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Die vorliegende Erfindung betrifft Telefonapparate mit einem
Sprach- bzw. Mithörverstärker, welcher die Übertragung der
Konversation des Anrufenden über einen Lautsprecher
gestattet.
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Fig. 1 zeigt schematisch und in sehr vereinfachter Weise den
Aufbau eines Telefonapparats mit Mithörverstärker. Eine
(nicht dargestellte) Telefonleitung ist mit einem aktiven
Anschluß E und mit einem Masseanschluß G verbunden. Die
zwischen dem Anschluß E und Masse verfügbare Spannung ist
mit VL bezeichnet, der Leitungsstrom mit IL.
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Der Apparat weist eine Schablonen- und Versorgungsschaltung
10 für einen mit einem Lautsprecher 13 verbundenen
Verstärker 12 auf. Diese Schablonenschaltung 10 dient zur
Erstellung und Einstellung einer normalisierten Kennlinie
VL=f(IL) der Leitungsspannung VL in Abhängigkeit vom
Leitungsstrom IL Der zur Einstellung dieser Kennlinie
verbrauchte Strom wird zur Speisung des Verstärkers 12
ausgenutzt.
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Die Schaltung 10 weist einen Strom-Spannungs-Wandler 15 mit
Transkonduktanz (Gegenwirkleitwert) G auf, der mit der
Leitungsspannung VL gespeist wird und einen Strom 10 in
eine mit Masse verbundene Kapazität C und in den Verstärker
12 injiziert. Die Eingangsspannung des Wandlers 15 wird
durch eine Konstantspannungsguelle V&sub1;, die in
Gegenrichtung zwischen dem Anschluß E und dem Eingang des Wandlers 15
liegt, auf einen Wert VL-V1 eingestellt.
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Mit dieser Schaltkonfiguration erhält man einerseits einen
Speisestrom 10 für den Verstärker 12, der in Abhängigkeit
von der Leitungsspannung VL ansteigt, und andererseits die
Kennlinie VL=f(IL) der Schablone. (Unter "Speisestrom
des Verstärkers" wird hierdie Summe der in dem Verstärker
12 und in dem Kondensator c fließenden Ströme verstanden.)
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Die Parameter der Schablonenschaltung 10 (V&sub1;, G) sind so
gewählt, daß den von anderen Schaltelementen des Apparats
verbrauchten Strömen Rechnung getragen wird. Diese anderen
Elemente umfassen einen Strommodulator 16 sowie zusätzliche
Schaltungen 17. Die Zusatzschaltungen 17, wie beispielsweise
ein Mikroprozessor, verbrauchen einen konstanten Strom I&sub1;.
Der Modulator 16 dient zur Modulation des Leitungsstroms
IL in Abhängigkeit von einem Sprechsignal Vm. Der durch
den Modulator fließende Ström ist mit Im bezeichnet und
weist eine Gleichstromkomponente Im0 auf. Somit hat man in
jedem Zeitpunkt einen mittleren Leitungsstrom IL =
= I0+Im0+I1.
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Fig. 2 veranschaulicht eine spezielle Ausführung der
Schablonenschaltung 10, unter Verwendung von
Stromspiegelsystemen, die sich bevorzugt für Ausführungen in Form
integrierter Schaltungen eignen. Diese Schaltung weist einen mit dem
Anschluß E verbundenen Stromwandler M1, der als
Eingangsgröße einen im Vergleich zum Leitungsstrom ¹L kleinen
Bezugsstrom io zugeführt erhält. Dieser Stromspiegel M1
ist ein Multiplikator mit einem gegenüber 1 großen Faktor K
(in der Größenordnung von 40) und liefert einen Speisestrom
I&sub0; (= Ki&sub0;) für den Verstärker 12. Der Bezugsstrom i&sub0;
wird durch einen Stromgenerator 18, bei dem es sich
allgemein um einen Nebenschlußregler handelt, abgezogen,
welcher einen Spannungs-Strom-Wandler 19 mit Transkonduktanz
(Gegenwirkleitwert) g aufweist. Dieser Wandler 19 ist mit
einer Spannungsquelle V&sub1; in derselben
Schaltungskonfiguration verbunden wie die Quelle V&sub1; und der Wandler 15 in
Fig. 1. Mit dieser Schaltkonfiguration hat man eine der
Schaltung 10 aus Fig. 1 entsprechende Äquivalentschaltung
mit Kg=G.
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In der Praxis muß der Modulator 16, damit er den
Leitungsstrom IL mit ausreichender Amplitude modulieren kann,
einen Ruhestrom Im0 in der Größenordnung von 5 mA
aufweisen. Des weiteren hat der von den Zusatzschaltungen 17
verbrauchte Strom Ii einen Wert in der Größenordnung von
5 mA.
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Der verfügbare Leitungsstrom ¹L kann je nach Art und Länge
der Leitung einen niedrigen Wert in der Größenordnung von
nur 15 mA haben; was nur noch einen schwachen Strom von 5 mA
zur Speisung des Verstärkers 12 übrigläßt (unter
Vernachlässigung eines i&sub0; benachbarten Stroms, der von der
Schablonenschaltung 10 verbraucht und nicht dem Verstärker
zugeführt wird).
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Die Patentanmeldung WO-A-85/03 614 beschreibt einen
speziellen Aufbau eines Telefonapparats mit Hörverstärker, bei
welchem der Leitungsmodulationsstrom zur Speisung des
Hörverstärkers verwendet wird, was ermöglicht, den Ruhestrom
des Modulators zum Speisestrom des Verstärkers zuzufügen.
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Jedoch ist die in der vorstehend erwähnten Patentanmeldung
angewandte Lösung zur Ausnutzung des Modulationsstroms auf
Architekturen unter Verwendung von Stromspiegeln, wie
beispielsweise der Architektur nach Fig. 2, nicht anwendbar.
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Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Ausnutzung des
Modulationsstroms zur Speisung des Hörverstärkers in einer
Telefonapparat-Architektur vom Typ mit Stromspiegeln.
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Dieses Ziel wird mit Hilfe eines mit einer Telefonleitung
verbundenen Telefonapparats erreicht, welcher umfaßt: einen
Generator zur Erzeugung eines Bezugsstroms, der proportional
der Differenz zwischen der auf der Leitung verfügbaren
Spannung und einer Bezugsspannung ist; einen Stromspiegel, der
einen zum Bezugsstrom proportionalen Eingangsstrom zugeführt
erhält und einen Sprach- bzw. Mithörverstärker mit einem im
Verhältnis zu dem genannten Eingangsstrom großen Strom
speist. Gemäß der Erfindung weist der Telefonapparat einen
Strommodulator auf, dessen Ruhestrom durch den Bezugsstrom
gebildet und eingestellt wird und welcher den Eingangsstrom
für den Stromspiegel liefert.
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Diese und weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der
vorliegenden Erfindung werden in der folgenden Beschreibung
spezieller Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnungsfiguren im
einzelnen erläutert; in der Zeichnung zeigen:
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Fig. 1 (zuvor bereits beschrieben) schematisch eine
herkömmliche Bauform eines Telefonapparats mit Hörverstärker
nach dem Stande der Technik,
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Fig. 2 (zuvor bereits beschrieben) den Aufbau aus Fig.1
mit näheren Einzelheiten,
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Fig. 3 eine Veranschaulichung des Prinzips, den
Modulationsstrom zur Speisung eines Hörverstärkers auszunutzen,
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Fig. 4 eine Ausführungsform eines Telefonapparats gemäß
der vorliegenden Erfindung.
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In den Zeichnungsfiguren sind gleiche Elemente mit denselben
Bezugsziffern bezeichnet.
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In Fig. 3 ist ein spezieller Modulator in die
Speiseschaltung 10 des Verstärkers 12 inkorporiert, wobei der Ruhestrom
dieses Modulators den Speisestrom für den Verstärker 12
bildet. Der Ruhestrom dieses speziellen Modulators ist
gleich der Summe aus dem herkömmlichen Speisestrom 10 und
aus dem Ruhestrom Im0 des herkömmlichen Modulators 16 nach
dem Stande der Technik gewählt. Somit trägt der Strom Im0,
statt ungenutzt verbraucht zu werden, zu einer Erhöhung des
dem Verstärker 12 zugeführten Stroms bei.
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Zwischen der Spannungsquelle V&sub1; und dem Eingang des
Wandlers 15 ist eine Summationsvqrrichtung 20 vorgesehen. Der
Summationsvorrichtung 20 wird als Eingang das Sprechsignal
Vm zugeführt. Man erhält so am Eingang des Wandlers 15 die
herkömmliche Spannung VL-V1, welcher sich das
Sprechsignal Vm überlagert.
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Mit einer solchen Schaltungskonfiguration vermag der
Fachmann die Spannung V&sub1; so einzustellen, daß in Abwesenheit
des Sprechsignais Vm der Ausgangsstrom des Wandlers 15
(und damit der Speisestrqm für den Verstärker 12) gleich
I0+Im0 ist. Dann ergibt sich für den mittleren
Leitungsstrom ¹L genau der gleiche Ausdruck wie in Fig. 1, nämlich
IL = Io+I1+Im0. Der Telefonapparat erfüllt somit die
Schablone VL = f(IL). Die maximale Amplitude des
Sprechsignals Vm kann so eingestellt werden, daß der
Leitungsstrom IL mit einer geeigneten Amplitude moduliert wird.
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Somit ist, im Vergleich zum Fall nach Fig. 1, der dem
Verstärker 12 zugeführte Strom um Im0 erhöht, d. h. um den
Betrag (5 mA) des Ruhestroms des herkömmlichen Modulators 16
nach dem Stande der Technik. Falls beispielsweise der
Leitungsstrom IL einen minimalen Wert von 15 mA annimmt, wird
der dem Verstärker 12 zugeführte Strom im Vergleich zu
seinem Betrag in einem herkömmlichen Apparat praktisch
verdoppelt.
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Fig. 4 veranschaulicht eine Ausführungsform eines
Telefonapparats gemäß der vorliegenden Erfindung in Anpassung an
die Architektur mit Stromspiegeln gemäß Fig. 2. In Fig. 4
finden sich der Stromgenerator 18 und der Stromspiegel M1
wieder.
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Gemäß der Erfindung wird der Bezugsstrom i&sub0;, der
normalerweise von dem Generator 18 dem Stromspiegel M1 zugeführt
wird, hier dem Eingang eines mit dem Anschluß E verbundenen
Stromspiegels M2 zugeführt. Der Stromspiegel M2 teilt den
Strom i&sub0; zwischen einem mit einer Bezugsspannung Vref
verbundenen Widerstand R und dem Kollektor eines Transistors
Q1 auf, dessen Emitter an Masse liegt. Die Basis des
Transistors Q1 ist mit dem Ausgang eines Operationsverstärkers
34 verbunden, dessen nicht-invertierender Eingang mit dem
Kollektor des Transistors Q1 verbunden ist und dessen
invertierender Eingang das Sprechsignal Vm zugeführt erhält.
Ein Transistor Q2 ist in Parallelschaltung über der Basis
und dem Emitter des Transistors Q1 angeschlossen, und sein
Kollektor ist mit dem Eingang des Stromspiegels M1
verbumden; diese Anordnung gestattet die Reduplizierung des
Kollektorstroms des Transistors Q1 am Eingang des Stromspiegels
M1, unter Multiplikation dieses Kollektorstroms mit einem
Faktor p gleich dem Verhältnis der Oberflächen des
Transistors Q2und des Transistors Q1.
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Bei dieser Schaltungskonfiguration tritt das Sprechsignäl
Vm im Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand R und dem
Ausgang des Stromspiegels M2 auf. Die Bezugsspannung Vref
wird gleich dem Ruhewert des Sprechsignals Vm gewählt.
Somit durchfließt in Abwesenheit des Signals Vm der
Bezugsstrom i&sub0; in seiner Gänze den Transistor Q1. Ein Strom
pi&sub0; erscheint somit am Eingang des Spiegeis M1, und am
Ausgang des Spiegels M1 tritt ein Speisestrom für den
Verstärker 12 mit Betrag von pKi&sub0; auf. Der der Telefonleitung
entnommene Strom beträgt, anstelle des Stroms I0+Im0 bei
den vorhergehenden Figuren, hier (2+p(K+1))i&sub0;, wobei
dieser Strom im wesentlichen der dem Verstärker 12 zugeführte
Strom pKi&sub0; ist, da K groß (in der Größenordnung von 40)
gegenüber 1 ist. Der Fachmann kann die Spannung V&sub1; so
einstellen, daß man (2+p(K+1))i0=i0+Im0 erhält, um die
Schablone VL=f(IL) zu erfüllen.
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Bei Anlegen eines Sprechsignals Vm fließt ein modulierter
Strom in den Widerstand R, der von dem im Transistor Q1
fließenden Strom i&sub0; subtrahiert wird. Man erhält somit im
Transistor Q1 einen um i&sub0; modulierten Strom, der durch den
Transistor Q2 und den Spiegel M1 verstärkt wird, bevor er
aus der Telefonleitung abgezogen wird. Der Fachmann kann den
Widerstand R so wählen, daß der Leitungsstrom mit einer
ausreichenden Amplitude moduliert wird.
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Wie für den Fachmann ersichtlich, kann die vorliegende
Erfindung in mannigfacher Weise abgewandelt und modifiziert
werden, insbesondere hinsichtlich der Ausführung des
Modulators.