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Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum gleichzeitigen
hochohmigen Mitsprechen und Mithören sowohl an Vierdraht- als auch an Zweidrahtstromkreisen
in Fernwählämtern.
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An eine derartige Einrichtung werden folgende Anforderungen gestellt:
1. Ihr Eingangswiderstand soll - von der Leitungsseite her gesehen - groß gegen
den Wellenwiderstand der zu prüfenden Leitung sein, damit die Einfügungsdämpfung
gering (etwa 0,02 Np) bleibt.
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2. Durch die Mitsprech- und Mithöreinrichtung soll möglichst kein
übersprechen von einem Leitungszweig auf den anderen auftreten. Also muß die übergangsdämpfung
hoch sein.
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3. Es soll ein gewisses Maß an Rückhören von der Sendeseite (Mikrofon)
auf die Empfangsseite (Hörer) der Einrichtung auftreten. Das Rückhören darf jedoch
in keinem Fall, auch wenn die zu prüfenden Leitungen falsch oder gar nicht abgeschlossen
sind, so groß werden, daß über das Sprechzeug bzw. den Handapparat Selbsterregung
eintritt, wodurch nicht nur die zu prüfende Leitung, sondern auch benachbarte Stromkreise
gestört würden.
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4. Bei Anschaltung an Vierdrahtstromkreise muß sowohl in Sende- als
auch in Empfangsrichtung auf beiden Leitungen die gleiche Phasenlage auftreten,
damit bei Verbindungen mit einer Gabel ohne Zwischenschaltung von Verstärkern der
Pegel nicht ausgelöscht wird.
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5. Die Leitungseingänge der Einrichtung sollen möglichst gut symmetrisch
und gleichstrommäßig aufgetrennt sein.
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6. Die Bezugsdämpfung in Empfangsrichtung soll einen bestimmten Wert
(z. B. 0 Np) aufweisen, der so festgelegt ist, daß der normalerweise auf der Leitung
anstehende Spannungspegel (etwa -0,5 Np) einen Schalleindruck normaler Lautstärke
über den Hörer vermittelt.
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7. Die Bezugsdämpfung in Senderichtung soll einen bestimmten Wert
(etwa -f-1 Np) aufweisen, der so festgelegt ist, daß das in normaler Lautstärke
besprochene Mikrofon über den Sprechverstärker einen Pegel normaler Höhe, entsprechend
einer Spannung von etwa 0,5 Veff, auf die Leitung bringt.
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B. Der Sendepegel darf eine bestimmte obere Grenze, entsprechend einer
Spannung in der Größenordnung von 1 Veff, nicht überschreiten, selbst wenn
die Leitung falsch oder gar nicht abgeschlossen ist.
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Die Forderungen 1 bis 7 lassen sich, wenn auch mit einigem Aufwand,
noch erfüllen. Dagegen steht die Bedingung 8 im Gegensatz zur Bedingung 1. Normalerweise
ist nämlich eine Leitung beidseitig mit einem Widerstand von 600 52 abgeschlossen,
so daß die Mitsprech- und Mithöreinrichtung beim Aufschalten einen Gesamtwiderstand
von 300 62 vorfindet. Wenn die Einfügungsdämpfung nur 0,02 Np betragen darf, muß
die Einrichtung, von der Leitungsseite her gesehen, einen Eingangswiderstand von
mindestens 14,5 kQ haben. Folglich muß der Hörverstärker einen hohen Eingangswiderstand
und der Sprechverstärker einen hohen Innenwiderstand haben. Das ist technisch zwar
realisierbar, doch bedingt der hohe Innenwiderstand des Sprechverstärkers auch einen
hohen Spannungspegel beim Senden, damit beim Normalabschluß der Leitung mit je 600
9, entsprechend einem resultierenden Abschlußwidcrstand von 300
9, der gewünschte Ausgangspegel gemäß Forderung 7 erreicht wird. Wenn nun
die Leitung nicht mit insgesamt 300 S2, sondern einem größeren Widerstand oder gar
nicht abgeschlossen ist, was z. B. bei defekter oder leerlaufender Leitung der Fall
ist, steigt der Ausgangspegel stark an, im Grenzfall sogar bis zur Höhe der Leerlaufspannung
des Sprechverstärkers, so daß der bei Punkt 8 geforderte Wert auf keinen Fall eingehalten
werden kann.
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In einer bekannten Einrichtung nach dem deutschen Patent 1113 009
ist, um Punkt 3 der eingangs genannten Bedingungen zu erfüllen, ein Rückhörweg vorgesehen,
der so geschaltet ist, daß die vom Mikrofon über ihn auf den Hörer gelangende Spannung
gegenphasig zu den vom Mikrofon über die beiden jeweils aus der Serienschaltung
von Sprechverstärker, Leitungsanschluß und Hörverstärker bestehenden Wege zum Hörer
gelangenden Spannungen ist, während beim Mitsprechen über die beiden Sprechverstärker
auf beide Leitungsseiten gleichphasige Signale gelangen, wie auch beim Mithören
an beiden Leitungsseiten gleichzeitig auftretende Signale gleichphasig auf den Hörer
gelangen. Durch die gegenphasige Zuführung der Rückhörspannung wird erzielt, daß
die resultierende Rückhörspannung mit wachsendem Leitungswiderstand zunächst abnimmt,
bis sie bei einem Wert, der zwischen dem normalen Abschlußwiderstand und dem Widerstand
oo liegt, ein Minimum erreicht, bei dem ein Phasensprung der resultierenden Rückhörspannung
um 180° auftritt. Von da an beginnt die resultierende Rückhörspannung zwar wieder
anzusteigen, wird aber durch die erwähnte Gegenkopplung über den Rückhörweg jeweils
um den Betrag der Rückhörspannung beim Leitungswiderstand Null geschwächt.
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Durch diese Maßnahme wird wohl erreicht, daß der kritische Wert der
Rückhörspannung, bei dem Selbsterregung über Mikrofon und Hörer infolge akustischer
Rückkopplung auftritt, sich nicht schon bei einem Abschlußwiderstand ergibt, der
gering über dem normalen Abschlußwiderstand liegt, sondern erst bei einem bedeutend
höheren Abschlußwiderstand. Der Sendepegel steigt aber bei fehlabgeschlossener Leitung
in gegenüber Punkt 8 unzulässiger Weise an.
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Eine andere bekannte Einrichtung nach dem deutschen Patent 1133 433
enthält für jede der beiden Leitungsseiten je einen Oszillator, der derart mit dem
Scheinwiderstand der Leitung belastet ist, daß er bei Anwachsen des Leitungswiderstands
über einen definierten Wert von etwa 2 kS2 hinaus zu schwingen beginnt und dadurch
an seinem Arbeitswiderstand einen Gleichspannungsabfall hervorruft, der den zugehörigen
Sprechverstärker sperrt. Der Oszillator muß jedoch derart an die Leitung angekoppelt
werden, daß er die Einfügungsdämpfung der Gesamteinrichtung nicht merklich verändert.
Das ist nur über Ankopplungsmittel, z. B. Kondensatoren, möglich, die im Sprachfrequenzbereich
einen hohen Scheinwiderstand haben. Folglich sind Koppelkondensatoren sehr kleiner
Kapazität erforderlich, und dementsprechend muß die Schwingfrequenz des Oszillators
sehr hoch, etwa zu 150 kHz, gewählt
werden. Niedrigere Frequenzen
kommen auch schon deshalb nicht in Frage, weil sie, da sie über die Leitungen gelangen,
unerwünschte Vorgänge auslösen könnten, denn im Fernmeldenetz werden bekanntlich
verschiedene Frequenzen zu Signalzwecken ausgenutzt, beispielsweise Wechselspannungen
von 16 kHz zur Gebührenerfassung usw. Für eine Frequenz von 150 kHz hat aber der
Wellenwiderstand der Leitung einen anderen Wert als für die normalen Sprechfrequenzen
zwischen 300 Hz und 3400 Hz, da dieser Wellenwiderstand ja nicht rein ohmisch, sondern
zum Teil kapazitiv und zum Teil induktiv, abhängig von der Leitungsart und der Leitungslänge,
ist. Folglich ist die Erfüllung von Punkt 8 der obengenannten Forderungen auf keinen
Fall gewährleistet. Ein weiterer Nachteil der bekannten Einrichtung besteht darin,
daß der Oszillator intermittierend schwingt. Ein Kriterium über die Größe des Leitungswiderstandes
kann er nur aus der Höhe der Ausgangsspannung des Sprechverstärkers erhalten. Sobald
nun der Sprechverstärker gesperrt ist, hört der Oszillator zu schwingen auf und
gibt dadurch den Sprechverstärker wieder frei. Dann steigt die Ausgangsspannung
des Verstärkers erneut an, und bei einem definierten Wert beginnt der Oszillator
wieder zu schwingen und sperrt den Verstärker usf. Der Weg vom Mikrofon zur Leitung
wird solcherart in rascher Folge unterbrochen und wieder freigegeben, was einerseits
für den Beamten an der Mitsprech- und Mithöreinrichtung äußerst störend ist und
andererseits auch benachbarte Leitungskreise stören kann.
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Durch die Erfindung wird die Möglichkeit eröffnet, die eingangs genannten
Forderungen zu erfüllen, ohne daß die Nachteile der bekannten Einrichtungen auftreten.
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum hochohmigen Mitsprechen und Mithören
an Vierdraht- und Zweidrahtleitungen, bei der für jede der beiden Leitungsseiten
einer Vierdrahtleitung ein Sprechverstärker mit hohem Ausgangswiderstand und ein
Hörverstärker mit hohem Eingangswiderstand vorgesehen ist, wobei der Eingang des
einen Hörverstärkers zusammen mit dem Ausgang des zugehörigen Sprechverstärkers
an die eine Leitungsseite und das andere Verstärkerpaar in entsprechender Weise
an die andere Leitungsseite anschließbar ist und wobei die Eingänge der beiden Sprechverstärker
parallel geschaltet und - eventuell über eine Sprechtaste - mit einem Mikrofon verbunden
sind, während die Ausgänge der Hörverstärker ebenfalls parallel geschaltet und mit
einer Abhöreinrichtung, z. B. einem Fernhörer, verbunden sind, und die dadurch gekennzeichnet
ist, daß jedem Sprechverstärker ein nichtlineares Netzwerk vorgeschaltet und zwischen
dem Ausgang des Verstärkers und diesem nichtlinearen Netzwerk eine Regelschaltung
vorgesehen ist, die das Übertragungsmaß des Verstärkers in Abhängigkeit von der
Höhe des Abschlußwiderstandes der Leitung erhöht oder herabsetzt. Die Regelschaltung
beeinflußt also über das nichtlineare Netzwerk den Verstärkungsfaktor des Sprechverstärkers
unmittelbar in Abhängigkeit von der Höhe des Abschlußwiderstandes der Leitung und
sorgt so dafür, daß auch bei fehlabgeschlossener Leitung kein zu hoher Spannungspegel
auf die Leitung gelangt.
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Das Kriterium für den Abschlußwiderstand der Leitung liefert die Ausgangsspannung
des Sprechverstärkers. Wenn nun das Mikrofon nicht besprochen wird, ist die Ausgangsspannung
des Sprechverstärkers gleich Null und kann die Regelschaltung nicht beeinflussen.
Folglich ist dann der Sprechverstärker auf seine höchste Verstärkung eingestellt.
Die Gesamtverstärkung der aus dem Mikrofon, dem Sprechverstärker, dem Hörverstärker,
dem Hörer und der Luftstrecke zwischen dem Hörer und dem Mikrofon gebildeten Schleife
ist folglich im Ruhezustand so groß, daß sich eine Schwingung ausbilden kann. Mit
anderen Worten besteht die Gefahr der Selbsterregung durch akustische Rückkopplung.
Die Schwingung erzeugt zwar eine Spannung am Ausgang des Sprechverstärkers, durch
die die Regelschaltung wieder in Funktion gesetzt wird und die Verstärkung so weit
herabsetzt, daß die Schwingung alsbald wieder abreißt. Danach beginnt aber der Vorgang
von neuem, so daß eine intermittierende Schwingung entsteht. Um ein derartiges intermittierendes
Schwingen gänzlich zu unterbinden, sieht eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung
vor, daß die Regelschaltung mit Mitteln zur Voreinstellung des nichtlinearen Netzwerks
ausgerüstet ist, die das Übertragungsmaß des Sprechverstärkers im Ruhezustand so
weit herabsetzen, daß keine Schwingungen infolge akustischer Rückkopplung vom Fernhörer
zum Mikrofon auftreten können.
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Damit diese Voreinstellung nur im Ruhezustand und nicht im Betriebszustand
wirksam ist, wo sie den Verstärkungsfaktor des Sprechverstärkers auch bei normal
abgeschlossener Leitung stark herabsetzen würde, ist in einer vorteilhaften Weiterbildung
der Erfindung vorgesehen, daß die Regelschaltung und/ oder das nichtlineare Netzwerk
mit einer Kompensationsschaltung verbunden ist, die vom Mikrofon so gesteuert wird,
daß ihre Ausgangssignale der Voreinstellung des nichtlinearen Netzwerks entgegenwirken.
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Durch diese Kompensationsschaltung wird also die Voreinstellung ganz
oder zum Teil rückgängig gemacht, wenn das Mikrofon besprochen wird. Andererseits
kann sie aber auch dazu ausgenutzt werden, eine Begrenzung des Sprechpegels durch
die Regelschaltung und das nichtlineare Netzwerk zu verhindern und die natürlichen
Lautstärkeverhältnisse aufrechtzuerhalten. Eine in dieser Hinsicht modifizierte
Weiterbildung der Erfindung sieht daher vor, daß die Regelschaltung und/oder das
nichtlineare Netzwerk mit einer Kompensationsschaltung verbunden ist, die vom Mikrofon
derart gesteuert wird, daß ihre Ausgangssignale sowohl der Voreinstellung des nichtlinearen
Netzwerks als auch der Regelschaltung entgegenwirken.
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Für den Aufbau des nichtlinearen Netzwerks gibt es prinzipiell verschiedene
Möglichkeiten, wie es auch mehrere Wege zur Realisierung der oben angegebenen Maßnahmen
gibt. Eine besonders günstige Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,
daß das nichtlineare Netzwerk aus einem oder mehreren Widerständen und einer oder
mehreren Dioden besteht und sowohl durch eine aus der Ausgangsspannung des Sprechverstärkers
durch die Regelschaltung abgeleitete Regelspannung UR als auch durch eine durch
die Mittel zur Voreinstellung gewonnene Voreinstellspannung UV in der Weise gesteuert
wird, daß es die vom Mikrofon zum Sprechverstärker gelangenden Wechselspannungen
bedämpft und das andererseits durch eine aus der Ausgangsspannung
UM
des Mikrofons über eine Kompensationsschaltung abgeleitete Kompensationsspannung
UK in der Weise gesteuert wird, daß beim Auftreten :einer Mikrofon-Ausgangsspannung
die Wirkung der- Voreinstellspannung Uv und die Wirkung der Regelspannung UR ganz
oder teilweise aufgehoben wird.
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Die zur Einstellung des nichtlinearen Netzwerks erforderliche Regelspannung
UR wird in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung aus der Ausgangs-Spannung
des Sprechverstärkers über ein diesem nachgeschaltetes Entkoppelglied, einen Verstärker
und einen Gleichrichter gewonnen.
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Die Voreinstellspannung Uy soll in der gleichen Richtung auf das nichtlineare
Netzwerk wirken wie die Regelspannung UR. Daher sieht eine besonders wirtschaftliche
Ausgestaltung der Erfindung vor, daß die Voreinstellspannung Uy durch einen am Ausgang
der Regelschaltung angeordneten Spannungsteiler erhalten wird.
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Die ferner noch erforderliche Kompensationsspannung UK soll hingegen
nur auftreten, wenn das Mikrofon besprochen wird. Darum. ist eine Ausgestaltung
der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Kompensationsspannung UK aus der Ausgangsspannung
UM des Mikrofons über einen dem Mikrofon nachgeschalteten Verstärker und
eine Gleichrichterschaltung gewonnen wird.
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Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der
F i g. 1 bis 3 beschrieben und in seiner Wirkungsweise erläutert. Es stellt dar
F i g. 1 ein Blockschaltbild für eine erfindungsgemäße Mitsprech- und Mithöreinrichtung,
F i g. 2 das Beispiel eines Stromlaufplans für die obere Hälfte von F i g. 1, F
i g. 3 ein Diagramm, das den Verlauf der verschiedenen, am nichtlinearen Netzwerk
wirksamen Spannungen in Abhängigkeit von der Ausgangsspannung des Mikrofons zeigt.
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Die Einrichtung von F i g. 1 enthält ein Mikrofon 1, das bei nicht
eingeschaltetem Gerät über die Sprechtaste 2 kurzgeschlossen ist. Über je einen
Widerstand 3/1 und 3/2, auf dessen Funktion weiter unten eingegangen wird, ist das
Mikrofon an je einen Sprechverstärker 4/1 bzw. 4/2 für jede der beiden Übertragungseinrichtungen
einer Vierdrahtleitung angeschlossen. Der Innenwiderstand jedes Sprechverstärkers
4/1 und 4/2 ist gesondert als Widerstand 5/1 und Widerstand 5/2 dargestellt. über
ihn gelangt die Ausgangsspannung des betreffenden ; Sprechverstärkers auf den zugehörigen
Ausgangsübertrager 6/1 bzw. 6/2 für jede Leitungsseite KI bzw. KII. Die leitungsseitige
Wicklung jedes der beiden Übertrager 6/1 und 6/2 ist durch einen Kondensator gleichstrommäßig
aufgetrennt, um Punkt 5 der eingangs angeführten Bedingungen zu genügen.
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An der geräteseitigen Wicklung jedes Ausgangsübertragers 6/1 bzw.
6/2 ist ferner eine Entkoppelstufe 7/1 bzw. 7/2 angeschlossen, über die die Ausgangsspannung
jedes Sprechverstärkers 4/1 bzw. 4/2 zu einer Regelschaltung, bestehend aus einem
Verstärker 8/1 bzw. 8/2 und einer Gleichrichterschaltung 9/1 bzw. 9/2, gelangt.
Am Ausgang der Gleichrichterschaltung 9/1 bzw. 9/2 ist ein Spannungsteiler 10/1
bzw. 10/2 angeordnet. Ferner ist dieser Ausgang mit einem nichtlinearen Netzwerk
verbunden, das am Eingang des Sprechverstärkers 4/1 bzw. 4/2 liegt und im Beispiel
der F i g. 1 aus dem schon erwähnten Widerstand 3/1 bzw. 3/2, einer Diode 11/1 bzw.
11/2 und einer weiteren Diode 18/1 bzw. 18/2 gebildet ist. Die Diode 18/1 bzw. 18/2
ist an den Ausgang einer Gleichrichterschaltung 17 angeschlossen, die über einen
Verstärker 16 mit dem Mikrofon 1 verbunden ist. Zwischen dem Mikrofon 1 und der
Entkoppelstufe 7/1 bzw. 7/2 ist des weiteren ein einstellbarer Spannungsteiler 12/1
bzw. 12/2 vorgesehen. Er dient zum Einstellen der Rückhörspannung, die beim Mitsprechen
vom Mikrofon 1 über den Sprechverstärker, die Entkoppelstufe und je einen Vorverstärker
13/1 und 13/2 und den für beide Leitungsseiten gemeinsamen Hörverstärker 14 zum
Fernhörer 15 gelangt. Beim Mithören erreichen die Empfangsspannungen auf den Leitungsseiten
KI und KII den Fernhörer 15 ebenfalls über den Hörverstärker 14, die Vorverstärker
13/1 und 13/2 und die Entkoppelstufen 7/1 und 7/2.
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Der Innenwiderstand 5/1 bzw. 5/2 jedes Sprechverstärkers 4/1 bzw.
4/2 ist hinreichend groß gegen den normalen Abschlußwiderstand der Leitung KI, KII,
um die Bedingung 1 nach geringer Einfügungsdämpfung zu erfüllen. Dasselbe gilt auch
für den Eingangswiderstand des Hörwegs, der im wesentlichen durch den Eingangswiderstand
der Entkoppelstufe 7/1 bzw. 7/2 bestimmt ist. Da das Mithören sonst nicht weiter
problematisch ist, soll im folgenden ausschließlich auf das Mitsprechen eingegangen
werden.
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Der im Weg zwischen dem Mikrofon 1 und dem Ausgangsübertrager 6/1
bzw. 6/2 angeordnete Sprechverstärker 4/1 bzw. 4/2 weist einen Verstärkungsfaktor
auf, der durch das jeweils vorgeschaltete nichtlineare Netzwerk aus dem Widerstand
3/1 bzw. 3/2 und den Dioden 11/1 bzw. 11/2 und 18/1 bzw. 18/2 steuerbar ist. Wenn
die Sprechtaste 2 zwar gedrückt ist, das Mikrofon 1 aber nicht besprochen wird,
ist am Ausgang des Mikrofons 1 keine Ausgangs-Spannung UM vorhanden. Entsprechend
tritt auch am Ausgang des Sprechverstärkers 4/1 bzw. 4/2 keine Ausgangsspannung
auf, und die Gleichrichterschaltung 9/1 bzw. 9/2 liefert keine Regelspannung UR.
An der Diode 11/1 bzw. 11/2 liegt jetzt nur die Voreinstellspannung UV vom Spannungsteiler
10/1 bzw. 10/2 am Ausgang der Regelschaltung. Sie setzt, da wegen des Fehlens einer
Mikrofonspannung UM auch keine entgegengerichtete Kompensationsspannung UK am Ausgang
der Gleichrichterschaltung 17 wirksam ist, den Widerstandswert der Dioden 11/1 bzw.
11/2 und 18/1 bzw. 18I2 und damit den Verstärkungsfaktor des Sprechverstärkers 4/1
bzw. 4/2 so weit herab, daß die Gesamtverstärkung der aus dem Mikrofon 1, dem Sprechverstärker
4/1 bzw. 4/2, dem Vorverstärker 13I1 bzw. 13/2, dem Hörverstärker 14, dem Hörer
15 und der Luftstrecke zwischen dem Hörer 15 und dem Mikrofon 1 gebildeten Schleife
nicht ausreicht, um eine Selbsterregung infolge akustischer Rückkopplung zu ermöglichen.
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Wird dagegen das Mikrofon besprochen, liefert es eine Ausgangsspannung
UM, die erstens zum Verstärker 16, zweitens zum Sprechverstärker 4/1 bzw. 4/2 und
drittens als Gegenkopplungsspannung zur Spannung am Ausgang der Entkoppelstufe 7/1
bzw. 7/2 zum Spannungsteiler 12/1 bzw. 12/2 gelangt. Die Ausgangsspannung des Verstärkers
16 wird in der Gleichrichterschaltung 17 gleichgerichtet. Dadurch steht am Ausgang
dieser Schaltung eine Gleichsprochen
wird, verbunden. Die Dioden
11 und 18 sind hier durch hochohmige Widerstände von z. B. je 68 k52 überbrückt,
damit auch im Sperrfall der Dioden definierte Zustände herrschen und sich die Kondensatoren
in Reihe zu den Dioden nicht allein durch die Dioden-Restströme auf- und entladen
müssen.
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Das Potentiometer 20 in F i g. 2b ist mit dem Eingang des Vorverstärkers
13 in F i g. 2 a verbunden. Mit ihm wird die Empfangsbetriebsdämpfung gemäß Punkt
6 der eingangs genannten Bedingungen eingestellt. Ihm nachgeschaltet ist der Hörverstärker
14, an dem der Fernhörer 15 angeschlossen ist. Der Spannungsteiler 12 in F i g.
1 wird hier durch eine Verbindung zwischen dem Ausgang der Entkopplungsstufe 19
mit dem Emitter des Transistors der Vorverstärkerstufe 13 nachgebildet. Dazu sind
die Widerstände 12 a, 12 b und 12 c so bemessen, daß die dadurch eingestellte Gegenkopplungsspannung
die vom Mikrofon 1 über den Sprechverstärker 4, die Übertrager 6 a und 6 b und die
Entkoppelstufe 7 gelieferte Signalspannung so weit herabsetzt, daß sich eine definierte
Rückhörbetriebsdämpfung ergibt. Innerhalb der Schaltung bilden sich die gleichen
Verhältnisse aus, die schon bei der Erklärung von F i g. 1 und 3 erläutert wurden.
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Die Einrichtung wurde bisher in ihrer Anwendung auf Vierdrahtstromkreise
beschrieben. Zum Mitsprechen und Mithören an Zweidrahtstromkreisen wird nur der
eine Ausgangsübertrager 6/1 in F i g. 1, bzw. werden die beiden Ausgangsübertrager
6 a und 6 b in F i g. 2 an die entsprechende einzige Leitungsseite des Zweidrahtstromkreises
angeschlossen. Im übrigen arbeitet die Einrichtung genauso wie oben dargestellt.
Patentansprüche: 1. Einrichtung zum hochohmigen Mitsprechen und Mithören an Vierdraht-
und Zweidrahtleitungen, bei der für jede der beiden Leitungsseiten einer Vierdrahtleitung
ein Sprechverstärker mit hohem Ausgangswiderstand und ein Hörverstärker mit hohem
Eingangswiderstand vorgesehen ist, wobei der Eingang des einen Hörverstärkers zusammen
mit dem Ausgang des zugehörigen Sprechverstärkers an die eine Leitungsseite und
das andere Verstärkerpaar in entsprechender Weise an die andere Leitungsseite anschließbar
ist und wobei die Eingänge der beiden Sprechverstärker parallel geschaltet und -
eventuell über eine Sprechtaste - mit einem Mikrofon verbunden sind, während die
Ausgänge der Hörverstärker ebenfalls parallel geschaltet und mit einer Abhöreinrichtung,
z. B. einem Fernhörer, verbunden sind, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e
t, daß jedem Sprechverstärker (4/1; 4/2) ein nichtlineares Netzwerk (3/1,11/1; 3/2,
11/2) vorgeschaltet und zwischen dem Ausgang des Verstärkers (4/1; 4/2) und diesem
nichtlinearen Netzwerk (3/1, 11/1; 3/2, 11/2) eine Regelschaltung (8/1, 9/1; 8/2,
9/2) vorgesehen ist, die das Übertragungsmaß des Verstärkers (4/1; 4/2) in Abhängigkeit
von der Höhe des Abschlußwiderstands der Leitung (KI; KII) erhöht oder herabsetzt.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelschaltung (8/1,
9/1; 8/2, 9/2) mit Mitteln (10/1;10/2) zur Voreinstellung des nichtlinearen Netzwerks
(3/1,11/1; 3/2, 11/2) ausgerüstet ist, die das Übertragungsmaß des Sprechverstärkers
(4/1; 4/2) im Ruhezustand so weit herabsetzen, daß keine Schwingungen infolge akustischer
Rückkopplung vom Fernhörer (15) zum Mikrofon (1) auftreten können.
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3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelschaltung
(8/1, 9/1; 8/2,9/2) und/oder das nichtlineare Netzwerk (3/1, 11/1; 3/2,11/2)
mit einer Kompensationsschaltung (16,17) verbunden ist, die vom Mikrofon (1) so
gesteuert wird, daß ihre Ausgangssignale der Voreinstellung des nichtlinearen Netzwerks
entgegenwirken.
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4. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelschaltung
(8/1, 9/1; 8/2, 9/2) und/oder das nichtlineare Netzwerk (3/1, 11/1; 3/2,11/2) mit
einer Kompensationsschaltung (16, 17) verbunden ist, die vom Mikrofon (1) derart
gesteuert wird, daß ihre Ausgangssignale sowohl der Voreinstellung des nichtlinearen
Netzwerks als auch der Regelwirkung der Regelschaltung entgegenwirken.
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5. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß
das nichtlineare Netzwerk aus einem oder mehreren Widerständen (3/1; 3/2) und einer
oder mehreren Dioden (11/1;11/2) besteht und sowohl durch eine aus der Ausgangsspannung
des Sprechverstärkers (4/1, 4/2) durch die Regelschaltung (8/1, 9/1; 8/2, 9/2) abgeleitete
Regelspannung (UR) als auch durch eine durch die Mittel (10/1; 10/2) zur Voreinstellung
gewonnene Voreinstellspannung (Uv) in der Weise gesteuert wird, daß es die vom Mikrofon
(1) zum Sprechverstärker (4/1; 4/2) gelangenden Wechselspannungen bedämpft, und
das andererseits durch eine aus der Ausgangsspannung (UM) des Mikrofons (1)
über eine Kompensationsschaltung (16, 17) abgeleitete Kompensationsspannung (UK)
in der Weise gesteuert wird, daß beim Auftreten einer Mikrofon-Ausgangsspannung
die Wirkung der Voreinstellspannung (UV) und die Wirkung der Regelspannung
(UR) ganz oder teilweise aufgehoben wird.
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6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelspannung
(UR) aus der Ausgangsspannung des Sprechverstärkers (4/1; 4/2) über ein diesem nachgeschaltetes
Entkoppelglied (7/1; 7/2), einen Verstärker (8/1; 8/2) und eine Gleichrichterschaltung
(9/1, 9/2) gewonnen wird.
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7. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Voreinstellspannung
(Uv) durch einen am Ausgang der Regelschaltung (8/1, 9/1; 8/2,9/2) angeordneten
Spannungsteiler (10/1; 10/2) erhalten wird.
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B. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompensationsspannung
(UK) aus der Ausgangsspannung (UM) des Mikrofons (1) über einen dem Mikrofon
nachgeschalteten Verstärker (16) und eine Gleichrichterschaltung (17) gewonnen wird.
Spannung
UK zur Verfügung, deren Höhe von der Höhe der Mikrofonspannung UM abhängt
(vgl. F i g. 3). Die Ausgangsspannung des Sprechverstärkers 4/1 bzw. 4/2 gelangt
über die Entkoppelstufe 7/1 bzw. 7/2 zur Regelschaltung und wird dort ebenfalls
verstärkt (Verstärker 8/1 bzw. 8/2) und gleichgerichtet (Gleichrichterschaltung
9/1 bzw. 9/2). Am Ausgang der Gleichrichterschaltung steht damit eine Regelspannung
UR an, deren Höhe - wenn die Leitung KI, KII normal abgeschlossen ist - nur von
der Höhe der Mikrofonspannung UM abhängt (vgl. F i g. 3). Sie überlagert
sich der Voreinstellspannung UV zu einer resultierenden Gleichspannung UR, V, deren
Verlauf in Abhängigkeit von der Mikrofonspannung UM aus F i g. 3 ersichtlich
ist. Die Spannung UR, v wirkt in der Richtung, daß sie - je höher sie ist,
um so mehr - die Widerstandswerte der Dioden 11/1 bzw. 11/2 und 18/1 bzw. 18/2 herabsetzt,
sofern die Diode 18/1 bzw. 18/2 an einem Punkt festen Potentials liegt. Die Diode
18/1 bzw. 18/2 liegt aber nicht an festem Potential, sondern an der Spannung UK,
die gemäß F i g. 3 etwa den gleichen Verlauf wie die Spannung UR+v zeigt. Infolgedessen
ist an den Dioden 11/1 bzw. 11/2 und 18/1 bzw. 18/2 nur die Spannungsdifferenz zwischen
UR, vund UK wirksam, die kleiner als die Voreinstellspannung Uv ist und im übrigen,
von sehr kleinen Mikrofonspannungen abgesehen, von der Höhe der Mikrofonspannung
nahezu unabhängig ist. Der Sprechverstärker 4/1 bzw. 4/2 verstärkt daher die Mikrofonspannung
UM linear, d. h., bei geringer Lautstärke ist die Ausgangsspannung des Sprechverstärkers
niedrig, und bei großer Lautstärke. ist sie entsprechend höher. Der ideale Verlauf
von UK ist gestrichelt wiedergegeben; in der Praxis kommt man mit einem Verlauf
gemäß der durchgezeichneten Kurve in F i g. 3 aus. Da die das nichtlineare Netzwerk
beeinflussende Spannungsdifferenz UR+v-UK ziemlich klein ist, hat der Sprechverstärker
einen hohen Verstärkungsfaktor und setzt die Mikrofonspannung so weit herauf, daß
trotz der Spannungsteilung zwischen dem hohen Innenwiderstand 5/1 bzw. 5/2 und dem
im Verhältnis dazu sehr niedrigen Abschlußwiderstand der Leitung KI, KII eine einem
normalen Sprechpegel entsprechende Spannung von etwa 0,5 Veff auf die Leitung gelangt.
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Ist die Leitung dagegen mit einem sehr hohen Widerstand fehlabgeschlossen
oder gar nicht abgeschlossen, würde theoretisch sofort nach Besprechen des Mikrofons
1 zunächst eine sehr hohe Ausgangsspannung am Widerstand 5/1 bzw. 5/2 anstehen,
die beinahe die volle Höhe der Leerlaufspannung bei maximaler Verstärkung erreichen
könnte. Entsprechend hoch wäre dann aber auch die aus der Ausgangsspannung abgeleitete
Regelspannung UR und die am nichtlinearen Netzwerk 3/1 bzw. 3/2, 11/1 bzw. 11/2,
18/1 bzw. 18/2 wirksame Spannungsdifferenz UR+v-UK. Folglich würden die Dioden 11/1
bzw. l1/2 und 18/1 bzw. 18/2 sehr niederohmig werden und das Übertragungsmaß, also
den Verstärkungsfaktor, des Verstärkers 4/1 bzw. 4/2 stark herabsetzen, so daß die
Ausgangsspannung dadurch wieder sinken würde. In der Praxis treten diese Wirkungen
jedoch nicht nacheinander, sondern in gegenseitiger Abhängigkeit unmittelbar ein,
so daß die auf die Leitung gelangende Ausgangsspannung des Sprechverstärkers
4/1 bzw. 4/2 auch bei leerlaufender Leitung niemals die Höhe der Leerlauf-Spannung
bei maximaler Verstärkung erreichen kann. Es stellt sich vielmehr sofort ein Gleichgewichtszustand
ein, in dem für den Verlauf der beteiligten Spannungen nach wie vor die Darstellung
von Fig. 3 gilt, nur daß die Differenz zwischen UR+v und UK jetzt größer ist. Die
Abhängigkeit der Ausgangsspannung des Sprechverstärkers 4/1 bzw. 4/2 von der Mikrofonspannung
UM bleibt demnach auch bei fehlabgeschlossener Leitung bestehen, da die Kompensationsspannung
UK in dieser Hinsicht wie zuvor der Regelspannung UR und damit den Begrenzungsbestrebungen
der Regelschaltung entgegenwirkt. Folglich wird tatsächlich erreicht, daß die Regelschaltung
das Übertragungsmaß des Verstärkers nur in Abhängigkeit vom Abschlußwiderstand der
Leitung beeinflußt.
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F i g. 2 a und 2 b zeigen den Schaltungsaufbau für den oberen oder
unteren Zweig von F i g. 1. Pfeile deuten an, wo die entsprechenden Ein- und Ausgänge
des anderen Zweigs angeschlossen sind. In F i g. 2 a ist rechts oben das Mikrofon
1, das durch die Sprechtaste 2 überbrückt wird, zu sehen. Daran schließt sich links
eine in F i g. 1 nicht enthaltene Entkoppelstufe 19 an. Ihr nachgeschaltet ist die
Verstärkerstufe 16, auf die die Gleichrichterstufe 17 folgt. Sie liefert, wenn das
Mikrofon besprochen wird, die Kompensationsspannung UK. Vom Mikrofon 1 geht es ferner
über einen Spannungsteiler mit dem Potentiometer 21, das zur Einstellung der Sendebetriebsdämpfung
dient, auf den Widerstand 3 in F i g. 2 b, der hier zur höheren Wirksamkeit doppelt,
und zwar als Widerstand 3 a und als Widerstand 3 b, vorgesehen ist. Die Sendebetriebsdämpfung
wird so eingestellt, daß sich eine Bezugsdämpfung gemäß Punkt 7 der eingangs aufgeführten
Forderungen ergibt.
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Der Widerstand 3 b ist mit dem Eingang des Sprechverstärkers 4 verbunden,
der ausgangsseitig an den Übertrager 6 a (abweichend von F i g. 1 sind hier zwei
getrennte Übertrager 6 a, 6 b für den Sprech- und Hörweg vorgesehen) angeschlossen
ist. Der in Fig.1 enthaltene Widerstand 5 ist der Innenwiderstand des Verstärkers
4 und deshalb hier nicht gesondert dargestellt.
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An den zweiten Übertrager 6 b ist die Entkoppelstufe 7 angeschlossen.
Verstärker 4 und Entkoppelstufe 7 sind in Parallel-Parallel-Schaltung miteinander
gekoppelt. Durch diese Mitkopplung wird bei beiden Stufen ein hoher Innenwiderstand
erzielt. Der Ausgang der Entkoppelstufe 7 ist einerseits über ein Potentiometer
20 mit dem Vorverstärker 13 (F i g. 2 a) und andererseits mit der Verstärkerstufe
8 verbunden. Der Verstärkerstufe 8 schließt sich die Gleichrichterschaltung 9 an,
an deren Ausgang die Regelspannung UR auftritt. Am gleichen Punkt liegt der Spannungsteiler
10, der die Voreinstellspannung Uv liefert. Sofern eine Regelspannung UR vorhanden
ist, überlagern sich UR und UV zu UR, v. Diese Spannung gelangt an die Anoden
der Dioden 11, die hier aus Gründen der Wirksamkeit ebenfalls doppelt vorgesehen
und zwischen den Widerständen 3 a und 3 b am Eingang des Verstärkers 4 angeschlossen
sind. Die Kathode jeder Diode 11 ist mit der Anode je einer Diode 18 verbunden.
Durch diese Hintereinanderschaltung von je zwei Dioden wird eine symmetrische Begrenzung
der Eingangsspannung des Sprechverstärkers 4 erreicht. Die Kathoden der Dioden 18
sind zusammengeführt und mit dem Ausgang der Gleichrichterschaltung 17 in F i g.
2 a, an dem die Kompensationsspannung UK auftritt, wenn das Mikrofon be-