. 1 das Blockschaltbild eines Kommunikations-Endgerätes und die

Fig. 2 die Schaltungsanordnung zum Steuern des Tonrufes und des Lauthörens.

In beiden Figuren tragen gleiche Bauelemente dieselben Bezugs­ zeichen.

Das Kommunikations-Endgerät nach der Fig. 1 wird über die Anschlußleitungen LA, LB von der Vermittlungsstelle gespeist. Über den Gabelumschaltekontakt GU liegt im Rufzustand die Rufwechselspannung an einem Wechsel-/Gleichstromwandler WA. Der Wandler WA formt die Energie der Rufwechselspannung in eine Speisespannung V1 um. Diese Speisespannung V1 wird einem Mikrorechner MC, einer Lauthörendstufe LE und einer Tonrufendstufe TE zugeführt. Ein Richtleiter G2 verhindert das Durchgreifen der Speisespannung V1 zur Sprechschaltung SS.

Im Sprechzustand nimmt der Gabelumschaltekontakt GU die gestrichelt dargestellte Lage ein, wodurch die Speisespannung V1 über die Sprechschaltung SS und den Richtleiter G2 an die vorgenannten Komponenten MC, LE und TE gelangt. Ein Kondensator C1 dient dem Unterdrücken der Restwelligkeit der Speisespannung V1. Der Mikrorechner MC, die Lauthörendstufe LE und die Tonruf­ endstufe TE werden prinzipiell parallel gespeist. Zur Tonruf­ endstufe TE ist ein zusätzlicher Längs- bzw. Leistungsregler LR mit niedrigem Spannungsabfall in Serie geschaltet.

Der Mikrorechner MC steuert die Lautstärke des Tonrufes und schaltet je nach Funktion die Tonrufendstufe TE oder die Lauthörendstufe LE stromlos. Beide Endstufen TE und LE sind damit parallel zum Lautsprecher LS schaltbar.

In der Fig. 2 sind nur die Speise- und Steuerwege eines analogen Kommunikations-Endgerätes für die Funktionen "Tonruf" und "Lauthören" dargestellt, auf die sich die Erfindung bezieht.

Als Tonrufendstufe TE dient ein wirtschaftlicher Treiber- Gatter-Baustein mit sechs Gattern, vorzugsweise in HCMOS- Technik, dessen Ausgänge über Steuereingänge EN1, EN2 in die drei Schaltzustände "Null", "Niederohmig" oder "Hochohmig" setzbar sind. Mit dem ersten Steuereingang EN1 sind die Gatter I, II, III, IV und mit dem zweiten Steuereingang EN2 die Gatter V und VI aktivierbar. Der Mikrorechner MC stellt, je nach erforderlicher Funktion, über die Steuereingänge EN1, EN2 drei Zustände ein:

• 1. Beide Steuereingänge EN1, EN2 sind nicht aktiviert.
• 2. Beide Steuereingänge EN1, EN2 sind aktiviert.
• 3. Der erste Steuereingang EN1 ist aktiviert, der zweite Steuereingang EN2 ist nicht aktiviert.

Im ersten Zustand, wenn beide Steuereingänge EN1, EN2 nicht aktiviert sind, sind die Ausgänge der Gatter I bis VI hochohmig geschaltet. In diesem Zustand kann die Lauthörendstufe LE über eine Leitung PD ein- oder ausgeschaltet werden. Der Ausgang der Lauthörendstufe LE wird durch die Gatterausgänge I bis VI nicht belastet.

Im zweiten Zustand, bei dem beide Steuereingänge EN1, EN2 aktiviert sind, ist die Lauthörendstufe LE ausgeschaltet. Sämtliche Gatter I bis VI der Tonendstufe TE sind aktiv geschaltet. Der Tonruf TR, eine vom Mikrorechner MC oder durch Generatoren erzeugte Melodie, wird über die Gatter I bis IV auf den Lautsprecherpunkt LP1 gegeben, wobei zur Erhöhung des Wirkungsgrades die Gatter I bis III parallel geschaltet sind. Der Lautsprecherpunkt LP2 ist durch die Parallelschaltung aus den Gattern V und VI in Serie mit dem Kondensator C2 sowie der Serienschaltung des Kondensators C3 mit dem Widerstand R6 und dem Gatter IV an Masse gelegt. In diesem Zustand wird der Tonruf TR mit einer Amplitude auf den Lautsprecher LS geschaltet, die der Gatterbetriebsspannung V2 entspricht, abzüglich der Verluste durch die Gatter. Durch Verändern der Gatterbetriebsspannung V2 kann die Lautstärke des Tonrufes TR beeinflußt werden, wie weiter unten dargelegt wird. Die Kondensatoren C2, C3 verhindern, daß der arithmetische Mittelwert der Tonrufwechselspannung die Spule des Lautsprechers LS vorspannt und dadurch hohe Verluste erzeugt. Der Kondensator C2 bildet zusammen mit dem Lautsprecher LS einen Hochpaß. Durch entsprechende Dimensionierung kann damit Einfluß auf das Spektrum des Tonrufes TR genommen werden.

Im dritten Zustand, bei dem der erste Steuereingang EN1 der Tonrufendstufe TE aktiviert, der zweite Steuereingang EN2 nicht aktiviert ist, ist ebenfalls die Lauthörendstufe LE ausgeschaltet. Der Tonruf TR wird über die Gatter I bis III auf den Lautsprecherpunkt LP1 gegeben. Da die Gatter V und VI nicht aktiviert sind, liegt der Lautsprecherpunkt LP2 nur über die Serienschaltung des Kondensators C3 mit dem Widerstand R6 und dem Gatter IV an Masse. Damit ist nur ein Teil der Ausgangs­ spannung am Lautsprecher LS verfügbar. Diese Schaltmaßnahme gestattet geringere Lautstärkestufungen des Tonrufes TR. Ohne diese Maßnahme müßte die Gatterbetriebsspannung V2 bei geringer Lautstärke unter typisch zwei Volt gelegt werden. Bei dieser niedrigen Spannung sind wirtschaftliche Treiber-Gatter- Bausteine nur bedingt betriebsfähig.

Somit wird durch Aktivieren oder Nichtaktivieren des zweiten Steuereinganges EN2 der Tonrufendstufe TE der Tonruf TR einem Hoch- oder Niedrigpegelbereich zugeordnet. Bildet der Kondensator C2 mit dem Lautsprecher LS einen Hochpaß, so muß im Niedrigpegelbereich der Kondensator C3 mit der Serienschaltung aus Widerstand R6 und dem Lautsprecherwiderstand einen Hochpaß darstellen, damit keine Klangunterschiede zwischen beiden Bereichen auftreten.

In jedem der beiden Pegelbereiche können durch Steuern der Gatterbetriebsspannung V2 beliebige Feinstufungen der Lautstärke erreicht werden. Diese Feinstufung wird durch den Längsregler LR, bestehend aus den Transistoren T1, T2 in Verbindung mit den Widerständen R1 bis R5 und RN, gesteuert. Dabei wird die Ausgangsspannung durch den Spannungsteiler R3 zu R4 und/oder R5 durch den Mikrorechner MC eingestellt. Die Ausgangsspannung kann durch Hinzufügen weiterer Widerstände RN beliebig abgestuft werden.

Als Referenzspannung VR für den Längsregler LR dient vorzugsweise die bereits im Kommunikations-Endgerät vorhandene Referenz.

Der Betrieb des Transistors T2 in Basisschaltung ermöglicht einen geringen Aufwand für den Längsregler LR. Bei Bedarf kann zum Erzielen größerer Präzision der Transistor T2 durch einen Operationsverstärker ersetzt werden.

Der Längsregler LR hat eine weitere Aufgabe: Bei langen Anschlußleitungen LA, LB tritt eine hohe Dämpfung der Rufwechselspannung auf. In diesem Fall ist die am Ausgang des Wechsel-/Gleichstromwandlers WA zur Verfügung stehende Energie zum Abgeben hoher Tonrufpegel zu gering. Dies führt zum Zusammenbrechen der Speisespannung V1. Solch ein Zusammenbrechen kann die Reset-Schaltung RS des Mikrorechners MC aktivieren, so daß dieser den Tonruf TR abschaltet. Dadurch steigt jedoch die Speisespannung V1 wieder an, der Mikrorechner MC wird erneut aktiv, der Tonruf TR wieder eingeschaltet, die Speisespannung V1 bricht erneut zusammen, die Reset-Schaltung RS wird wieder aktiviert usw., d. h. die Schaltungsanordnung schwingt und damit auch der Tonruf. Diese Schwingneigung wird durch den Spannungsteiler R1, R2 im Längsregler LR unterbunden, indem dieser bei Unterschreiten einer bestimmten Speisespannung V1 den Längsregler LR sperrt. Die Höhe der Sperrspannung wird durch das Verhältnis von R1 zu R2 bestimmt, wobei als Referenz die Basis-Emitter-Spannung des Transistors T1 dient. Dabei ist die Sperrspannung größer als die Spannung der Reset-Schaltung RS zu dimensionieren. Somit wird bei geringerer Energie am Ausgang des Wechsel-/Gleichstromwandlers WA die Leistung derart verteilt, daß der Mikrorechner MC bevorzugt und nur die Rest­ energie dem Tonruf TR zugeführt wird. Die Tonruflautstärke wird dadurch reduziert, jedoch ist ein Schwingen der Schaltungsanordnung unterbunden.

Claims (5)

1. Schaltungsanordnung für Kommunikations-Endgeräte zur Wiedergabe des Tonrufes über einen dynamischen Lautsprecher (LS) einer Lauthörendstufe (LE), dadurch gekennzeichnet,
daß in an sich bekannter Weise ein Wechsel- Gleichspannungswandler (WA) eine am Endgerät anliegende Ruf- Wechselspannung in eine Speisespannung (V1) umformt, die der Lauthörendstufe (LE), einem Mikrorechner (MC) und in Serie mit einem Längsregler (LR) einer Tonrufendstufe (TE) zugeführt wird, wobei die Tonrufendstufe (TE) und die Lauthörendstufe (LE) parallel zum Lautsprecher (LS) geschaltet sind und durch den Mikrorechner (MC) gesteuert werden,
daß als Tonrufendstufe (TE) ein Treiber-Gatter-Baustein mit sechs Gattern (I bis VI) dient, von denen drei Gatter (I bis III) parallel geschaltet und an einen ersten Lautsprecherpunkt (LP1) geführt werden und weitere drei Gatter (IV bis VI), von denen zwei Gatter (V, VI) parallel geschaltet sind, über Kondensatoren (C2, C3) an einen zweiten Lautsprecherpunkt (LP2) geführt werden,
daß der Längsregler (LR) in Serie zur Tonrufendstufe (TE) geschaltet ist und durch den Mikrorechner (MC) gesteuert wird und
daß durch Aktivieren oder Nichtaktivieren der zwei parallel geschalteten Gatter (V, VI) zwei Lautstärkebereiche der Tonrufendstufe (TE) definiert werden.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Längsregler (LR) zwei Transistoren (T1, T2) und einen einstellbaren Spannungsteiler (R3, R4 bzw. R5) aufweist, wobei ein Transistor (T2) in Basisschaltung betrieben wird.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mittels des Spannungsteilers (R3, R4) die Lautstärke des Tonrufes durch Ändern der Gatter-Betriebsspannung (V2) des Längsreglers (LR) gesteuert wird.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Längsregler (LR) als Leistungsverteiler dient, indem bei Unterschreiten einer bestimmten Speisespannung (V1) der Längsregler (LR) gesperrt wird, wobei ein an die Basis und Emitter des einen Transistors (T1) des Längsreglers (LR) geschalteter Spannungsteiler (R1, R2) die Höhe der Sperrspannung bestimmt.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrspannung größer ist als die Spannung einer Resetschaltung (RS) des Mikrorechners (MC).