SE448662B - Shuntspenningsregleringskrets och anvendning av densamma i en telefonabonnentapparat - Google Patents

Description

448 662 2 proportionell mot den första förstärkarens utgångsspänning påläggs en första ingång hos en andra förstärkare, på en andra ingång hos vilken påläggs en andra referensspänning. Slutligen innefattar regleringskretsen en förbindelse från den andra förstärkarens ut- gång till källan för den första referensspänningen, via vilken nämnda första referensspänning är inställbar i enlighet med värdet hos nämnda förstärkares utgångsspänning. Då strömmen i kretsen för vilken den reglerade utgångssignalen varierar den första förstärka- rens utgångsspänning utsätts för mycket små variationer över en bestämd nivå men för förhållandevis stora variationer under tröskel- värdet kommer spänningen att avta med strömmen under nämnda tröskel- värde.

En utföringsform av uppfinningen kommer nu att beskrivas under hänvisning till bifogade ritningar, på vilka fig. l, 2 och 5 visar kurvor som kommer till nytta då det gäller att förklara uppfinningen, fig. 4 är en förenklad krets över en utföringsform av uppfinningen, fig. 5 och 6 visar ytterligare förklarande kurvor fig. 7 visar en mera detaljerad krets i en utföringsform enligt uppfinningen, och fig. 8 visar en krets hos en elektronisk telefon- apparat där man utnyttjar arrangemanget enligt uppfinningen samt bryggförstärkaren i det ovannämnda svenska patentet7902675-3.

För att göra det elektroniska nätet förenligt med ett kol- kornsomvandlingsinstrument utnyttjade man systemet enligt den ovan- nämnda svenska patentansökningen, varigenom den "elektroniska" telefonen fick en unik statisk ström/spänningskarakteristik. En telefon med sådana ovanliga egenskaper måste emellertid kunna klara upp både den låga spänningen som påläggs den "elektroniska" telefonen (som eventuellt kan ha en "icke-kolkornsmikrofon") av kolkornsnätet och stora genomsnittliga fluktuationer hos denna ut- tagsspänning vid låga linjeströmmar till följd av tryckvågor under tal.

En dylik dynamisk spänningsförskjutning är visad i fig. l, som i sin övre del schematiskt representerar en kolkornsomvandlare med infallande ljudvågor. Kurvan visar den fluktuerande spänningen som uppstår över omvandlaren då orden "ONE" och "TWO" yttras och 4118 662 3 då handmikrotelefonen skakas. Härigenom anges gensvar på starka ord.

Fig. 2 visar spänningen som funktion av strömmen hos en integrerad krets-chip för användning i en "elektronisk" telefon- apparat. Observera särskilt arrangemangets "spärrområde". I detta fall medför en liten spänningsändring över telefonapparaten stora strömändringar i det elektroniska nätet, vilket är ogynnsamt för både det elektroniska nätet och en kolkornsomvandlare som är parallellkopplad med nämnda nät.

Två kurvor är visade i fig. 2, och de är betecknade NÄT l resp. NÄT 2 samt avser 3 volt resp. 2 volt över telefonapparaten i statiskt tillstånd.

I fallet med NÄT l innebär en kompromiss att försöka opti- mera en god signalsväng, som ökar direkt såsom en funktion av spänningsfallet, mot en minskning av effektförlusterna vid stora linjeströmmar, vilka också ökar direkt såsom en funktion av spänningsfallet. Denna kompromiss är gynnsam för både signalsväng och effektförbrukning, men så snart som ett kolkornsnät inkopplas parallellt med telefonapparatens mikrofon tvingas arbetspunkten tyvärr in i spärrområdet.

NÄT 2 offrar den långa linjesvängen på bekostnad av för- bättrad parallellprestanda, men också i detta fall uppstår svårig- heter då det gäller en handmikrotelefon som skakas, vilka svårig- heter kan medföra att apparaten införs i spärromràdet, såsom är antytt medelst pilen. Svårigheter uppstår också till följd av kol- kornsnät med låg resistans.

Den metod, på vilken spänningsregulatorn enligt föreliggan- de uppfinning är baserad, innebär att man delar upp arbetskarak- teristiken i två områden, såsom framgår av fig. 3. Det första om- rådet utgör ett område med konstant spänning på höger sida, där variationer i telefonapparatens ström medför mycket ringa varia- tioner i spänningen över telefonapparaten, varvid nämnda område väljs med hänsyn till sådana betingelser som effektförbrukning på korta linjer och god signalsväng. Det andra området, som ligger mellan området med konstant spänning och spärromrâdet, är ett s.k. strömområde, i vilket det är möjligt för spänningen över uttagen att variera med upp till 1,5 volt med mycket ringa skillnad i det 448 662 4 elektroniska nätets arbetsbetingelser.

När kretsen i en telefonapparat inkluderar en shuntspän- ningsregulator med en kurva av den i fig. 5 visade typen mottar kretsen den inkommande linjeströmmen, varvid kretsens utgång styr arbetsbetingelserna hos huvudförstärkaren för telefonapparatens mikrofon, vilken antas inte utgöras av en kolkornsmikrofon, dvs. den kan utgöras av en mikrofon med rörlig spole eller av en elektretmikrofon. Arrangemanget kan emellertid också användas i samverkan med en kolkornsmikrofon. Det sätt på vilket regulatorn utnyttjas i kretsen hos en telefonapparat kommer att framgå i an- slutning till beskrivningen av fig. 8.

När parallelldrift sker med en dylik krets utnyttjad i en telefonkrets med ett kolkornsnät tvingas det elektroniska nätet aldrig in i spärrområdet av de stora fluktuationerna i uttags- spänningen som kan inträffa då tal förekommer.

För att åstadkomma den i fig. 5 visade ström/spännings- kurvan inkluderar det elektroniska nätet två kretsblock, av vilka det första principiellt utgörs av en shuntspänningsregulator som utnyttjar bandgapreferensspänningen som står till buds i en bipolär integrerad krets. En enkel utformning av en sådan krets är visad i fig. 4, där A är en transkonduktansförstärkare med stor förstärk- ning och med stor utgångsimpedans, ca 20 kohm, och med en förstärk- ning gm av storleksordningen 50 ampere/volt.

Förstärkaren A jämför spänningen som påläggs dess inverte- ringsingång från matningsspänningen för en tongenerator med band- gapreferensspänningen 5,4 volt som tillförs från BG till förstärka- rens icke-inverterande ingång. Utgångssignalen från denna för- stärkare matas till linjens ena sida, och förstärkaren utövar så- ledes en påverkan på linjeströmmen IL och linjespänningen VL, så- som är antytt i fig. 4.

Förstärkaren har stor transkonduktans (gm), vilket, under antagande av att IC = 0, innebär att spänningsfelet [XY (= IL/gm) närmar sig noll (5 mV), varför uttagsspänningen i ett sådant fall blir noll. Om IC inte är noll, vilket gäller i praktiken, är spänningen över linjen given av uttrycket 448 662 VL = VR + ICRl där VR är referensspänningen från BG och Rl utgör förstärkarens A återkopplingsmotstånd. Detta är således förklaringen till den ringa lutningen hos IL-VL-kurvorna.

Ett av kraven hos det elektroniska nätet är att det bör tillföra upp till l mA för den ovan nämnda matningen. I ett sådant system blir spänningen över kondensatorn C5 lika med VR plus den ringa felspänningen ÄÄY, även om ström uttas från knutpunkten B.

Systemet ökar således helt enkelt linjespänningen med kvantiteten IT x Rl när den såsom en integrerad krets utformade tongeneratorn tar ut sin ström IT.

Förutom det ovan antydda kravet med enkel shuntspännings- reglering måste kretsen kunna driva en signal till linjen, varvid utgångsimpedansen i tonfrekvensbandet (500 Hz - 5,4 kHz) bör uppgå till 600 ohm. För att en signal skall kunna matas in på linjen in- förs en felsignal inuti återkopplingsslingan, varefter denna signal förstärks och matas direkt in på linjen.

För att åstadkomma den stora lutningen i ström/spännings- kurvan under 20 mA, jämför fig. 3, tillfogas ytterligare ett block som benämnas "nedtändningskrets". Den fundamentala tanken är att ändra referensspänningen såsom en funktion av linjeströmmen, dvs. ju lägre strömmen är desto lägre är referensspänningen under en bestämd linjeström. De båda kurvorna i fig. 5 och 6 Visar de er- forderliga egenskaperna som gör det möjligt för hela spänningen VR att vara disponibel i normal drift, dvs. icke-parallell drift, dvs. över linjeströmmen 20 mA.

Nedtändningsblocket plus spänningsregleringskretsen är visad i fig. Y med en del hjälpkurvor införda såsom tillägg.

I detta fall är spänningen över R produkten mellan linje- strömmen och värdet hos Rl. När nu spänningen minskar till VRl, dvs. referensspänningen för en andra förstärkare Al, börjar för- stärkaren A, som tidigare har varit mättad, att förstärka de små minskningarna i VR1, varigenom utgångsspänningen VR bringas att minska referensspänningen för regulatorblooket.

Man ser således att när linjeströmmen IL avtar kommer 448 662 6 spänningen över Rl också att avta, varigenom värdet hos VX vid ingången till Al ändras. Den förstärkta versionen av denna spänning VX utnyttjas via Al för att ändra grundspänningen VL, vilken minskar pro rata efter hand som linjeströmmen avtar. l Tröskelvärdet för denna "nedtändningssekvens" anges av referensspänningen VRI och värdet hos återkopplingsmotståndet Rl.

Komponenterna Ru och C8 ingår inte direkt, men de behövs när de båda blocken används för utsändning av signaler till linjen.

I blockdiagrammet enligt fig. 8 innehåller blocket som är betecknat POS BRYGGA bryggförstärkaren som är beskriven i det ovan- nämda svenska patentet 7902675-3. Denna bryggförstärkare åstadkommer den positiva matningsspänningen för kretsen över mot- ståndet Rl. Talspänningarna som kommer in till telefonapparaten via markeringen LINJEAVSLUTNINGAR när hörtelefonen via uttaget 14, kondensatorn C6, uttaget 9, motståndet Zl i SIDTONNÄT, uttaget 10, mottagarförstärkaren RX AMP och mottagarens utgångskrets RX 0/P.

Det sistnämnda blocket inkluderar eventuell ytterligare förstärk~ ning som kan behövas senare.

Det bör observeras att till följd av egenskaperna hos bryggförstärkaren i blocket POS BRYGGA, vilka har förklarats i den ovannämnda patentansökningen, bringas likspänningen att bli disponibel via POS BRYGGA med en mycket ringa spänning som utgör ett spänningsfall härrörande från den inkommande linjespänningen.

Såsom har förklarats i den ovannämnda patentansökningen är detta särskilt viktigt när telefonapparaten är ansluten till en lång linje eller när telefonapparaten är parallellkopplad med en "icke- -elektronisk" telefonapparat.

Den positiva matningsspänningen påläggs också en referens- förstärkare REF.-FÖRST., där den jämförs med en internt alstrad referensspänning VR. Felsignalen som vid denna jämförelse alstras vid utgången från REF.-FÖRST. används för att inreglera förstärk- ningen för utgående tal- och tonfrekvenssignaler via förbindelsen som är visad från REF.-FÖRST. till huvudförstärkaren HUVUDFÖRST.

Kretsen som alstrar spänningen VR styrs av en "nedtändningskrets" TÄND NED, som svarar mot förstärkaren Al i fig. 7, medan REF.-FÖRST. svarar mot förstärkaren A i fig. T. Härigenom anges hur kretsen 448 662 7 . enligt föreliggande uppfinning passar in i blockschemat enligt fig. 8. De i fig. 4 och 7 visade detaljerade kretsförbindelserna är inte medtagna i fig. 8 för att denna figur inte skulle kompli- ceras i onödan. Det bör emellertid observeras att i blocket TÄND NED ingår en egen referensspänningskälla, vilken inte är visad i fig. 8.

Talet från mikrofonen passerar via en ingångsförstärkare I/P, huvudförstärkaren HUVUDFÖRST. och linjedrivkretsarna LINJE- DRIVNING till uttaget 16, varifrån det förs vidare via SIDTONNÄT (Zl-Z2), kondensatorn C6, uttaget lä och POS BRYGGA till linjen.

Uttaget 9 i SIDTONNÄT är via SYM KLIPP förbunden med ingångsför- stärkaren l/P för att styra den sista i enlighet med amplituden vid 9, dvs. för att ge ett mått på den automatiska volymregle- ringen.

När tonfrekvenssignaler skall sändas, vilka i regel härrör från en knappsats, når dessa signaler HUVUDFÖRST. via en tonfrek- vensförstärkare VF. Denna tystas ned via den visade förbindelsen, i närvaro av tal, varvid organen för reglering av ingången för nedtystningen inte är visade. Reglering av arbetssättet hos de skilda styrelementen utförs också, nämligen i enlighet med linje- betingelser, via en annan förstärkare REG FÖRST.

Slutligen utför blocken som är markerade RX BRXGGA och NEG BRYGGA likartade funktioner som de funktioner som utförs av blocken RXB och RLB hos den i fig. 4 i den ovannämnda svenska patentansökningen visade kretsen.

Claims (3)

1. 448 662 Q _ h PÄTENTKRAV l.Shuntspänningsregleringskrets, }< ä n I1 e t e c k n a d därav, att den inkluderar (a) en första förstärkare (A), på en första ingång till vilken är pålagd en spän- ning från en spänningskälla (C5) och på en andra ingång till vilken är pålagd en första referensspänning (VR) så att utgångssignalen från förstärkaren (A) blir en spänning som är beroende av en jämförelse mellan nämnda spänningar, varvid nämnda utgångssignal utgör den regle- rande utgångssignalen från kretsen, vidare (b) en åter- kopplingsförbindelse från den första förstärkarens (A) utgång till förstärkarens första ingång, (c) ytter- ligare en utgång från den första förstärkaren (A), från vilken utgång en mot utgångsspänningen hos den första förstärkaren (A) proportionell spänning' páläggs en första ingång till en andra förstärkare (Al), på en andra ingång till vilken påläggs en andra refensspän- ning (VR1), och (d) en förbindelse från den andra för- stärkarens (Al) utgång till källan för den första refe- rensspänningen (VR) är inställbar i enlighet med värdet " hos utgångsspänningen från nämnda förstärkare (Al), varvid, då strömmen i kretsen, till vilken den reglerade utgångssignalen matas, varierar, utgångsspänningen hos den första förstärkaren (A) blir utsatt för mycket ringa variationer över en bestämd nivå men för förhållan- devis stora variationer under tröskelvärdet, varjämte spänningen avtar med strömmen under nämnda tröskelvärde.

2.Krets enligt krav l, k ä n n e t e c k n a d därav, att förbindelsen från den första förstärkarens (A) utgång till den andra förstärkarens (Al) ingång inkluderar en resistiv impedans (Ry) med en kondensator (C8) inkopp- lad från nämnda första ingång till en referenspunkt så att tonfrekvenssignaler kan föras via den första förstärkaren (Al).

3.Användning i en telefonabonnentapparat av en krets enligt krav l eller 2 för reglering av linjespänningen.