DE2448412C3

DE2448412C3 - Lautsprecher-Fernsprechschaltung

Info

Publication number: DE2448412C3
Application number: DE2448412A
Authority: DE
Inventors: Kunihiro Hachiohji Kato; Ryoichi Musashino Matsuda; Ryoichi Tokio Okayasu
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1973-10-18
Filing date: 1974-10-10
Publication date: 1978-03-16
Also published as: SE7412698L; DE2448412A1; CA1026028A; JPS5242643B2; GB1470418A; US3952166A; DE2448412B2; SE398030B; JPS5068203A

Description

Die Erfindung betrifft eine Lautsprecher-Fernsprechschaltung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine derartige Lautsprecher-Fernsprechschaltung ist beispielsweise aus der DT-OS 19 42 814 bekannt Ein derart herkömmlicher Lautsprecher-Fernsprechapparat besteht bekanntlich aus einer Fernsprechschaltung mit einem Mikrophon (Sprechmuschel), einem Senderverstärker, einer rückhördämpfenden Schaltung, einem Empfangsverstärker und einem Lautsprecher sowie einem Sprachschalter, dessen eine Seite mit dem Mikrophon und dem Lautsprecher der Fernsprechschaltung und dessen andere Seite mit einer rückhördämpfenden Schaltung verbunden ist Die Aufgabe des auf die genannte Weise geschalteten Sprachschalters besteht darin, ein Heulen oder Pfeifen infolge der akustischen Kopplung zwischen dem Mikrophon und dem Lautsprecher, welche im weiteren als Übertragungsmaß λ bezeichnet wird, zu verhindern. Ein Heulen und Pfeifen kann andererseits auch infolge einer Kopplung in der rückhördämpfenden Schaltung, welche im weiteren als Übertragungsmaß β bezeichnet wird, immer dann auftreten, wenn der Verstärkungsgrad, der aus den Werten « und β bestehenden Leitungsschleifen den

so Wert 1 übersteigt Aus diesem Grunde ist der Sprachschalter so angeordnet daß er eine Dämpfung in die Empfangsschaltung einführt, indem er das durch einen Teilnehmer ausgesandte Sendesignal feststellt (dieser Zustand der Schaltung wird als »Sendezustand« bezeichnet), und eine Dämpfung in die Sendeschaltung einführt, indem er ein empfangenes Signal zum Zeitpunkt des Empfangs feststellt (dieser Zustand der Schaltung wird als »Empfangszustand« bezeichnet). Auf diese Weise wird durch die Einführung einer Dämpfung

do L (db) in die Sprachschaltung der Verstärkungsgrad der Leitungsschleife unter O (db) gehalten, wodurch ein Heulen oder Pfeifen verhindert wird. Wie erwähnt wird der Wert bzw. die Größe der in die Sprachschaltung einzuführenden Dämpfung L (db) durch die Größe der

f,s Summe (<x + β) bestimmt. Die Größe von α nimmt mit abnehmenden Abstand zwischen Lautsprecher und Mikiophoii /.U, während sich der Wert von β erhöht, wenn der Rückhörabgieich verlorengeht. Aus diesem

Grunde wurde bei der Konstruktion eines Lautsprecher-Fernsprechgeräts der Wert, der durch den Sprachschalter eingeführten Dämpfung L (db) so bestimmt, daß die eingeführte Dämpfung L größer ist als die Summe der Höchstwerte von λ und ß, die im Betrieb des Fernsprechers auftreten kann, so daß ein Pfeifen unter allen Betriebsbedingungen verhindert wird.

Als Beispiel sind im folgenden die numerischen Daten für den Fall beschrieben, in welchem die mit dem ι υ Fernsprecher verbundene Leitungsdämpfung 10 (db) beträgt Dabei sei angenommen, daß der Abstand zwischen dem Lautsprecher und dem Mikrophon gleich 50 cm ist und die Impedanz der an den Fernsprecher angeschlossenen Leitung 600 Ω beträgt; in diesem Fall beträgt der Wert der erforderlichen Dämpfung etwa L = Ό (db). Wenn jedoch der Benutzer den Lautsprecher dem Mikrophon bis auf 10 cm annähert, erhöht sich die akustische Kopplung zwischem dem Lautsprecher und dem Mikrophon um etwa 20 log (⁵⁰Ao) = 14 (db). Mit anderen Worten: Der Wert von λ erhöht sich um 14 (db). Wenn zudem die Fernsprecher durch ein Fernsprechamt miteinander verbunden sind, wird die Impedanz des Fernsprechleitungsabschlusses kurzzeitig unterbrochen, so daß die an einen Fernsprechapparat angeschlossene Leitungsimpedanz wesentlich größer wird als die leitungseigene Impedanz. Unter diesen Bedingungen verringert sich die Rückhördämpfungs-Charakteristik im Vergleich zu einer Leitungsimpedanz von 600 Ω um 6 (db), wodurch sich der Wert von β um 6(db) vergrößert. Um ein Pfeifen zu vermeiden, wenn der Leitungsabschluß bei einem Abstand von 10 cm zwischen Mikrophon und Lautsprecher unterbrochen ist, muß daher die durch den Sprachschalter eingeführte Dämpfung gegenüber dem vorher genannten Fall mit L = 10 (db) um einen der Vergrößerung der Werte von a. und β entsprechenden Wert erhöht werden. Die erforderliche Dämpfung beläuft sich dann auf L = 30 (db). Infolgedessen ist das bekannte Lautsprecher-Fernsprechgerät so ausgelegt, daß durch den Sprachschalter eine Dämpfung von L = 30 (db) eingeführt wird, wenn die Leitungsdämpfung bzw. der Leitungsverlust gleich 10 (db) ist. Da der Wert der »Dämpfung L« unter Berücksichtigung der ungünstigsten Bedingungen im Betrieb des Lautsprecher-Fernsprechapparats vom Standpunkt des Heulens oder Pfeifens bestimmt wird, wird in den meisten Fällen eine größere als die erforderliche Dämpfung eingeführt, so daß die Sprachsignale während der Übertragung und während des Empfangs durch den Sprachschalter unterbrochen werden, wodurch eine Verständigung mittels eines Lautsprecher-Fernsprechapparats schwierig wird.

Da der Sprachschalter bei einem herkömmlichen Lautsprecher-Fernsprechgerät außerdem während des Gesprächs eine Dämpfung sowohl in den Sende- als auch in den Empfangskanal einführt, wird dann, wenn zwei Teilnehmer gleichzeitig sprechen, jedes Signal durch die eingeführte Dämpfung unterdrückt, so daß ein Zustand eintritt, in welchem das Signal nicht mehr hörbar ist, wenn die eingeführte Dämpfung zu groß wird. Da es zum Umschalten der Dämpfung im Sende- und im Empfangskanal notwendig ist, die Pegel der empfangenen und ausgesandten Signale miteinander zu vergleichen, und da das Einschalten der Dämpfung mit einer Verzugszeit verbunden ist, wurde auch erkannt, 's daß dann, wenn sich einer der Teilnehmer aufschaltet, während der andere Teilnehmer spricht, oder unmittelbar nSCii Dcciidigüfig Seines Sprechens antwortet, die Anfangssilben des Sprachsatzes in dem Signal des antwortenden Teilnehmers infolge der durch den Sprachscbalter eingeführten Dämpfung unterdrückt werden, wodurch die Sprache verzerrt wird. Außerdem wird in einer Umgebung, in welcher die Raumgeräusche übermäßig groß sind oder ein hohes Leitungsrauschen besteht, die durch den Sprachschalter eingeführte Dämpfung im Sende- oder Empfangskanal aufrechterhalten, so daß eine Verständigung unmöglich wird.

Die in der Druckschrift DT-OS 19 42 814 beschriebenen Lautsprecher-Fernsprechschaltung weist beispielsweise Verzögerungselemente mit einer auf einige !0 msec bis einige 100 msec begrenzte Verzögerungszeit auf. Diese Verzögerungselemente dienen nur zur Verzögerung des Ausgangs des Gleichrichters (Filterkreises). Der in dieser Druckschrift genannte Hauptkomparator besteht zudem aus NAND-Gattern aufgebauten Schaltkreisen, welche nur binäre Signale und nicht kontinuierlich und veränderlich auftretende Analogsignale verarbeiten können. Ähnliches gilt für die Dämpfungsregeleinrichtungen, weiche daher entweder leiten oder unterbrechen und nicht automatisch entsprechend den jeweiligen Betriebsbedingungen der Lautsprecher des Telefons arbeiten können. Ein weiterer Nachteil ist darin zu sehen, daß die Anzahl der Verbindungsleitungen zur Verbindung zweier Telefone nicht zweifach, sondern vierfach auszuführen ist. Außerdem müssen zusätzlich zu der Sprechleitung noch Steuerleitungen zwischen den Telefonen vorgesehen werden, so daß der in dieser Druckschrift beschriebene Gegenstand nur bei einer internen Anlage und nicht bei einem öffentlichen Telefon sinnvoll verwendet werden kann. Schließlich ist noch ein Nachteil darin zu sehen, daß alle Schaltkreiskonstanten anfänglich festgelegt werden müssen und nicht in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen des Telefons automatisch geändert werden können.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Lautsprecher-Fernsprechschaltung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art zu schaffen, bei welcher der Unterschied in den Übertragungsmaßen ex. und β zwischen den normalen und den zu erwartenden ungünstigen Bedingungen lautend festgestellt und gespeichert wird, um den Verstärku.igsgrad im Sprachkreis variabler regeln zu können.

Im Zuge dieser Aufgabe wird durch die Erfindung auch eine verbesserte Lautsprecher-Fernsprechschaltung mit einem Sprachschalter erreicht, welcher automatisch den Wert der durch ihn eingeführten Dämpfung in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen des Geräts auf einen Mindestwert herabzusetzen vermag, welcher erforderlich ist, um ein Pfeifen zu verhindern.

Ein Vorteil der Erfindung ist daher darin zu sehen, daß dann, wenn der Teilnehmer das Sprechen beginnt, das Sprachsignal, d. h. das Ausgangssignal des Mikrophons, mit einem über eine rückhördämpfende Schaltung in den Empfangskanal eingeführten Rückhörsignal verglichen und das Ergebnis dieses Vergleichs mit demjenigen verglichen wird, welches unter den ungünstigsten rückhördämpfenden Charakteristiken besteht. Mit anderen Worten: Es wird der Grad der Übergröße der rückhördämpfenden Charakteristik gegenüber derjenigen im ungünstigsten Zustand festgestellt, so daß die durch den Sprachschalter eingeführte Dämpfung um einen Betrag verringert wird, welcher dem Grad der Verbesserung der rückhördämpfenden Charakteristik entsprich i.

Weiterhin wird durch die Erfindung erreicht, daß immer dann, wenn der Teilnehmer ein Signal empfängt, ein Teil des Empfangssignals und ein durch das Mikrophon über das akustische Feld festgestelltes Empfangssignal (im folgenden als »Umlaufsignal« [round signal] bezeichnet) zum Vergleich ihrer Pegel ermittelt werden, um den Unterschied des Abstands zwischen Lautsprecher und Mikrophon gegenüber demjenigen unter den ungünstigsten Bedingungen festzustellen i'nd auf diese Weise die durch den Sprachschalter eingeführte Dämpfung um einen der Verringerung der akustischen Kopplung entsprechenden Betrag verringern zu können.

Die vorstehend genannte Aufgabe ist durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Die genannten Vorteile bzw. vorteilhaften Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung an Hand der Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt

F i g. 1 ein Blockschaltbild einer Lautsprecher-Fernsprechschaltung mit Merkmalen nach der Erfindung,

F i g. 2 und 3 graphische Darstellungen der Kennlinien einer erfindungsgemäß angewandten variablen oder Dämpfungsregelschaltung,

F i g. 4 ein Blockschaltbild einer abgewandelten Ausführungsform der Erfindung,

F i g. 5 eine graphische Darstellung der Kennlinie eines bei der Schaltung gemäß Fig.4 vorgesehenen Regelverstärkers,

F i g. 6 ein detailliertes Schaltbild einer erfindungsgemäß angewandten variablen oder Dämpfungsregelschaltung,

F i g. 7 ein Schaltbild eines Verstärkerkreises mit einem Operationsverstärker,

F i g. 8 ein Schaltbild eines Schaltkreises unter Verwendung eines MOSFETs (MOS-Feldeffekttransistors),

F i g. 9 die Kennlinie eines MOSFETs und

Fig. 10 und !1 Schaltbilder weiter abgewandelte! Ausführungsformen der Erfindung.

Die in F i g. 1 dargestellte Ausführungsform der Erfindung weist eine an sich bekannte Fernsprechschaltung mit einem Mikrophon 1, Übertragungs- oder Sendeverstärkern 2 und 3, einer rückhördämpfenden Schaltung 4, Empfangsverstärkern 5 und 6, einem Lautsprecher 7 und einem erfindungsgemäßen Sprachschalter 38 auf.

Im Sprachschalter 38 sind die Eingangsklemnie 57 und die Ausgangsklemme 58 eines variablen Dämpfungskreises bzw. Dämpfungsregelkreises 39 an die Ausgangsklemme des Sendeverstärkers 2 bzw. die Eingangsklemme des Sendeverstärkers 3 angeschlossen, während die Eingangsklemme 59 und die Ausgangsklemme 60 eines Dämpfungsregelkreises 40 mit der Ausgangsklemme des Empfangsverstärkers 5 bzw. der Eingangsklemme des Empfangsverstärkers 6 verbunder, sind. Die Eingangsklemme 57 ist über einen Gleichrichter-Filterkreis 42 an die Klemme Xt eines Komparator angeschlossen, während die Ausgangsklemme 60 über eine Steuer-Dämpfungsregelschaltung 41 und einen Gleichrichter-Filterkreis 43 mit der Klemme Xr des Komparator 49 verbunden ist Die Ausgangsklemme 6t des Gleichrichter-Filterkreises 42 ist über ein Widerstands-Dämpfungsglied aus Widerständen 44 und 45 mit der Eingangsklemme Yt eines Komparator 48 gekoppelt, dessen Klemme Yr an den Ausgang des Gleichrichter-Filterkreises 43 angeschlos sen ist. Der Ausgang dieses Kreises ist außerdem übei ein Widerstands-Dämpfungsglied mit Widerständen 4( und 47 mit der Eingangsklemme Zr des Komparaiors 5( gekoppelt, dessen Eingangsklemme Zr an die Ausgangs klemme 61 des Gleichrichter-Filterkreises 42 ange schlossen ist. Die Ausgangsklemme 65 des Komparator) 48 ist mit einer Speicherschaltung 51 verbunden, die au; einer Diode 52 und einem Kondensator 53 besteht. Aul

ίο ähnliche Weise ist die Ausgangsklemme 67 de; Komparator 50 mit einer Speicherschaltung 54 au: einer Diode 55 und einem Kondensator 56 verbunden Die Ausgangsklemme 66 des Komparator 49, der eir Ausgangssignal mit einem Pegel χ erzeugt, die Ausgangsklemme 68 der Speicherschaltung 51, die eir Ausgangssignal mit einem Pegel y erzeugt, und dif Ausgangsklemme 69 der Speicherschaltung 54, die eir Ausgangssignal mit einem Pegel ζ erzeugt, sind an die zur Verhinderung eines Heulens oder Pfeifens vorgese henen Dämpfungsregelkreise 39 und 40 angeschlossen während die Ausgangsklemme 69 der Speicherschal tung 54 auch mit dem Steuer-Dämpfungsregelkreis 41 verbunden ist.

Fig. 2 ist eine graphische Darstellung der qualitati ven Regelkennlinien der zur Verhinderung eine; Pfeifens vorgesehenen Dämpfungsregelkreises 39 unc 40 gemäß Fig. 1, wobei auf der Abszisse da: Ausgangssignal χ des Komparators 49 und auf dei Ordinate die Werte der variablen Dämpfungen Lj{x,y,z und Lit(x,y,z) der Dämpfungsregelkreise 39 und 4( aufgetragen sind. Die Parameter y und ζ geben die Pege der Ausgangssignale der Speicherschaltungen 51 und 54 an. Wie aus F i g. 2 hervorgeht variieren die variabler Dämpfungen Lrund Lr umgekehrt zum Ausgangssigna x des Komparator 49 auf die gleiche Weise wie die Charakteristika einer bekannten Dämpfungsregelschal tung, wodurch die Sende- und Empfangsbedingunger bestimmt werden. Wie durch die gestrichelten unc strichpunktierten Kurven dargestellt, wird die Regelung in der Weise durchgeführt, daß die durch dif Dämpfungsregelkreise Lt und L_R eingeführte Dämp fung abnimmt, wenn sich die Ausgangssignale y und ; der Speicherschaltungen 51 bzw. 54 erhöhen. F i g. 3 is eine graphische Darstellung der Regelkennlinie dei durch den Steuer-Dämpfungsregelkreis 41 gewährter steten variablen Dämpfung 1r(z), in welcher dif Ordinate den Wert der variablen Dämpfung l_R(z) angibt während die Abszisse den Ausgangssignalpegel ζ dei Speicherschaltung 54 angibt. Wie dargestellt, erhöh sich der Wert von 1r(z) mit einer Erhöhung des Wert; von z.

Im folgenden ist nunmehr die Arbeitsweise dei Ausführungsform gemäß F i g. 1 an Hand der F i g. 1 bi: 3 erläutert

Wenn die Ausgangssignale yund zder Speicherschal tungen 51 und 54 gleich Null sind, arbeitet die Schaltunj gemäß F i g. 1 auf die gleiche Weise wie die bekannte Schaltung. Wenn nämlich ein Empfangssignal eingeht ist der Steuer- oder Regelsignalpegel Vr des an dei Klemme 62 erscheinenden Empfangssignals stet größer als das an der Klemme 61 erscheinend« Umlaufsignal Vr des Empfangssignals, wodurch dii Schaltung für den Empfangszustand (x< 0) vorbereite wird. Beim Anliegen des Sendesignals ist der Steuer oder Regelsignalpegel Vt des an der Klemme 61 auftretenden Sendesignals ebenfalls stets größer als da an der Klemme 61 erscheinende Umlaufsignal V/ de: Sendesignals, wodurch die Schaltung auf den Sendezu

stand (χ £ xo) vorbereitet wird. Wenn die Signale y und ζ positiv sind (y, z> 0), nehmen die zur Verhinderung des Pfeifens eingeführten Dämpfungen Lt und Lr gemäß den Kennlinien von Fig. 2 und 3 ab, so daß die Regeldämpfung Ir zunimmt. s

Im folgenden ist die Arbeitsweise der Schaltung an Hand von typischen zahlenmäßigen Werten beschrieben.

Es sei angenommen, daß der Abstand zwischen dem Lautsprecher und dem Mikrophon 10 cm beträgt und _!0 daß die Unterbrechung des Leitungsabschlusses dem ungünstigsten Zustand entspricht. Dabei sei ein Lautsprecher-Fernsprechapparat vorausgesetzt, der unter den ungünstigsten Bedingungen so ausgelegt ist, daß sowohl für den Sende- als auch für den ,_s Empfangseingang der Pegel oder Wert des Steuer- oder Regelsignals um 6db größer ist als der Pegel des Umlaufsignals, was etwa dem Doppelten des Umlaufsignals entspricht. Wenn angenommen wird, daß die Widerstands-Dämpfungsglieder 44 bis 47 eine Dämpfung von 6 db gewährleisten, sind die Ausgangssignale y und ζ der Speicherschaltungen unter den ungünstigsten Bedingungen wie folgt: Obgleich für den Empfangseingang Vr = Z Vr gilt, werden der Regelsignalpegel Vr durch die Widerstands-Dämpfungsglieder 46 und 47 und das Umlaufsignal V«' durch die Widerstands-Dämpfungsglieder 44 und 45 gedämpft. Infolgedessen besitzen die beiden Eingangssignale zum Komparator 48 die Beziehung Y_T < Yr zueinander, so daß das Ausgangssignal y' negativ ist. Wenn y' < 0 entspricht, leitet die Diode 52 nicht, so daß gilt y = 0. Die durch das Signal y hervorgerufene Dämpfung bzw. Verlust wird daher nicht geregelt. Die beiden Eingangssignale (Zt. Zr) zum Komparator 50 besitzen die Beziehung Zt= Zr, und das Ausgangssignal ζ' ist ebenfalls gleich Null, so daß die durch das Signal ζ hervorgerufene Dämpfung bzw. Verlust nicht geregelt wird. Auf die gleiche Weise ist beim Sendeeingang das Ausgangssignal des Komparators 48 gleich Null, während das Ausgangssignal des Komparators 50 negativ ist, so daß durch die Signale y und ζ keine Regelung erfolgt.

Nunmehr sei angenommen, daß der Abstand zwischen dem Lautsprecher und dem Mikrophon vergrößert wird, daß die akustische Kopplung zwischen ihnen um lOdb gegenüber den ungünstigsten Bedingungen verringert wird und daß die Rückhördämpfungs-Charakteristik der rückhördämpfenden Schaltung um 10 db gegenüber den ungünstigsten Bedingungen bezüglich der an den Fernsprecher angeschlossenen Teilnehmerleitung verbessert wird, so daß das Umlaufsignal des Sendesignals gegenüber den ungünstigsten Bedingungen um 10 db verringert wird. Unter diesen Bedingungen arbeitet die Schaltung wie folgt:

Wenn ein Empfangssignal eingeht, wird das Umlaufsignal Vr' infolge der Verringerung der akustischen Kopplung zwischen dem Lautsprecher 7 und dem Mikrophon 1 um 16 db kleiner als das Regelsignal Vr, so daß das Ausgangssignal des Komparators 49 negativ und mithin die Schaltung für den Empfangszustand vorbereitet wird Mit anderen Worten: Die variable Dämpfung bzw. Regeldämpfung Lr an der Empfangsseite wird gleich 0 db, und die variable Dämpfung Lr an der Sendeseite wird L (db). Andererseits wird das Ausgangssignal y des Komparators 48 negativ, so daß durch du Signal y keine Regelung erfolgt Der Eingang Zr zum Komparator 50 wird jedoch durch die Widerstands-Dlmpfungsglieder 46 und 47 um 6db gedämpft, so daß der Pegel oder Wert des Eingangs Zr zur Klemme 64 um 10 db größer ist als der Wert des anderen Eingangs Zt. Infolgedessen wird das Ausgangssignal des Komparators 50 positiv, und über die Diode 55 wird das Signal ζ im Speicherkondensator 56 aufgeladen, so daß die Regelung durch das Signal ζ einsetzt. Wenn sich dieses Signal ζ erhöht, bewirkt der Steuer-Dämpfungsregelkreis 41 die Einführung einer Dämpfung bzw. eines Verlustes in die Schaltung entsprechend der Regelcharakteristik gemäß F i g. 5, so daß der Signalpegel Vr an der Klemme 62 einer Dämpfung unterworfen wird. Da diese Regelung eine Gegenkopplungsregelung auf Grund einer geschlossenen Regel- oder Leitungsschleife ist, in welcher der Dämpfungsregelkreis 41 an der Eingangsseite durch das Ausgangssignal vom Komparator 50 geregelt wird, dauert die Regelung an, bis die beiden Eingänge (Zt, Zr) wertmäßig einander praktisch gleich werden, vorausgesetzt, daß der Verstärkungsgrad des Komparators 50 groß genug ist. Aus diesem Grund näher sich die durch den Dämpfungsregelkreis 41 eingeführte Dämpfung vor Beginn der Regelung dem Wert- oder Pegelunterschied (10 db) zwischen den beiden Eingängen Zr und Zr an, was der vorher genannten Größe der Verringerung (10 db) in der akustischen Kopplung zwischen dem Lautsprecher 7 und dem Mikrophon 1 entspricht. Der mit Zo bezeichnete Endwert von ζ wird dann im Speicherkondensator 56 gespeichert. Da andererseits die zur Verhinderung von Pfeilen dienenden variablen Dämpfungen Lt und Lr gemäß den F i g. 4 und 5 so ausgelegt sind, daß sie in bezug auf das Signal ζ entgegengesetzt zur variablen Dämpfung Ir(z) wirken, werden die durch die Dämpfungsregelkreise 39 und 40 eingeführten Dämpfungen Lrund Lr durch das Signal Z₀ um 10 db verringert.

Wie erwähnt, wird bei der erfindungsgemäßen Lautsprecher-Fernsprechschaltung das Empfangssignal als Regelsignal zum Vergleichen des Grads der akustischen Kopplung zwischen Lautsprecher und Mikrophon mit derjenigen unter den ungünstigsten Bedingungen, für welche die Schaltung ausgelegt ist, benutzt, wodurch die zur Verhinderung von Pfeifen eingeführte Dämpfung um einen Betrag entsprechend der Verringerung der akustischen Kopplung herabgesetzt wird.

Im folgenden sei nunmehr der Fall des Empfangs eines Sendesignals betrachtet. Da die rückhördämpfende Charakteristik unter den angenommenen Bedingungen um 10 db besser ist als unter den ungünstigsten Bedingungen, ist der Wert des Senderegelsignals Vrum 16 db größer als derjenige des Umlaufsignals Vr'. Aus diesem Grund wird das Ausgangssignal χ vom Komparator 49 gegenüber dem Sendesignal positiv, so daß die Schaltung für den Sendezustand (Lr= 0 db, Lr — L db) konditioniert ist Zu diesem Zeitpunkt wird das Ausgangssignal ζ'vom Komparator 50 negativ, und die Diode 55 sperrt, so daß der im Kondensator 56 gespeicherte Signalpegel zo durch das Sendesignal nicht beeinträchtigt wird. Da der durch das Dämpfungsglied aus den Widerständen 44 und 45 hervorgerufene Verlust bzw. Dämpfung 6 db beträgt ist der Pegel des Eingangs Yt zur Klemme 63 um 10 db höher als der Pegel des Eingangs Yr zum anderen Eingang. Folglich wird das Ausgangssignal vom Komparator 48 positiv, wodurch die durch das Signal y bewirkte Regelung eingeleitet wird. Die durch das Signal y bewirkte Regelung wird in der Weise durchgeführt, daß die eingeführten Dämpfungen Lrund Lr abnehmen, wenn sich das Signal y erhöht und zwar auf die gleiche Weise wie bei der durch das

Signal ζ gewährleisteten Regelung. Da jedoch unter den angenommenen Bedingungen Lj- 0 db und Lr = L (db), erhöht sich das Umlaufsignal VY des Sendesignals, wenn die durch das Signal y geregelte, eingeführte Dämpfung L (db) abnimmt. Ähnlich wie bei dsr Regelung durch das Signal ζ ist diese Regelung ebenfalls eine Gegenkopplungsregelung durch eine geschlossene Regel- oder Leitungsschleife, so daß die Regelung vor sich geht, bis ein Zustand VY = Yr erreicht ist. Da der Unterschied zwischen den Werten oder Pegeln der Signale VY und Vr vor der Regelung der Größe der Verbesserung (10 db) der rückhördämpfenden Charakteristik unter den ungünstigsten Bedingungen gleich ist, wird die eingeführte Dämpfung L (db) infolge der Regelung um iö db reduziert. Der Wert des Signais y, d. h. zu diesem Zeitpunkt yo, wird im Speicherkondensator 53 gespeichert.

Die Betriebseigenschaften der Schaltung gemäß Fig. 1 lassen sich durch die Kennlinien gemäß Fig. 2 darstellen. Genauer gesagt, wenn das Empfangssignal anliegt, gilt y = 0 und ζ — Z₀, so daß die eingeführte Dämpfung entsprechend der Abnahme der akustischen Kopplung zwischen Lautsprecher und Mikrophon um 10 db-kleiner wird. Beim Anliegen eines Sendesignals gilt zudem y — yo und ζ = Zo, so daß die eingeführte Dämpfung um 10 db kleiner wird, was praktisch der Verbesserung (10 db) der Rückhördämpfungs-Charakteristik entspricht. Mit anderen Worten: Unter den endgültigen Bedingungen, unter denen y = yo und ζ = Zo gilt, ist die durch den Sprachschalter 38 eingeführte Dämpfung um 20 db kleiner als die durch den Sprachschalter bei der bekannten Schaltung eingeführte Dämpfung.

Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform werden die Intensität der akustischen Kopplung zwischen dem Lautsprecher und dem Mikrophon sowie die rückhördämpfenden Eigenschaften festgestellt oder gemessen, und die diesen Parametern entsprechenden Regelsignale /und ζ werden in den Speicherkondensatoren 53 und 56' gespeichert. Wenn der Teilnehmer beispielsweise ein Fernsprechgerät benutzt, bei dem Mikrophon und Lautsprecher 50 cm voneinander entfernt sind, wird das diesem Abstand entsprechende Regelsigna! ζ gespeichert. Wenn dann der Abstand zwischen Mikrophon und Lautsprecher auf 10 cm verändert wird, wird die durch den Sprachschalter eingeführte Dämpfung wegen der kontinuierlichen Speicherung des anfänglichen Regelsignals ζ übermäßig stark herabgesetzt, so daß in gewissen Fallen ein Pfeifen auftreten kann. Erfindungsgemäß sind zur Vermeidung dieser Schwierigkeit, wenn die durch den Sprachschalter eingeführte Dämpfung durch das Regelsignal y oder ζ zu stark vermindert wird, gemäß F i g. 1 Rückstellkreise 300 und 301 vorgesehen, welche die in den Speicherschaltungen 51 und 54 gespeicherten Regelsi gnale y und ζ augenblicklich löschen und dann in diesen Speicherschaltungen neue Regelsignale entsprechend den neu eingeführten äußeren Bedingungen, d.h. Abstand zwischen Lautsprecher und Mikrophon sowie Rückhördämpfungs-Charakteristik, speichern. Diese Rückstellkreise 300 und 301 arbeiten wie folgt:

Zunächst sei der Empfangszustand betrachtet Beim Anliegen eines Signals vergrößert sich das Ausgangssignal des Komparators 50 in positiver Richtung, so daß das Regelsignal ζ im Speicherkondensator 56 gespeichert wird. Infolgedessen werden die durch den Sprachschalter eingeführten Dämpfungen Lt, Lr auf die vorher beschriebene Weise durch das Regelsignal ζ vermindert. Wenn der Teilnehmer unter diesen Bedingungen den Lautsprecher näher an das Mikrophon heranführt, erhöht sich der Wert oder Pegel des durch das Mikrophon erfaßten Umlaufsignals, so daß sich der Pegel des einen Eingangs Zt zum Komparator 50 erhöht. Folglich erhöht sich das Ausgangssignal dieses Komparators von einem positiven Wert aus in negativer Richtung. Der Rückstellkreis 301 überwacht die Polarität des Ausgangssignals des Komparators 50,

ίο und wenn dessen Polarität auf Negativ übergeht, bewirkt der Rückstellkreis 301 ein Kurzschließen des Speicherkondensators 56, um auf diese Weise das in ihm gespeicherte Regelsignal ζ zu löschen. Auf diese Weise kann der vorher erwähnte Fehlbetrieb vermieden werden. Nach dem Löschen des gespeicherten Regelsignals ζ wird die geregelte Dämpfung Ir(z) aufgehoben, wodurch der Eingang Zr zum Komparator 50 erhöht wird. Daraufhin wird das Ausgangssignal vom Komparator 50 wieder positiv, und der Rückstellkreis 301 wird deaktiviert. Auf diese Weise wird ein neues Regelsignal ζ erzeugt, welches den neu eingestellten äußeren Bedingungen entspricht.

Neben dem vorstehend beschriebenen Fall eines Fehlbetriebs während des Empfangszustands wird die

as Ausgangspolarität des Komparators 50 auch dann negativ, wenn die Schaltung in Abhängigkeit von einem übertragenen Signal in den Übertragungs- oder Sendezustand versetzt wird. Da die beiden Eingangssignale in diesem Fall die Beziehung Ζτ> Zr zueinander besitzen, ist das Ausgangssignal vom Komparator 50 negativ. Da diese Beziehung jedoch einem dem Sendezustand eigenen Pegel- oder Wertverhältnis entspricht, ist dies von dem durch das Empfangssignal festgestellten Fehlbetrieb der Schaltung verschieden.

.15 Daher muß der Rückstellkreis 301 deaktiviert werden, wenn die Schaltung in den Sendezustand gebracht wird. Da eine Unterscheidung zwischen dem Sende- und dem Empfangszustand an Hand der Polarität des Ausgangssignals des Komparators 49 ohne weiteres möglich ist, kann der Rückstellkreis 301 unter Ausnutzung der Polarität des Ausgangssignals χ des Komparators 49 deaktiviert werden, wenn die Schaltung in den Sendezustand (x > 0) versetzt ist. Mit anderen Worten, der Rückstellkreis 301 arbeitet nur dann, wenn sich die Schaltung im Empfangszustand befindet, um das gespeicherte Regelsignal ζ auf Grund der Tatsache zu löschen, daß sich die Polarität des Ausgangssignals vom Komparator 50 auf einen negativen Wert geändert hat, wenn der Teilnehmer den Lautsprecher näher an das

so Mikrophon heranführt.

In der gleichen Weise arbeitet der Rückstellkreis 300 nur dann, wenn die Schaltung in den Sendezustand eingestellt ist. Wenn nämlich während eines Gesprächs ein dritter Teilnehmer einen Nebenfernsprecher benutzt und dadurch die rückhördämpfende Charakteri stik verschlechtert, wird die Polarität des Ausgangssignals vom Komparator 48 negativ, so daß das im Speicherkondensator 53 der Speicherschaltung gespeicherte Regelsignal y durch die Wirkung des Rückstell- kreises 300 gelöscht wird.

Wie vorstehend erläutert, ist die Schaltung gemäß F i g. 1 somit so ausgelegt, daß sie die eingeführte Dämpfung durch Bestimmung des Grads der Rflckhördämpfungs-Charakteristik sowie durch Bestimmung der Größe der akustischen Kopplung zwischen dem Mikrophon und dem Lautsprecher regelt Ersichtlicherweise kann jedoch ein Pfeifen auch durch Anwendung einer der Schaltungen verhindert werden, welche

Regelsignale y und ζ an die Ausgangsklemmen 68 und 69 der Speicherschaltungen 51 und 54 gemäß Fig. 1 anlegen, um die eingeführte Dämpfung in Abhängigkeit von den beiden obengenannten Parametern, d. h. der Rückhördämpfungs-Charakteristik und der Größe der akustischen Kopplung, zu regeln.

Bei der erfindungsgemäßen Schaltung ist der Sprachschalter KSnicht auf die Schaltung gemäß F i g. 1 beschränkt, vielmehr kann auch der noch zu beschreibende Sprachschalter gemäß Fig.4 mit den gleichen _ιυ vorteilhaften Ergebnissen angewandt werden. Genauer gesagt, ist bei der abgewandelten Ausführungsform des Sprachschalters gemäß F i g. 4 der Steuer-Dämpfungsregelkreis 41 zur Lieferung der variablen Dämpfung Sr(z)gernäß F i g. 1 weggelassen, während ein Rcgclvcr \ stärker 410 mit einer der variablen Dämpfung Ir(z) genau entgegengesetzten Kennlinie A-^z) an der Eingangsseite des Gleichrichter-Filterkreises 42 vorgesehen ist. Die anderen Anschlüsse sind die gleichen wie beim Sprachschalter 38 gemäß Fig. 1. Die Kennlinie des Regelverstärkers 410 ist in F i g. 5 veranschaulicht, in welcher die Abszisse das Ausgangssignal ζ der Speicherschaltung 54 und die Ordinate den Verstärkungsgrad des Verstärkers 410 angibt.

Während bei der Schaltung gemäß F i g. 1 das Regelsignal Zr des an den Komparator 50 angelegten Empfangssignals durch den Steuer-Dämpfungsregelkreis 41 gepreßt wird, wenn das Empfangssignal durch den Komparator 50 festgestellt wird, wird bei der Schaltung gemäß F i g. 4 das andere Eingangssignal (Zj) -\o zum Komparator 50 durch den Regelverstärker 410 verstärkt und geregelt. Das Arbeitsprinzip isl jedoch bei beiden Ausführungsformen das gleiche. Bei diesen Ausführungsformen können die Widerstands-Dämpfungsglieder (44, 45 oder 46, 47) zur Feststellung des Unterschieds in den Werten oder Pegeln des Steuersignals für Sendung und Empfang sowie des Ujnlaufsignals und der Komparator (48 oder 50) durch einen Teiler ersetzt werden, welcher das Verhältnis der Werte oder Pegel von zwei Eingangssignalen feststellt.

Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen werden Sprachsignale gleichgerichtet und gefiltert, und die Dämpfungen werde;, durch Sprachsignale auf einen mittleren Pegel oder Wert geregelt, so daß der Frequenzgang des Systems vernachlässigt wurde. Tatsächlich hängen jedoch die Kopplung zwiichen Mikrophon und Lautsprecher sowie die Rückhördämpfungs-Charakteristik von der Frequenz oder der Phase ab, und diese Eigenschaften sind je nach den jeweiligen Betriebsbedingungen des Fernsprechgeräts allgemein so verschieden. Insbesondere wird ein Pfeifen sehr leicht bei einer Frequenz hervorgerufen, bei welcher die Kopplung zwischen dem Mikrophon und dem Lautsprecher am größten ist Bei den beschriebenen Ausführungsformen ist es jedoch unmöglich, die Frequenz zu bestimmen, bei welcher die maximale Kopplung auftritt, so daß in manchen Fällen die duich die Regelung verringerte Dämpfung Obermäßig sein kann, so daß ein Pfeifen hervorgerufen wird. Es ist jedoch möglich, diese Schwierigkeit auszuschalten, indem die Größe der durch die Widerstands-Dämpfungsglieder 44 bis 47 (Fig. 1) gewährleisteten Dämpfung etwas größer gewählt wird als der Unterschied in den Pegeln bzw. Werten (bei diesem Beispiel 6db) des Regelsignals und des Umlaufsignals unter den ungünstigsten Bedingungen.

Bei der Ausführungsform gemäß F i g. 1 sind zwei Gleichrichter-Fdterkreise 42 und 43 vorgesehen. Wenn die erforderliche Änderungsgeschwindigkeit der Signale x, y und ζ nicht gleich groß ist, müssen jedoch getrennte Gleichrichter-Filterkreise für jedes oder alle Eingangssignale zu den Komparatoren 48, 49 und 50 vorgesehen sein.

Im folgenden ist an Hand der Fig.6 bis 9 ein bevorzugtes Beispiel für die Dämpfungsregelkreise Li, .'.R und Ir beschrieben.

Die Schaltung gemäß F i g. 6 weist bei 70 den in F i g. 1 mit 39 bezeichneten Dämpfungsregelkreis Lt, bei 71 den in Fig. 1 mit 40 bezeichneten Dämpfungsregelkreis Lr und bei 72 den mit 41 bezeichneten Dämpfungsregelkreis Ir auf. Die Dämpfungsregelkreise Lt und Lr sind mit Eingangs- und Ausgangsklemmen 73, 74 bzw. 75, 76 versehen, und der Dämpfungsregelkreis Ir weist eine Ausgangsklernme 77 auf. A.p. eine Regelklemme 78 ist die Ausgangsklemme des Komparators 49 gemäß F i g. 4 angeschlossen, während mit einer Klemme 79 die Ausgangsklemme 68 der Speicherschaltung 51 gemäß Fig. 1 und mit einer Klemme 80 die Ausgangsklemme 69 der Speicherschaltung verbunden ist. Die Dämpfungsiegelkreise Lt und Lr weisen jeweils drei in Kaskade geschaltete Operationsverstärker 81,82 und 83 bzw. 84,85 und 86 auf. Der Dämpfungsregelkreis Ir weist dagegen einen einzigen Operationsverstärker 87 auf.

Die Verstärkungsgradedieser Verstärkerwerden durch Widerstände 88 bis 105 gesteuert oder geregelt. Bei dieser Schaltung sind mehrere MOS-Feldeffekttransistören - im folgenden einfach als MOSFETs bezeichnet - 105 bis 115 vorgesehen, deren Gate-Vorspannungen durch das an die Regelklemme 78 angelegte Regelsignal A" gesteuert werden. Weiterhin sina MOS-Feldeffekttransistoren 116 und 117, deren Gate-Vorspannungen durch das an die Regelklemme 79 angelegte Regelsignal y gesteuert werden, sowie MOS-Feldeffekttransistoren 118. 119 und 120 vorgesehen, deren Gate-Vorspannungen durch das an der Regelklemme 80 liegende Regelsignal ζ gesteuert werden.

Fig. 7 ist ein Schaltbild eines Verstärkers mit einem mit 130 bezeichneten Operationsverstärker, welcher einen umkehrenden Eingang 131. einen nichtumkehrenden Eingang 132 und eine Ausgangskiemme 133 aufweist. Widerstände 134 und 135 dienen zur Bestimmung des Verstärkungsgrads des Verstärkers. Der Verstärker besitzt eine Eingangsklemme 136 und eine Eingangssignaiquelle 137.

Fig. 8 veranschaulicht die Schalung eines MOS-Feldeffekttransistors 140 mit Drain-Elektrode 141. Source-Elektrode 142 und Gate-Elekt-ode 143 Zwischen Gate- und Source-Elektrode 142 und 143 isi eine Vorspannungsquelle 144 geschaltet.

Fig.9 zeigt eine Kennlinie eines solchen Transistors zur Veranschaulichung der Art der Änderung des differenzierten Widerstands zwischen Drain- und Source-Elektrode durch Änderung des über Gate- und Source-Elektrode aufgeprägten Vorspannungspotentials. In F i g. 9 gibt die Abszisse das Vorspannungspotential (Vgs) über Gate- und Source-Elektrode und die Ordinate den Widerstandswert /·<& zwischen Drain- und Source-Elektrode an. Gemäß F i g. 9 nimmt der differenzierte Widerstand γ& über Drain- und Source-Elektrode eines MOSFETs ab, wenn sich das Vorspannungspotential über Gate- und Source-Elektrode erhöht

In F i g. 6 bestehen alle Verstärker aus Operationsverstärkern, deren Verstärkungsgrade durch MOSFETs gesteuert werden. Der Verstärkungsgrad eines solchen

Verstärkers läßt sich durch die Gleichung

K = -° = -R₁R₁ (I)

ausdrücken, in welcher die Symbole eo, e„ Rf und R_s die gleichen sind wie die in Fig. 7. Der Verstärkungsgrad des Verstärkers wird somit durch zwei Widerstände 134 und 145 bestimmt, und er variiert umgekehrt proportional zum Widerstand R₅ an der Eingangsseite, ist jedoch dem Rückkopplungswiderstand Rf proportional. Wenn Drain- und Source-Elektrode des MOSFETs über den Eingangswiderstand R_s geschaltet sind, läßt sich der Verstärkungsgrad des Verstärkers durch die Gleichung

K =

= -R₁ [R, r_ds{V_GS)~]

(2)

ausdrucken, in welcher [RJ/rds] den Gesamtwert des Widerstands R_s und des differenzierten Widerstands r_di zwischen Drain- und Source-Elektrode bedeutet, die parallel geschaltet sind. Da sich gemäß Fig.9 der differenzierte Widerstand zwischen Drain- und Source-Elektrode eines MOSFETs bei zunehmendem Vorspannungspotential Vas über Gate- und Source-Elektrode verringert, geht aus der Gleichung hervor, daß sich der Verstärkungsgrad des Verstärkers erhöht, wenn sich die Gate-Vorspannung des MOSFETs erhöht. Wenn dagegen der MOSFET parallel zum Rückkopplungs-Widerstand Rf (Fig. 7) geschaltet ist, nimmt der Verstärkungsgrad des Verstärkers ab, wenn sich die Gate-Vorspannung des MOSFETs erhöht.

Bei der Schaltung gemäß Fig. 6 wird der Verstärkungsgrad des Verstärkers durch den MOSFET unter Ausnutzung seiner Charakteristik gesteuert oder geregelt. Zunächst ist die Arbeitsweise der Operationsverstärker gemäß F i g. b beschrieben. In der folgenden Beschreibung bedeuten Km den erhöhten Verstärkungsgrad des Operationsverstärkers 83. r₉₂ den Wert des Widerstands 92 und Td^x) den Wert des Widerstands über der Drain- und Source-Elektrode eines durch ein Signal χ gesteuerten MOSFETs. Die Verstärkungsgrade der Operationsverstärker 83 und 84 lassen sich durch folgende Gleichungen wiedergeben:

■lr_g2//r_d

r_g2//r_d,{x)] ,

K₈₄ = - ir₉₅//r_ds{x)']/r_9A. .

r_ds (X=O) >· Γ92./95

ν* (x = *o) < T₉₂₁T₉₅.

Sodann ergeben sich die ungefähren Werte der Verstärkungsgrade K« und Km für χ — 0, αό durch folgende Gleichungen:

(3) 45'

(4)

Nunmehr sei angenommen, daß das Regelsignal χ innerhalb eines Bereichs OS AfS Xo varriert und daß gilt:

bzw.

K₈₃(X = 0) = -r₉₃/r₉₂ , (5)

K₈₃(X = X₀) = -r,₃/r_A,(x = X₀), (6)

K_K4 (x = 0) = -I₉₅, T₉₄. (7)

K₈₄(X = X₀) = -r_A,(x = X_n) r₉₄ . (8)

Aus diesen Gleichungen geht hervor, daß der Absolutwert des Verstärkungsgrades K₈₃ unter den

Sendebedingungen (x — xo) einen Maximalwert besitzt, unter den Empfangstedingunger. (x = 0) jedoch am kleinsten ist. Mit anderen Worten: Der Verstärkungsgrad des Operationsverstärkers 83 verringert sich unter Empfangsbedingungen, weil der Sprachschalter eine Dämpfung einführt. Der Absolutwert des Verstärkungsgrads Kg₄ wird unter Sendebedingungen (x = Ao) am kleinsten, während er unter Empfangsbedingungen am größten ist. Mit anderen Worten: Der Verstärkungsgrad des Verstärkers 84 wird unter Sendebedingungen verringert, weil der Sprachschalter VS eine Dämpfung einführt. Im Bereich 0 < χ < x_a nehmen beide Verstärkungsgrade Werte zwischen den Höchst- und Mindestwerten ein. Auf diese Weise variieren die Verstärkungsgrade der Operationsverstärker 83 und 84 bei variierendem Signal λ in entgegengesetzten Richtungen entsprechend der in Fig.4 ausgezogen eingezeichneten Kennlinie.

Im folgenden ist die Arbeitsweise der Operationsverstärker 81 und 82 beschrieben. Die Verstärkungsgrade dieser Operationsverstärker entsprechen den folgenden Gleichungen:

K₈, = -['se, 'K(A
K₈₂ = -[''.η r^lx

₈, r_J((r), r_d,(x)].

(9) (10)

Unter der Voraussetzung, daß gilt
'-JsU=X,,) « Is₄-Lr₈₈ r_Js(;)]. r_gi.[iq„ >,,
'•j.,** = 0) » 'W ['W ''.1.,Ul]- Lr-H,' '-Js(V

lassen sich die angenäherten Werte der Verstärkungsgrade Κ«; und K_e> bei χ = 0, x₀ durch folgende Gleichungen ausdrücken:

K₈₁(X = Ol =
K₈₁(X = X₀I φ

-I₈₉ [r₈₈. T_ds(zl] . (11)
-1 . (12)

(13)
(14)

Diese Gleichungen zeigen, daß die Absolutwerte der Verstärkungsgrade K_st und K₈₂ unter Sendebedingungen (x = Xo) gleich 1 sind, so daß diese Verstarkungsgrade keinen Einfluß auf die Arbeitsweise des Systems haben, wenn das System unter Sendebedingungen arbeitet.

Die Gleichungen (11) und (12) zeigen, daß die Verstärkungsgrade unter Empfangsbedingungen (x = 0) ansteigen, wenn sich die Signale y und ζ erhöhen und /WW und rds(z) abnehmen. Unter Empfangsbedingungen wird die Dämpfung an der Sendeseite eingeführt, so daß sich der Verstärkungsgrad des Operationsverstärkers 83 verringert. Wenn daher die Verstärkungsgrade der Operationsverstärker 81 und 82 unter Empfangsbedingungen vergrößert werden, wird die an der Sendeseite durch den Sprachschalter eingeführte Dämpfung verringert.

Auf diese Weise wird durch Verwendung dei Operationsverstärker 81 und 82 die an der Sendeseite durch die Signale y und ζ eingeführte Dämpfung verringert.

Die VerstärkunPSTadp der Onerationsverstärker 8i

und 86 lassen
ausdrücken:

sich durch folgende Gleichungen

K_x, = ——

)')] + Lr₉₁/ r_dJx)]

(16)

Setzt man nun

j.x = V₀) « r_q8, r₉₉. r₉₇, [

'"liU- ^r103· ^l01·

d>(x = 0) » r_q8 = T₉₇ = r_I02 = r

_I02 = r_I01 » r„₉.

L^r9bZ.^;r_dj(.v)]. r_I03, ί'Ίοο ^rjs(^r)]·

so ergeben sich die ungefähren Werte der Verstärkungsgrade /we? und K_sb bei Ar = 0, xo durch folgende Gleichungen: 2s

s(.χ - 0) = - _r- .-———-

(17)

r_ds(x = 0) + r₉₉ "Uy)JTr^x = .V₀)

(18)

= O) = - ^ ^" L^rino 'j._tU)J +

= — —— = — 1 'Ίηι

(19)

K_H6(.X = .X₀) - -

»·₍κ(-ν = -v„

⁽²⁰⁾

Diese Gleichungen zeigen, daß die Absolutwerte der Verstärkungsgrade Km und Ksb unter Empfangsbedingungen (x = 0) gleich 1 sind, so daß sie unter diesen Bedingungen des Systems keinen Einfluß auf dessen Arbeitsweise haben. Außerdem zeigen die Gleichungen bo (18) und (20), daß sich unter den Sendebedingungen (x = Af₀^ die Verstärkungsgrade erhöhen, wenn sich die Signale yund ζ erhöhen und rdJ[y) und r^z) abnehmen. Unter Sendebedingungen wird dann die Dämpfung durch den Sprachschalter an der Empfangsseite (15 eingeführt, wodurch der Verstärkungsgrad des Operationsverstärkers 84 herabgesetzt wird. Infolgedessen bewirkt die Erhöhung der Verstärkungsgrade der

Operationsverstärker 85 und 86 eine Verringerung der an der Empfangsseite durch den Sprachschalter eingeführten Dämpfung. Auf diese Weise kann durch Anwendung der Operationsverstärker 85 und 86 die an der Empfangsseite durch die Signale yund ζ eingeführte Dämpfung verringert werden.

Der Verstärkungsgrad des Operationsverstärkers 87 läßt sich schließlich durch folgende Gleichung ausdrükken:

Kh-, = - Cr₁₀₅ZZr₁₁₁(Z)]Zr₁₀₄. (21)

Diese Gleichung zeigt, daß es durch Herabsetzung von rd/z) möglich ist, den Verstärkungsgrad ^87 zu verringern. Mit anderen Worten: Es ist möglich, den Steuer-Dämpfungsregelkreis 41 [Ir(z)] gemäß F i g. 1 durch den Operationsverstärker 87 zu ersetzen.

Obgleich in der vorstehenden Beschreibung klargestellt worden ist, daß es möglich ist, die eingeführte Dämpfung unter Sende- und Empfangsbedingungen zu regeln, ist zu beachten, daß die Änderungen der Verstärkungsgrade der Operationsverstärker 81,87 und

86 in bezug auf rj/z,¹ gleich sein sollten. Genauer gesagt: Wenn der Verstärkungsgrad des Operationsverstärkers

87 um 10 db unter eine Regel- oder Steuerspannung von ζ = Zo verringert wird, sollten die Verstärkungsgrade der Operationsverstärker 81 und 86 unter Empfangsund Sendebedingungen um ebenfalls 10 db erhöht werden. Dieser Kopplungsbetrieb läßt sich ohne weiteres realisieren. Wenn nämlich die Werte der Widerstände T₈₈, noo und /ί_Ο5, mit denen rjjz) parallel geschaltet ist, gleich groß gewählt werden, sind die Änderungen der Verstärkungsgrade K»\, K& und K& in bezug auf die Änderung von r^z) gleich. Auf dieselbe Weise ist es durch Wahl von Γ90 = r% möglich, die Änderungen der Verstärkungsgrade Kg2 und /ias in bezug auf die Änderung von rd/y)gleich zu gestalten.

Fig. 10 ist ein Schaltbild einer abgewandelten Ausführungsform der Schaltung gemäß Fig.4, bei welcher ein Mikrophonverstärker zur Verstärkung des Ausgangssignals des Mikrophons an Stelle des variablen RegelVerstärkers 410 [Aτ{ζ)]gemäß Fig.4 vorgesehen ist, der durch das Empfangssignal gesteuert wird. Die Schaltung gemäß Fig. 10 entspricht derjenigen gemäß Fig.4 mit der Ausnahme, daß die zur Verhinderung eines Pfeifens vorgesehenen Dämpfungsregelkreise 201 und 202 durch die Regelsignale Af und y gesteuert werden, während der Mikrophonverstärker 200 und der Lautsprecher-Regel verstärker 203 durch die Regelsignale χ und ζ gesteuert werden. Aus diesem Grund wird im folgenden nur die von der Arbeitsweise der Schaltung gemäß Fig.4 abweichende Arbeitsweise beschrieben. Im folgenden sei nunmehr der Fall betrachtet, in welchem das Empfangssignal an die Schaltung gemäß Fig. 10 angelegt wird, die in den Empfangszustand gebracht wurde. Unter diesen Bedingungen wird der Verstärkungsgrad des variablen oder Regelverstärkers 203 zur Gewährleistung eines ausreichenden Hörpegels durch das Regelsignal * auf einen Nennwert eingestellt, wobei der Verstärkungsgrad durch das Regelsignal ζ nicht beeinträchtigt wird. Andererseits wird der Verstärkungsgrad des variablen oder Regelverstärkers 200 auf den Nennwert eingestellt, wenn das Regelsignal ζ gleich Null ist, doch erhöht sich der Verstärkungsgrad des Verstärkers 200 bei einer Vergrößerung des Regelsignals z. Mit anderen Worten: Bei der Schaltung gemäß F i g. 6 arbeitet der Regelverstärker 200 unter Empfangsbedingungen, d. h. im Empfangszustand, auf die gleiche Weise wie der

variable Regelverstärker 410 gemäß F i g. 4. infolgedessen erhöht sich der Verstärkungsgrad des Regelverstärkers 200 in einem der Abnahme der akustischen Kopplung zwischen dem Mikrophon und dem Lautsprecher entsprechenden Maß. Dies bedeutet, daß dann, wenn der Regelverstärker 200, der Dämpfungsregelkreis 201 und der Verstärker 3 das gesamte Sendesystem bilden, die durch den Sprachschalter an der Sendeseite eingeführte Dämpfung um einen der Erhöhung des Verstärkungsgrads des Regelverstärkers 200 entsprechenden Betrag verringert wird.

Wenn die Schaltung vom Sende- in den Empfangszustand umgeschaltet wird, kehrt der Verstärkungsgrad des Regelverstärkers 200 infolge der Polaritätsänderung des Regelsignals χ auf den Nennwert zurück. Andererseits erhöht sich der Verstärkungsgrad des Regelverstärkers 203 infolge des Regelsignals ζ unter den vorherigen Empfangsbedingungen um einen der Vergrößerung des Verstärkungsgrads des Regelverstärkers 200 entsprechenden Betrag, d.h. infolge der Abnahme der akustischen Kopplung zwischen Mikrophon und Lautsprecher.

F i g. 11 veranschaulicht die Einzelheiten der Schaltung gemäß Fig. 10. Die Schaltung gemäß Fig. 11 entspricht derjenigen gemäß Fig.6, nur mit dem Unterschied, daß der Steuer-Dämpfungsregelkreis 72 bei der Schaltung gemäß F i g. 6 nicht vorhanden ist und daß als variabler Regelverstärker ein Verstärker in Form von Operationsverstärkern 81 und 86 vorgesehen ist. ,0

Bei der bekannten Schaltung mußte bei einer Leitungsdämpfung von 10 db durch den Sprachschalter eine große Dämpfung von etwa 30 db eingeführt werden. Bei der erfindungsgemäßen Schaltung wird die Dämpfung automatisch um etwa ?0 db verringert, so daß der Sprachschalter nur eine Dämpfung von 10 db einzuführen braucht. Diese eingeführte Dämpfung von. 10 db ist so gering, daß der Teilnehmer das Vorhandensein des Sprachschalters beim Gespräch nicht merkt.

Obgleich die Erfindung vorstehend in bevorzugten Ausführungsformen dargestellt und beschrieben ist, ist sie keineswegs auf diese Ausführungsformen beschränkt, da dem Fachmann selbstverständlich gewisse Änderungen und Abwandlungen möglich sind, ohne daß vom Rahmen und vom Grundgedanken der Erfindung abgewichen wird.

Zusammenfassend wird mit der Erfindung somit eine Lautsprecher-Fernsprechschaltung geschaffen, bei welcher das Sprachsignal als Regel- oder Steuersignal zur Bestimmung der Größe der Abnahme der akustischen Kopplung zwischen dem Lautsprecher und dem Mikrophon des Fernsprechapparats sowie der Kopplung zwischen Sende- und Empfangsschaltung einer rückhördämpfenden Schaltung von einem angenommenen ungünstigsten Zustand, für welchen die Fernsprechschaltung ausgelegt ist, herangezogen wird, wodurch automatisch der Wert der zur Verhinderung eines Heulens oder Pfeifens vorgesehenen variablen Dämpfung um einsn dieser Abnahme entsprechenden Wert herabgesetzt wird. Diese Schaltung gewährleistet zufriedenstellende Gesprächseigenschaften mit einer kleineren eingeführten Dämpfung als im Fall eines herkömmlichen Sprachschalters, wodurch die durch den Sprachschalter hervorgerufenen unnatürlichen Sprechbedingungen wesentlich verbessert werden.

Hierzu 7 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Lautsprecher-Fernsprechschaltung mit einem Sprachschalter, welcher Hauptkomparatoren mit Eingängen für bestimmte Steuersignalpegel von Empfangs- und Übertragungssignalen und je einen Ausgang für Differenzsignale aufweist, wobei die Differenzsignale zur Steuerung der Übertragung des Sprechsignals Steuerkomparatoren beeinflussen und mit Filterkreisen, Verzögerungsgiiedern und Dämpfungsregeleinrichtungen, dadurch gekennzeichnet, daß der Sprachschalter (F i g. 1) einen ersten, mit einer Übertragungsleitung verbundenen Gleichrichter-Filterkreis (42) für die Gleichrichtung und Filterung des durch diese Übertragungsleitung übertragenen Sprachsignals derart aufweist, daß ein in dem Übertragungssignal enthaltener Sprachpegel abnehmbar ist, und daß ein zweiter, mit einer Empfangsleitung verbundener Gleichrichter-Filterkreis (43) für die Gleichrichtung und Filterung des über die Empfangsleitung empfangenen Sprachsignals derart vorgesehen ist, daß ein in dem Empfangssignal enthaltener Steuersignaipegel abgebbar ist, und daß ein Haupt-Analog-Komparator (49) in den Hauptkomparatoren zum Vergleich der, aus dem ersten und dem zweiten Gleichrichter-Filterkreisen (42) bzw. (43) kontinuierlich und veränderlich abgegebenen Ausgangssignale vorgesehen ist und daß Widerstands-Dämpfungsglieder (44, 45, 46, 47) zur Dämpfung der, aus dem ersten und dem zweiten Gleichrichter-Filterkreis (42) bzw. (43) kommenden Ausgangssignale vorgesehen sind, und daß mindestens ein Steuer-Analog-JComparator (48, 50) einen Eingang für die kontinuierlichen und veränderlichen Ausgangssignale aus den Dämpfungsgliedern und einen Eingang für die von dem ersten bzw. zweiten Gleichrichter-Filterkreisen kommenden, ungedämpften Signale aufweist, und daß je eine Speichervorrichtung (51,54) die aus dem Steuer-Analog-Komparator (48, 50) kontinuierlich und veränderlich kommenden Ausgangssignale so lange speichert, bis eine Löschung durch eine Rückstellschaltung (300, 301) folgt und daß ein Übertragungs-Dämpfungsregelkreis (39) mit der Übertragungsleitung und ein Empfangs-Dämpfungs-Regelkreis (40) mit der Empfangsleitung derart verbunden sind, daß auf die Sprechleitung durch Verwendung der kontinuierlichen und veränderlichen Ausgangssignale aus dem Haupt-Analog-Komparator eine Dämpfung einführbar ist und daß die jeweilige Dämpfungsgröße durch die kontinuierlichen und veränderlichen Ausgangssignale aus der Speichervorrichtung steuerbar ist.

2. Lautsprecher-Fernsprechschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstellschaltung (300,301) den in der Speicherschaltung (51, 54) gespeicherten Inhalt löscht, wenn die äußeren Betriebsbedingungen des Telefons variieren, insbesondere wenn der Abstand zwischen einem mit der Empfangsleitung verbundenen Lautsprecher und einen mit der Übertragungsleitung verbundenen Mikrophon verändert ist.

3. Lautsprecher-Fernsprechschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein zusätzlieher Steuer-Dämpfungsregelkreis (41) vorgesehen ist, welcher zwischen die Empfangsleitung und den zweiten Gleichrichterfilterkreis (43) zwischengeschaltet ist und daß die Dämpfung des zusatzlichen Steuer-Dämpfungsregelkreises (4ί) vergrößert wird, wenn die Ausgangssignale aus der Speichervorrichtung (54) größer werden (Fig. 1).

4. Lautsprecher-Fernsprechschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein zusätzlicher Steuerregelverstärker (410) vorgesehen ist, welcher zwischen die Übertragungsleitung und den ersten Gleichrichterfilterkreis (42) zwischengeschaltet ist und daß die Verstärkung des zusätzlichen Steuerregelverstärkers (410) vergrößert wird, wenn die Ausgangssignale aus der Speichervorrichtung (51) größer werden (F i g. 4).

5. Lautsprecher-Fernsprechschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein zusätzlicher Regelverstärker (200) für den Übertragungskreis und ein zusätzlicher Regelverstärker (203) für den Empfangskreis vorgesehen sind, welche durch Verwendung des Ausgangs von dem Haupt-Analog-Komperator (49) und des Ausgangs von der Speichervorrichtung (54) als Parameter gesteuert werden (F ig. 10).