NL8003655A - Schakelinrichting voor de versterker van een telecommunicatieinrichting. - Google Patents

Description

Ν.Ο. 29092

Schakelinrichting voor de versterker van een telecommunicatie-inrichting.

De uitvinding heeft betrekking op een schakelinrichting voor de versterker van een telecommunicatie-inrichting, in het bijzonder een microfoonversterker, met geringe inschakelvertraging van het bij de schakelwisseling van andere functiemiddelen op de verster-5 ker optredende inregelproces dat door de het tegenkoppelnetwerk tegen gelijkstroom afsluitende condensator teweeggebracht wordt, waarbij de inschakelvertragingstijd evenredig is met de spannings-deelverhouding van het aan de uitgangsspanning gelegen netwerk tot het aan de tegenkoppelspanning gelegen, de condensator bevattende ΙΟ netwerk.

In telecommunicatie- of telefoonapparaten worden voor het uitvoeren of ondersteunen van bepaalde functies, bijvoorbeeld de geluidsomzetting of informatie-afgifte, door oscillatie bij tijden versterkers toegepast. De principiële opbouw van een overeenkom-15 stige microfoonversterkerschakeling is bijvoorbeeld in fig. 1 aangegeven,. In de leiding a/b met de onvermijdelijke leidingsweer-standen R^ is via een omschakelinrichting ïï^ de microfoonversterker aangeschakeld. De eigenlijke versterker Yq verkrijgt zijn werkpunt-instelling via de sparmingsdeler , R^, waarbij de weerstand R^ 20 tevens onderdeel is van het tegenkoppelnetwerk bestaande uit de weerstanden R^ en Rg· De condensator C in het tegenkoppelnetwerk vormt de voor de gelijkstroomscheiding vereiste afgrendelingscon-densator. Yerder zijn er in de leiding stroomonderscheidingsmidde-len TL opgenomen die via een stroommeting de bezettingstoestand vast-25 stellen of een andere signalering initiëren.

Een microfoonversterker in een telefoonapparaat moet zodanig gedimensioneerd zijn dat de tolerantie van de voorafbepaalde bedrijf sver sterking zowel over het bedrijfsstroomgebied als ook over het nuttige frequentiegebied niet groter is dan +0,5 dB. Daar nu 50 de transistorparameters afhankelijk zijn van de stroom en daar de passieve elementen onvermijdelijke strooiingen hebben,past men in de versterkerschakeling een tegenkoppeling toe. De schakeling zelf wordt voor een nullastversterking Y^ uitgevoerd die beduidend boven de bedrijfsversterking ligt. Door de weerstandstegenkoppeling vol-35 gens fig. 1 wordt deze verhoogde versterking tot de vereiste bedrijfsversterking V gereduceerd. Yoor de tegenkoppelverhouding 800 36 55 - 2 - geldt: . ÏÏG E2 « = -= - (1) ïï out R1 + R2 5 Hierbij is gelijk aan de tegenkoppelspanning bij de serie- sohakeling bestaande uit de capaciteit C en de weerstand Hg en is ïïQut de uitgangsspanning bij de belastingsweeretand Bij de aan de ingang toegevoerde ingangssignaalspanning geldt dan voor de bedrijfsversterking 10 ïïout 70 V = _ = _ (2) ïïin 1 + “ T0 15 Daar bij een microfoonversterkerschakeling het werkpunt aan de ingang van de versterker door de spanningsdeler bestaande uit de weerstanden R^ en R^ ingesteld wordt, waarbij de beide weerstanden relatief hoogohmig zijn, is een gelijkstroomscheiding middels de condensator C noodzakelijk. Opdat aan de bovenvermelde 20 tolerantie-eis over het nuttige-frequentiegebied voldaan wordt, moet de capacitieve weerstand XQ van de condensator C niet groter zijn dan X » - - 0, 16 . R (5) 25 2 7Γ fu · 0 waarbij f de ondergrensfrequentie van de versterker vormt.

Bij het inschakelen van de versterker via de omschakelin-richting moet eerst de condensator C opgeladen worden. Daar de 30 weerstand R^ sterk hoogohmig is, werkt op het tijdstip van omschakeling de versterkerschakeling als een zeer hoogohmige belasting die slechts een geringe laadstroom opneemt. Pas na het opladen van de afgrendelingscondensator C gaat de versterker geleidelijk in het gebied van de üormale bedrijfbelasting over zodat 35 door de versterker eerst dan de bedrijfsstroom vloeit die door de stroomonderscheidingsmiddelen als aangesloten versterker ook onderscheiden wordt. Wanneer de laadfase met de relatief lage laadstroom langer dan een voorafbepaalde tijdspanne duurt, geven de stroomonderscheidingsmiddelen een fout-informatie af die bijvoor-40 beeld het einde van de bezetting ‘of een andere niet gewenste scha- 800 36 55 ? % - 5 - kelinformatie signaleert. Deze tijdsspanne is bijvoorbeeld tot 18 msec, beperkt. De schakeling volgens fig. 1 zal echter een inschakelvertraging van ca. 20Ö msec, hebben.

Teneinde deze inschakeltijd te reduceren is eerder reeds een 5 snelle laadschakeling volgens fig. 2 voorgesteld, zie de niet-open-baar gemaakte Duitse octrooiaanvrage P 29 04 096*8. Deze microfoon-versterker bestaat uit drie trappen met de transistoren T^, Tg en Tj, en de bijbehorende emitter- respectievelijk collectorweerstan-den Bg, R^ en R^. Deze versterker wordt met de, met de verster-10 ker in serie geschakelde weerstand Rg tussen de leiding a/b geschakeld. De weerstand Rg bepaald de differentiële weerstand van de microfoonversterker en daarmede de uitstuurmogelijkheid van de versterker bij een bepaalde leidingsstroom.

Evenwijdig aan deze schakeling van versterker en weerstand 15 Bg is de, het werkpunt van de versterker bepalende spanningsdeler van de weerstanden fi^ en geschakeld. Het spanningsafneempunt van deze spanningsdeler is enerzijds via de signaalbron ïï^ met de basiselectrode van de eerste transistor T^ van de versterker- schakeling en anderzijds via het, de tegenkoppelspanning teweeg 20 brengende netwerk van de weerstanden Rg en 0 met het voetpunt van de versterkerschakeling en daardoor met de weerstand Rg verbonden.

Parallel aan de spanningsdeler van de weerstanden R„ en R, ligt 1 0 de snelle laadschakeling met de spanningsdeler van de weerstanden 25 R^ en R^, waarvan het potentiaalafneempunt verbonden is met de basis van de transistor T^. De collector van deze transistor T^ is via de weerstand R^ op de leiding d aangesloten, terwijl de emitter-aansluiting leidt naar het verbindingspunt tussen de weerstand Rg en de condensator C in het tegenkoppelnetwerk.

50 Bij het aansluiten van de versterker op de leiding via de schakelaar respectievelijk bij het omschakelen van andere aan» gepaste functiemiddelen op de versterker wordt nu de condensator C via de snelle laadschakeling snel opgeladen, zodat na een relatief korte tijdsspanne de versterker zijn normale werkstroom 55 heeft.

Bij een uitvoeringsvoorbeeld wordt een schakeling met de volgende waarden toegepastj R1 = 59 kA; Rg = 50 A .

Hieruit resulteert de waarde ± = 781 en in samenhang met de α 800 36 55 - 4 - formule 3 een condensator C met de waarde C =66 ^uP. Bij een dergelijke schakeling kan de inschakelvertraging met behulp van de snelle laadschakeling volgens fig. 2 van 195 msec, gereduceerd worden tot 15 msec. Hierbij moet er rekening mee gehouden worden 5 dat de schakeling volgens fig. 2 het nuttige signaal TL versterkt met dezelfde versterkingsfactor VQ als het tegenkoppelsignaal ïï^. Zoals uit de vergelijking 2 volgt is dan bij grote YQ de bedrijfs-versterking Y evenredig met de verhouding R^ + R^ respectievelijk omgekeerd evenredig met de tegenkop- R2 10 pelfactor a.

De uitvinding beoogt nu de schakeling volgens fig. 2 verder te verbeteren en in het bijzonder de inschakelvertraging nog sterker te reduceren.

Dit wordt bij een microfoonversterkerschakeling van de in de 15 aanhef beschreven soort volgens de uitvinding aldus bereikt dat een verschilversterker aangebracht is, aan de ingangen waarvan het nuttige signaal TL^ in tegenfase en het tegenkoppelsignaal in gelijke fase toegevoerd wordt, en dat de emitterstroonjbak van de verschilversterker en de achter de verschilveisberker geschakelde, 20 gelijkstroomgekoppelde versterkerschakeling zodanig uitgevoerd is, dat de emitterstroom van de verschilversterker automatisch zich op de dubbele waarde van de collectorstroom in een transistor van de verschilversterker instelt, zodat de versterking van de verschilversterker voor het nuttige signaal een vaste, stroom- en weer-25 standsonafhankelijke waarde aanneemt, terwijl de versterking van het tegenkoppelsignaal rond een factor P > 1 kleiner is dan de nuttige-signaalversterking K waarmee de de bedrijfsversterking bepalende spanningsdelerverhouding van het tegenkoppelnetwerk ten opzichte van een versterker, waarbij de nuttige-signaal en tegenkoppelsignaal-30 versterking even groot zijn, gereduceerd is.

Met behulp van de schakeling volgens de uitvinding kan de ge-lijkstroomscheidingscondensator C ten opzichte van de condensator in de schakeling volgens fig. 2 beduidend kleiner gemaakt worden. Daarenboven kan de weerstandsverhouding R^ tot R2 beduidend gere-35 duoeerd worden^ waardoor hij ook nauwkeuriger ingesteld kan worden.

De snelle laadschakeling vervalt geheel.

Bij de schakeling volgens de uitvinding is in de emitterstroom-tak van de verschilversterker een emitterweerstand en is in de collectors troomtak van de transistor van de verschilversterker, waarop 40 achter de verschilversterker geschakelde gelijkstroom gekoppelde 800 3 6 55 - 5 - versterkerschakeling aangesloten is, een collectorweerstand opgenomen. Hierdoor wordt de versterking van het aan de ingangen van de verschilversterker in gelijke fase toegevoerde tegenkoppelsignaal ÏÏq door de verhouding van de genoemde . weerstanden bepaald.

5 De uitvinding en verdere voordelige uitvoeringen zullen aan de hand van fig. 3 verder worden toegelioht.

De verschilversterker wordt door de transistoren T^ en T^' gevormd. Aan de basiselectroden van deze heide transistoren, die tevens de ingangselectroden van de verschilversterker vormen, 10 wordt in tegenfase het nuttige ingangssignaal ïï^ toegevoerd. Beide transistoren hebben een gemeenschappelijke emitterweerstand RQ, 7 terwijl alleen bij de transistor ' een collectorweerstand Hg aanwezig is. Het verbindingspunt tussen de collector van de transistor 1 'en de weerstand Hg is aangesloten op de, achter de ver-15 schilversterker geschakelde gelijkstroomgekoppelde versterkerschakeling van de complémentaire transistoren Tg en ^y Hierbij ligt de emitterbasisbaan van de transistror Tg evenwijdig aan de weerstand Rg, terwijl de collector van de transistor Tg enerzijds met de collectorweerstand H^q en anderzijds met de basiselectrode van 20 de aan de transistor Tg complementaire en in emitterschakeling bedreven T^ transistor verbonden is. De weerstand H^q is dus evenwijdig aan de basisemitterbaan van de transistor T^ geschakeld.

Aan de collector van de transistor T^, die op dezelfde potentiaal als de emitterelectrode van de transistor Tg ligt, wordt via een 25 RC-element het uitgangssignaal uitgekoppeld, dat van de be- lastingsweerstand Rjias^. afgenomen wordt.

Het werkpunt van de verschilversterker wordt weer via de span-ningsdeler van de weerstand R^ en H^ ingesteld. Het spanningsaf-neempunt aan deze spanningsdeler is via de condensator C en de 30 weerstand Hg verbonden met het voetpunt van de versterkerschakeling. De werkpuntpotentiaal komt tevens vanaf het potentiaalafneempunt rechtstreeks op de ingangselectrode van de transistor T^' en komt via de inwendige weerstand van de nuttige-signaalgenerator ïï.^ op de basiselectrode van de transistor T^.

35 Het nuttige ingangssignaal ïï^ ligt tussen de verschilingangen A en B van de verschilversterker, zodat deze ingangen in tegenfase gestuurd worden. De versterking van de verschilversterker voor het nuttige signaal is zoal3 bekend gelijk aan: 800 36 55 - 6 - X9 7S verschil ^- . Η (4) 4-¾

Hierbij is de temperatuurspanning van ca. 26 mY.

5 Bij de schakeling volgens fig. 3 stelt het werkpunt van de versterker zich automatisch zo in dat I. gelijk is aan 2 x I0, en U 9 8 voor Ig geldt IQ = BE .

S8

Hieruit ontstaat met behulp van de vergelijking 4·’· 10 7S verschil*'* —- = ^ Ί3ϊ5

b verscnil 2.26 mY

In tegenstelling tot het nuttige signaal wordt de tegenkoppel-15 spanning in gelijke fase aan de beide ingangen A eh B toegevoerd, dat wil zeggen aan de ingang A via de generatorweerstand van de nuttige-signaalbron en rechtstreeks aan de ingang B.

Be gelijke-taktversterking van de verschilversterker is gelijk aan 20 7S in-fase. ^ ^8_ (5) 2.R9

Stelt men het werkpunt van de microfoonversterker met de verhouding van de weerstanden en R^ zo in, dat hij bij de betreffen-25 de bedrijfsstroom I ongeveer dezelfde bedrijfsspanning als de versterker volgens fig. 2 heeft, en stelt men verder met de weerstand Rg dezelfde differentiële weerstand als bij de schakeling volgens fig. 2 in, dan kan rekening houdend met de vereiste uitsturing de weerstandsverhouding Rg tot R^ ongeveer gelijk aan 1,6 gekozen wor-30 den.

Hieruit ontstaat met behulp van de vergelijking 5 een gelijke-takt of in-fase versterking van

Yg in-fase. ^ 0,8.

35 Bij.de microfoonversterker volgens fig. 2 wordt het nuttige

signaal ïï. en het tegenkoppelsignaal versterkt met dezelfde versterkingsfactor Vq. Om deze reden is bij deze schakeling de bedrijf sversterking V evenredig met de verhouding van R + R

1 2 respectievelijk omgekeerd evenredig met de tegenkoppel- 40 - Hg faktor a.

80036 55 - 7 -

Dit ontstaat Mjvoorbeeld uit de formule 2, wanneer Yq in verhouding tot Y zeer groot is. Yerschillend hieraan wordt "bij de schakeling volgens fig. 3 het tegenkoppelsignaal beduidend zwakker dan het nuttige signaal versterkt.

5 Hiervoor geldt:

Tg in-fase. _ i8_ = 0,06.

Yg verschil 13»5

Hat wil zeggen dat de werking van de tegenkoppelspanning 10 op de bedrijfsversterking Y bij de schakeling volgens fig. 3 ongeveer met de factor F = 1 _ j kleiner is.

0,06

Om deze reden moet ook de omkeerwaarde van ct met deze faktor 16,7 gereduceerd worden om bij een gegeven nullastversterking Yq dezelf-.jtj de bedrijfsversterking Y als bij de schakeling volgens fig. 2 te verkrijgen.

Br is reeds op gewezen dat bij een uitvoeringsvoorbeeld voor de schakeling van fig. 2 d*ze omkeerwaarde van de tegenkoppelfaktor oc een waarde van 781 heeft. Wordt nu bij de schakeling volgens 20 fig. 3 de deelverhouden R^ + R^ met de faktor 16,7 gereduceerd, dan ontstaat de waarde _ a£q‘ Kiest men nu de weerstand Rg met een waarde Rg = 500 fi , dan ontstaat op basis van de vereiste tegenkoppelfactor voor R^ de waarde 22,9 kH. Met behulp van de 25 formule 3 berekent men dan de condensator 0 op een waarde van C = 6,6 yuF. Daar als gevolg van de aangegeven waarde ook de weerstand R.j ten opzichte van de bij de schakeling volgens fig. 2 gekozen weerstand gereduceerd kan worden, vermindert de inschakelvertra-ging van de schakeling volgens de uitvinding tot een waarde van ca. 30 12 msec., en ligt deze dus duidelijk onder de gewenste waarde van 18 msec.. Daar de nieuwe schakeling met een condensator uitkomt die eeii faktor 10 kleiner is dan de voor een schakeling volgens fig. 2 vereiste condensator, kan de prijs en de geometrische afmetingen voor dit bouwelement aanzienlijk gereduceerd worden.

35 Yerder kunnen de weerstanden van de vroeger vereiste snelle laadschakeling bespaard worden. De weerstandsverhouding R^ tot R^, die nauwkeurig aangehouden moet worden, kan ten opzichte van de bekende schakeling volgens fig. 2 bijvoorbeeld van de waarde 780 tot de waarde 47 gereduceerd worden, en kan dus beduidend nauwkeuriger 40 ingesteld worden.

- 8 -

De schakeling volgens fig. 3 kan ook met een uitwendige aansluiting (pin) minder dan hij de schakeling volgens fig. 2 uitkomen, daar nu de uitwendig aan te sluiten condensator C rechtstreeks tussen de aansluitklem B en de weerstand Rg geschakeld kan worden.

800 36 55

Claims (3)

1· Schakelinrichting voor de versterker van een telecommunicatie of telefoonapparaat, in het bijzonder een microfoonverster-ker, met geringe inschakelvertraging van het bij schakelwisseling van andere functiemiddelen op de versterker optredend inregelpro-5 oes, die door de het tegenkoppelnetwerk tegen gelijkstroom afgren-zende condensator teweeg gebracht wordt, waarbij de inschakel-vertragingstijd evenredig is met de spanningsdeelverhouding van het aan de uitgangsspanning gelegen netwerk tot het aan de tegenkoppel-spanning gelegen, de condensator bevattende netwerk, met het 10kenmerk, dat een verschilversterker (T^, T^') aangebracht is, aan de ingangen waarvan het nuttige signaal TL in tegenfase en het tegenkoppelsignaal in gelijke fase toegevoerd wordt, en dat de emitterstroomtak van de verschilversterker en de achter de verschilversterker geschakelde gelijkstroom-gekoppelde versterkerschake-15 ling (Tg, T^) zodanig uitgevoerd is, dat de emitterstroom van de verschilversterker zich automatisch op de dubbele waarde van de collectorstroom in een transistor van de verschilversterker instelt, zodat de versterking van de verschilversterker voor het nuttige signaal ïï.^ een vaste stroom- en weerstandsonafhankelijke waarde aan-20 nèemt, terwijl de versterking van het tegenkoppelsignaal met een faktor F > 1 kleiner is dan de nuttige-signaalversterking, waarmeede de bedrijfsversterking bepalende spanningsdelerverhouding van het tegenkoppelnetwerk ten opzichte van een versterker, waarbij de nut-tige-signaal en tegenkoppelsignaalversterking even groot zijn, ge-25 reduceerd wordt.

2. Schakelinrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat in de emitterstroomtak van de verschilversterker een weerstand (SQ) en in de collectorstroomtak van de transistor y van de verschilversterker, waarop de achter de verschilversterker 30 geschakelde gelijkstroom-gekoppelde versterkerschakeling aangesloten is, een collectorweerstand (Rg) aangebracht is, zodat de versterking van het ^n de ingangen van de verschilversterker in gelijke fase toegevoerde tegenkoppelsignaal door de verhouding van de genoemde weerstanden(Rg/R^) vastgelegd is. 35

3· Schakelinrichting volgens conclusie 2, met het .kenmerk, dat de achter de verschilversterker geschakelde versterkerschakeling twee complementaire transistoren (Tg, T^) bevat, waarbij de ba-csis-emitterbaan van de eerste transistor (Tg) onn t rr - 10 - parallel aan de collectorweerstand van een transistor van de ver-schilversterker geschakeld is, en de collectorelectrode van deze eerste transistor (T2) verbonden is met de basiselectrode van de in emitterschakeling bedreven tweede transistor (T^), van de col-5 lectorelectrode waarvan de uitgangsspanning afgenomen wordt. ---000O000--- 800 36 55