NO154210B - Tonedekoder. - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en tonedekoder,

omfattende

a) en filteranordning for filtrering og overføring av flerfrekvente inngangssignaler, b) en anordning for omforming av inngangssignalene til firkantbølgesignaler med samme frekvens som inngangssignalene,

og

c) en anordning for sammenlikning av firkantbølge-signalene med et antall forutbestemte spenningsområder og

frembringelse av individuelle utgangssignaler ved over-enstemmelse mellom de forutbestemte spenningsområder og firkantbølgesignalene.

Innstilte multifrekvenssignaler består vanligvis av to simultane toner, en av en gruppe med høyfrekvente toner og en av en gruppe med lavfrekvente toner. De individuelle toner må dekoderes parvis, hvorved det forlangte, innstilte siffer kan skilles ut. Dekoding har tidligere nødvendiggjort utskilling av tonefrekvens komponentene ved filtrering. Dersom de mottatte signaler ikke falt innenfor filterbåndbreddene ble de ikke dekodert.

For å frembringe en nøyaktig dekoding'må filtrene som anvendes for å skille ut de forskjellige frekvenstoner ha smal båndbredde for at fremmede støysignaler ikke skal omformes som tonesignaler. Dessuten må filtrene være nøyaktig avstemt. På grunn av kravene til avstemming, bratt filterrand og båndbredde, har kjente toneskjelnende filtre vært forholdsvis kostbare, særlig etter at kostnaden ved avstemming av dem individuelt før skipning eller før de settes i bruk er blitt

inkludert.

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en tonedekoder som ikke krever de meget nøyaktige og kostbare filtre som er angitt ovenfor. Selv om det anvendes et par filtre for høytone- og lavtonefrekvens-båndseparering ifølge den foreliggende oppfinnelse, har disse filtre ikke de ovenfor angitte kritiske parametre.

Ifølge den foreliggende oppfinnelse benyttes omdannelsen av perioden for hvert av de mottatte multifrekvenssignaler til individuelle spenningsamplityder som svarer til signalene, hvoretter spenningsamplitydene sammenliknes med et forutbestemt antall spenningsområder. Overensstemmelse mellom et spennings-amplitydenivå og et av områdene bevirker dannelse av et utgangssignal som betyr nærvær av en spesiell, akseptabel multi-frekvenstone.

Idet det ikke er nødvendig med individuelle filtre som svarer til hver tonefrekvens, senkes kostnad og kritiskhet vesentlig. Idet spenningsnivået som frembringes svarer til perioden for hvert signal bare behøver sammenliknes med et spenningsområde, består dessuten avstemming bare av variasjon av de forutbestemte områder eller av justering av amplityden for signalene' som tilføres til sammenlikningsanordningen, en forholdsvis enkel oppgave. Idet hver av multifrekvens-signalperiodene er knyttet til hverandre ved en kjent standard-faktor kan også spenningsområdene i sammenlikningsanordningen fastsettes i forhold til hverandre. Følgelig er det ikke nødvendig å avstemme hvert område. Problemet og kostnaden ved trimming reduseres derved betydelig, noe som reduserer kostnaden og øker påliteligheten for dekoderen.

Tonedekoderen ifølge oppfinnelsen er kjennetegnet ved en anordning for integrering av firkantbølgesignalene for frembringelse av spenningsnivåer, og en anordning for å ta prøve på og beholde spenningsnivåene for sammenlikning av disse med forutbestemte spenningsområder.

Oppfinnelsen vil bli nærmere beskrevet i det etter-følgende under henvisning til de medfølgende tegninger, hvori:

\

Fig. 1 viser et blokk-koplingsskjerna av oppfinnelsen i generell form. Fig. 2 viser et blokk-koplingsskjerna av den foretrukne utførelsesform av oppfinnelsen, mer detaljert. Fig. 3 viser et koplingsskjema av komparatordelen av oppfinnelsen. Fig. 4 og 5 viser et koplingsskjerna av den foretrukne utførelsesform av oppfinnelsen. Fig. 6 viser et bølgeformskjema av signaler på forskjellige steder i kretsen.

Fig. 7 viser en detalj av en del av koplingsskjemaet i

fig. 3.

I fig. 1 er inngangspoler 1 koplet til en filteranordning

2, slik at det kan tilføres et inngangssignal. Filteranordningen 2 er innrettet til å fjerne summetone, og separerer høytone-multifrekvenssignalene og lavtonemultifrekvenssignalene. De individuelle signaler tilføres som individuelle perioder til spenningsomformere 3 og 4. Omformernes 3 og 4 utganger er koplet til henholdsvis en komparator 5 og en komparator 6, som også er forbundet med en spenningsdeler 7. Komparatorenes 5 og 6 utgangspoler er forbundet i grupper med sperreanordninger 8 og 9 hvor-til det er koplet individuelle utgangspoler Hl, H2, H3 og H4, samt Li, L2, L3 og L4.

Multifrekvensinngangssignalet tilføres til filteret 2 som fjerner summetonen og separerer multifrekvensinngangssignalene i en høyfrekvensgruppe og en lavfrekvensgruppe. Høyfrekvenssig-nalene tilføres som periode til spenningsomformeren 3 som omdanner periodene av inngangssignalet til et spenningsnivå som er direkte forbundet med denne. Tilsvarende tilføres lavfrekvens-multifrekvenssignalene som periode til spenningsomformeren 4

hvor de omdannes til et spenningssignal som er direkte knyttet til deres perioder.

De således omdannete individuelle spenninger tilføres individuelt til den respektive komparator 5 og 6. Komparatorene 5 og 6 er forbundet med en spenningsdeler som tilfører forutbestemte spenningsområder til komparatorene. Komparatorene opprettet overensstemmelse mellom spenningsnivåene fra omformerne 3 og 4 med spesielle spenninger av spenningsnivåene fra deleren 7, og frembringer som reaksjon på overensstemmelsen med spesielle områder utgangssignaler på individuelle utgangsledninger som er forbundet med sperreanordningenes 8 og 9 innganger. Som reaksjon på tilførsel av et inngangssignal frembringer sperreanordningene 8 og 9 et stabilt utgangssignal til én av ledningene H1-H4 og til en av ledningene L1-L4, som svarer til den opprinnelige mottaking av et par individuelle signaler innenfor en multifrekvenssummetone.

Med frembringelsen av utgangssignalene på en av ledningene L1-L4 og en av ledningene H1-H4 fremgår det at den nødvendige dekoding av utgangssignalet har foregått uten behov for individuelle, kritisk justerte filtre.

Fig. 2 viser den foretrukne utførelsesform av oppfinnelsen

i form av et mer detaljert blokk-koplingsskjerna. Inngangspoler 12 og 13, som er innrettet til å koples til en telefonlinje som fører innstilte multifrekvenssignaler, er forbundet med en differensialforsterker 14. Differensialforsterkerens 14 utgang er forbundet med inngangen til et summetonefilter 15 hvis utgang er forbundet med en automatisk volumkontrollkrets 16. Den automatiske volumkontrollkrets" utgang er forbundet med inngangene til et høypassfilter 17 og et lavpassfilter 18.

Høy- og lavpassfiltrenes utganger er forbundet med to liknende, etterfølgende kretser.

Inngangen til en Schmitt-trigger 19 er forbundet med utgangen for høypassfilteret 17 hvis utgang er forbundet med en énhaglkrets 20. Kretsens 2 0 utgang er forbundet med inngangen til en énhaglkrets 21. En integrator som omfatter en seriekrets av en kondensator 22 og en motstand 23, er i deres forbindelses-punkt forbundet med utgangen for den ene haglkrets 21. Kondensatoren 22 og motstanden 23 er seriekoplet mellom spenningskilder VA °9 V

Integratorens utgang er forbundet med et par prøve- og holdekretser 24 og 25, som er parallellkoplet med hverandre og som hver er seriekoplet med motstander 2 6 og 27, til en integrerende kondensator 28 som også er forbundet med spenningskilden

V

Haglkretsens 2 0 utgang er også forbundet med prøve- og holdekretsens 24 OR-port.

Kondensatoren 28 er også forbundet med inngangen til en buffer 2 9 hvis utgang er forbundet med en komparators 3 0 signalinngang.

Lavpassfilterets 18 utgang er forbundet med en liknende krets som den som er beskrevet ovenfor. En Schmitt-triggers 31 inngang er forbundet med utgangen for lavpassfilteret 18, og dets egen utgang er forbundet med en rekke kretser bestående av en énhaglkrets 32, en énhaglkrets 33 samt en integrator som omfatter en kondensator 34 seriekoplet med en motstand 35 innkoplet mellom spenningskildene V og Vg. Den sistnevnte integrator er forbundet med et par prøve- og holdekretser 3 6 og 3 7 hvormed det er seriekoplet henholdsvis en motstand 38 og en motstand 3 9 til en integrerende kondensator 40. En buffer 41 er dessuten seriekoplet med en komparators 4 2 signalinngang.

Et spenningsdelernettverk 4 9 frembringer et antall spen-ningsamplitydeområder som komparatorene 30 og 42 er forbundet med. Komparatorenes 30 42 diodeutganger er forbundet med henholdsvis datasperreanordninger 43 og 44. Utgangen for sperreanordningen 43 er forbundet med polene Hl, H2, H3 og H4, og utgangene for sperreanordningen 44 er forbundet med polene Li, L2, L3 og L4.

En utgang for hver av komparatorene 3 0 og 4 2 som er innrettet til å indikere nærvær av et høy- eller lavtonesignal er forbundet med en vekselretter 45 hvis utgang er forbundet med en EST-ledning. Vekselretterens 4 5 utgang er også forbundet med en integrator 4 6 hvis utgang, sammen med utgangen for vekselretteren 4 5 er forbundet med sammenlikningsinngangen til en Schmitt-trigger, hvis utgang er forbundet med en ST-ledning. Intergratorens 4 6 utgang er også forbundet med en GUARD TIME ADJUST-ledning.

Utgangen for Schmitt-triggeren 4 7 er også forbundet med

en énhaglkrets 4 8 hvis utgang er forbundet med en BU-ledning. Denne ledning er også forbundet med datasperreanordningenes 43

og 44 tilbakeføringsinnganger, mens ST-ledningen er forbundet med datasperreanordningenes 43 og 44 klokkeinnganger.

I drift er inngangspolene 12 og 13 forbundet med en telefonlinje. Multifrekvenstonesignalene mottas og omformes ved hjelp av differensialforsterkeren 14. Utgangssignalet fra forsterkeren 14 passerer gjennom summetonefilteret 15, som fortrinnsvis er et meget skarpt avskjærende summetonevrakingsfilter på 550-

600 Hz.

De resterende multifrekvenstonesignaler bearbeides av den automatiske volumkontrollkrets 16 og gjøres til samme amplityde. Signalene tilføres til filtrene 17 og 18 som separerer høyfre-kvenshøytonegruppen av multifrekvenssignalene fra lavfrekvens-lavtonegruppen.

Høytonesignalene tilføres til Schmitt-triggeren 19 hvis utgang er en firkantbølge som har en periode som er lik perioden til inngangssignalet.

Firkantbølgen tilføres deretter til énhaglkretsen 20 hvilken som reaksjon på denne bølge frembringer pulser på fortrinnsvis 15-25 mikrosekunder. Utgangspulsene fra kretsen 20 tilføres til kretsens 21 inngang, hvilken som reaksjon på dette frembringer utgangspulser på fortrinnsvis 4-6 mikrosekunder. Det foretrekkes at kretsen er innrettet til å innføre et 2-3 mikro-sekunders gap mellom pulsene.

Utgangssignalet fra énhaglkretsen 21 integreres av kondensatoren 22 og tilføres til begge prøve- og holdekretser 24

og 25. Prøve- og holdekretsen 24 åpnes med utgangen fra énhaglkretsen 20, og prøve- og holdekretsen 25 åpnes i begynnelsen av åpningen ved hjelp av énhaglkretsen 20, men kuttes av etter noen få pulser (f.eks. 3 pulser, ved hjelp av kretser som ikke er vist i denne figur, men som vil bli beskrevet mer detaljert under henvisning til fig. 4 og 5).

De resulterende utgangssignaler fra prøve- og holdekretsene 24 og 2 5 integreres i kondensatoren 28 til et forholdsvis konstant nivå som er direkte avhengig av perioden for inngangssignalet, etter hurtig oppbygging. Dette signal ledes gjennom bufferen 29 til komparatorens 30 inngang.

Lavtonesignalet tilføres også til en krets tilsvarende til den som er angitt ovenfor: Schmitt-triggeren 31, énhaglkretsene 32 og 33, den integrerende kondensator 34, prøve- og holdekretsene 36 og 37 samt den integrerende kondensator 40, bufferen 41 og komparatoren 42. Ved mottakelse av et simultant høy- og lavtonesinusbølgesignal på telefonledningen tilføres følgelig en forholdsvis konstant spenning med en polaritet til inngangene for komparatorene 3 0 og 42, idet amplityden for signalinngangen som tilføres til komparatoren 30 er direkte knyttet til perioden for høytonesignalet, og amplityden for signalinngangen til komparatoren 42 er direkte knyttet til perioden for lavtonesignalet.

Spenningsdelernettverket 49 frembringer et antall spenningsområder. Komparatorene 30 og 42 sammenlikner de gjennomsnittlige inngangssignalnivåer med de forskjellige spenningsnivåer i nett-verket 4 9 og frembringer utgangssignaler på en av deres utgangsledninger ved overensstemmelse mellom inngangssignalene og et av spenningsområdene. Utgangssignalene tilføres til datasperre-anordningene 43 og 44 som tilfører de tilsvarende utgangssignaler på en av ledningene H1-H4 og en av ledningene L1-L4 ved et forutbestemt, konstant nivå.

Komparatorene 3 0 og 4 2 frembringer også utganger som er betegnende for nærværet av vilkårlige toner. Disse tilføres gjennom vekselretteren 45 til en EST-ledning (tidlig styring). Signalet i EST-ledningen integreres og sammenliknes med signalet på EST-ledningen x Schmitt-triggeren 47 til dannelse av et signal på ST-ledninen (styring). Forkanten (den fallende) av signalet på ST-ledningen opptrer vanligvis fortrinnsvis trettito milli-

sekunder etter tonens begynnelse, og anvendes for å klokke inn data i sperreanordningene 43 og 44. Bakkanten (den stigende)

av signalet på ST-ledningen opptrer fortrinnsvis tjueseks millisekunder etter slutten av tonen og bevirker drift av en

2-4 millisekunds énhaglkrets 48, som genererer et signal på BU-ledningen (buttons up).

Tilbakeføringsinngangene for sperreanordningene 43 og 44

er løst koplet til BU-ledningen for at data skal opphøre å til-

føres til H1-H4- og Ll-L4-ledningene når det oppstår et signal på ST-ledningen. Dette kan oppheves ved å drive sperreanord-

ningenes tilbakeføringsinnganger med en lav impedans. Schmitt-triggeren 47 er også forbundet med GUARD TIME ADJUST-ledningen.

Driften av spenningsdelernettverket vil bli beskrevet

mer detaljert nedenfor under henvisning til fig. 3.

Spenningsdelernettverket 49 i fig. 2 består av motstander

50A, 50B, 50C, 50D, 50E, 50F, 50G, 50H og 501, som er seriekoplet mellom en spenningskilde V og en spenningskilde V .

En av inngangene til et antall komparatorer 51A-51H er

koplet til respektive forgreningsbokser for motstandene 50A-

501. Komparatorens 51A ikke-inverterte inngang er forbundet med forgreningsboksen for motstandene 50A og 50B. Den inverterte inngang for komparatoren 51B er forbundet med forgreningsboksen for motstanden 50B og 50C, den ikke-inverterte inngang for komparatoren 51C er forbundet med forgreningsboksen for motstandene 50C og 50D, den inverterte inngang for komparatoren 51D er forbundet med forgreningsboksen for motstandene 50D og 50E etc.

Bufferens 2 9 utgang er forbundet med de inverterte inn-

ganger til komparatoren 51A, 51C, 51E og 51G, og til de ikke-inverterte innganger til komparatorene 51B, 51D, 51F og 51H.

Komparatorenes 5lA og 51B utgang er forbundet med respek-

tive innganger for en AND-port 52A, utgangene for komparatorene

51C og 51D er forbundet med respektive innganger for en AND-port 52B, utgangene for komparatorene 51E og 51F er forbundet med respektive innganger for en AND-port 52C og utgangene for komparatorene 51G og 51H er forbundet med respektive innganger for enAND-port 52D.

Utgangene for AND-portene 52A-52D er forbundet respektive innganger til en OR-port 53 hvis utgang er forbundet i en krets til EST-ledningen, noe som vil bli beskrevet mer detaljert under henvisning til fig. 4 og 5. Utgangsledningene og AND-portene 52A-52D er forbundet med sperreanordningen 43, slik det vil bli beskrevet under henvisning til fig. 2.

Tilsvarende har komparatorer 54A-54H i rekkefølge alter-nerende ikke-inverterte og inverterte innganger som er forbundet med rekkefølgen av forgreningsbokser mellom motstandene 50A-50I, på liknende måte som komparatorene 51A-51H. Tilsvarende er de individuelle innganger for en AND-port 55A forbundet med de respektive utganger for komparatorene 54A og 54B, de individuelle innganger for en AND-port 55B er forbundet med de respektive utganger for komparatorene 54C og 54D, de individuelle innganger for en AND-port 55C er forbundet med de respektive utganger for komparatorene 54E og 54F, og de individuelle innganger for en AND-port 55D er forbundet med de respektive utganger for komparatorene 54G og 54H.

Utgangene for AND-portene 55a-55D er forbundet med inngangene til en OR-port 56 og også med inngangene til sperreanordningen 44. Utgangsledningene fra sperreanordningen 44 er betegnet L1-L4 slik som beskrevet ovenfor, og utgangskretsen for OR-porten 56 vil bli beskrevet mer detaljert nedenfor.

Resten av inngangene til komparatorene 54A-54H er sammen forbundet med inngangen til bufferen 41.

Komparatorkretsen som en helhet er vist med en streket linje 57 og vil være angitt som en rute med denne referanse i koplingsskjemaet som vil bli beskrevet i detalj nedenfor.

I drift er hver av komparatorene 51A og 51B med varierende polaritet koplet tvers over en motstand som bevirker en spennings-deling. De forholdsvis konstante, unipolare inngangssignal til-føres fra bufferen 2 9 til én av inngangene til komparatorene.

Dersom inngangssignalamplityden ligger over spenningen

i forgreningspunktet for motstandene 50A og 50B, fremkommer det et utgangssignal fra komparatoren 51A. Dersom inngangssignalet ligger under nivået i forgreningspunktet for motstandene 50B og

50C, fremkommer det et utgangssignal fra komparatoren 51B. Følge-lig dannes det et spenningsområde, og dersom inngangssignalet ligger inne i dette område, får begge komparatorene 51A og 51B utgangssignaler derfra. Signalene tilføres til AND-porten 52A som frembringer et utgangssignal når begge inngangssignaler foreligger.

Komparatorene 51C funksjonerer tilsvarende sammen med komparatoren 51D som komparatoren 51A med komparatoren 51B,

og dette gjør også komparatoren 51E sammen med komparatoren 5lF, 51G med 51H, 54A med 54B, 54C med 54D, 54E med 54F og 54G med 54H.

Med inngangssignalet på et spenningsnivå i området som frembringer begge inngangssignaler til AND-porten 52A vil det foreligge et utgangssignal fra denne. Tilsvarende opptrer utgangssignaler ved forskjellige inngangssignalnivåer fra AND-portene 52B, 52C og 52D, og tilsvarende utgangssignaler opptrer som et resultat av mottaking av inngangssignaler i tilsvarende områder fra AND-portene 55A, 55B, 55C og 55D, idet den sistnevnte gruppe av utgangssignaler opptrer med tilførselen av lavfrekvenstoner, og den førstnevnte gruppe av utgangssignaler opptrer med tilførselen av høyfrekvenstoner.

Utgangssignalene for AND-portene som er angitt ovenfor tilføres til henholdsvis sperreanordningene 43 og 44 samt til de respektive OR-porter 53 og 56. Når det foreligger et signal i utgangen for den ene av AND-portene 52A-52D, frembringer 0R-porten et utgangssignal. Tilsvarende frembringes det fra 0R-porten 56 et utgangssignal ved et utgangssignal fra en av AND-portene 55A-55D.

På denne måte frembringer et forholdsvis konstant spenningsnivå med en polaritet, som er blitt frembrakt i samsvar med perioden for hver av høy- og lavfrekvenstonene, et utgangssignal på den ene av ledningene for polene H1-H4 og polene L1-L4. I tillegg fremkommer det en indikasjon i utgangene for OR-porten 53 og OR-porten 56 når det gjelder mottaking av et høytone- og et lavtonemultifrekvenssignal.

En detaljert beskrivelse av oppfinnelsen vil bli gitt nedenfor under henvisning til fig. 4-7.

Fig. 4 og 5 viser den foretrukne utførelsesform av oppfinnelsen som et koplingsskjerna, delvis i blokkform. En vanlig differensialforsterker 61 er likestrømsisolert ved hjelp av kondensatorer 62 og 63, som er innkoplet i dens inngangskrets, for forbindelse tver over slå- og ringledninger i en telefonlinje. Inngangspolene til differensialforsterkerkretsen er angitt med henvisningsbetegnelser T og R.

Differensialforsterkerkretsens 61 utgang er forbundet

med inngangen til et summetonevrakingsfilter 64. Dette filter er fortrinnsvis et høypassfilter konstruert som et velkjent femte ordens elliptisk høypassfilter som har en skarp grense ved 550-600 Hz. Idet summetonesignalene typisk ligger under denne frekvens, slippes stort sett bare de signaler som ligger over denne frekvens gjennom.

Summetonevrakingsfilterets 64 utgang er forbundet med en automatisk volumkontrollkrets 65 hvis konstruksjon antas å være kjent for fagfolk på området. Utgangssignalnivået for den automatiske volumkontrollkrets i en vellykket prototyp var ca. 4 volt topp-til-topp, for frembringelse av et forholdsvis høyt signalnivå til de etterfølgende trinn, men som ikke var så høyt at det bevirket forvrengning.

Utgangen for den automatiske volumkontrollkrets 65 er forbundet med inngangene til et par parallellkoplete filtre, et høy-passfilter 66 og et lavpassfilter 67. Filtrenes 66 og 67 grense-spenning bør ligge ved ca. 1100 Hz for å separere de standard lavtonefrekvenser på 697 Hz, 770 Hz, 852 Hz og 941 Hz fra de standard høytonefrekvenser på 1209 Hz, 1336 Hz, 1477 Hz og 1633 Hz. Hver av filtrene er fortrinnsvis av samme form som summetonefilteret 64, hvorved lavpassfilteret selvfølgelig er av lavpasstype. Høytonesignalene passerer således gjennom høy-passf ilteret 66, og lavtonesignalene passerer således gjennom lavpassfilteret 67.

Høypassfilterets 66 utgang er forbundet med inngangen til en buffer 68, og lavpassfilterets 67 utgang er forbundet med inngangen til en buffer 69. Utgangen for hver av bufferne er forbundet med liknende periode til spenningsomdannings- og prøve-og holdekretser, noe som vil bli beskrevet nedenfor.

Idet kretsene tilsvarer hverandre vil ikke begge bli beskrevet i detalj. Den høytoneomdannende krets vil bli beskrevet ved hjelp av henvisningstallene uten parentes, og henvisningstallene i parentes vedrører den tilsvarende lavtoneoriginal-omdannende krets.

Utgangen for bufferen 68 (69) er forbundet med inngangen til en Sxhmitt-trigger 70 (71) hvis inngang befinner seg på stedet A og hvis utgang er angitt med henvisningsbetegnelsen B. Schmitt-triggerens utgang er forbundet via en kondensator 72 (73) med en transistor énhaglkrets som omfatter en NPN-transistor 74 (75) hvis basis gjennom en motstnad 76 (77) er forbundet med kondensatoren 72 (73) og også gjennom en motstand 78 (79) med spenningskilden V . Kollektoren er også gjennom en mostand 80 (81) forbundet med spenningskilden V . Transistorens 74 (75) emitter er forbundet med spenningskilden V B.

Transistorens kollektor er gjennom en buffer 82 (83) forbundet med en andre énhaglkrets gjennom en kondensator 84 (85). Mens den første énhaglkrets frembringer pulser som fortrinnsvis er mellom 15 og 25 mikrosekunder lange, frembringer den andre énhaglkrets pulser som fortrinnsvis er mellom 4 og 6 mikrosekunder lange.

Den andre énhaglkrets består av en NPN-transistor 8 6 (87) hvis basis er forbundet med kondensatoren 84 (8 5) gjennom en motstand 88 (89) og med spenningskilden V gjennom en motstand 90 (91). Dens kollektor er også forbundet med spenningskilden V"A gjennom en motstand 92 (93), og dens emitter er forbundet

med spenningskilden V_,.

B

Transistorens 86 (87) kollektor er forbundet med inngangen til en buffer 94 (95) hvis utgang er forbundet med basisen for en NPN-transistor 96 (97) gjennom en motstand 98 (99). Transistorens 96 (97) basis er også forbundet med spenningskilden VB gjennom en motstand 100 (101). Transistorens 96 (97) emitter er forbundet med spenningskilden .

Transistorens 96 (97) kollektor er forbundet med spenningskilden VA gjennom en seriekrets av en motstand 102 (103) og et potensiometer 104 (105). Kollektoren er også forbundet med spenningskilden VB gjennom en kondensator 106 (107), og er også forbundet med den ikke-inverterte inngang til en driftsforsterker 108 (109). Driftsforsterkerens 108 (109) utgang er forbundet med dens inverterte inngang, som også er forbundet med den inverterte inngang til en driftsforsterker 110 (111) .

I fig. 5 er utgangen for driftsforsterkeren 108 (109) forbundet med kilden for hver av et par FET-analogbrytere 112 (113) og 114 (115). Utgangene er forbundet med hverandre gjennom individuelle motstander 116 (117) og 118 (119) og med den inverterte inngang til en buffer 120 (121). Bufferens 120 (121) ikke-inverterte inngang er forbundet med en spenningskilde gjennom en

kondensator 122 (123).

Bufferens 82 (83) utgang (fig. 4) er forbundet med den ene inngang til en AND-port 124 (125) som er forbundet med porten til analogbryteren 112 (113) og til den ene inngang til en AND-port 126 (127).

Driftsforsterkerens 110 (111) utgang er forbundet med den andre inngang til AND-porten 124 (125) samt til katodepoler i et par dioder 128 (129) og 130 (131). Diodens 130 (131) anode er forbundet med den inverterte inngang til en drifsforsterker 132 (133), og driftsforsterkerens 132 (133) utgang er forbundet med den andre inngang til AND-porten 126 (127), hvis utgang J er forbundet med en bryters 114 port. Driftsforsterkerens 132

(133) inverterte inngang er også forbundet med spenningskildens V"A gjennom en parallellkrets som består av en kondensator 134

(135) og en motstand 136 (137).

Det fremgår at visse knutepunkter i fig. 4 og 5 er angitt med innsirklete bokstaver A-J. Fig. 6 viser bølgeformer som er angitt med tilsvarende referanser, og som finnes i de angitte knutepunkter.

Driftsforsterkeren 120 (hvis utgang er kortsluttet med dens inverterte inngang) er det samme element som bufferen 29 som er vist i fig. 3, og tilsvarende er driftsforsterkeren 121 samme element som bufferen 41 i fig. 3. De sistnevnte utganger forbundet med komparatoren 57, som er vist som en blokk med rødt, streket linje i fig. 5, men som er lik den i koplingsskjemaet som er vist i fig. 3.

De fire høytoneutganger er parallellkoplet med OR-porten 53 og med en sperreanordning 139. På tilsvarende måte er de fire lavtoneutganger i fig. 3 parallellkoplet til OR-porten 53 og til en sperreanordning 139. Tilsvarende er de fire lavtoneutganger i fig. 3 parallellkoplet til en OR-port 140 og til en sperreanordning 141. Sperreanordningene 139 og 141 svarer til sperreanordningene 43 og 44 i fig. 3.

Sperreanordningens 139 utganger er forbundet med polene Hl, H2, H3 og H4, mens de tilsvarende utganger for sperreanordningen 141 er forbundet med polene Li, L2, L3 og L4. Hver sperreanordning omfatter også en klokkeinngang (C), en tilbake-føringsinngang (R) og en åpningsinngang (E).

OR-portens 53 utgang er gjennom en motstand 142 forbundet med inngangen til en vekselretter 143, og OR-portens 140 utgang er forbundet med en diodes 144 katode. Diodenes 129 og 144 anoder er sammen forbundet med vekselretterens 143 inngang.

Vekselretterens 143 utgang er gjennom en motstand 156 forbundet med EST-ledningen og med en PNP-transistors 145 emitter. Den er også gjennom motstanden 14 6 forbundet med den inverterte inngang til driftsforsterkeren 147 og med en av kondensatorens 148 poler, hvis annen pol er forbundet med spenningskilden VD. Transistorens 14 5 kollektor er gjennom en diode 14 9 forbundet med den inverterte inngang til driftsforsterkeren 147 hvis inngang gjennom en motstand 150 også er forbundet med GT ADJ-ledningen (Guard Time Adjust-ledningen).

Driftsforsterkerens 147 utgang er gjennom en motstand 151 forbundet med inngangen til en vekselretter 152 hvis utgang er forbundet med inngangen til en vekselretter 153. Vekselretterens 153 utgang er gjennom en motstand 154 forbundet med transistorens 145 basis, gjennom en motstand 155 med vekselretterens 152 inngang og gjennom seriemotstander 156 og 157 med en spenningskilde V^. Knutepunktet mellom motstandene 156 og 157 er forbundet med den ikke-inverterte inngang til driftsforsterkeren 157. Knutepunktet mellom vekselretterne 152 og 153 er forbundet gjennom en motstand 158 med ST-ledningen.

Vekselretterens 153 utgang er forbundet med klokkeinn-gangene (C) til sperreanordningene 139 og 141 og også gjennom en kondensator 159 med inngangen til en vekselretter 160. Vekselretterens 160 inngang er forbundet med spenningskilden V^ gjennom en parallell krets av en motstand 161 og en diode 162.

Vekselretterens 160 utgang er forbundet med inngangen til en vekselretter 163 hvis utgang er forbundet med BU-ledningen gjennom en motstand 164. Knutepunktet mellom vekselretterne 160 og 163 er forbundet med tilbakeføringsledningen gjennom en motstand 165 og med tilbakeføringspolene (R) for sperreanordningene 139 og 141 gjennom en motstand 166. Sperreanordningenes 139 og 141 åpningsinnganger er begge forbundet med ENDATA-ledningen.

Funksjonen av kretsen ovenfor er følgende: Vekselstrøm-signaler gjennom telefonlinjens slå- og ringledninger koples til differensialforsterkerkretsen 61 hvor de omformes og ledes til summetonevrakingsfilteret 64. Alle signaler med en frekvens på under ca. 550 Hz, som omfatter summetonesignaler, ringesignaler etc, stoppes, og signaler med høyere frekvens slippes gjennom til den automatiske volumkontrollkrets 65. I denne krets bibringes alle tilførte signaler samme amplityde og tilføres til filtrene 66 og 67. Multifrekvenssignaler med høyere frekvens enn ca. 1100 Hz slippes gjennom høypassfilteret 66 og omformes i bufferen 60. Multifrekvenssignaler på mellom 550 Hz og 1100 Hz slippes gjennom lavpassfilteret 67 og omformes i bufferen 69.

De resulterende høy- og lavtonesinusbølgesignaler tilføres til de respektive Schmitt-triggere 70 og 71. Idet kretsen etter Schmitt-triggeren som funksjonerer ved lavtonesignalet, funksjonerer på tilsvarende måte som kretsen som funksjonerer ved høytonesignalet, vil en særlig beskrivelse av driften av den sistnevnte bli gitt nedenfor. Det henvises til fig. 6 som viser bølgeformdiagram av signaler på steder ved de innsirklete bokstaver i koplingsskjemaet.

Schmitt-triggeren 70 omdanner inngangssinusbølgen til en firkantbølgeform, hvorved sinusbølgesignalet ved A omdannes til firkantbølgen ved B (fig. 6). Énhaglkretsen som omfatter transistoren 74 mottar firkantbølgesignalet, og bakkanten av hver fir-kantbølge frembringer et pulssignal ved C på 15-25 mikrosekunder. Dette signal tilføres til énhaglkretsen. som omfatter transistoren 86, som frembringer et utgangssignal ved D ved tidspunktet for bakkanten av C. Det sistnevnte utgangssignal dannes av firkant-bølger på 4-6 mikrosekunder. Transistoren 92 (f.eks. 100k ohm) frembringer et gap på 2-3 mikrosekunder mellom bakkanten av bølgeformen C og forkanten av bølgeformen D.

De resulterende pulser driver transistoren 96, som danner en utladningsbane for ladning i kondensatoren 106. Kondensatorens ladebane går "jennom motstanden 102 og potensiometeret 104. Potensiometeret 104 justerer det gjennomsnittlige nivå som kondensatoren opplades til. Resultatet ved utgangen for driftsforsterkeren 108 er en sagtannbølgeform som er vist ved E. Kondensatoren avgir hver gang en puls fra den sistnevnte énhaglkrets som bevirker ledning i transistoren 96. Det vil sees at toppamplityden for sagtannbølgeformen E i fig. 6 er lavere enn spenningen V ra som kondensatoren opprinnelig var oppladet til før ankomst av utladningspulsene.

Utgangsignalet fra bufferen 108 tilføres til driftsforsterkeren 110 som leder inverst til driftsforsterkeren 108,

dvs. at en lang puls fremkommer ved F når bufferen 108 leder,

og det tilføres til den inverterte inngang til driftsforsterkeren 110 en forutbestemt spenning som lavere enn et forutbestemt ter-skelspenningsnivå angitt av en spenningskilde V,,. Den resulterende ledningsperiode for driftsforsterkeren 110 er vist som

bølgeform F i fig. 6, og ender på spenningen tvers over kondensatoren 106, som overskrider den ovennevnte forutbestemte terskel.

Den lange utgangspuls for driftsforsterkeren 110 tilføres til den ene inngang til AND-porten 124, og invers gjennom driftsforsterkeren 132, til den ene inngang til AND-porten 126. AND-portens 124 annen inngang mottar pulssignaler i form av bølge-formen C fra utgangen av bufferen 82. Etter at driftsforsterkeren 110 har begynt å lede, noe som inntreffer etter at den første puls med bølgeformen C er fullført, funksjonerer følgelig AND-porten 124 synkront med bølgeformen C. Resultatet i AND-portens 124 utgang kan sees som en bølgeform G.

Driftsforsterkeren 132 er vanligvis ledende og frembringer av den grunn en høynivåinngang til den ene inngang til AND-porten 126. Når den ved sin inverterte inngang mottar begynnelsen av bølgeformen F fra utgangen for driftsforsterkeren 110, begynner kondensatoren 134 lading. Når den er oppladet er et signal med bølgeformen F tilgjengelig ved den inverterte inngang til driftsforsterkeren 132, noe som bevirker at driftsforsterkeren 132 frembringer avskjæring.

AND-portens 12 6 andre inngang mottar utgangssignaler fra AND-porten 124, som, som angitt ovenfor, er i form av bølge-formen G. Følgelig åpnes AND-porten 126 synkront med pulsene med bølgeformen G i den periode som driftsforsterkeren 132

er ledende, dvs. i den periode kondensatoren 134 lader. Drifts-perioden for driftsforsterkeren 132 er vist som en bølgeform H

i fig. 6, og det resulterende utgangssignal for AND-porten 12 6

er vist som en bølgeform J. Tidsrommet mellom forkanten for bølgeformen F og bakkanten for bølgeformen H er en del av opp-ladningstidsperioden for kondensatoren 134.

Følgelig pulseres FET-porten 112 på synkront med bølgeformen G, og FET-porten 114 pulseres på synkront med bølgeformen J.

Begge porter leder utgangsstrømmen med bølgeformen E fra vekselretteren 108. Denne strøm lader konsensatoren 122. Resultatet i bufferens 12 0 utgang er et signal som øker trinnvis til et spenningsnivå som er bestemt av tidsrommet for nærvær av pulsene med bølgeformen J. Dette spenningsnivå bibeholdes der-ettter som et borgliknende signal med et visst gjennomsnittsnivå. Det er dette sistnevnte signal med gjennomsnittsnivået som tilføres til og sammenliknes i komparatoren 57, hvis drift er beskrevet ovenfor under henvisning til fig. 3.

Det henvises kort til fig. 3, hvor det antas at gjennom-snittsspenningsnivået som tilføres til bufferens 120 utgang

(dvs. bufferen 29 i fig. 3) befinner seg i spenningsområdet ved polene tvers over motstanden 50D. Begge komparatorer 51C og 51D vil lede (men ingen av de andre komparatorer 51A-51H),

noe som bevirker drift av AND-porten 52B og at et resulterende inngangssignal tilføres til OR-porten 53. Signalet ved AND-portens 52B utgang tilføres også til sperreanordningen 43 (dvs. sperreanordningen 139 i fig. 5) .

Det vendes igjen tilbake til fig. 5 hvor sperreanordningen når denne er åpnet tilfører et signal med konstant nivå til den ene av ledningene H1-H4. Følgelig er høytonemultifrekvenssignalet dekodet til et 1/4 utgangssignal.

Tilsvarende dekodes et lavtonemultifrekvenssignal til et 1/4 utgangssignal.

Nærværet av et inngangssignal til OR-porten 53 bevirker

at et utgangssignal passerer gjennom vekselretteren 143 og til-føres til EST-ledningen. Dette logiske signal indikerer at en gyldig tone er blitt påvist.

Vekselretterens 143 utgangssignal integreres også i kondensatoren 148 og tilføres til en Schmitt-trigger som omfatter driftsforsterkeren 147 og vekselretteren 152. Det resulterende utgangssignal tilføres til ST-ledningen (styreledningen). Dette signal inverteres i vekselretteren 153 og tilføres til inngangen til en senere Schmitt-trigger samt til basisinngangen for transistoren 14 5. Dioden 14 9 og emitter-kollektorkretsen for transistoren 14 5 leder derved, noe som forårsaker kortslutning av motstanden 14 6 ved spenning aver spenningen for drift av dioden og transistoren under Schmitt-triggerens driftsperiode. Resul-tatet er en langsom ladning og hurtig utladning av kondensatoren 148.

Vekselretterens 153 utgangssignal tilføres til klokkeinn-gangen til sperreanordningene 13 9 og 141. På grunn av forsinkelsen som er basert på ladningstiden av kondensatoren 148, typisk på 32 millisekunder, opptrer klokkepulsene til sperreanordningene 139 og 141 32 millisekunder etter tonens begynnelse. Følgelig opptrer utgangene på den ene av ledningene H1-H4 og også på den ene av ledningene L1-L4 på det tidspunkt og frembringer endelige dekoderutgangssignaler til disse.

Det bakerste (stigende) signal som tilføres på ST-ledningen opptrer fortrinnsvis 26 millisekunder etter slutten av tonen. Dette signal tilføres til en énhaglkrets gjennom kondensatoren 159 som omfatter vekselretteren 160, som genererer en puls på BU-ledningen (knapper opp). Denne indikerer slutten av tonen og tilføres til tilbakeføringsinngangene til sperreanordningene 139 og 141. Dette tjener til å ta ut data fra sperreanordningene hvorved signaler fjernes fra ledningen H1-H4 og L1-L4. Tilbake-føringstiden kan innstilles eksternt ved å tilføre et inngangssignal på RESET IN-ledningen.

Det kan sees at signalet ved utgangen for driftsforsterkeren 120 klatrer hurtig til et visst gjennomsnittsnivå som er direkte knyttet til perioden for sinusbølgeinngangssignalet, idet denne periode bestemmer mellomrommet for énhaglpulsene med bølgeformen

D.

Det vil bemerkes at et formål med FET-porten 114, som frembringer ladningspulser til kondensatoren 122 under den tidlige prøveperiode er å bevirke en meget hurtig økning av spenningen til prøvingsområdet. Bufferens 120 utgang følger deretter det fil-trerte signal fra knutepunktet E og eliminerer derved virkningen av periodedirring.

Man kan av den grunn kjennetegne funksjonene for hver av portene 112 og 114 med kondensatoren 122 som parallellprøvings-og holdekretser, idet porten 112 prøver i hele signalperioden og porten 114 prøver bare i de fem første cykler. Gjennomsnittsspenningen holdes på kondensatoren 122.

Det bør bemerkes at dersom en periode er mindre enn 1,2 millisekunder i høyfrekvensgruppen av multifrekvenssignaler

(2 millisekunder i en lavfrekvensgruppe av multifrekvenssignaler)

behandles signalet som avbrutt, og firkantbølgen som svarer til inngangssignalet stopper i over 2 millisekunder. Signalet F går derved over til lavt spenningsnivå, noe som hindrer at en prøve tas. Dette er ønskelig idet dersom en prøve tas vil spenningen på kondensatoren 106 forstyrres i atskillige millisekunder deretter.

Ved å tilføre et høynivåsignal til ENDATA-ledningen kan signalene på H1-H4- og Ll-L4-ledningene bibringes tre. tilstander.

Likespenningen som påtrykkes komparatorene 51A-51H og 54A-54H representerer gjennomsnittsperioden for hver av de to multi-frekvensinngangssignaler. Som angitt ovenfor sammenliknes denne spenning med åtte diskrete spenningsområder som genereres av spenningsdeleren som omfatter motstandene 50A-50I. Disse områder representerer vinduene for godtakbarhet for de fire multifrekvens-toner i hver av høy- og lavf rekvensgruppene. Vinduene -fbr godtakbarhet divideres fortrinnsvis lineært. Men likespenningen mottar fra prøve- og holdekretsene et tilført signal fra bufferne 120

og 121 (29 og 41 i fig. 3) som er proporsjonalt med logaritmen for perioden. Idet multifrekvenstonene er standarisert som eksponensielt fordelt, utliknes dette mot den logaritmiske faktor.

Trimming utføres ved å innstille utgangssignalene for prøve-og holdekretsene over og under en middelsspenning Vc som er midt mellom spenningene V og V_, i spenningsdeleren. Et eksempel på

en regel som har vært vellykket benyttet er forandring på 50 millivolt for prøve- og holdeutgangsspenningen for en 1 pro-sents forandring i frekvens. Idet de to frekvenser representert ved H2 og H3 er innbyrdes atskilt med 10% ville dette f.eks.

gi opphav til en 500 millivolt forandring i spenning, eller +2 5 0 millivolt omkring V^.

Prøve- og holdeutgangsspenningen som påtrykkes komparatorene kan innstilles ved å variere potensiometeret 104 (105), hvorved gjennomsnittsspenningen på kondensatoren 106 (107) innstilles. Det totale område over eller under middelsspenningen Vc kan således justeres.

Spenningen Vc kan innstilles ved å anordne spenningsdeler-kretsen i fig. 3 i samsvar med kretsen i fig. 7. I dette tilfelle er motstanden 50E delt i to like deler, og knutepunktet mellom disse er forbundet med en buffer 170. Bufferens utgang frembringer spenningen V^ for resten av kretsen som angitt ovenfor.

Motstanden 50A er forbundet med spenningskilden V^ gjennom en motstand 5 0J med lav verdi, og motstanden 501 er forbundet med spenninqskilden VD gjennom en motstand 50K med lav verdi,

som i verdi er lik motstanden 50J. Knutepunktet mellom motstandene 501 og 50K er gjennom en diode 171 forbundet med en FqADJ-ledning som gjennom en diode 172 også er forbundet med knutepunktet mellom motstandene 50J og 50A. En ekstern spenning kan være påtrykket

med Fq ADJ-ledningen for ytterligere trimming og justering av området mellom spenningskildene VA ,, og VnB. Den nøyaktige spenning som er innstilt mellom spenningskildene VA og V0, dvs. i knutepunktet mellom de to deler av motstanden 5OE er spenningen V^ hvorover og hvorunder gjennomsnittssignalspenningene for sammenlikning er justert nøyaktig.

Som nevnt ovenfor tilføres utgangene for OR-portene 140 og 53 til inngangen til vekselretteren 143. Utgangene tilføres til to av inngangene i en fire-inngangs AND-port, hvor de to innganger dannes av motstanden 142 og dioden 144. De resterende to innganger er forbundet med terskelkretsene gjennom diodene 128 og 129. Formålet med forbindelsen til terskelkretsene er å tilføre F-signalet fra både den høy- og den lavfrekvensgruppe-bearbeidende krets til vekselretteren 143. Dersom dette ikke gjøres vil prøve- og holdespenningen påtrykkes kontinuerlig fra den siste prøve. Tilførselen av F-signalet bevirker opphør av signalet gjennom vekselretteren 143. Det resulterende utgangssignal fra AND-porten dannet av de ovennevnte dioder 128, 129 og 144 samt motstanden 142 inverteres og danner signalet på EST-ledningen.

Ifølge den foreliggende oppfinnelse er det således opp-nådd dekoding av et 2/8 multifrekvens signal uten behov for

kostbare, individuelle tonefiltre som må justeres nøyaktig ved fremstilling. Trimming utføres lettvint ved hjelp av en enkelt kontroll for høyfrekvensgruppen og en enkelt kontroll for lav-frekvensgruppen. I tillegg frembringes det et logisk signal på en EST-ledning, som indikerer at det er påvist en gyldig tone. Et andre logisk signal på ST-ledningen genereres, og data sperres når en periode etter nærværet av en tone er blitt over-skredet. Et tredje signal på BU-ledningen indikerer slutten av nærværet av tone og anvendes for å ta ut data fra datasperre-anordningene. Beskyttelsestiden og senterfrekvensene for filtrene kan justeres eksternt, og en ekstern tilbakeførings-kontroll og en ledning for å gjøre datautgangen med tre tilstander er også anordnet.

Claims (4)

1. Tonedekoder, omfattende a) en filteranordning (15,17,18) for filtrering og overføring av flerfrekvente inngangssignaler, b) en anordning (19,20,21,31,32,33) for omforming av inngangssignalene til firkantbølgesignaler med samme frekvens som inngangssignalene, og c) en anordning (30,42) for sammenlikning av firkant-bølgesignalene med et antall forutbestemte spenningsområder og frembringelse av individuelle utgangssignaler ved overensstemmelse mellom de forutbestemte spenningsområder og firkantbølgesignalene, karakterisert ved en anordning (22,23,34,35) for integrering av firkantbølge-signalene for frembringelse av spenningsnivåer, og en anordning (24,25,36,37) for å ta prøve på og beholde spenningsnivåene for sammenlikning av disse med de forutbestemte spenningsområder.

2. Tonedekoder i samsvar med krav 1, karakterisert ved en sperreanordning (43,44) som er koplet til hvert av sammenlikningsanordningens (30,42) koplingspunkter og som er innrettet til å frembringe et fortsettende like-spenningssignal på én av et antall utgangskoplingspunkter når det fremkommer et utgangssignal fra sammenlikningsanordningen.

3. Tonedekoder i samsvar med krav 1, hvor et ytterligere signal, som har amplityde som er proporsjonal med perioden for hvert inngangssignal, har én polaritet, karakterisert ved at sammenlikningsanordningen (30,42) omfatter en likespenningsdeler som omfatter en anordning som er innrettet til å danne likespenningsområder.

4. Tonedekoder i samsvar med krav 3, karakterisert ved at filteranordningen (15,17,18) omfatter en anordning for separering og gjennomslipping av et lavfrekvens-og et høyfrekvensområde av de flerfrekvente signaler, og en anordning for frembringelse av et par signaler som har én polaritet og som er proporsjonale med periodene for de flerfrekvente signaler, én i lavfrekvensområde og én i høy-frekvensområdet, idet sammenlikningsanordningen omfatter en anordning for sammenlikning av hvert par av signaler med nevnte likespenningsområder.