FI73342B - Elektronisk telefonkrets. - Google Patents

Description

KUULUTUSJULKAISU _ _ ^ CB 11 UTLÄQGN,NQSSKRIFT 7334 2 •jg|gj C (45)! : 1 ..y 7. ,.v: Lty (51) Kv.lk.Vlnt.CI.4 H 04 M 1/70

SUO MI-FI N LAN D

(Fl) (21) Patenttihakemus-Patentansökning 802688 (22) Hakemispäivä - Ansökningsdag 26.08.80

Patentti· ja rekisterihallitua (23) Alkupäivä - Giitighetsdag 26.08.8 o

Patent- och registerstyrelsen (41) Tullut julkiseksi - Biivit offentiig g ^ .03.81 (44) Nähtäväksipanon ja kuul.julkaisun pvm. - 29 n 9 87

Ansökan utlagd och utl.skriften publicerad -7' -3" ' (86) Kv hakemus-Int. ansökan (32)(33)(31) Pyydetty etuoikeus - Begärd prioritet 3 1 · 08.79 Iso-Br itannia-Storbritannien(GB) 7930246 (71) STC PLC, 10 Maltravers Street, London, Iso-Britannia-Storbritannien(GB) (72) Peter Fred Blomley, Bishop's Stortford, Hertfordshire, Iso-Britannia-Storbritannien(GB) (74) Oy Kolster Ab (5*0 Elektroninen puhelinpiiri - Elektronisk telefonkrets Tämä keksintö liittyy jännitteensäätöverkostoon erityisesti elektroniseen piiriverkostoon puhelintilaajän laitteessa.

Puhelinkäytännössä hiilimikrofonia pidetään kansainvälisenä standardina, johon muita välineitä verrataan. Otettaessa käyttöön ns. elektroninen puhelin ts. puhelin, jossa muuttajia käytetään yhdessä elektronisen piiristön kanssa, syntyy rinnakkaisen toiminnan ongelma. Luonnollisesti, jos vaaditaan hyvää toimintaa molemmilta puhelimilta, jotka toimivat tässä rinnakkaismoodissa, päätteiden ominaisarvojen tulee olla yhteensopivia. Kuitenkin hiilimikrofoni on paineherkkä vastus, joka on epävakainen. Sen vastusarvo ei muutu ainoastaan puhesignaalin mukaan vaan myös paineaallon keskiarvon, kuulokkeen asennon ja lämpötilan ja iän mukaan.

Asian edelleen monimutkaistamiseksi tämän vastuksen arvo on niin pieni, että kun sitä syötetään pitkältä linjalta, jossa tapauksessa linjan virta on alhainen, puhelimen yli kehittyvä jännite on pieni, ts. 1,5-2,5 V, ja, koska liitokset voidaan tehdä molemmin 2 73342 päin, puhelimen napaisuus voi olla käänteinen. Elektronisen piirin toimimaan saamisen ongelma näissä olosuhteissa on ratkaistu käyttämällä siltavahvistinta, jollainen on kuvattu saman hakijan FI-patent-tihakemuksessa 79^944.

Esillä oleva keksintö pyrkii tuomaan esiin parannetun järjestelyn käytettäväksi puhelinpiirissä, mahdollisesti, mutta ei välttämättä, yhdessä yllä mainitun hakemuksen järjestelyjen kanssa.

Keksinnön mukaan on muodostettu sivujännitesäätöpiiri, joka on tarkoitettu käytettäväksi esim. puhelintilaajän puhelinkojeessa lin-jajännitteen säätöön, johon säätöpiiriin kuuluu ensimmäinen differentiaalivahvistin, jonka ulostuloa säädetään; ensimmäisen jännitteen ollessa syötettynä ensimmäisen vahvistimen sisääntuloon, ja toinen differentiaalivahvistin, jonka ulostulo vaikuttaa ensimmäisen vahvistimen sisääntuloon säädön aikaansaamiseksi, jolloin yhteen toisen vahvistimen sisääntuloista syötetään vakiovertailujännite ja toisen vahvistimen toiseen sisääntuloon syötetään ensimmäisen vahvistimen ulostulosta saatu jännite. Säätöpiirille on tunnusomaista se, että ensimmäinen jännite on kytketty ensimmäisen vahvistimen yhteen sisääntuloon, kun taas toisella vahvistimella vaikutetaan ensimmäisen vahvistimen toiseen sisääntuloon, että ensimmäisen vahvistimen toinen sisääntulo on kytketty toiseen vertailujännitelähteeseen, että toisen vertailujännitelähteen jännite säädetään toisen vahvistimen ulostulo jännitteen mukaisesti niin, että vaikutetaan ensimmäiseen vahvistimeen, että takaisinkytkentä resistiivisen impedanssin kautta ulottuu ensimmäisen vahvistimen ulostulosta sen yhteen sisääntuloon, ja että piiri on mainituista järjestelyistä johtuen sellainen, että kun virta vaihtelee piirissä, johon säädetty ulostulo syötetään, ensimmäisen vahvistimen ulostulojännite rajoitetaan hyvin pieniin vaihteluihin kynnystason yläpuolella, mutta suhteellisen suuriin vaihteluihin kynnystason alapuolella, jännitteen laskiessa virran mukana mainitun kynnyksen alapuolelle.

Keksinnön yhtä suoritusmuotoa kuvataan nyt viitaten oheisiin piirroksiin, joissa kuviot 1, 2 ja 3 ovat selittäviä piirroksia; kuvio 4 on yhden keksinnön suoritusmuodon yksinkertaistettu piiri; kuviot 5 ja 6 ovat muita selittäviä piirroksia;

II

3 73342 kuvio 7 on keksinnön yhden suoritusmuodon yksityiskohtaisempi piiri; ja kuvio 8 on elektroninen puhelinpiiri, jossa käytetään keksinnön järjestelyä ja myös yllä mainitun FI-patenttihakemuksen 790944 mukaista siltavahvistinta.

Elektronisen piirin tekemiseksi yhteensopivaksi hiilimuutin-laitteen kanssa käytettiin yllä mainitun hakemuksen mukaista uutta järjestelmää, mikä antoi "elektroniselle" puhelimelle ainutlaatuisen staattisen virtajännite - karakteristiikan. Kuitenkin tällaisen puhelimen, jolla on epätavallinen ominaiskäyrä, täytyy selviytyä sekä alhaisesta jännitteestä, joka syötetään "elektroniseen" puhelimeen (jossa voi olla "ei-hiili"-mikrofoni) hiiliverkostosta että tämän päätejännitteen suurista keskiarvon vaihteluista alhaisilla Iinjavirroilla puheen paineaaltojen johdosta.

Tällainen dynaaminen jännitteen muutos on esitetty kuviossa 1, jonka yläosassa on kaaviollisesti esitetty hiilimuuttaja siihen tulevine ääniaaltoineen. Piirros näyttää vaihtelevan, muuttajan yli muodostuvan jännitteen sanoille "ONE" ja "TWO" ja kuulokkeen vapinalle sitä ravistettaessa. Tämä indikoi vastetta kovaäänisiin sanoihin.

Kuviossa 2 on jännite-virtaominaiskäyrä integroidulle piirisi-rulle, jota käytetään "elektronisessa" puhelimessa. Huomaa erityisesti järjestelyn raja-arvoalue. Tällä raja-alueella pieni jännitemuutos tilaajalaitteen yli aiheuttaa suuren virtamuutoksen elektronisessa piiristä, mikä on haitallista sekä elektroniselle piirille että sen rinnalle kytketylle hiilimuuttajalle.

Kuviossa on kaksi käyrää, jotka on merkitty VERKOSTO 1 ja VERKOSTO 2 vastaavasti 3 V:lle ja 2 V:lle laitteen yli staattisessa tilassa.

VERKOSTON 1 tapaus on kompromissi, jossa yritetään optimoida hyvä signaalin amplitudi, joka kasvaa suoraan jännitepudotuksen funktiona, tehohäviöiden minimointia vastaan korkeilla linjavirroilla, joka myös lisääntyy suoraan jännitepudotuksen funktiona. Valitettavasti tämä kompromissi on hyvä sekä signaalin amplitudin että teho-häviöiden kannalta, mutta heti kun sen mikrofonin rinnalle kytketään hiiliverkosto, toimintapiste pakotetaan raja-arvoalueelle.

VERKOSTOSSA 2 uhrataan pitkän linjan amplitudi parannetun rinnakkaisen toiminnan hyväksi, mutta myös tässä on vaikeuksia kuulok- 4 73342 keen vapinan kanssa, joka voi saattaa laitteen raja-arvoalueelle, kuten on esitetty nuolella. Myös sillä on vaikeuksia matalaresistanssis-ten hiiliverkostojen kanssa.

Tekniikka, jolle esillä olevan keksinnön jännitteensäätöjä perustuu, on toimintaominaiskäyrän leikkaaminen kahteen alueeseen, kuten nähdään kuviosta 3. Ensimmäinen näistä on vakiojännitealue oikealla puolella, jossa tilaajalaitteen virran muutos aikaansaa hyvin pieniä muutoksia tilaajalaitteen yli vaikuttavaan jännitteeseen ja joka on valittu lyhyen linjan häviöiden ja hyvän signaalin amplitudin huomioonottamiseksi. Toinen alue vakiojännitealueen ja raja-arvoalueen välissä on ns. virta-alue, mikä mahdollistaa päätteiden yli vaikuttavan jännitteen vaihtelun 1,5 V:lla pienillä muutoksilla elektronisen piirin toimintaolosuhteissa.

Kun puhelinlaitteeseen kuuluu sivujännitesäädin, jolla on kuviossa 3 esitetyn kaltainen ominaiskäyrä, se vastaanottaa sisääntule-van linjavirran ja sen ulostulo säätää tilaajalaitteen mikrofonin pää-vahvistimen toimintaolosuhteita, jonka mikrofonin oletetaan olevan ei-hiilimikrofoni ts. se voi olla liikkuvakelainen mikrofoni tai elektreettimikrofoni. Kuitenkin järjestely soveltuu käytettäväksi myös hiilimikrofonin kanssa. Tapa, jolla säädintä käytetään tilaaja-laitteessa, selviää kuvion 8 selityksen yhteydessä.

Tällaisella piirillä, käytettynä puhelinpiirissä, kun esiintyy rinnakkaista toimintaa hiiliverkoston kanssa, elektronista verkostoa ei koskaan pakoteta raja-arvoalueelle suurten päätejännitehäviöiden johdosta, joita voi esiintyä puheen aikana.

Kuvion 3 virta-jänniteominaiskäyrän muodostamiseksi elektroniseen verkostoon kuuluu kaksi piiriosaa, joista ensimmäinen on alunperin sivujännitesäädin, joka käyttää kaista-aukko vertailujännitettä, joka on käytettävissä bipolaarisessa integroidussa piirissä. Tällaisen piirin yksinkertainen realisaatio on esitetty kuviossa 4, missä A on suurivahvistuksinen transkonduktanssivahvistin, jolla on suuri ulostuloimpedanssi noin 20 k-A-ja sen vahvistus g^ on luokkaa 50 A/V.

Vahvistin A vertaa invertoivaan sisääntuloonsa äänigeneraattorin jännitelähteestä syötettyä jännitettä 3.4 V:n kaista-aukko vertailu jännitteeseen , joka syötetään BG:stä vahvistimen ei - invertoivaan sisääntuloon. Tämän vahvistimen ulostulo syötetään linjan toi- 5 73342 seen puoleen niin, että vahvistin aiheuttaa vaikutuksen linjavirtaan IT ja Iinjajännitteeseen VT, kuten on esitetty kuviossa 4.

Li Li

Vahvistimella on korkea transkonduktanssi (gm), joka olettaen, että 1=0, merkitsee, että jännitevirhe Δ V (sama kuin IT/g ) saa-vuttaisi nollan (5 mV) niin, että päätejännite tällaisessa tapauksessa olisi nolla. Käytännön tapauksessa, Iei ole nolla, jännite linjan yli saadaan VL = VR Vl

missä V on vertailujännite BG:stä ja R. on vahvistimen A takaisin-K L

kytkentävastus. Tämä selittää pienen kulmakertoimen IT-VT-ominais-

Li Li käyrässä.

Yksi elektronisen verkoston vaatimuksista on, että sen tulee syöttää 1 mA:iin asti linjan syötön generointia varten, mihin yllä viitattiin. Käytettäessä tällaista systeemiä kondensaattorin C5 yli oleva jännite on sama kuin V plus pieni virhe Δν, vaikka virta johdetaan pisteestä B. Siten systeemi yksinkertaisesti lisää linja-jännitettä määrällä 1^ x R^ , kun äänigeneraattorin integroitu piiri ottaa virtansa 1^,.

Lisäksi yllä esitettyihin yksinkertaisen sivujännitesäädön vaa-tiumuksiin kuuluu, että piirin on kyettävä syöttämään signaali linjaan ja ulostuloimpedanssin puhetaajuudella (300 Hz-3,4 kHz) tulee olla 600 ohmia. Jotta synnytettäisiin signaali linjaan, johdetaan virhesignaali takaisinkytkentäsilmukkaan, mikä sitten vahvistetaan ja syötetään suoraan linjalle.

Suuren jännite virta kulmakertoimen aikaansaamiseksi alle 20 mA:n alueella, katso kuvio 3, liitetään lisäosa, jota nimitetään "pudotus" piiriksi. Perusidea on muuttaa vertailujännitettä linja-virran funktiona, ts. mitä alhaisempi virta sitä pienempi vertailujännite määrätyn linjavirran alapuolella. Kuvioiden 5 ja 6 kaksi käyrää esittävät vaaditut ominaiskäyrät, jotka tekevät mahdolliseksi sen, että täysi VD on käytettävissä normaalissa ts. ei-rin-nakkaisessa toiminnassa ts. yli 20 mA Iinjavirralla.

Pudotuspiiri plus jännitteen säätö on esitetty kuviossa 7, johon on lisätty joitakin selittäviä piirroksia.

6 73342 τ Tässä Rp:n yli oleva jännite, on linjavirran ja Rp:n arvon tulo: nyt kun jännite nousee arvoon V .. toisen vahvistimen A. vertailujän-

K) I

nitteeseen, vahvistin A, joka oli aikaisemmin kyllästystilassa alkaa vahvistaa pieniä pudotuksia VR1:ssä saattaen ulostulon VR laskemaan säätöpiirin vertailujännitettä.

Siten nähdään, että kun linjavirta I_ vähenee, vähenee myös J_j jännite R ·. n yli, mikä muuttaa V :n arvoa A.:n sisääntulossa. Tämän jännitteen νχ vahvistettua arvoa käytetään A^:n kautta muuttamaan perusjännitettä VT, joka vähenee määräsuhteessa kun linjavirta vähe-nee.

Tämän pudotusalueen kynnys asetetaan vertailujännitteellä VR^ ja takaisinkytkentävastuksen R„ arvolla. Komponentit Ry ja CQ eivät

Γ O

suoranaisesti vaikuta asiaan, mutta ne ovat tarpeellisia, kun näitä kahta piiriä käytetään signaalien siirtämiseksi linjaan.

Kuvion 8 piirikaaviossa "pos. silta" merkitty piiri sisältää siltavahvistimen, jota on kuvattu FI-patenttihakemuksessa 790944, ja se muodostaa positiivisen syöttöjännitteen piirille päätteestä 14 vastuksen R^ yli (kuvio 7). Puhelinkojeeseen "Iinjapäätteiden" kautta tulevat puhelinjännitteet saavuttavat kuulokkeen päätteen 14 kondensaattorin C6, päätteen 9, "sivuääni verkoston" vastuksen Z1, päätteen 10, vastaanotinvahvistimen "R x vahv" ja vastaanottimen ulostulopii-rin "RX ulostulo" kautta. Tämä viimeksimainittu piiri sisältää sellaisen lisävahvistuksen, kuin saatetaan tarvita.

Huomaa, että siltavahvistimen ominaiskäyrän johdosta piirissä "pos. silta", kuten on selitetty yllämainitussa hakemuksessa, tasa-jännite saadaan käyttöön "pos. sillalla" hyvin pienellä jännitepudo-tuksella sisääntulevasta linjajännitteestä. Tämä, kuten on selitetty yllämainitussa hakemuksessa, on erityisen tärkeää kun laite on kytketty pitkään linjaan tai kun laite on rinnakkain matalajännitteisen (ts. hiilimikrofonityyppisen) puhelimen kanssa.

Positiivinen syöttöjännite päätteestä 3 syötetään myös vertai-luvahvistimeen "vert.vahv.", missä sitä verrataan sisäisesti kehitettyyn vertailujännitteeseen VR. Virhesignaali, joka seuraa vertai-luvahvistimen kahteen sisääntuloon tulevien signaalien välisestä erosta, kehitetään tällä vertailulla vertailuvahvistimen ulostuloon säätämään ulosmenevän puheen ja äänitaajuussignaalin vahvistusta, liitännän kautta, joka on esitetty vertailuvahvistimesta päävahvis- 7 73342 tiineen, päävahvistin - ja Iinjaohjauspiireihin. Kuvion 8 vertailu-vahvistimen, päävahvistimen ja linjaohjauksen yhdistelmä muodostaa vastaavan kokonaisuuden kuin kuvioiden 4 ja 7 vahvistimet. Piiriä, joka muodostaa vertailujännitteen Vn, säädetään pudotuspiirillä, joka on merkitty kuvioon 8 "pudotus" merkinnällä, mikä vastaa kuvion 7 vahvistinta A^.

Verrattaessa kuviota 7 kuvioon 8 nähdään kuviossa 8 linja positiivisesta syöttöpäätteestä ylempään vertailuvahvistimen sisäänme-nonapaan. Toinen vertailuvahvistimen sisääntulo vastaanottaa vertailu jännitteen pudotusvahvistimen ulostulosta.

Säätöpiirin (vahvistin A kuviossa 7) yksi ulostulo on kytketty Iinjaohjauspiirin pääulostulosta vastuksen R kautta pudotusvahvistimen ylempään sisääntuloon.

Toinen linjanohjauksen ulostulo positiivisen sillan sisäänmenoon 1 koostuu takaisinkytkentätiestä vertailuvahvistimen ylempään napaan mukaanlukien tien päätteen 1, positiivisen sillan, päätteen 14, vastuksen ja positiivisen syötön päätteen 3 läpi.

Linjaohjauksen pääulostulo voi olla johdettu myös päätteen 16 ja vastuksen R6 kautta maahan päätteessä 2. Pudotuspiirin ylempi sisääntulo voi olla johdettu myös päätteeseen 7, joka on kytketty maahan kondensaattorin C8 kautta. Vertailusisääntulo kuvion 8 pudotus-vahvistimeen on tosiasiassa aikaansaatu pudotusvahvistimen sisällä ja verrattu maahan päätteessä 2.

Päätteiden 7 ja 2 välinen jännite (kuviossa 8) on verrannollinen vastuksen R6 virran keskiarvoon ja siten säätää sen, koska esillä olevan piirin säädin alkaa pienentää lähteen säätöjännitettä, joka käytännössä ilmenee päätteellä 3.

Puhe mikrofonista kulkee sisääntulovahvistimen "i/p", päävahvistimen "päävahv." ja Iinjaohjauspiiristön "Iinjanohjaus" kautta päätteeseen 16, mistä se kulkee sivuääniverkoston (Z1-Z2), kondensaattorin C6, päätteen 14 ja positiivisen sillan kautta linjaan. Sivuääniverkoston pääte 9 on kytketty symmetrisen leikkauksen "sym. leikk." kautta sisääntulovahvistimeen "i/p" säätämään jälkimmäistä päätteessä 9 olevan amplitudin mukaan, ts. antamaan automaattisen voimakkuudensäädön mitta-arvon. Kun äänitaajuiset signaalit normaalisti näppäinlaitteesta on lähetettävä, nämä signaalit saavuttavat päävahvistimen äänitaajuusvahvistimen "VF" kautta. Tämä signaali on --- Γ 8 73342 viritetty esitetyn kytkennän kautta säätämään puheen läsnäollessa ei-esitettyä virityssisääntuloa. Useiden piirielementtien toimintojen säätö saadaan myös aikaan linjan olosuhteiden mukaisesti toisen vahvistimen "säät.vahv." kautta. Lopulta piirit, jotka on merkitty "RX silta" ja "neg.silta" suorittavat samanlaiset toiminnot kuin yllä mainitun hakemuksen kuvion 4 piirin RXB ja RLB piirit. On huomattava, että kun suhteellisen pieni piiristö, kuten kuvion 7 pii-ristö, on muodostettu osaksi monimutkaista integroitua piiriä, kuten kuvion 8 piiri, ei ole mahdollista, että päätteet kiinteästi vastaisivat toisiaan. Lisäksi kuvion 7 yksittäisen vahvistimen toiminta voidaan suorittaa useilla vahvistimilla kuvion 8 integroidussa piirissä, kuitenkin vertailuvahvistimen, päävahvistimen ja linjanoh-jauksen yhdistetty vahvistin suorittaa yhdistetyn toimintansa kuvion 7 mukaisten vahvistimien tavoin.

Claims (2)

9 73342

1. Sivujännitesäätöpiiri, joka on tarkoitettu käytettäväksi esim. puhelintilaajan puhelinkojeessa Iinjajännitteen säätöön, johon säätöpiiriin kuuluu ensimmäinen differentiaalivahvistin (A), jonka ulostuloa säädetään; ensimmäisen jänniteen (AV) ollessa syötettynä ensimmäisen vahvistimen sisääntuloon, ja toinen differentiaalivahvistin (A1), jonka ulostulo vaikuttaa ensimmäisen vahvistimen sisääntuloon säädön aikaansaamiseksi, jolloin yhteen toisen vahvistimen sisääntuloista syötetään vakiovertailujännite (VR^) ja toisen vahvistimen toiseen sisääntuloon syötetään ensimmäisen vahvistimen ulostulosta saatu jännite, tunnettu siitä, että ensimmäinen jännite (AV) on kytketty ensimmäisen vahvistimen (A) yhteen sisääntuloon kun taas toisella vahvistimella vaikutetaan ensimmäisen vahvistimen toiseen sisääntuloon, että ensimmäisen vahvistimen (A) toinen sisääntulo on kytketty toiseen vertailujännitelähteeseen (VR/K), että toisen vertailujännitelähteen (VR/K) jännite säädetään toisen vahvistimen (A1) ulostulojännitteen mukaisesti niin, että vaikutetaan ensimmäiseen vahvistimeen (A), että takaisinkytkentä resistiivisen impedanssin (Rp) kautta ulottuu ensimmäisen vahvistimen (A) ulostulosta sen ensimmäiseen sisääntuloon, ja että piiri on mainituista järjestelyistä johtuen sellainen, että kun virta vaihtelee piirissä, johon säädetty ulostulo syötetään, ensimmäisen vahvistimen ulostulojännite rajoitetaan hyvin pieniin vaihteluihin kynnystason yläpuolella, mutta suhteellisen suuriin vaihteluihin kynnystason alapuolella, jännitteen laskiessa virran mukana mainitun kynnyksen alapuolella.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen piiri, tunnettu siitä, että kytkentään ensimmäisen vahvistimen ulostulosta toisen vahvistimen ensimmäiseen sisääntuloon kuuluu resistiivinen impedanssi ja kondensaattori, joka on kytketty ensimmäisestä sisääntulosta vertai-lupisteeseen niin, että äänitaajuussignaalit voivat kulkea ensimmäisen vahvistimen kautta.