DE4317181C2 - Aus zwei Operationsverstärkern gebildete Schaltung für eine Teilnehmersprechzelle - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine aus zwei Operations­ verstärkern als Differenzverstärker gebildete Schaltung für eine Teilnehmersprechstelle, insbesondere eine solche mit ortsgebundener Batterie, zum Verstärken der über die Fernsprechleitung an den Hörer des Teilnehmerapparates gelangenden Sprechspannung für den Betrieb einer offen zu tragenden Sprechgarnitur.

Das Betreiben einer Sprechgarnitur am Teilnehmer­ apparat anstatt des sonst gebräuchlichen Handapparates wird stets dann bevorzugt, wenn beim Telephonieren zu­ gleich auch zum Ausführen von Arbeiten die Bewegungsfrei­ heit beider Hände erwünscht ist. Dies trifft beispiels­ weise für die Entstör- und Servicedienste der Post beson­ ders zu. Der Betrieb und die Anwendung einer Sprechgarni­ tur sind auch aus der DE-OS 38 31 112 vorbekannt.

Heute gebräuchliche Sprechgarnituren sind mit Line­ armikrophonen als hochwertiger Ersatz für die früher ver­ wendete Kohlesprechkapsel ausgestattet, die einen ent­ sprechenden Verstärker zum Verstärken der vom Linearmi­ krophon abgegebenen Sprechspannung und zur elektrischen Anpassung an das der Kohlesprechkapsel entsprechende Anlagensystem erfordern.

Die Hörseite ist als Gewichts- und Kostengründen mit leichten, kleinen und daher vergleichsweise unempfindli­ chen Wandlern ausgestattet, die ebenfalls eine Verstärkung des Hörsignals erfordern.

Somit ist die Sprechgarnitur im allgemeinen mit zwei Verstärkern, einen für das Linearmikrophon und einen für die Hörer, versehen, die entweder über die Fernsprechlei­ tung aus der Zentralbatterie oder aus der vorhandenen Ortsbatterie betrieben werden. Schaltungen zum Verstärken der Mikrophonspannung und auch der für den Telefonhörer sind aus der EP-A 102 660, der CH-B 589 985 und der DE-B 21 48 929 bekannt, wobei diese Schaltungsanordnungen im wesentlichen zum Ausgleich der Leitungsdämpfung und auch zum Vermeiden des Übersprechens dienen. Eine weitere Schaltung für den Betrieb von Sprechgarnituren an den im Teilnehmerapparat dazu vorhandenen Schnittstellen ist durch den Verstärker für Sprechzeug für Fernmeldedienst, Typ T 218, der Fa. AKG bekannt, der eingehend in der zu diesem Verstärker ausgegebenen Serviceanleitung beschrie­ ben ist.

Die im Verstärker Typ T 218 verwendete Schaltung erfüllt alle die zum Anschluß an den Teilnehmerapparat erforderlichen Bedingungen einschließlich der ausreichen­ den Rückhördämpfung und Gleichtaktunterdrückung. Zum Be­ trieb, einer solchen Schaltung wird die Energie, bzw. die Versorgungsspannung zumeist der Zentralbatterie über die Fernsprechleitung oder gegebenenfalls auch einer Orts­ batterie entnommen, wobei wegen der Polaritätsunabhän­ gigkeit eine Gleichrichterbrücke zur Speisung des Ver­ stärkers bevorzugt wird. Zur galvanischen Trennung des die Sprechspannung empfangenen Hörverstärkers an den entspre­ chenden Schnittstellen im Teilnehmerapparat werden hoch­ wertige, technisch sehr aufwendige Übertrager verwendet. Ein solcher am Eingang des Hör- oder Empfangsverstärkers angeordneter Übertrager verhindert, daß bei ungünstiger Überlagerung der Batteriespannung mit der Sprechspannung eine unzureichende Gleichtaktunterdrückung auftritt und der Durchgriff der Sprechspannung auf die Hörerseite über das Ausmaß der geforderten Rückhördämpfung erfolgt. Minia­ turisierte Übertrager, die diese Bedingungen einwandfrei erfüllen, sind in der Herstellung äußerst kostenintensiv.

Die Einsparung eines solchen Übertragers würde die Gesamt­ kosten für die beschriebene Schaltungsanordnung wesentlich reduzieren.

Demnach liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine möglichst einfache und dadurch wirtschaftliche, übersteuerungsarme elektronische Schaltung zu schaffen, die ohne Übertrager für den Hörverstärker eine hohe Gleichtaktunterdrückung aufweist und auch die geforderte Rückhördämpfung einhält, wobei der Anschluß in jedem Teilnehmerapparat an der dreidrahtigen oder vierdrahtigen Schnittstelle für den Handapparat vorgenommen werden kann.

Die Erfindung löst die Aufgabe dadurch, daß zum Vermeiden der Übersteuerung des aus den beiden Operations­ verstärkern gebildeten Differenzverstärkers durch die im Teilnehmerapparat erzeugte Sprechspannung und zum Unter­ drücken dieser Spannung am Ausgang des Differenzverstär­ kers die verstärkt vorhandene Hörerspannung parallel zur Hörerkapsel eine symmetrische Widerstandsbrücke speist, in der aus zwei in Serie liegende Widerstände jeweils zwei hintereinander liegende Brückenzweige gebildet sind, in deren einer Brückendiagonale zwischen deren Knotenpunkten ein weiterer Verstärker mit sehr hoher Verstärkung zum Nachregeln der Symmetrieabweichung gegenüber der Betriebs­ spannung liegt wobei die zum Nachregeln erforderliche Spannung an den Verbindungsknoten der in Serie liegenden Brückenwiderstände entnommen und jeweils den invertie­ renden Eingängen der beiden Operationsverstärker zugeführt ist.

Eine von Norbert Fliege im Buch "Lineare Schaltungen mit Operationsverstärkern", Springer Verlag 1979, im Bild 4.11 auf Seite 82 angegebene und in Fig. 1 dargestellte, aus zwei Operationsverstärkern V₁, V₂ gebildete Verstärker­ stufe mit Differenzeingang U_e und Differenzausgang v·U_e ist lediglich nächstliegender Stand der Technik, weil die Operationsverstärker V₁, V₂ am Ausgang höchstens die Be­ triebsspannung U_B aussteuern können, im zu betrachtenden Anwendungsfall aber zusätzlich zur verstärkten Eingangs­ spannung U_e die der Betriebsspannung U_B überlagerte Sprechspannung U_S als Gleichtaktspannung auftritt. Zur Übersteuerung des Ausgangs genügen in diesem Fall sehr kleine Spannungswerte U_e am Eingang der aus den Operations­ verstärkern V₁, V₂ gebildeten Schaltungsanordnung.

Es mußte daher eine schaltungsmäßige Maßnahme gefun­ den werden, die es gestattet, die Gleichtaktspannung am Verstärkerausgang zu unterdrücken, damit die erforderliche Aussteuerbarkeit auch bei sehr niedriger Betriebsspannung erreicht wird. Am Eingang der Schaltungsanordnung darf da­ gegen die Gleichtaktspannung nicht unterdrückt werden, weil sonst ein Rückhören der eigenen Sprechspannung zu­ stande kommt. Die erforderliche schaltungsgemäße Maßnahme ist Gegenstand der Erfindung.

Die Vorteile der Erfindung liegen in einer Verein­ fachung und Verbilligung der bisher gebräuchlichen Kom­ bination eines hochwertigen Übertragers mit einer elek­ tronischen Verstärkung zum Erreichen des notwendigen Hörpegels. Bei der heute üblichen Miniaturbauweise elek­ tronischer Schaltungen führt dies zu einer Ausführungs­ form, deren Platz- und Raumbedarf wesentlich geringer ist als der des Übertragers allein, die im Gewicht kaum merk­ bar wird, und die an beliebiger, passender Stelle der gesamten Hörsprecheinrichtung leicht einzubauen ist. Der Kostengewinn bei der Herstellung liegt bei 60%.

Weitere Einzelheiten zur Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Zeichnungen und deren Beschreibung. Dabei zeigt

Fig. 1 den nächstgelegenen Stand der Technik,

Fig. 2 die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung,

Fig. 3 eine gebräuchliche Schaltungsanordnung für eine Teilnehmersprechstelle mit ortsgebundener Batterie und

Fig. 4 die gesamte Schaltungsanordnung einer Teil­ nehmersprechstelle mit Hörsprechgarnitur.

Die erfindungsgemäße Lösung der gestellten Aufgabe ist in Fig. 2 dargestellt. Die zu verstärkende über die Fernsprechleitung an den Hörer der Teilnehmersprechstelle gelangende Spannung U_e liegt an den nichtinvertierenden Eingängen der beiden den Differenzeingang bildenden Ope­ rationsverstärker V₁ und V₂. An den Ausgängen A₁, A₂ dieser Operationsverstärker schließt eine aus den Brückenzweigen R₁, R₂ und R₃ gebildete Widerstandsbrücke an, in deren einer Brückendiagonale zwischen den Knotenpunkten B₁ und B₂ ein weiterer Verstärker V₃ liegt. Weicht die Ausgangs­ gleichtaktspannung vom Wert 1/2 U_B ab, setzt durch den Operationsverstärker V₃ mit sehr hoher Verstärkung so lange die Nachregelung ein, bis der Wert 1/2 U_B wieder zwischen der Masseleitung und den Ausgängen A₁ und A₂ der Opera­ tionsverstärker erreicht ist. Dabei tritt keine Rückwir­ kung auf die am Differenzeingang liegende Gleichtaktspan­ nung U_S oder auf irgendeine Signalspannung ein. Die Bezugs­ spannung 1/2 U_B liegt am invertierenden Eingang des Ver­ stärkers V₃ an, und die zur Regelung erforderliche Spannung U_R wird an den Widerständen R₁ jeweils zwischen den Knoten­ punkten B₁, B₃ und B₁, B_L abgegriffen und den invertierenden Eingängen E₁ und E₂ der Operationsverstärker V₁ und V₂ zugeführt. Die am Hörer H vorhandene verstärkte Signal­ spannung U_H = v·U_e ist den Erfordernissen entsprechend frei von Rückhöranteilen.

Die in Fig. 3 dargestellte Schaltung entspricht der einer üblichen Teilnehmersprechstelle mit ortsgebundener Batterie, wie sie beispielsweise von Entstörtrupps an Einsatzstellen verwendet wird. An den mit S₁, S₂, S₃ be­ zeichneten Schnittstellen wird anstatt des sonst üblichen Handapparates eine offen getragene Sprechgarnitur mit der erfindungsgemäßen Schaltung nach Fig. 2 angeschlossen.

Schließlich zeigt Fig. 4 die gesamte für eine Sprech­ garnitur erforderliche elektronische Schaltung zum Ver­ stärken der von einem Linearmikrophon M abgegebenen Sprechspannung und der über die Fernsprechleitung an die Sprechstelle gelangenden Hörspannung U_e, wobei zu beachten ist, daß aus Gründen der Leitungsdämpfung die empfangene Spannung U_e stets kleiner als die am Sprechort erzeugte Sprechspannung U_S ist. Der Gleichrichter GL ist erforder­ lich, um von der Polarität der ortsgebundenen Batterie unabhängig zu sein. Die Gesamtschaltung läßt deutlich er­ kennen, daß die Handapparateschnittstelle sowohl eine dreidrahtig als auch eine vierdrahtig ausgeführte Schnitt­ stelle sein kann.

Claims (1)

1. Aus zwei Operationsverstärkern als Differenzverstär­ ker gebildete Schaltung für eine Teilnehmersprechstelle, insbesondere eine solche mit ortsgebundener Batterie, zum Verstärken der über die Fernsprechleitung an den Hörer des Teilnehmerapparates gelangenden Sprechspannung für den Betrieb einer offen zu tragenden Sprechgarnitur, dadurch gekennzeichnet, daß zum Vermeiden der Übersteuerung des aus den beiden Operationsverstärkern (V₁, V₂) gebildeten Differenzverstärkers durch die im Teilnehmerapparat er­ zeugte Sprechspannung (U_S) und zum Unterdrücken dieser Spannung am Ausgang (A₁₁ A₂) des Differenzverstärkers (V₁, V₂) die verstärkt vorhandene Hörerspannung (U_H) parallel zur Hörerkapsel (H) eine symmetrische Widerstandsbrücke (R₁, R₂, R₃) speist, in der aus zwei in Serie liegende Widerständen (R₁, R₂) jeweils zwei hintereinanderliegende Brückenzweige gebildet sind und in deren einer Brücken­ diagonale zwischen deren Knotenpunkten (B₁) und (B₂) ein weiterer Verstärker (V₃) mit sehr hoher Verstärkung zum Nachregeln der Symmetrieabweichung gegenüber der Betriebs­ spannung (U_B) liegt wobei die zum Nachregeln erforderliche Spannung (U_R) an den Verbindungsknoten (B₃, B₄) der in Serie liegenden Brückenwiderstände (R₁, R₂) entnommen und jeweils den invertierenden Eingängen (E₁, E₂) der Opera­ tionsverstärker (V₁, V₂) zugeführt ist.