NL8304312A - Telefooncircuit met klasse-b versterker. - Google Patents

Description

» t BHN 10.872 1 N.V. Philips1 Gloeilampenfabrieken te Eindhoven "Telefooncixcuit met klasse-B versterker"

De uitvinding heeft betrekking op een audiotransxnissie- -circuit net een telefoonversterker , ten behoeve van een electronisch telefoontoestel net lijnaansluitklenmen voor het aansluiten van het toestel cp een abonneelijn, walk toestel via de abonneelijn wordt gevoed met 5 gelijkstroom en verder is voorzien van een tussen de lijnaansluitklenmen aangehrachte serieschakeling van een lijnafsluitinpedantie die de wisselstroanimpedantie van het toestel bepaalt en een voedingscondensator voor de voeding van het andiotransmissiecircuit, welk audiotransmissie-circuit is voorzien van een voedingsingang voor aansluiting qp het ver-10 bindingspunt van de lijnafsluitimpedantie en de voedingscondensator.

Een dergelijk audiotransmissiecircuit is beschreven in de niet-voorgepubliceerde Britse octrooiaanvrage nr. 8.224.347.

Electronische telefoontoestellen zijn behalve van een transmissiecircuit voor aódiosignalen vaak voorzien van andere 15 electronische circuits zoals bijvoorbeeld een circuit voor het opwekken van tonen voor toondruktoetskeuze, een circuit voor automatisch herhaald kiezen, géheugencircuits of de bij een display behorende besturingscircuits.

Bij telefoontoestellen waarvan de gelijkstrocmvoeding 20 via de abonneelijn plaats vindt is de totale stroom die voor de voeding van dit circuit ter beschikking staat beperkt. De beschikbare voedingsstrocm wordt onder meer door de weerstand, dus door de lengte van de abonneelijn bepaald. In het bijzonder bij de maximaal door de adminstraties toegestane lengte van de abonneelijn is het 25 mogelijk dat er niet voldoende gelijkstroom beschikbaar is om alle electronische circuits van het telefoontoestel tegelijk te voeden.

De uitvinding stelt zich ten doel een audiotransmissiecircuit van het in de aanhef genoemde soort te verschaffen waarvoor de benodigde voedingsgelijkstrocm ten opzichte van die voor deze bekende 30 audiofcransmissiecircuits aanzienlijk lager is bij overigens onverminderde prestaties van dit circuit.

Cm deze doelstelling te verwezenlijken is het audiotransmissiecircuit volgens de uitvinding daardoor gekenmerkt, dat de als 8304312 ΡΗΝ 10.872 2 meertrapsversterker uitgevoerde telefoonversterker een klasse-B eindtrap bevat en dat de ingangstrap en de eindtrap van de telefoonversterker elk zijn voorzien van een eigen instelcircuit voor het verkrijgen van een onderling onafhankelijke gelijkspanningsinstelling s van elk der bijbehorende trappen.

Door toepassing van een klasse-B eindtrap in de telefoonversterker is vrijwel geen gelijkstroom nodig voor de instelling van deze eindtrap. Een extra voordeel van de toepassing van een klasse-B eindtrap is dat deze trap belast kan warden net hoarcapsules van zeer 10 uiteenlopende impedantie. Zonder nadere maatregelen kan een waarde van deze impedantie gebruikt warden die ligt tussen ongeveer 150 XX en 1000Π..

Echter,een klasse-B versterkertrap vertoont aan zijn voedingsaansluitingen een wisselstroamirrpedantie die veel lager is 15 dan die van een klasse-A versterkertrap, welke wieselstrocmimpedantie bovendien afhankelijk is van de signaalairplitude. Cm nu te bereiken dat de lijnafsluitimpedantie van het telefoontoestel voor wisselstroom niet beïnvloed wordt door de slecht gedefiniëerde impedantie tussen de voedingsaansluitingen van de klasse-B trap is het noodzakelijk 20 om de voedingsingang van het audiotransmissiecircuit aan te sluiten * op het verbindingspunt van de lijnafsluitimpedantie en de voedings-condensator.

De in de klasse-B trap onvermijdelijk optredende signaal-afhankelijke wisselstrocmcomponent in de voedingsstroam veroorzaakt 25 échter een wisselspanning over de lijnafsluitimpedantie. Doordat de uitgang van de telefoonversterker op een rusfcwaarde van ongeveer de halve voedingsspanning moet zijn ingesteld, wordt de instelspanning voor het gelij kspanningsniveau van de versterker rechtstreeks van de voedingsspanning afgeleid, bijvoorbeeld met behulp van een weerstanden-30 spanningsdeler. Het gevolg is echter dat ook deze instelspanning een wisselspanningsccraponent vertoont.

Als deze signaalafhankelijke wisselspanningsconponent zou worden versterkt door de telefoonversterker dan zou dit vervorming van het uitgangsssignaal ten gevolge hebben. Deze vervorming wordt 35 veroorzaakt doordat één ingang van de als verschilversterker uitgevoerde ingangstrap is verbanden met een (complex) aanstuumetwerk met een impedantie die aanzienlijk verschilt van de impedantie aan de andere ingang van de ingangstrap. Aldus wordt een "cortiron-mode" signaal dat 8304312 H3N 10.872 3 ï door de gelijkspanningsinstelling aan de ingangen van de ingangstrap wordt toegevoerd/ omgezet in een "differential-mode" signaal dat verder versterkt wordt. Dit type vervorming van het uitgangssignaal wordt in het audiotransmissiecircuit volgens de uitvinding verhinderd 5 door de ingangstrap van de telefoonversterker een van de eindtrap onafhankelijke gelijkspannings iris telling te geven.

De uitvinding wordt aan de hand van de figuren nader toegelicht, waarbij overeenkomstige elementen in de verschillende figuren met dezelfde verwijzingscijfers worden aangeduid. Hierbij 10 toont: figuur 1 een telefoonsysteem waarin de plaats en de verbindingswijze van de betreffende elementen van het audiotransmissiecircuit volgens de-uitvinding verduidelijkt warden, en figuur 2 een meer gedetailleerde optouw van de telefoonver-15 sterker uit het audiotransmissiecircuit volgens de uitvinding.

Figuur 1 toont een gedeelte van een telefoontoestel dat op een telefooncentrale 1 is aangesloten. Deze telefooncentrale 1 is symbolisch aangeduid door een gelijkspamingsbron die de voeding van het telefoontoestel verzorgt en twee daarmee in serie staande 20 voedingsweerstanden. De verbinding tussen het telefoontoestel en de telefooncentrale wardt gevormd door de twae-aderige abonneelijn 2 die symbolisch voorgesteld is door twee weerstanden die elk de weerstand van één ader voorstellen. In het telefoontoestel is de abonneelijn 2 aangesloten op de gelijkrichter 3, welke is aangebracht voor het onge-25 voelig maten van het toestel voor polariteitswisseling van de ingangs-klemten.

Aan de gelijkspanningszijde van gelijkrichter 3 is een tweepolig gelijkspanningsstabilisatiecircuit 4 aangesloten. Dit circuit bestaat uit een serieschateling van een zenerdiode 5, een zelf inductie 30 6 en =een weerstand 7.

Parallel aan het stabilisatiecircuit 4 is een serieschateling aangesloten van een lijnafsluitweerstand 8 en een voedings-condensatcr 9. Parallel aan voedingscondensator 9 is het voedingscircuit van telefoonversterker 10 aangesloten. Aan de uitgang van versterker 10 35 is de serieschateling van condensator 16 en hoorcapsule 11 aangesloten.

Telefoonversterker 10 wordt aangestuurd door een stuur-circuit 12. Dit stuurcircuit wordt gevormd door de antilokaalschakeling van het telefoontoestel samen met de abonneelijn waarover het spraak- 8304312 . -v PHN 10.872 4 signaal van de centrale naar de abonnee wordt overgedragen. Het signaalgedrag van dit stuurcircuit 12 kan benaderd worden door het signaalgedrag van een spanningsbron net een serieimpedantie. Stuurcircuit 12 is daarom symbolisch weergegeven door een serieschakeling van een S signaalspanningsbron 13, een weerstand 14 en een condensator 15.

Om het signaal van de abonneelijn te kunnen ontvangen is stuurcircuit 12 eveneens aangesloten op het verbindingspunt van lijnafsluitimpedantie 8 en stabilisatiecircuit 4.

Stabilisatiecircuit 4 heeft als functie het stabiliseren 10 van het spanningsniveau van de gelijkspanningszijde van gelijkrichter 3. Door de aanwezigheid van zelf inductie 6 heeft stabilisatiecircuit 4 een hoge impedantie voor spraaksignalen. Hoewel zelfinductie 6 in fig. 1 is getekend als een spoel kan dit element ook op op zichzelf bekende wijze uitgevoerd zijn als actieve schakeling, hetgeen noodzakelijk is 15 voor de integreerbaarheid van het transmissiecircuit.

Voor gelijkspanningen groter dan de doarslagspanning van zenerdiode 5 (b.v. 4 V) gedraagt stabilisatiecircuit 4 samen met de voedingsbatterij van de telefooncentrale en de abonneelijn zich als een gelijkspanningsbron met een serieweerstand waarvan de weerstands-20 waarde vrijwel gelijk is aan die van weerstand 7, b.v. 20 Λ. In plaats van circuit 4 kan derhalve een gelijkspanningsbron gedacht worden, zoals ook in fig. 2 is getékend.

Voedingscondensator 9 is aangebracht om in combinatie met lijnafsluitweerstand 8 het audiotransmissiecircuit van voedings-25 energie te voorzien. Deze condensator vormt samen met lijnafsluitweerstand 8 een laagdoorlaatfilter dat bewerkstelligt dat de spanning qp de verbinding tussen deze condensator en lijnafsluitweerstand 8 geen wisselspanningscorrponent bevat met een frequentie in het audiofrequentiegebied. De capaciteitswaarde van condensator 9 dient 30 zodanig gekozen te worden dat deze waarde over het gehele audio-frequentiegebied vrijwel geen invloed heeft (¾) de waarde van de wisselstroomimpedantie zoals die vanuit de abonneelijn gezien wardt.

Bij een capaciteitswaarde van b.v. 100 ^uF is de impedantie van deze condensator bij de laagste audiofrequentie van 300 Hz gelijk aan 35 circa 5iTL, hetgeen een acceptabele waarde is.

In fig. 2 is versterker 10 meer in detail getoond. Versterker 10 bestaat hier uit een versterkend gedeelte 17, een instel-circuit 18 ten behoeve van ingangstrap 20 en een instelcircuit 19 8304312 V - EHN 10.872 5 ten behoeve van eindtrap 21.

Ingangstrap 20 bestaat uit een differentiaaltrap die gevoond wordt door twse transistoren 22 en 23 en een gemeenschappelijke strooribron 24. Eén zijde van een weerstand 25 is verbonden met de 5 basis van transistor 23 en één zijde van een weerstand 26 is verbanden net de basis van transistor 22. De beide andere zijden van de weerstanden 25 en 26 zijn verbonden met elkaar en met de uitgang van instel-circuit 18. De basis van transistor 22 is bovendien verbonden met één zijde van een weerstand 27, waarvan de andere zijde de stuuringang van 10 de ingangstrap 20 vormt. De collector van transistor 22 is verbonden met de stuuringang van een stroomspiegel 28, waarvan de uitgang is verbonden met de stuuringang van een stroomspiegel 30. De collector van transistor 23 is verbonden met een stroomspiegel 29, waarvan de uitgang is verbonden met de uitgang van stroomspiegel 30. Beide laatst-15 genoemde uitgangen vormen de signaaluitgang van de ingangstrap 20, die is aangesloten op de signaalingang van eindtrap 21.

Instelcircuit 18 levert aan zijn uitgang een vaste spanning die niet afhangt van de spanning van voedingspunt 31 dat gevormd wordt door het verbindingspunt van voedingsccndensator 9 en lijnafsluit-20 veerstand 8. Instelcircuit 18 is op een pp zichzelf bekende wijze opge-bouvd uit een als diode geschakelde transistor 32 waarvan de basis is verbonden met de basis van een transistor 33. De emitters van de transistoren 32 en 33 zijn verbonden met elkaar en met voedingspunt 31.

De collector van transistor 32 is verbonden met een één zijde van een 25 referentiestroctribron 34, de collector van transistor 33 is verbonden met de anode van een eerste diode die met een tweede diode een serie-schakeling 35 vormt. De andere zijde van referentiestrocrribron 34 is verbonden met de kathode van de tweede diode en met de systeemreferentie-spanning. De uitgang van instelcircuit 18 wordt gevormd door het ver-30 bindingspunt van de collector van transistor 33 en de anode van de eerste transistor van serieschakeling 35.

Instelcircuit 19 levert aan zijn uitgang een spanning die de helft is van het spanningsverschil tussen het voedingspunt 31 en de systeemreferentiesparming. Dit circuit bevat een serieschakeling 35 van twee gelijke weerstanden 36 en 37, welke serieschakeling is aangesloten tussen het voedingspunt 31 en de sys teemreferentiespanning.

Het verbindingpunt van ciê weerstanden 36 en 37, die samen een spannings-deler vormen voor de spanning op voedingspunt 31, is verbonden met de 8304312 PHN 10.872 6 * > inverterende ingang van een versterker 38 die als bufferversterker fungeert.., De uitgang van versterker 38wordt gevormd door een transistor 39 waarvan de collector verbonden is met het voedingspunt 31 en waarvan de emitter verbonden is met de niet-inverterende ingang van 5 versterker 38. De gelijkstroominstelling van transistor 39 kan b.v. geschieden met een stroombron in serie met de emitter? deze instelling is niet weergegeven in fig. 2. De uitgang van instelcircuit 19 wordt gevormd door de emitter van transistor 39; deze uitgang is verbonden met de instelingang van eindtrap 21.

10 Eindtrap 21 bevat een klasse B versterkertrap 40 zoals symbolisch is aangegeven met een serieschakeling van twee trans is toren in "push-pull" configuratie tussen de voedingsaansluitingen van versterkertrap 40. Deze versterkertrap is voorzien van een inverterende ingang waaraan het uitgangssignaal van ingangstrap 20 wordt toegevoerd, 15 en een niet-inverterende ingang waaraan de instelspanning voor het gelijkspanningsniveau word toegevoerd. Tussen de uitgang van versterkertrap 40 en zijn inverterende ingang is een terugkoppelweerstand 41 aangesloten. Eindtrap 21 wordt, evenals ingangstrap 20 en de instelcir-cuits 18 en 19, gevoed vanuit het voedingspunt 31.

20 De uitgangsspanning van het instelcircuit 18, die de instelspanning voor het gelijkspanningsniveau van ingangstrap 20 vormt, is in hoge mate onafhankelijk van spanningsvariaties op voedingspunt 31 mits de spanning van dit voedingspunt boven een bepaalde waarde blijft, b.v. 1,5 V (tweemaal diodedoorlaatspanning van 0,65 V en 25 0,2 V trans is torverzadigingsspanning). Deze gelij kspanningsstabilisatie wordt verkregen doordat de stroom van referentiestrocmbron 34, die al weinig beïnvloed wordt door de spanning van voedingspunt 31, in de als een strocmspiegel geschakelde trans is toren 32, 33 met een zekere constante factor vermenigvuldigd wordt en vervolgens door de serie-30 schakeling 35 van twee in geleidingsrichting geschakelde diodes geleid wordt. Eventuele kleine resterende strocmvariaties warden aldus vrijwel niet cmgezet in variaties van de uitgangsspanning.

Met deze constante uitgangsspanning wordt via weerstanden 25 en 26 het gelijkspanningsniveau van ingangstrap 20 ingesteld.

35 Doordat op deze uitgangsspanning geen spanningsrimpel meer aanwezig is, is de mogelijkheid uitgesloten dat deze rimpel een uitgangssignaal van ingangsversterker 20 zou veroorzaken. Een wel aanwezige rimpel zou resulteren in een uitgangssignaal doordat de beide ingangen van de 8304312 HJN 10.872 7 differentiaalversterker een onderling verschillende iirpedantie vertonen als gevolg van de aansluiting van signaalhran 12 qp één van de ingangen.

Een signaal dat door signaalbrcn 12 via weerstand 27 5 aan de basis van transistor 22 wordt toegevoerd, wordt door de differen-tiaaltrap omgezet in b.v. een toename van de stroom in de collector van transistor 22 en een even grote afhama van de stroom in de collector van transistor 23. De strocmtoenarne van transistor 22 wordt door strocmspiegel 28 gespiegeld en toegevoerd aan de stuur ingang van 10 strocmspiegel 30? deze strocmtoenarne wordt via de uitgang van strocmspiegel 30 toegevoerd aan de ingang van eindtrap 21. De strocmafnane van transistor 23 wordt door strocmspiegel 29 omgezet in een uitgangs-strocmafname die eveneens resulteert in een stroomtoevoer van gelijke grootte naar de ingang van eindtrap 21. Aldus wordt aan eindtrap 21 15 een stroom toegevoerd die in de kleine-s ignaalbenadering recht evenredig is met de stroanvariatie in de trans is toren 22 en 23 en dus met het signaal van signaalbrcn 12.

De uitgangsspanning van instelcircuit 19 wordt door bufferversterker 38 samen met transistor 39 gelijk gehouden aan de 20 spanning die geleverd wordt door spanningsdeler 36 en 37. De weerstanden 36 en 37 hebben een wserstandwaarde van elk b.v. 50 kd.. Bufferversterker 38 is aangetracht cm stroombelasting van deze hoog-ohmige spanningsdeler te vermijden. Door eindtransistcr 39 wordt de uit-gangsimpedantie van het instelcircuit 19 nog verder verlaagd. Hierdoor 25 kan dit instelcircuit bovendien gebruikt werden voor strocmlevering aan andere, niet in de figuur weergegeven elementen van het audio-transmissiecircuit.

De uitgangsspanning van instelcircuit 19 wordt toegevoerd aan de niet-inverterende ingang van klasse-B eindtrap 40. Via terug-30 kcppelweerstand 41 wordt de uitgang van eindtrap 40 verbonden met de inverterende ingang, waardoor er vrijwel geen gelij kspanningsverschil meer bestaat tussen de inverterende en de niet-inverterende ingang. Doordat de inverterende ingang hoogchmig wordt aangestuurd betekent dit dat de uitgang eveneens dezelfde gelijkspanning krijgt als de 35 uitgangen van instelcircuit 19. Een eventuele spanningsrimpel qp de uitgang van instelcircuit 19, die het gevolg is van stroemvariaties in de voeding van versterker 40 in het ritme van het telefoonsignaal, wordt vrijwel zonder spanningsversterking doorgegeven naar de uitgang van 8304312 V* β ΡΗΝ 10.872 8 eindtrap 40. Deze spanningsrimpel veroorzaakt daar echter geen merkbare vervorming doordat deze spanningsrimpel vrijwel niet versterkt wordt.

Door toepassing van onderling onafhankelijke instelcircuits s voor de ingangstrap 20 en voor de eindtrap 21 is voorkomen dat stroom-variaties in de voeding van de klasse-B eindtrap 21 omgezet warden in een storend signaal dat het uitgangssignaal van de telefoonversterker 17 vervormt.

10 15 20 25 30 35 8304312

Claims (3)

1. Audiotransmissieclrcuit met een telefoonversterker, ten behoeve van een electronisch telefoontoestel met lijnaansluit-klesmen voor het aansluiten van het toestel cp een abonneelijn, welk toestel via de abonneelijn wordt gevoed met gelijkstroom en verder is 5 voorzien van een tussen de lijnaansluitklemmen aangebrachte serie- schakeling van een lijnafsluitirrpedantie die de wisselstrocminpedantie van het toestel bepaalt en een voedingscondensator voor de voeding van het audiotransmissiecircuit, welk andiotransmissiecircuit is voorzien van een voedings ingang voor aansluiting op het verbindingspunt van de 10 lijnafsluitirrpedantie ei de voedingscondensator, met het kenmerk, dat de als meertrapsversterker uitgevoerde telefoonversterker een klasse-B eindtrap bevat en dat de ingangstrap en de eindtrap van de telefoonversterker elk zijn voorzien van een eigen instelcircuit voor het verkrijgen van een on-derling onafhankelijke gelij kspannings instelling 15 van elk der bijbehorende trijpen.

2. Audictransmissiecircuit volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het instelcircuit van dé ingangstrap is aangesloten op de voedings ingang van het audiotransmissiecircuit en dat dit instelcircuit is voorzien van een serieschakeling van een bron van constante stroom 20 en ten minste één diode voor het verkrijgen van een instelspanning welke onafhankelijk is van de spanning cp de voedings ingang van het transmissiecircuit.

3. Audiotransmissiecircuit volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat het instelcircuit van de uitgangstrap is aangesloten 25 op de voedings ingang van het audiotransmissiecircuit ai dat dit instelcircuit is voorzien van een met de voedings ingang verbonden parallelschakeling van een spanningsdeler en het voedingscircuit van een versterker met een inverterende en een niet-inverterende ingang, aan de inverterende ingang van welke versterker de door de spanningsdeler 30 voortgebrachte spanning wordt toegevoerd en van welke versterker de inverterende ingang is verbonden met de uitgang, die tevens de uitgang van dit instelcircuit vormt. 8304312 35