NO754207L - - Google Patents

Description

Høyttalende telefonanlegg.

Oppfinnelsen angår et høyttalende telefonanlegg og særlig et telefonanlegg som utnytter digitalteknikk for styring .av sløyfeforsterkningen.

Por at høyttalende telefonapparater skal arbéide-riktig uten forstyrrende ustabilitet, som i blant betegnes "Larsen Effekt", må sløyfeforsterkningen omfatte en akustisk kopling mellom mottager og mikrofon på ethvert tidspunkt mindre enn 1. Det er således nødvendig at nettoforsterkningen i sender- og mottagerkanalen tilsammen ligger under en kritisk verdi over hvilken sløyfeforsterkningen må overstige- 1 og selvsvingning opptrer. En enkel men primitiv løsning av dette problem er helt å kople bort senderkanalen ved mottagning og omvendt.. Ifølge U.S.-patentskrift nr. 3-725.585 oppnås dette ved sammenligning mellom mottager- og sendersignalene og omkopling i avhengighet av hvilken kanal som har'den største amplitude. Mere innviklede løsninger utnytter ikke fullstendig utkopling av den ene kanal til fordel for den andre, men utnytter analoge, aktive anordninger og variabel forsterkning- eller dempning i hver mottager- senderkanal for å bibe-holde nettoforsterkningen under den kritiske verdi. Disse anordninger med variabel forsterkning eller dempning styres ved hjelp av et signal som utledes fra en sammenligning mellom nivåene i sender- og mottagerkanalen..Et slikt anlegg er beskrevet i svensk patentsøknad nr.71! 0313^-5. Mens denne løs-ning eliminerer ulempene ved talestyrt omkopling, skaper den et annet problem som i blant på engelsk betegnes "thump".v.-Dette uttrykk står for den ikke'ønskede effekt ved innmatning av styresignal i den aktuelle talekanal. Denne virkning er vanskelig å undertrykke som følge av telefonkanalens nedre grensefrekvens på ca.300 Hz, som ligger nær de frekvenser som forekommer i det variende styresignal. Por å reduseresdenne ikke ønskede interferens er det ofte nødvendig å utnytte blanserte kretser i berøringspunktene med styresignalet. Slike kretser krever alltid komponenttilpasning og/eller kritisk justering' av kretsen og er av den grunn ikke billige å anvende. Videre tilveiebringer de ikke en fullstendig befrielse fra

den ovenfor nevnte uønskede virkning "thump".

Ved visse tillempninger kan styresignalet inne-holde frekvenskomponenter innen talefrekvensbåndet, og det nevnte problem forverres. Ut over andre fordeler tilstreber foreliggende oppfinnelse en minskning av den mulige innblanding av styresignalene i talekanalen på en pålitelig og ukritisk måte og en tilsvarende krets.

Den nye løsning ifølge oppfinnelsen omfatter

i sin bredeste form anordningen i digitalt styrbare dempningsnettverk i talekanalen, hvilket nettverk er tilpasset en digital representasjon av styrespenningen. Styrespenningen

kan variere mellom stor og liten verdi og hvis den store verdi svarer til full sending og den lille verdi til full mottagning, så vil den digitalerepresentasjon styre.mottagerdempningen mens den komplementære representasjon styrer senderdempningen, og omvendt. Komplementærrepresentasjonen defineres her som den maksimalt tillatte numeriske verdi av representasjonen minus dens momentane verdi. Styrespenningen kan tilveiebringes ved hjelp av en krets som ligner den som er beskrevet i den ovenfor nevnte patentsøknad. Det er imidlertid styrespenningen som bestemmer systemets alminnelige funksjon og forskjellige anleggskonstruktører kan velge forskjellige kretser med variantkarakteristikk.

Den anvendte metode resulterer i at hver økning i dempningen enten i mottager- eller senderkanalen følges av en ekvivalent minskning i den andre. Den totale dempning forblir således uforandret slik at også netto sløyfeforsterkningen bibeholdes under den kritiske verdi. Dette oppnås uten usikkerheten av kritiske justeringer og er like stabil som de passive dempningsnettverk.

Et mere begrenset aspekt av den ovenfor nevnte metode omfatter ytterligere et preliminært trinn beregnet på avføling av styresignal for å tilveiebringe en begrenset hystereses slik at anlegget innen- et forutbestemt område for styrespenningen, er i hviletilstand og en ny digital representasjon bare tilveiebringes når et slikt område er overskredet. Dette er bare for å hindre at anlegget skal bli ustabilt rundt en bestemt hvileterskel.

En krets ifølge oppfinnelsen omfatter organer for analog-digitalomforming som er mottagelig for en styrespenning for koding av denne til en digital representasjon, organer som samvirker med nevnte omformingsorganer for å tilveiebringe en komplementær representasjon av den digitale representasjon, og to variable dempnihgsnettverk av hvilke det ene er innrettet til å reagere på den digitale- representasjon og det andre er innrettet til å reagere på komplementærrepresentasjonen, idet et forutbestemt av de to dempningsnettverk er anordnet i mottagerkanalen og det andre i senderkanalen i det høyttalende telefonanlegg.

Ifølge et ytterligere begrenset aspekt på oven-stående krets består det variable dempningsorgan av enkle mot-standstrinnettverk som er gjort variable ved hjelp av styrte koplingsanordninger i serie med shuntmotstanden i trinnene.

Som følge av at det ikke anvendes likeforspenning, arbeider således anordningen som rene vekselstrømsdempnings-organer. Videre er dempningsnettverket bare avhengig av for-holdet mellom motstander hvor nøyaktighet og stabilitet er enkelt å oppnå uavhengig av variasjoner av spenningsmatning eller andre mistilpasninger.

Oppfinnelsen skal nedenfor beskrives nærmere

under henvisning til tegningene.

Fig. 1 viser et generelt blokkskjema for et høyt-talende telefonanlegg ifølge oppfinnelsen. Fig. 2 viser et diagram for sender- og mottager-dempningen som funksjon av styrespenningen i systemet på fig. 1.-Fig. 3 viser et detaljert blokkskjema for •.'en

krets ifølge oppfinnelsen.

Fig. 4 viser et blokkskjema for en oscillator som

er anvendbar for mating av tidspulser til kretsen på fig. 3.

Fig. 1 viser hvorledes foreliggende oppfinnelse anvendes i et høyttalende telefonanlegg. I dette spesielle tilfellet er som angitt i den ovenfor nevnte patentsøknad, styrespenningen Vcen funksjon av mikrofonsignalet S^, sendersignalet S^, over sénderdempningsnettverket 10 og mot-tagersignalet SR for mottagerdempningsnettverket 20. Den vesentlige egenskap ved styrespenningen Vcer at den varierer mellom en øvre og en nedre grense. Hvorledes den frembringes og hvorledes den varierer mellom disse grenser kan bestemmes av anleggets konstruktør, i avhengighet av ønsket funksjon av anlegget. Likeså ligger den spesielle måte som sender- og mottagerkanalene TRer oppbygget på utenfor oppfinnelsens ramme.

Den ifølge oppfinnelsen tilveiebragte funksjon fremgår av fig. 1 og er generelt som følger. Styrespennings-generatoren G sammenligner signaler fra mikrofonen M, senderkanalen T og mottagerkanalen R og avgir en bestemt analog verdi for styrespenningen til inngangen i analog- digitalomformeren 30 som på sin side omformer denne verdi til en digital representasjon. Denne tilføres umiddelbart til sénderdempningsnettverket 10 i senderkanalen T. Den digitale representasjon omformes også kontinuerlig til et komplementært signal i komplementærgeneratoren 50. Komplementærrepresentasjonen anvendes for å styre dempningen i mottagerdempningsnettverket 20 i mottagerkanalen R. Den resulterende virkning av dempningen i senderkanalen T såvel som i mottagerkanalen R er vist på fig. 2 som en funksjon av inngangsstyrespenningen V . Endring i dempningen er naturligvis trinnvis og størrelsen

for hvert trinn kan bestemmes av konstruktøren. Man har imidlertid funnet at en trinnstørrelse på^ca. 1,6 dB er tilfreds-stillende for det menneskelige øret, fordi dette normalt ikke kan skilles fra en kontinuerlig endring. Den nødvendige maksimale dynamiske dempning_ dividert med trinnstørrelsen pluss 1 gir det totale antall trinn som er nødvendig for analog-digitalomformerens 30 utgang. Antallet biter i den binære representasjon utledes av følgende:

hvor ld betegner logaritmen for basisen 2.

Som følge av anvendelsen av binære ord og dets komplementære verdi for å styre og bestemme dempningen i sender-og mottagerkanalene, forblir den totale sløyfeforsterkning i systemet, innbefattet koplingen mellom mikrofonen M og høyt-taleren L, konstant uten at man behøver å gripe- til noen kritiske eller andre justeringer. Denne sløyfeforsterkning må naturligvis være mindre enn 1 hvilket er kravet for stabilitet, dvs. ingen selvsvingning. Mottagerdempningsnettverket 20

økes således med samme verdi som sénderdempningsnettverket 10 minskes og omvendt. ' Summen av dempningen i de to dempningsnettverk 10 og 20 blir således alltid lik den maksimale dynamiske dempning som på fig. 2 er ca. 50 dB. Det antas og fore-trekkes at dempningsnettverkene i sender- og mottagerkanalene er identiske.

En foretrukket ut førelsesform av den elektriske krets skal beskrives nærmere under henvisning til fig. 3-Styrespenningen V tilføres tilslutningen 31 som via en motstand RI er forbundet med den ikke inverterende og den inverterende inngang i sammenligningskretsene 32 og 33. Den andre inngang i sammenligningskretsene 32 og 33 er innbyrdes forbundet via en motstand. R2 .som gjennom motstander R3 og R4 og den spenning som påtrykkes tilslutningene 34 og 35, gir et spenningsfall på 2 5 volt. Sammenligningskretsene 32 og 33 utganger er hver forbundet med D-inngangen i kippkretser 6l og 62. Utgangene fra kippkretsene 6l og 62 og kippkretsene 63 og 64 som utfører lignende funksjoner i de to ledninger fra dekoderen 36, drives av den logiske, krets 40. Disse kippkretser 61-64 har bare til oppgave å ta prøver og.holde inn-gangsinformasjonen inntil den logiske krets 40 er i stand til å forsikre at denne informasjon er stabil og ikke endres på

det tidspunkt da telleren 37 tilføres tidspuls. Kippkretsene 61-64 må således ta prøver av den motsatte tidspulsflanke i forhold til den som mater frem telleren 37. I den logiske krets 40. drives OG-portkretser 43 og 44 av dekoderen 36, hvilket medfører at telleren 37 stopper tellingen utenfor de grenser da maksimalt (samtlige posisjoner "1") eller minimalt,(samtlige posisjoner "0") telleresultat er oppnådd. Koderen 36 styres av telleren 37. Da den på fig. 3 viste analog-digitalomformeren er av følgetypen, kreves det et trinnettverk 38 for å omforme det inverterte digitale utgangssignal fra telleren 37 til en analog spenning og for å mate denne analoge spenning tilbake til summeringspunktet 39>hvor den summeres med inn-

gangsspenningen V for å bringe spenningen V innenfor

+ c s

grensene - SV fra medianspenningen Vm på sammenlignings-

kretsenes 32 og 33 referanseinnganger. Når V ligger innen + . s

- 6V for Vm avsluttes kodeoperasjonen og telleren 37 stoppes, slik at hvert sender- og mottagerdempningsnettverk 10 resp. 20 representerer en egnet dempning i den respektive kanal..

Trinnettverket 38 omfatter motstander R31 - R40 som har verdiene: R31, R33, R35, R37, R39, R^O = 100 kOhm

R32-:.-, R34, R36,.R38 = .50 kOhm.

Dette representerert-en såkalt konstant R/2R-impedansstige.

Parallelle utganger fra telleren 37 driver sénderdempningsnettverket . 10 og også komplementærgeneratoren 50 som i dette tilfellet består av fem atskilte invertere 51-55-Komplementærgeneratoren 50 driver mottagerdempningsnettverket 20 som er identisk med sénderdempningsnettverket.

Kretsen på fig. 3 tilføres tidspu-lser' fra en egnet tidspulskilde. Tidspulsene kan tilveiebringes lokalt i en enkelt krets som vist på fig.4. Ved den foreliggende ut-førelsesform har det vist set hensiktsmessig å anvende en tidspulsfrekvens på 10 kHz. Stabiliteten av disse tidspulser er av mindre betydning. Den eneste betingelse er at den skal være tilstrekkelig hurtig til å muliggjøre at kodeoperasjonen følger endringshastigheten av V . Fagmannen kan uten videre se hvorledes kretsen på fig. 4 arbeider. Den digitale logikk i kretsen på fig. 3, dvs. bortsett fra sammenligningskretsene, motstandene, og kondensatorene, utføres fortrinnsvis ved hjelp av integrert teknikk, såkalt CMOS-type, med mate-spenningen VDDpå ca. +3,5 V likespenning, med Vcvarierende mellom 1 og 2,5 V likespenning.

Med en styrespenning Vc som varierer mellom 1 og 2,5 V likespenning-,- med rvl V motsvarende full sending og med 2,5 V tilsvarende full mottagning, antas det at det opptrer en økning av V som medfører at V^øker i punktet 39-

c o

Når V stiger over V m+ SV, endres tilstanden for sammenlig-

S m

ningskretsens 32 utgangssignal fra 0 til 1, hvilket medfører at kippkretsen 61 endrer tilstand fra 0 til 1. Utgangssignalet fra kippkretsen 6l tilveiebringes via NOR-portkretsene

45 og 46 ved at tidspulsene passerer NOR-portkretsen 46 til telleren .37 og medfører samtidig at telleren 37 mates frem. Komplementet til tellertilstanden omformes samtidig til et analogt signal ved hjelp av trinnettverket 38 og mates tilbake- til punktet 39• Dette medfører at spenningen Vg minskes til den når verdien V m + SV, ' hvoretter sammenligningskre:tsen 32 bringes tilbake til sin opprinnelige tilstand som følge av kippkretsen 6l. Tidspulsene hindres således fra å passere NOR-portkretsen 46 og telleren 37 stopper. Dempningen forblir uforandret så lenge spenningen Vn forblir innenfor V - SV. ° ^ S m Kodingsperioden starter igjen ved en ny .endring- av verdien av styrespenningen V . Hvis V"c skulle medføre at Vg minsker til under V - SV, vil i stedet for sammenligningskretsen 32, sammenligningskretsen 33 endre tilstand på sin utgang, som følge av kippkretsen 62. Telleren 37 vil derved telle ned i stedet for opp og en lignende periode som den ovenfor beskrevne oppnås. Virkningen av den.logiske krets 40 summeres i følgende tabell med referanse til utgangssignalene fra sammenligningskretsene 32 og 33. Sammenligningskrets 32 Sammenligningskrets 33 Tidspuls Opp eller

Enhver logisk krets som kan utføre funksjonen ifølge denne tabell kan således anvendes.

Hvis V når sin øvre eller nedre grenseverdi,

vil endebegrensningskoderen 36 som overvåker utgangssignalet fra telleren 37, bevirke at den logiske krets 40 hindrer passasjen av tidspulsene til telleren 37, når samtlige posisjoner er "0" eller "1". Telleren hindres således fra å telle ned lengre enn til at samtlige posisjoner er "0" eller opp-over lengre enn til at samtlige posisjoner er "1", hvilket ellers skulle medføre en plutselig endring av dempningen av dempningsnettverkene 10 og 20 til deres andre ekstreme verdi.

Sender- og mottagerdempningsnettverkene 10 og 20

er ifølge den beskrevne utførelsesform identiske og består av et enkelt trinnettverk av motstander som kan utføre digital eller trinnvis styring ved hjelp av felteffekttransis-torer T1-T5 i serie med deres shuntmotstander R11-R15. Ved den beskrevne utførelsesform arbeider dempningsnettverkene 10 og 20 med belastninger på 300 kOhm^og verdiene for motstandene R11-R20 i dempningsnettverket 10 er som følger (detaljer ved det identiske dempningsnettverk 20 er ikke vist på fig. 3):

Pelteffekttransistorene T1-T5 drives direkte fra utgangene i telleren 37. En-økning med 1 i verdien fra telleren 37 medfører at dempningen i sénderdempningsnettverket 10 øker med ca. 1,6 dB. Dette medfører også at verdien i ut-gangen av komplementærgeneratoren minsker med 1 og således at dempningen av mottagerdempningsnettverket 20 minsker med ca. 1,6 dB. Den totale dempning og således den totale forsterkning i anlegget forblir konstant.

Claims (10)

1. Høyttalende telefonanlegg med en sender- og en mottagerkanal og organer for tilveiebringelse av en styrespenning i samsvar med sammenlignede signalnivåer i disse kanaler, karakterisert ved at det omfatter to hovedsaklig like, digitalt styrbare dempningsnettverk, ett i hver kanal, hvilke dempningsnettverk er innrettet til på forutbestemt måte å arbeide i avhengighet av en digital representasjon av den nevnte styrespenning, resp. den komplementære representasjon.

2. Anlegg ifølge krav 1, karakterisert ved at den digitale representasjon er en lineær funksjon av styrespenningen.

3. Anlegg ifølge krav 1 eller 2, karakteri sert ved at det omfatter en analogdigitalomformer for koding av styrespenningen til digital representasjon,organer som er forbundet med analog-digitalomformeren for frembringelse av den komplementære representasjon av den digitale representasjon, idet det ene av de to variable dempningsnettverk er innrettet til å arbeide i avhengighet av den digitale representasjon mens det andre er innrettet til å arbeide i avhengighet av den komplementære representasjon.

4. Anlegg ifølge krav 3, karakterisert ved at de variable dempningsnettverk består av motstands-trinnettverk, av hvilke det ene er innrettet til å reagere på den digitale representasjon og det andre på komplementærrepresentasjonen under utnyttelse av portkretser som er koplet i serie med shuntmotstanden i dempningsnettverket, idet en trinnvis endring av dempningen i motsatte retninger oppnås ved endring av den digitale representasjon som følge av. endring av styrespenningen.

5. Anlegg ifølge krav 4, karakterisert ved at portkretsene består av ikke matede felteffekt-transistorer av MOS-typen, som drives av en bit i en av digitalrepresent.asjonene resp. dens komplement.

6. Anlegg ifølge krav 2" eller 3, karakterisert ved at digitalrepresentasjonen består av en binær representasjon, og at komplementærrepresentasjonen består av den logiske negasjon av denne.

7. Anlegg ifølge krav 3, karakter i-s"e r t ved at den digitale representasjon består av en binær representasjon, og at analog-digitalomformeren består av en omformer av følgetypen.

8. Anlegg ifølge krav 3, karakterisert ved at den digitale representasjon består av en binær representasjon, og at organene for frembringelse av komplementærrepresentasjonen består av et antall invertere som hver inverterer en bit i den binære representasjon.

9.. Anlegg ifølge krav 3, karakterisert ved at den digitale representasjon består.av en binær representasjon, og at analog-digitalomformeren er forsynt med organer i sine innganger for å tolerere en forutbestemt variasjon av styrespenningen uten å påvirkes av denne. '

10. Anlegg ifølge krav 4 eller 5, karakterisert ved at digitalrepresentasjonen består av en binær representasjon, og at den.trinnvise endring av dempningen i de variable dempningsnettverk maksimalt ér 3,5 dB.