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Schaltungsanordnung für von einer Zentralbatterie gespeiste Teilnehmerstationen
in Fernsprechanlagen unter Verwendung eines Halbleiterverstärkers Die Teilnehmerstationen
von Fernsprechvermittlungssystemen sind über Anschlußleitungen mit der Zentrale
verbunden. Die Länge dieser Anschlußleitungen ist begrenzt durch die mit zunehmender
Länge steigende Dämpfung. Diese darf ein bestimmtes Maß nicht überschreiten, damit
die Verständlichkeit nicht leidet.
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Mit Hilfe eines Verstärkers in der Teilnehmerschaltung lassen. sich
derartige Dämpfungsverluste weitgehend ausgleichen, wodurch sich die Möglichkeit
einer entsprechenden Leitungsverlängerung ergibt. Auf diese Weise wird,die sogenannte
Reichweite einer Teilnehmerstation vergrößert. Gemäß einer aus der deutschen Patentanmeldung
W 11329 VIII a/21 a3 bekannten Schaltung kann man in der Teilnehmerstation ein Verstärkerelement
vorsehen., das für (den ankommenden Ruf sowie die -abgehende Sprache dadurch doppelt
ausgenutzt wird, daß in der Ruhestellung,des Gabelumschalters,das Verstärkerelement
als Rufverstärker fürdenankommenden Ruf vor demidynamischen Telefon liegt und in
der Arbeitsstellung des Gabelumschalters bei abgehobenem Handapparat als Sprachverstärker
für die abgehende Sprache geschaltet ist.
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Die nachstehend beschriebene Erfindung bezweckt eine wesentliche Verbesserung
einer derartigen Teilnehmerschaltung. Sie bezieht sich auf eine von einer Zentralbatterie
gespeiste Teilnehmerstationsschaltun:g, in der ein Halbleiterverstärker vorgesehen
ist, welcher in Abhängigkeit vom Gabelumschalter sowohl für den ankommenden Ruf
als auch für die abgehende Sprache ausgenutzt wird. Diese Stationsschaltung ist
dadurch gekennzeichnet, daß der in der Ruhestellung des Gabelumschalters als Rufverstärker
wirkende Halbleiterverstärker vor ein in der Stationsschaltung vorgesehenes dynamisches
Mikrofon geschaltet ist.
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Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung besitzt den wesentlichen
Vorteil, daß der Teilnehmerbein Halten des Handapparates am Ohr davor geschützt
ist, einen ankommenden Ruf mit voller Lautstärke direkt am Ohr zu -erhalten, was
der Fall sein kann, wenn gemäß :der bekannten Schaltung als Rufempfänger das Telefon
verwendet wird. Die Verwendung eines dynamischen Mikrophons bringt im übrigen gegenüber
den sonst üblichen Kohlemikrophonen eine erhebliche Verbesserung .der Sprachqualität
mit sich. Schließlich ist noch von besonderem Vorteil, daß mit Wegfall des Kohlemikrophons
die hierfür sonst erforderliche verhältnismäßig hohe Glenchstrom@speiseleistung
wesentlich verringert wird, die sich ebenfalls ungünstig auf die mögliche Reichweite
einer Teilnehmerstationsschaltun.g auswirkt, da ,diese Leistung von der Anschlußleitung
übertragen werden muß und dementsprechend relativ hohe_ Leitungsquerschnitte erfordert.
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Um nun auch die für die Wählzeichenübertragung erforderliche Leistung
herabzusetzen, ist gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen,
den Halbleiterverstärker zusätzlich für die Wählzeichenerzeugung zu verwenden, indem
er während des Ablaufs des Nummernschalters impulsweise als Generator in Rückkopplun@gs,schaltung
zur Erzeugung der Wählzeichen geschaltet ist. Hierdurch wird es außerdem -möglich,
innerhalb von Vermittlungssystemen für Fernwahl über Zeitverkehrsverbindungen auf
Wahlumsetzer (zur Umsetzung der üblichen Gleichstromimpulse in Tonfrequenzimpulse)
zu verzichten.
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Die Umschaltung zwischen den einzelnen Funktionen desselben Halbleiterverstärkers
erfolgt z. B. mit Hilfe von Kontakten des Gabelumschalters und des Nummernschalters.
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Die Erfindung und weitere Einzelheiten seien an Hand der in .den Fig.
1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiele näher erläutert, und zwar zeigt Fig. 1 ein
erfindungsgemäßes Prin:zipschaltbild, Fig. 2 .ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung
unter Verwendung zweier Verstärkerelemente.
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In der erfindungsgemäßen Teilnehmerstationsschaltun@g, wie sie Fig.
1 zeigt, ist ein Hafbleiterverstärher
L' vorgesehen. Der Verstärker
V liegt in der gezeigten Ruhestellung der Schaltung, d. h., bei aufgelegtem Handapparat,
mit seinen beiden Eingangsklemmen EI, E 2 über Koppelkondensatoren
K 1, K 2 und Ruhekontakte GR1, GR2 des Gabelumschalters wechselstrommäß;ig an den
beiden Adern a, b der Übertragungsleitung. Ferner liegt ein dynamisches 1Nlikrophon
M im Ruhezustand der Schaltung über die Ruheseite GRS des Gabelumschalters an den
Ausgangsklemmen A1, A2 des Verstärkers h.
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Der ankommende Ruf wird also vom Verstärker V verstärkt und durch
das Mikrophon M, welches in diesem Falle als Rufempfänger arbeitet, wiedergegeben.
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Der Eingang des Verstärkers V ist wechselstrommäßig vom Ausgang des
Verstärkers mit Hilfe einer Drossel DR getrennt. Damit wird eine Selbsterregung
vermieden, wenn der Verstärker als Rufverstärker für den ankommenden Ruf arbeitet.
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Der Kondensator K3 trennt die a-Ader von der b-Ader gleichstrommäßig,
und der Widerstand R dient als Nachbildung des Leitungswiderstandes.
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An die Teilnehmerschleife ist in an sich bekannter Weise ein Gabelübertrager
UU angeschlossen, an dessen Sekundärwicklung der Telefonhörer T liegt.
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iÄrenn zur Durchführung einer Wahl .der Hörer albgehoben wird, so
öffnet der Gabelumschalter seine Ruhekontakte GR1, GR2 und GRS und schließt seine
Arbeitskontakte GA1 und GAS. Wird nun :der Nummernschalter betätigt, so öffnet
der Nummernscheibenruhekontakt nsr, und die Nummernscheibenarbeitskontaktensal und
nsa2 werden für die Dauer der Betätizung des :Nummernschalters geschlossen. Damit
wird ein sogenannter Dreipunktoszillator eingeschaltet. dessen Schwingkreis aus
der Reihenschaltung der beiden Kondensatoren SC1 und SC2 sowie aus der zu diesen
Kondensatoren parallel geschalteten Induktivität,SL besteht. Dieser Schwingkreis
ist mit seinen drei Punkten X, Y und Z mit den Klemmen des Verstärkers V
verbunden. und zwar derart, daß der Punkt X an die Ausgangsklemme A 1 des Verstärkers
geführt ist, während der Punkt Y über die Arbeitsseite si sa 1 des Nummernschalters
mit der Eingangsklemme E 1 des Verstärkers verbunden ist. Der Punkt Z_ des Schwingkreises
ist über den Nummernschalterimpulskontakt nsi an die zweite Eingangsklemme E2 des
Verstärkers V angeschlossen. Damit liegt der Nummernschalterimpulskontakt nsi im
Rückkopplungsweg des Dreipunktoszillators. Durch die Bewegungen des Nummernschalterimpulskontaktes
wird die Rückkopplung unterbrochen oder geschlossen, so daß der Dreipunktoszillator
im Rhythmus der Nummernschalterimpulse schwingt und damit an seinem Ausgang Wechselstromwahlimpulse
an die Leitung abgibt.
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Das Mikrophon Mist in diesem Zustand der Schaltung abgeschaltet. Ein
Gabelumschalterkontakt GA1 überbrückt die Drossel DR. Ein Nummernschalterarbeitskontakt
nsa2 schließt den Telefonhörer T für die Dauer des Wählvorganges kurz, so
daß die Wählzeichen nicht im Telefonhörer gehört werden können.
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Der Telefonhörer kann für die Dauer der Aussendung von Wechselstromwahlimpulsen
auch über einen Nummernschalterruhekontakt, der im Sekundärkreis des Gabelübertragers
liegt, abgeschaltet werden.
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Die Erfindung ist nicht auf die Einschaltung des l\TUmmernschalterimpulsl-zontaktes
iasi in den Rückkopplungsweg des Dreipunktoszillators beschränkt. Es ist beispielsweise
auch möglich, den Nummernschälterimpulükontaktderart zu schalten, daß er den Ausgang
des Verstärkers im Rhythmus der Nummernschalteriimpulse mit den Adern a,
b der Übertragungsleitung bzw. mit dem Gabelübertrager L' verbindet.
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In der Fig. 2 ist eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung dargestellt,
die an Stelle des in Fig. 1 dargestellten eines einzigen Verstärkers V zwei Verstärkerelemente
enthält. Als Verstärkerelemente sind die beiden Transistoren enT1, T2 vorgesehen.
Alle Elemente, die bereits in der Schaltung ,gemäß Fig. 1 enthalten sind, führen
in Fig. 2 .die gleiche Bezeichnung.
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Der Verstärker mit dem Transistor TI arbeitet als Rufverstärker -
für -den. - ankommenden Ruf, als Schwingstufe für die zu erzeugenden Wählzeichen
und als Mikrophonverstärker, während der Transistor T 2 als Trennverstärker arbeitet,
und zwar insbesondere dann, wenn die VerstärkerstufeTl als Schwingstufe arbeitet.
In diesem Falle wirkt die Trennstufe mit dem Transistor T2 zwischen den Ü!bertragungsleitungen
mit den Adern a, b und der Schwingstufe derart, daß Einflüsse der Übertragungsleitung
auf die erzeugte Frequenz ausgeschlossen werden.
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Im einzelnen ist die Schaltungsanordnung, wie sie Fi,g.2 zeigt, wie
folgt aufgebaut. Der Transistor T1 arbeitet in Ermitterschaltung. Der Ermitter des
Transistors T1 liegt über den Gabelumschalterruhekontakt GR 1 und über den
Koppelkondensator K 1 an der Ader u der Übertragungsleitung. Die Basis des
Trans,i.stors T 1 ist über den Gabelumschalterruhekontakt GR2 und den Koppelkondensator
K2 mit der Ader b der Übertragungsleitung verbunden. Damit liegt der Transistor
T 1 mit seinen Eingangsklemmen an der Übertragungsleitung.
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Der Transistorverstärker T 1 .steuert an seinen beiden Ausgangselektroden
den Transistorverstärker T2. welcher in Kollektorschaltung arbeitet. Zu diesem Zweck
ist die Basis des Transistors T2 mit dem Em:itter des Transistors T 1 und der Kollektor
des Transistors T 2 mit dem Kollektor des Transistors T 1 verbunden.
In der dargestellten Ruhestellung der Schaltung, also bei aufgelegtem Handapparat,
dient der Widerstand LV K mit einem parallel zu diesem Widerstand geschalteten Kondensator
K 5 zur Arbeitspunkteinstellungdes Transistors T2. Ein Ga;belumschalterruheköntakt
GR3, welcher bei aufgelegtem Handapparat einen Widerstand WTl überbrückt, verbindet
die eine Klemme des Mikrophons M über einen Koppelkondensator K 6 mit dem Widerstand
W K und dadurch auch mit dem Emitter des Transistors T2. Die andere Klemme
des Mikrophons 1l7 liegt über die Ruheseite GRS des Gabelumschalters an dem Kollektor
des Transistors T2. Damit ist im Ruhezustand der Schaltung das Mikrophon M an den
Ausgang der zweiten Verstärkerstufe geschaltet. Der ankommende Ruf wird also in
der Verstärkerstufe mit dem Transistor T 1 und in der Verstärkerstufe mit dem Transistor
T2 verstärkt und -durch das Mikrophon wiedergegeben. Ein Vorteil der erfindungsgemäßen
Schaltung besteht darin., daß die vorgesehenen Widerstände eine bequeme Arbeitspunktemstellung
der Transistoren ermöglichen, wodurch die im Ruhezustand der Schaltung aufgenommenen
Ströme sehr klein gehalten werden können.
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Bei abgehobenem Handapparat ist das Mikrophon M an den Eingang des
Verstärkertransistors T1 geschaltet, und zwar auf folgendem Wege: -Mikrophon M,
Arbeitsseite GAS des Gabelumschalters, Ruheseitensr3 des Nummernschalterkontaktes,
Emitter des Transistors T1, Basis -des Transistors
T_1, Koppelkondensator
K6, Mikrophon M. Die Gabelumschalterruhekontakte GR-1 und GR2 sind bei abgehobenem
Handapparat geöffnet. Damit ist :der Eingang des Verstärkers von den Adern a und
b getrennt. Der Gabelumschalterarbeitskontakt GA1 ist bei abgehobenem Handapparat
geschlossen :und überbrückt die Drossel DR. Damit arbeiten die beiden Verstärkertrans,istorenT1,
T2 als Mikrophonverstärker für die abgehende Sprache. Die Arbeitspunkte der beiden
Verstärkertransnstoren T 1 und T 2 sind in diesem Falle durch -den
Strom bestimmt, der durch den Widerstand WL' fließt, da - der Gabel.umschalterruhekontakt
GR3 geöffnet ist. Der Verstärker arbeitet im A-Betrieb. Die Übertragungsleitung
ist in üblicher Weise über den Gabelübertrager Ü mit dem Ausgang des Verstärkers
verbunden.
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Da der Transistor T 1 in Emitterschaltung und der Transistor T2 in
Ko:llektorschaltung arbeitet, ergibt sich auch in :dem Fall, wenn :der Verstärker
als Mikrophonverstärker arbeitet, eine :eingangs- und ausgangsseitige Anpassung:
Die Anpassung zwischen dem dynamischen Mikrophon und der ersten Verstärkerstufe
wird durch Anwendung der Emitterschaltung .erreicht. Diese Schaltung; bei welcher
der Emitter :dem Eingangskress und dem Ausgangskreis gemeinsam ist, hat einen Eingangswiderstand
von etwa 1 kOhm, was ungefähr dem Mikrophonwiderstand entspricht. Für die ausgangsseitige
Anpassung an die Übertragungsleitung :eignet sich ein Transistor in Kollektorschaltung
in bevorzugter Weise. Bei dieser Schaltung ist die Kollektorelektrode dem Ein- und
Ausgangskreis gemeinsam, und es ergeben sich für :den Eingangswiderstand höhere
Werte als für den Ausgangswiderstand. Die Schaltung ist deshalb besonders als Impedanzwandler
geeignet, wie dies bei einer Röhre in Anodenbasisschaltung der Fall ist.
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Wenn nun bei abgehobenem Handapparat .der Nummernschalter betätigt
wird, so :arbeitet der Transistor T 1 als Schwingstufe, .und zwar auf folgende Weise,
Bei Betätigung des Nummernschalters schließt der ilTummernschalterkontakt nsa und
verb:intdet :damit ,den Punkt Y des Schwingkreises mit dem Emitter des Transistors
T 1. Der Kollektor des Transistors T 1 ist mit dem Punkt X des Schwingkreises
verbunden, während die Basis von Transistor T1 über den Nummernschalterimpulskontakt
nsi und :einen Koppelkondensator K4 an :den Punkt Z des Schwingkreises angeschlossen
ist. Damit entsteht eine Dreipunktoszillatorstufe, in deren Rückkopplungsweg der
Nummernscheibenimpulskontakt liegt, welcher den Rückkopplungsweg im Rhythmus des
Ablaufes des Nummernschalters unterbricht und damit die Schwingstufe steuert. Die
Schwingstufe mit dem Transistor T1 arbeitet nun auf die Trennverstärkerstufe mit
dem Transistor T2. Zu :diesem Zweck ist die Basis des Transistors T 2 über
die Leitung L mit dem Emitter des Transistors T1 verbunden. Außerdem ist der Kollektor
des Tansistors T 1 mit,dem Kollektor :des Transistors T2 zusammengeschaltet. In
diesem Betriebszustand der Schaltung wird die B;asisvorspannung für den Transi:storT2,
der als Trennverstärkerstufe zwischen der Übertragungsleitung und der Schwingstufe
arbeitet, über den Widerstand WB und den Nummernschalterruhelcontakt nsr
1 :eingestellt.
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Ein weiterer Nummernschalterruhekontakt nsr2, welcher im Sekundärkreis
des Gabelübertragers U liegt, sorgt dafür, @daß während der Aussendung der Wahlimpulse
der Kreis für den Telefonhörer unterbrochen ist, so daß :die Wählzeichen nicht durch
den Telefonhörer wiedergegeben werden. Ein ,besonderer Vorteil der Erfindung besteht
unter anderem - darin, daß - man - mit einer verminderten Speiseleistung arbeiten
kann, welche iin der Größenordnung der Leistung liegt, die für die Übertragung der
Sprache erforderlich ist. Ferner kann man im Amt eine niedrigere Speisespannungsquelle
vorsehen, als es für die bisher üblichen Stationsschaltungen erforderlich war. Damit
ergeben sich auch geringere Spoisestromverluste auf der Teilnehmerleitung, und man
kann infolgedessen gegebenenfalls eine größere Reichweite erzielen. Außerdem wird
durch die Verwendung einer Trennverstärkerstufe eine gute Anpassung des Sendepegels
an die Dämpfung .der Teilnehmerleitung ermöglicht. Auch die Übertragungsqualität
der Sprache wird durch dieerfindungsgemäße Teilnehmerschaltung verbessert. Die bisher
im Amt erforderliche Rufmaschine großer Leistung kann durch kleine Oszillatoren
ersetzt wenden, was :ebenfalls zur Verbilligung der Gesamtanlage beiträgt. Ferner
kommt in der Station selbst der Wecker in Fortfall.
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Durch die Rufwiedergabe mit Hilfe des dynamischen Mikrophons erzielt
man ferner eine akustisch angenehmere Rufwiedergabe als bisher mit einem Wecker.
Unter Umständen kann man zur Verstärkung des Rufes in dem .Stationsgehäuse .einen
an sich bekannten Exponentialtrichter vorsehen, welcher derart zur Ablage des Handapparates
ausgebildet :ist, daß der von dem Rufzeichenempfänger, hier von dem Mikrophon, empfangene
Ruf durch den Trichter verstärkt wird.
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Ein weiterer Vorteil der erfinidungsgemäßen Schaltung besteht darin,
daß -die ,durch Abheben oder Auflegen des Handapparates hervorgerufenen Beeinflussungen,
welche sich in einer Stromänderung in der Teilnehmerleitung äußern, zur Erzeugung
von Beiegungs- bzw. Auslösekriterien ausgenutzt werden können.