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Zweidrahtzweiwegverstärker für Fernsprechverbindungen mit Rückkopplungssperrung
Soll ein Zweidrahtverstärker nbeliebig in verschieden gearteten Sprechverbindungen
oder zwischen Leitungsabschnitten mit sich ändernden elektrischen Eigenschaften
betrieben werden biw. ist eine genügende Nachbildung der angeschlossenen Leitungen
nicht möglich, so muß zur Vermeidung der Selbsterregung die Kopplung von dem einen
zum anderen Verstärkerweg gesperrt werden. Diese Rücklropplungssperrung besteht
darin, daß durch die Sprechströme der gerade benutzten Sprechrichtung selbsttätig
der entgegengesetzte Verstärkerweg unterbrochen wird.
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Verstärker mit Rückkopplungssperrung sind bereits mehrfach bekanntgeworden.
Alle stimmen darin überein, daß von jeder der beiden Sprechrichtungen Ströme abgezweigt
werden, die mittels mechanischer Relais oder auch Röhrenanordniingen die Gegenrichtung
unterbrechen. Die Abzweigung der sog. Steuerströme kann voroder hinter der Stelle
liegen, an &r die Auftrennung durch die Ströme der Gegenrichtung erfolgt. Aus
dieser Tatsache ergeben sich zwei Arten von Verstärkern. Liegt die Abzweigung vor
der Auftrennstelle, so bleibt die Rückkopplungssperrung der gesperrten Richtung
wirksam. In diesem Falle ist zwar die Selbsterregung verhindert, doch es bleibt
eine Schaltkopplung, die zu Fehlschaltungen der Sperreinrichtung führt, wenn keine
genügend gute Nachbildung erzielt werden kann. Der Verstärker bleibt also abhängig
von der Nachbildung, und deshalb isst auch die Gesamtverstärkung begrenzt. Erfolgt
die Abzweigung hinter der Auftrennstelle, so wird die Rückkopplungssperreinrichtung
jeder Richtung unwirksam, wenn die Sperreinrichtung der entgegengesetzten Sprechrichtung
in Tätigkeit tritt. Dies bedeutet, daß ein Sprechteilnehmer nicht antworten kanin,
bevor sein Partner völlig aufgehört hat zu sprechen. Zwar ist der Verstärker unabhängig
von der Nachbildung, auch kann die Verstärkung beliebig hoch eingestellt werden,
doch ist der Telephonbetrieb wegen des Fehlens der Zwisch.ensprechmöglichkeit äußerst
erschwert.
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Entgegen den bisher bekannten erfüllt der durch vorliegende Erfindungsmeldu!ng
genannte Verstärker alle Forderungen, die an einen Verstärker mit Rückkopplungssperrung
zu stellen sind. So ist er trotz genügend großer Verstärkung in beiden Richtungen
und ohne besondere -Nachbildung der angeschlossenen Leitungen in jedem Falle pfeiffrei,
wobei auch die Rückkopplun;gssperreinrichtungimmer stabil ist und die jederz.eitige
Zwischensprechmöglichkeit gewahrt bleibt.
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Erzielt wird dies erfindungsgemäß mit einem einzigen Schaltrelais,
das gleichzeitig mit der Sperrung der Rückkopplung eine oder mehrere Zusatzdämpfungen
in den Rückkopplungskreis ein- bzw. ausschaltet.
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Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist die Dimensionierung dieser
ein- bzw. ausschaltbaren Dämpfungen und die Einfügung und Dimensionierung fester
Hilfsdämpfungen,
derart, daß in jedem Sprechrichtungsfalle die Summe
der Dämpfungen von Schaltstelle zu Schaltstelle (Punkt i und 2) gleich oder etwas
größer als die der Verstärkung ist.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Abb. i bezeigt. Leitung
I bzw. Leitung 1I sind die beiden Leitungen, zwischen denen der teerstärker liegt.
V1 und V., bedeuten die Verstärker beider Sprechkanäle. R" und R, sind Spulen eines
Rückkopplungssperrelais, deren Ein `virkun@ auf den gemeinsamen Relaisanker und
damit auf die Kontakter" r, und r-; im entgegengesetzten Sinne erfolgt. NVird die
Spule R" erregt, so wechseln alle Kontakte ihre Lage, und wird R, erregt, so gellen
alle Kontakte wieder in die erste Stellung zurück. Werden beide Spulen erregt, so
bleibt der Anker in der vorher eingenommenen Lage, wenn die dieser Stellung entsprechende
Spule stärker ist; ist aber die andere Spule kräftiger erregt, so wechselt der Anker
seine Lage. R" steht durch den Gleichrichter GI, mit der Schaltstelle der
Sprechrichtung I i Punkt i ) in Verbindung und Spule R,- durch GI., mit der Schaltstelle
der Sprechrichtung 1I ,Punkt 2).
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Es wird vorausgesetzt, daß die Gleichrichter Gl, und Gl., und ihre
Einwirkung auf den Relaisanker gleich groß, aber entgegengesetzt ist, deshalb sind
für die Umschaltung die Pegel in den Punkten i und 2 maßgebend.
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Flittern. Sprechströme in der Sprechrichtung I, so wird Spule R,,
erregt und der Relaisanker in Richtung zu dieser Spule hin bewegt, d. h. die Kontakter,
und r.# öffnen die Sprechrichtung II, und der Kontakt r3 scliliel3t die Richtung
I. Fließen in Richtung 1I Sprechströme, so wird Spule R,- erregt. Der Relaisanker
bewegt sich in der umgekehrten Richtung und schaltet den Kontakt r,, r;, und
r; wieder zurück.
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Es sei zunächst angenommen, daß dann, wenn keine Sprechströme fließen,
der Relaisanker sich automatisch an die Spule R, anlehnt. Dieses bedeutet, dah das
Relais eine natürliche Ruhestellung hat, in der die Sprechrichtung 1I durchgeschaltet,
die Sprechrichtung I aber unterbrochen ist.
| Fließen nun Ströme in Richtung II, so ge- |
| langt, da die Nachbildung Ni an der Leitungs- |
| seite- Lfgl nur <angenähert ist, ein Teil der |
| Ströme aus Sprechrichtung II in die Sprech- |
| richtung I. Damit aber die dadurch ein- |
| tretende Erregung der Spiele R" keine Fehl- |
| umschaltung der Relaiskontakte bewirkt, ist |
| die Spule R,. durch Gl.t mit Punkt 2 der |
| Sprechrichtung 11 verbtniden. Die Erregung |
| der Spule R, -,wirkt der von R" entgegen. |
| so da13 der Anker in der Ruhelage fest- |
| gehalten wird. U m Fehlschaltungen sicher |
| zu verhindern, mul.) R, gleich oder etwas |
mehr erregt werden als R", d. h. der Pegel in Punkt 2 muß gleich oder etwas größer
als der Pegel in Punkt i sein. Diese Bedingung ist erfüllt, wenn die Summe der Dämpfungen
;zwischen Punkt 2 und i gleich oder etwas größer als die Verstärkung ist. Weil aber
die Kopplungsdämpfung e, nicht so groß gemacht werden kann wie die verlangte Verstärkung
Vi, wird erfindungsgemäß die Hilfsdämpfungd, eingeführt. Für ihre Bemessung gilt
nach Vorhergehendem die Gleichung di
= V,-c,.
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Fließen aber Ströme in Richtung I, so wird zunächst die Relaisspule
R" allein erregt, und es werden die Kontakte r,; r. und r3 umgeschaltet,
damit die Sprechströme zur Leitung 1I gelangen können. Durch Fehler der Nachbildung
N.= gelangen aber Ströme in die Sprechrichtung 1I, die nun auch die Erregung der
Relaisspule R,. bewirken. Damit keine Fehlschaltung des Relais erfolgt, muß R" gleich
oder etwas stärker erregt sein, als R, durch diese Ströme erregt «'erden kann, d.
h. nun muß der Pegel in Punkt i gleich oder etwas größer als in Punkt 2 sein. Auch
in diesem Falle muß die Summe der Dämpfungen zwischen Punkt i und Punkt 2 gleich
oder etwas größer sein als die gesamte Verstärkung. Da aber die Kopplungsdämpfung
e; ungenügend ist und dicht den Wert von V2 erreichen kann, wird durch den Kontakt
r2 die Hilfsdämpfung d_ eingeschaltet. Für ihre Bestimmung gilt nach obigem clic
Gleichung: d:, = V. -e., Damit die gesamte Dämpfung von Leitung 1I nach Leitung
I den geforderten Wert behält, muß der Verstärker V.; um den Betrag von d, größer
sein als sonst notwendig.
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Wenn die in obengenannten Gleichungen aufgestellten Bedingungen erfüllt
sind, so können sich die Sprechströme in den beiden Spulen entsprechend der Sprachlautstärke
in jedem Augenblick in weiten Grenzen ändern, wenigstens- so lange, wie die Sprechströme
nur in einer Richtung fließen. Da sie in gleichem Rhythmus schwanken, behält immer
die Spule das Cberge-,vicht, die der benutzten Sprechrichtung entspricht.
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Kommen aber, w:ilirend Sprechströme in einer Sprechrichtung fließen,
aus der anderen Sprechrichtung Antwortströme, so bewirken diese eine zusätzliche
Erregung der dieser Richtung zugehörigen Relaisspute. Sie wird stärker als die Spule
der anderen Richtung. Der Relaisanker wechselt seine Lage und schaltet den Weg für
die Antwortströme durch.
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Vom Anfang eines Satzes, der in Sprechrichtung 1 gesprochen
wird, gelangt ein Teil
nicht zu der Leitung II, da eine gewisse
Zeit zur Umschaltung der Relaiskontakte verlorengeht. Um diesen Verlust klein zu
machen, muß die Umschaltezeit des Relais möglichst klein gemacht werden. Ist das
Relais aber in Arbeitsstellung, so muß es eine große Nachwirl>-ezeit haben, damit
nicht während Atempausen und Zeiten energieschwacher Laute der Anker j edesmal in
die Ruhestellung zurückschaltet und bei Fortsetzung der Sprache erneut ansprechen
muß. Hierdurch gingen unnötig oft Silbenteile verloren, so daß die Verständigung
beeinträchtigt werden könnte. Eine fließende Unterhaltung wird durch die lange Relais:abfallzeit
nicht gestört, denn bei Eintreffen von Strömen aus der Richtung I wird ja die Spule
R, stärker erregt als - Ra, und der Anker geht schnell in die Ruhestellung zurück.
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Entsprechend Abb. i ist bisher ein unsymmetrischer Aufbau der Schaltanordnung
und eine einseitige Ruhestellung des Relais angenommen worden. Man kann nun Gleichlieit
beider Sprechrichtungen dadurch erreichen, daß man dem Relais, ähnlich einem neutralen
polarisierten Relais, keine bevorzugte Ruhestellung zuordnet, sondern den Relaisanker
in der eingenommenen Lage so lange verharren läßt, bis Sprechströme der anderen-
Richtung ihn in die andere Lage bringen. Die Dämpfung d. wird dann klei ner, und
in die Sprechrichtung I wird ,eine entsprechende Dämpfung zwischen Vi und Leitung
I eingeführt, die mit einem vierten Relaiskontakt im Sinne von Y3 ein- bzw. ausgeschaltet
wird (die Dämpfung ist in der Abbildung nicht gezeigt).
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Da immer eine genügend gute Schaltsicherheit des Relais gewahrt sein
muß, _ verzichtet man bei großen Leitungsdämpfungen vorteilhaft nicht auf die Ruhestellung
des Relais, sondern ordnet diese Ruhestellung der Sprechrichtung zu, aus der die
kleinsten Sprechströme zu erwarben sind. Von dieser Seite aus wird also die Ruhespule
des- Relais unterstützt, während die Steuerung des' Umschalterelais im Arbeitssinne
von der Leitung ' erfolgt, die die kleinste Dämpfung hat. Erfahrungsgemäß bietet
eine Leitungsdämpfung bis zu 2,5 Neper genügende Schaltsicherheit. Die andere Leitungsseite
dagegen kann bedeutend größere Dämpfung haben.
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Abb.2 zeigt eine Schaltung des Zweidrahtverstärkers in praktischer
Ausführung. Es ist angenommen, daß von der Leitung I immer genügend große Ströme
zur Steuerung zur Verfügung stehen. Deshalb wird die Ruhestellung des Relais so
angeordnet, daß Ströme von Leitung II nach Leitung I durchfließen können, ohne daß
das Relais umschaltet. Die Ströme müssen auf diesem Wege das Dämpfungsglied B@ überwinden,
das der Dämpfung d, in Alb. i entspricht. Von dem Transformator. TY. zweigt eine
Wicklung zu dem Gleichrichter Gl. ab, der die Spüle R, des Rückkopplungssperrelais
erregt. Die Wirkung auf den Anker und die Kontakte geht in der Pfeilrichtung, .d.
h. die Kontakte bleiben fest in der gezeichneten Lage liegen. Kommen nun Sprechströme
aus der Leitung I, so gelangen diese zunächst über den Verstärker 17, und den Transformator
Tri zum Gleichrichter Gli, so daß die Relaisspule Ra erregt wird und sofort die
Kontakte ri, r. und r-, umschaltet. Nun können die Sprechströme über den Kontakt
y3 und das Dämpfungsglied Bi zu der Leitung II gelang-en. In der anderen Sprechrichtung
hat der Kontakt r, den Rückkopplungsweg zurück nach der Leitung I unterbrochen.
Gleichzeitig hat aber der Kontakt r@ eine Wicklung des Transformators kurzgeschlossen.
Durch diesen Ku:rzschluß wird eine Dämpfung der Ströme erreicht, die zu dem Gleichrichter
Gl. elangen. Diese Dämpfung wird also durch' den Kontakt Y., zu- oder abgeschaltet
und entspricht der in Abb. i gezeigten Dämpfung d- Das Dämpfungsglied Bi in der
Sprechrichtung I, das in Abb. i "nicht gezeigt ist, hat den Zweck, das Übergewicht
der Relaisspule Ra beim Sprechrichtungsfalle I auch dann zu sichern, wenn d. aus
irgendeinem Grunde .nicht ausreichend groß gemacht werden kann. Wird die Dämpfung
B. eingeführt, so m@uß auch der Verstärker 171 um den entsprechenden Betrag größer
sein.
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Die Empfindlichkeit der Rückkopplungssperreinrichtun:g wird durch
die Bemessung von Gli und @Gl. auf einen beliebigen Wert eingestellt, wobei nur
zu berücksichtigen ist, daß, wenn die oben errechneten Werte gültig bleiben sollen,
Gli gleich Gl. bleiben muß. Werden Gll und Gl. sehr empfindlich eingestellt, so
kann auch der früher angegebene Wert von 2,5 Neper, der zwischen steuernder Sprechstelle
und Verstärker liegt, überschritten werden. Eine Grenze bieten nur die Störgeräusche
der Leitung, deren Pegel kleiner sein muß als die schaltenden Sprechströme. '