SE414444B - Elektroniskt net for en telefon for anslutning av en mikrofon, en hortelefon och en linjematad tongenerator till en linjematad telefonlinje - Google Patents

Description

7800212-8 telefonapparat är, att den måste kunna arbeta parallellt med en konventionell telefon med differentialtransformator i längslings- tillämpningar. Till följd av sitt stora strömbehov reducerar den senare typen den tillgängliga spänningen på linjen till den punkt, där man har funnit det svårt att driva en elektronisk apparat. Till- sammans med detta problem står kravet på att den elektroniska appa- _ raten måste dra en tillräcklig ström, då handmikrotelefonen är av- lyft, för att påverka centralstationsutrustningen, som utmatar kopp- lingston på telefonlinjen.

Vid en typisk kortslingstillämpning drar telefonen omkring 100 mA med ett likspänningsfall på omkring l0V över densamma. För att begränsa effekten i ett elektroniskt nät kan en del av detta spänningsfall åstadkommas medelst ett yttre motstånd (omkring 40 Ohm) inkopplat i serie med telefonlinjen, vilket tillsammans med en shuntkopplad kondensator även ger visst spràngspänningsskydd för det elektroniska nätet.

Vid lângslingstillämpningar är emellertid telefonen begrän- sad till ett maximalt likspänningsfall på 5 V för att dra till- räcklig ström (omkring 30 mA) från centralstationen för påverkan av linjereläet, vilket avkänner då handmikrotelefonen har avlyfts.

Detta resulterar i ett spänningsfall på 1,2 V över det yttre mot- ståndet på 40 Ohm och med ett ytterligare spänningsfall på 1 V över ett diodbryggkopplat polaritetsskydd blir den spänning som är tillgänglig för att balansera det elektroniska nätet begränsad till en likspänning på omkring 2,8 V. Denna nominella likspänning måste vara inrättad att kunna gå ned till omkring 0,8 V för nega- tiva toppar hos de överförda eller mottagna audiosignalerna.

Vid arbete parallellt med en konventionell differential- transformatortelefon vid lângslingstillämpningar skulle en elekt- ronisk apparat förorsaka ett spänningsfall hos linjespänningen unde1 gränsen på 5 V, om den medgavs ta halva den tillgängliga strömmen.

Därför måste det elektroniska nätet arbeta med lägsta möjliga ström för att därigenom lämna så mycket ström som möjligt för differen- tialtransformatorapparaten.

Ett ytterligare problem.uppstâr i samband med tonsignalering- en. För att hindra klippning av signalerna under detta intervall är det nödvändigt att öka linjelikspänningen över apparaten. Detta är möjligt eftersom hållströmmen hos linjereläet i centralstationen är mindre än tillslagsströmmen. Ett arrangemang som kan utnyttjas för att uppnå denna ökade arbetsspänning för tongeneratorn *1800212-8 under signaleringen är att frånkoppla mikrofonen från dess över- föringsförstärkare, reducera förstärkningen hos mottagarförstär- karen och avlägsna likspänningslåsningen över telefonlinjen (ut- nyttjad för att styra linjeströmmen från centralstationen). För att uppfylla funktionskraven för den totala telefonapparaten måste denna ändring i arbetslikspänningen ske under en period under- stigande 10 ms. Tillräcklig avkoppling av de lägsta audiofrekven- serna (300 Hz) för överföringsförstärkaren och likspänningslâsnings- kretsen resulterar emellertid i en tidkonstant för ett enda steg av RC-typ för förspänningsnätet, vilken typiskt överstiger l sekund.

Enligt uppfinningen har man funnit, att om varje likspännings återmatningsbana omkring förstärkarna från telefonlinjen innefattar två kaskadkopplade RC-nät kan tillräcklig filtrering av de lägsta audiofrekvenserna uppnås samtidigt som den totalt erforderliga tidkonstanten som krävs för ändring av likspänningsarbetsförhållan- dena för apparaten uppfylles. _ Enligt föreliggande uppfinning åstadkommas således ett elektroniskt nät för en telefon för anslutning av en mikrofon, en mottagare eller hörtelefon och en linjematad tongenerator till en linjematad telefonlinje, innefattande en linjematad överförings- förstärkare, hos vilken en ingång är kopplad till mikrofonen och en annan ingång till den linjematade tongeneratorn och vars utgång är inkopplad över telefonlinjen. Dessutom innefattar nätet en linjematad mottagarförstärkare, hos vilken en ingång är via ett impedansnät kopplad till telefonlinjen och en annan ingång till överföringsförstärkaren vid en punkt, där de överförda signalerna är ur fas med de på linjen, och vars utgång är inkopplad över hör- telefonen. impedansnätct styr sidotonsnivån hos den överförda signalen som kopplas till hörtelefonen. Dessutom ingår en lik- spänningsfastlâsningskrets inkopplad över telefonlinjen, för styrning av linjespänningen som pâlägges nätet, samt omkopplar- organ som påverkas väsentligen samtidigt som tongeneratorn och vilka utnyttjas för att passivisera likspänningsfastlåsnings- kretsen för att reducera belastningen över linjen, för att sam- tidigt frànkoppla mikrofonen från ingången hos överföringsför- stärkaren, och även för att koppla tongeneratorn till sin ingång.

I nätet är därvid likspänningsåtermatningsbanorna för förspännings- styrning av överföringsförstärkaren och för likspänningsfastlås- ningskretsen (dvs. varje del av nätet vars utgång ansluts över linjen) vardera isolerad medelst ett flerstegs lågpassfilter av RC-typ mellan telefonlinjen och respektive ingångar. Detta arrange- '7800212-8 mang medger audiofrekvensisolering mellan telefonlinjen och de två ingångarna, medan det medger en relativt snabb ändring i spän- ningen över telefonlinjen efter avlägsnandet av likspänningsfast- läsningen. Vid en utföringsform utgöres det första steget av varje filter av nätets linjeavslutande motstånd-kondensator, vilket steg är gemensamt för båda filtren.

En såsom exempel vald utföringsform av uppfinningen kommer nu att beskrivas under hänvisning till bifogad ritning, vilken illustrerar ett elektroniskt nät för en telefon för anslutning av en mikrofon, en mottagare eller hörtelefon och en linjematad ton- generator till en linjematad telefonlinje.

I den följande detaljbeskrivningen är funktionen hos många komponenter, särskilt motstånd och kondensatorer som utnyttjas för förspänning och signalkoppling, självklara och följaktligen har dessa ej givits några hänvisningsbeteckningar och kommer ej att beskrivas i detalj, då dessas funktion är självklar för fackmannen inom omrâdet. Kretsschemat över det elektroniska nätet har uppde- lats medelst streckprickade linjer i block, vilka representerar den principiella funktionen hos de olika delarna i nätet.

Nätet utnyttjas för att ansluta en mikrofon 10, en hör- telefon 11 och en tongenerator 12 till T (spetsen) och R (ringen) hos en telefonlinje 13 via ett spänningsminskande motstånd 14 och en som polaritetsskydd tjänande diodbrygga l5. över ingången till bryggan 15 är en kondensator 16 anordnad, vilken tillsammans med motståndet 14 åstadkommer visst spänningssprångsskydd för nätet.

Det elektroniska nätet innefattar en överförings- eller mikrofonförstärkare 20, en mottagar- eller hörtelefonförgtärkare 21, ett impedanskopplingsnät 22 och en likspänningsnivålåsnings- krets 23. Dessutom innefattar nätet en överföringsförstärkningsut- jämnare 24, en mottagarförstärkningsutjämnare 25 och en logisk styr- nings- och matningskälla 26. Nätets detaljstruktur kommer att fram- gå av den följande beskrivningen av dess funktion och arbetssätt.

I förstärkaren 20 kopplas utsignaler från mikrofonen 10 (vilken är dynamisk och har låg impedans) genom transistorer 40, 41 och 42, där signalströmmen sedan uppdelas mellan transistorer 43, 44, 45, 46 och 47. Den största delen av utsignalströmmen tas av transistorerna 45 och 46 (6/15 av varje). Denna ström utgör även förspänningsströmmen för förstärkaren 21. En del (1/15) av utgångsströnmæn flyter runt en transistor 48 och en diod 49 och kopplas sedan via ett motstånd 50 för att definiera likspännings- if“8Û0212~8 funktionskarakteristikorna hos förstärkaren 20 över en kondensa- tor 5l.

Transistorn 47 drar en l/15 av överföringsförstärkarens ut- gångsström, vilken sedan kopplas tillbaka till ingängens emitter- motstånd 52 via överföringsförstärkningsutjämnaren 24. Förstärknings- kontrollen hos båda utjämnarna 24 och 25 bestäms av spänningsfallet över ett motstånd 54 med låg impedans i fastlåsningskretsen 23.

Växelspänningsutgângsimpedansen hos överföringsförstärkaren 20 är mycket hög och således bestäms den totala impedansen för nä- tet primärt av ett linjeavslutande motstånd 30 inkopplat i serie med en linjeavslutande kondensator 31 över utgången hos nätet, dvs effektivt över T och R hos telefonlinjen 13. Vid korta slingor där linjeresist nsen är liten reducerar impedansen hos kretsen 23 växel- spänningsimpedansen till omkring 2/3 av värdet för motståndet 30.

Pâ telefonlinjen 13 mottagna signaler kopplas även till det elektroniska nätet. En mottagen ingângsströmssignal till mot- tagarförstärkaren 21 kopplas genom impedansnätet 22. Den mottagna signalströmmen passerar genom mottagarförstärkningsutjämnaren 25 och uppträder över ett motstånd 60 med låg impedans, vilket även utnyttjas tillsammans med en kondensator 61 för att forma låg- frekvenssvaret på de mottagna signalerna. Medan de mottagna sig- nalströmmarna är i fas, är överföringssignalströmmarna på kollek- torn hos transistorn 44 ur fas med de från impedansnätet 22, efter- som den förra drivs från transistorn 42 istället för från linjen 13. Impedansen hos nätet 22 har valts för att åstadkomma erforder- lig obalans, som genererar den erforderliga sidotonsnivån i hör- telefonen ll.

De mottagna signalerna kopplas via transistorer 62, 63 och 64 till en sida av mottagaren ll och även via transistorer 65, 66 och 67 till den andra sidan av mottagaren. Kondensatorer 69 och 79 vid utgången hos mottagarförstärkaren 21 åstadkommer slingstabili- tet, högfrekvensskyda och frekvenssvarsformning. Under tonsignale- ring nedpressas förstärkningen hos mottagarförstärkaren 21 med om- kring 25 dB genom en kraftig negativ àtermatning, som åstadkommas med ett par transistorer 68,\álka slås till av den logiska styr- kretsen 26, som kommer att beskrivas nedan.

Det elektroniska nätet måste dra en viss minimiström, nomi- nellt 25 mA,för att påverka ett linjerelä i centralstationen (ej visat). Dessutom finns det en gräns för det minsta spänningsfall som kan toleras över T och R för att driva transistorförstärkarna 7800212-8 i apparaten. Dessa krav står i konflikt med varandra, speciellt vid långslingstillämpningar. Dessutom måste vid tonsignalering linjespänningen höjas till omkring 7 V för att hindra klippning av tonsignalerna på linjen 13. Detta resulterar i en sänkning av linjeströmmen men möjliggörs till följd av att hållströmmen för linjereläet i centralstationen är mindre än tillslagsströmmen.

Både överföringsförstärkaren 20 och likspänningsfastlâsningskretsen 23 bestämmer apparatens likspänningsfunktionskarakteristikor. Styr- ningen av dessa likspänningskarakteristikor bestäms emellertid av kretsen 23, vilken är verksamt inkopplad över telefonlinjen 13.

Med referens till den logiska styrnings- och matningskällan 26 så kommer påverkan av varje knapp (ej visad) i tongeneratorn 12 att sluta en gemensam omkopplare 70, vilken slår från en transistor 7l. Detta medför att en transistor 72 slår till,vilket i sin tur slår till transistorer 73 och 74, som höjer drivningen till en transistor 75. Transistorn 75 tillför reglerad linjespänning till tongeneratorn 12 i enlighet med vad som bestäms av en referensspän- ning som tillföres via dioder 99. Transistorn 73 slår i sin tur till en transistor 77, vilken slår från en transistor 80, som nor- malt hålls tillslagen medelst en transistor 76, varigenom mikro- fonen 10 frânkopplas från överföringsförstärkaren 20. Tillslaget av transistorn 74 slår till en-transistor 81 och möjliggör däri- genom att tonsignaler från generatorn 12, som uppträder över mot- ståndet 52, kan kopplas genom en transistor 82 till balansen hos -överföringsförstärkaren 20. Tillslaget av transistorn 73 slår även till en transistor 68, vilken väsentligt reducerar förstärkningen hos mottagarförstärkaren 21, såsom tidigare beskrivits. Dessutom slår transistorn 73 till en transistor 85 i kretsen 23, vilket resulterar i ett ökat spännignsfall över ingången till nätet.

Innan transistorn 85 slås till är spänningen som uppträder _över ingången till likspänningsfastlåsningskretsen 23, dvs mellan kollektorn hos transistorn 92 och jord, väsentligen lika med spänningsfallet över de tre bas-emitterövergångarna hos transis- torer 90, 91 och 92 plus ett litet spänningsfall över motståndet 54.

Då emellertid transistorn 85 slås till bestäms basspänningen för transistorn 92 väsentligen av spänningsledningen mellan mot- stånd 95, 96 och 97. Detta resulterar i en lägre spänning på basen hos transistorn 92, vilket i sin tur reducerar ledningen hos Lransistorn 91 och således transistorn 90 och resulterar därigenom '7800212-8 i att minskad ström dras från kretsen 23. Detta medger i sin tur att den spänning som tillföres ingången hos nätet stiger för att därigenom hindra klippning av signalerna från tongeneratorn 12, vilka tillföras telefonlinjen 13.

Under tonsignalering måste nätets linjespänning vid 13 stiga från omkring 5 till 7 V under en period på mindre än lO ms, för att uppfylla apparatens tonsignaleringskrav. Detta resulterar i motsägande funktionskrav för nätet, såsom kommer att framgå nedan. Likspänningsfunktionskarakteristikorna hos överföringsför- stärkaren 20 är inställda medelst förspänningen på basen hos transistorn 82. Denna punkt måste vara växelströmsisolerad från telefonlinjen 13 vid audiofrekvens. Emellertid måste förspännings- nivån svara snabbt vid påverkan av den gemensamma omkopplaren 70 förenad med tongeneratorn 12, för att tonsignaler skall genereras på linjen 13 under den erforderliga perioden på mindre än 10 ms.

För försumbar återkoppling vid den lägsta audiofrekvensen av intresse (300 Hz) måste ett filter med ett motstånd och en kon- densator uppfylla följande krav: R - > 10A Xc där: R = resistansen hos seriemotståndet; XC = reaktansen hos shuntkondensatorn; och A = överföringsförstärkarens förstärkning vid sluten slinga, varvid följaktligen 10A CR > 27300 Vid en typisk tillämnpng är A=200, varför CR>]_s.

Med en tidkonstant överstigande l s är det tydligt att kretsen ej kan svara på en ändring i likspänningsnivân under en period understigande 10 ms.

Detta problem har minskats vid föreliggande elektroniska nät genom utnyttjande av två tidkonstanter i kaskad omkring varje likspänningsâtermatningsbana i det elektroniska nätet. En uppfatt- ning om denna tidsreduktion kan erhållas genom antagande av att det förekommer tvâ sektioner utnyttjande identiska komponenter, som ger ett andra ordningens svar väsentligen uppgående till: 2 R lÛA varvid: CR) ï%%%%Ü 7800212-8 Med A = 200 blir tidkonstanten CRL: 23 ms.

Det inses att ett utnyttjande av två sektioner med tids- konstanter vilka är något olika varandra alltjämt ger en signifi- kant förbättring jämfört med ett enda steg. En tidkonstant bestäms av linjeavslutningsmotståndet 30 och kondensatorn 31. Detta nät bestämmer primärt impedansen för telefonapparaten och ger viss initialfiltrering av likspänningen som pâlägges den logiska kretsen 26. Över kondensatorn 3l bestäms en andra tidkonstant av ett motstånd 50 och en kondensator 51. Med en förkortad CR-tid- konstant för de två stegen blir svarstiden för överföringsför- stärkaren 20 vid slutning av den gemensamma omkopplaren 70 av stor- leksordningen 10 ms. I Likspänningslåsningskretsen 23 är inställd att tillkopplas då likspänningen däröver stigit över 2,2 V. Detta ger omkring 10 mA för överföringsförstärkaren. Kretsen 23 är av typ "trippel Darlingtor innefattande motstånd 90, 91 och 92. Emittermotstândet 54 med låg impedans utnyttjas för att höja utgångsimpedansen för nämnda krets och att åstadkomma ett organ för avkänning av slingströmmen. Denna ström uppdelas mellan motståndet S4 och ett motstånd 93, vilket i sin tur ger styrspänningen till överförings- och mottagningsut- jämnarna 24 och 25. Ytterligare likström som drages genom linjeav- slutningsmotståndet 30 höjer spänningen över linjeavslutningarna hos kretsen (dvs mellan kollektorn hos transistorn 90 och jord) till approximativt 3,0 V. _ Såsom tidigare förklarats höjs under tonsignalering lik- spänningen över kretsen 23 genom tillslag av transistorn 90, vilket i sin tur reducerar den totala ström som dras av kretsen 23. Detta resulterar i att den ytterligare ström som dras av tongeneratorn 12 kompenseras genom reduktionen av den ström som dras av kretsen 23.

I likhet med vad som var fallet vid överföringsförstärkaren 20 utnyttjas ett tvåstegs CR-nät även i likspänningsátermatnings- banan för styrning av förspänningen hos fastlâsningskretsen 23.

Det första steget utnyttjar linjeavslutningsmotståndet 30 och kondensatorn 31 medan det andra steget âstadkommes medelst mot- ståndet 97 och en kondensator 98 inkopplade i serie över kondensa- torn 3l. Filtret med två steg eliminerar åter effektivt audio- frekvenser från kretsen 23, medan det medger en relativt snabb ändring av fastlâsningsspänningen vid tillslag av transistorn 90 med hjälp av den logiska kretsen 26. Svarstiden reduceras ytter- ligare genom isolering av kondensatorn 98 från basen hos transis- 7800212-8 torn 92 medelst motståndet 96. Fastän de individuella tidkonstanter- na i âtermatningsbanan är väsentligt längre är den totala effekten, att nätet stabiliseras vid den erfordrade funktionsspänningen om- kring 10 ms efter påverkan av den gemensamma omkopplaren 70.

Claims (4)

7800212-8 10 Patentkrav

1. l. Elektroniskt nät för en telefon för anslutning av en mirkrofon (10), en hörtelefon (ll) och en linjematad tongenerator (12) till en linjematad telefonlinje (13), innefattande en linje- matad överföringsförstärkare (20), hos vilken en ingång är kopplad till nämnda mikrofon och en annan ingång är kopplad till nämnda lin- jematade tongenerator och vars utgång är inkopplad över nämnda te- lefonlinje, en linjematad mottagafiörstärkare (21), hos vilken en ingång via ett impedansnät (22) är kopplad till telefonlinjen och en annan ingång är kopplad till överföringsförstärkaren vid en punkt, där överföringssignalerna är ur fas med de på nämnda linje, och vars utgång är inkopplad över nämnda hörtelefon, varvid impe- dansnätet styr sidotmsnivân hos mikrofonsignalen som kopplas till nämnda mottagare, en likspänningshållkrets (23) inkopplad över nämnda telefonlinje, samt omkopplarorgan (26), som påverkas väsent- ligen samtidigt med nämnda tongenerator, för samtidig passivise- ring av nämnda likspänningshâllkrets för att reducera belastningen över nämnda linje, frânkoppling av nämnda mikrofon från ingången till nämnda överföringsförstärkare och inkoppling av nämnda ton- generator till sagda ingång, k ä n n e t e c k n a t av att lik- spänningsåtermatningsbanorna för förspänningsstyrning av överförings- förstärkaren och för likspänningshállkretsen var och en är isole- rad medelst ett flerstegs lågpassfilter av RC-typ (30, 31-50, 51; 30, 31-97, 98) mellan telefonlinjen och respektive ingångar.

2. Nät enligt krav l, k ä n n e t e c k n a t av att det första steget på linjesidan av var och en av nämnda flerstegsfilter är gemensamt.

3. Nät enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a t av att vart och ett av nämnda flerstegsfilter är inrättat att verksamt bort- filtrera audiofrekvsenser.

4. Nät enligt krav l, k ä n n e t e c k n a t av att nämnda I flerstegs lågpassfilter av RC-typ innefattar ett linjeavslutande nntstând (30) och en linjeavslutande kondensator (31) inkopplade i serie över nämnda telefonlinje, ett första motstånd (97) och en 800212-8 11 första kondensator (98) inkopplade i serie över nämnda linjekonden- sator, varvid linjespänningsfallet över nämnda första kondensator styr lâsningsspänningen hos nämnda likspänningshållkrets och nämnda första motstånd och kondensator samverkar med nämnda linje- avslutande motstånd och kondensator såsom ett första tvåstegs låg- passfilter av RC-typ, och ett andra motstånd (50) och en andra kon- densator (51) inkoppladc i serie över nämnda linjekondensator, var- vid linjespänningsfallet över nämnda andra kondensator utgör lik- spänningsförspänninqen för ingången till nämnda överföringsförstär- kare och nämnda andra motstånd och kondensator samverkar med nämnda linjeavslutande motstånd och kondensator såsom ett andra tvåstegs lågpassfilter av RC~typ. ANFöRDA PUBLIKATIONER: