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Gabelschaltun für Fernsprechstationen mit Verstärkern.
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Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für eine Gabelschaltung
in Form einer Brückenschaltung für über die Teilnehmerleitung gespeiste Fernsprechstationen
mit Mikrofon und Hörkapsel im Handapparat, mit Lautsprecher und Freisprechmikrofon,
mit Sendeverstärker und mit über einen Differenzverstärker angesteuertem Empfangsverstärker
und wobei der Mikrofonkreis und der Hörerkreis auf gemeinsamem Bezugspotential liegen,
wobei weiterhin nur ein Ubertrager sowohl für die Einkoppelung ankommender als auch
für die Einkoppelung abgehender Sprachsignale erfolgt und wobei die Gabel dämpfung
durch die Aussteuerung eines Verstärkernetzwerkes unter anderem mit Hilfe einer
Leitungsnachbildung erfolgt.
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Im Fernsprechverkehr bei Gegensprechen ist es notwendig, daß die eigene
Sprache des Stationsteilnehmers nicht oder nur stark gedämpft über die Hörkapsel
zu hören ist. Hierzu ist in der Stationsschaltung eine Gabel schaltung vorgesehen,
die dafür sorgt, daß sich die durch Beschallung des Mikrofons entstehenden Wechsel
ströme in der Übertragerwicklung in Bezug auf die Hörkapsel aufheben. Die Primärseite
der Ubertragerwicklung ist in zwei Teilwicklungen aufgeteilt, an deren Verbindungspunkt
das Mikrofon angeschlossen ist. Damit die von dem Mikrofon durch die Teilwicklungen
fließenden Ströme gleich groß sind, ist in der Stationsschaltung in bekannter Weise
eine sogenannte Leitungsnachbildung aus einem ohmschen Widerstand und einem Kondensator
enthalten. Diese Nachbildung
entspricht im wesentlichen dem komplexen
Eingangswiderstand der Teilnehmerleitung (DE-OS 26 19 598).
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Geht man davon aus, daß die Fernsprechstation eine Freisprechstation
sein soll, dann muß sowohl für die Empfangsseite als auch für die Sendeseite ein
Verstärker vorgesehen sein (ähnlich DE-AS 17 62 058). Sind solche Verstärker vorgesehen,
dann werden diese aktiven elektronischen Bauteile üblicherweise über die Teilnehmerleitung
mit Speisegleichspannung versorgt. Wenn Mikrofon- und Hörerkreis ein gemeinsames
Bezugspotential benötigen (z.B.
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wegen Steuergliedern in beiden Kreisen bei einer Lautfernsprechstation),
dann muß zur potentialfreien Einkopplung des Mikrofonsignals in die Diagonale der
Gabel brücke ein weiterer Übertrager vorgesehen werden (Bild 1). Hierdurch ergeben
sich zusätzliche Verluste und auch wegen der Größe und der zusätzlichen Kosten ist
eine solche Lösung nicht günstig.
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Es ist daher bereits eine elektronische Gabel schaltung (Fig. 2) vorgeschlagen,
bei der nur ein Ubertrager vorg-esehen ist und bei der der Empfangsverstärker (EV)
über einen Differenzverstärker (DV) angesteuert wird. Dieser Differenzverstärker
wird seinerseits in Abhängigkeit einer Leitungsnachbildung (ZN) gesteuert, die in
bekannter Weise aus der Parallelschaltung von einem Kondensator und einem ohmschen
Widerstand besteht.
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Bei einer solchen Schaltungsanordnung geht für die Brückenabgleichung
auch die Hauptinduktivität des Übertragers (Ü3 in Fig. 2) in den komplexen Widerstand
ZL der Teilnehmerleitung ein, wodurch bei der vorliegenden Leitungsnachbildung besonders
für tiefere Sprachfrequenzen nur eine ungenügende Rückhördämpfung bzw. ein ungenügender
Brückenabgleich gegeben ist (Fig. 3).
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Um einen besseren Abgleich zu erreichen, müßte der Leitungsnachbildung
ZL eine weitere Induktivität in Größe der Hauptinduktivität des verwendeten Ubertragers
parallel geschaltet werden. Bei der modernen Bauweise der Fernsprechstationen ist
jedoch die Verwendung einer realen Spule unzweckmäßig.
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Die Aufgabe der Erfindung soll daher darin bestehen, eine ausreichend
wirksame Leitungsanpassung für vorgenannte Stationsschaltungen zu finden, ohne hierzu
ein induktives Bauelement verwenden zu müssen.
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Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Nachbildung aus der Parallelschaltung
-eines ohmschen Widerstandes, eines Kondensators und einer mit Hilfe eines Gyrators
aus einer Kapazität gewonnenen Induktivität besteht.
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Hieraus ergibt sich der Vorteil, daß zum Erreichen einer ausreichenden
Leitungsanpassung nur Bauteile verwendet werden, die beispielsweise ein geringes
Gewicht und geringe Abmessungen haben und integrierbar sind.
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Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung wird anhand von 4 Figuren
erläutert.
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Fig. 1 zeigt eine mögliche, aber ungünstige Ausführung einer Stationsschaltung
für einen Lautfernsprecher und besteht aus zwei Übertragern U1 und U2,, einem Sendeverstärker
SV, einem Empfangsverstärker EV, einem Lautsprecher L, einem Mikrofon M, der Leitungsnachbildung
ZN und dem Leitungswiderstand ZL.
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Fig. 2 zeigt eine ähnliche Stationsschaltung, jedoch mit einer einen
Ubertrager ersetzenden elektronischen Gabelschaltung, bestehend aus einem Mikrofon
M, den Wider-
ständen R1, R2, der Leitungsnachbildung ZN, einem
Differenzverstärker DV, dem Empfangsverstärker EV, dem Leitungswiderstand ZL, dem
Lautsprecher L, dem Ubertrager Ü3 und der Gleichrichterbrücke G.
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Fig. 4 zeigt die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung.
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Sie enthält ein Mikrofon MH (im Handapparat), ein Mikrofon MF (Freisprechmikrofon),
eine Hörkapsel H (im Handapparat), einen Lautsprecher L, einen Ubertrager U, einen
Empfangsverstärker EV, einen Differenzverstärker DV, einen Sendeverstärker SV, eine
Nachbildung ZN' (ohmscher Widerstand R5, Kondensator C, Gyrator Gy), einen Leitungswiderstand
ZL' (eigentlicher Leitungswiderstand ZL+ komplexer Widerstand des Ubertragers Ü),
die ohmschen Abgleichwiderstände Rl und R2 sowie zwei Spannungsteiler bestehend
aus R2/R4 und R6/R7.
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Bei einer Fernsprechstation entsprechend der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung
soll es sich um eine Freisprechstation mit Sende- und Empfangsverstärker handeln.
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Die Speisegleichspannungsversorgung für die elektronischen Bauelemente,
wie beispielsweise die Verstärker SV, EV und DV erfolgt über die so lnehmerleitung,
wobei als Verpolungsschutz eine Gleichrichterbrücke G (beispielsweise wie in Fig.
1 und 2) vorgesehen ist. Es sei auch angenommen, daß aus Steuerungsgründen ein potentialfreies
Einkoppeln der Mikrofonsignale gefordert ist. Dies könnte beispielsweise nach der
Fig. 1 erfolgen, wobei die Eingangssignale über den Ubertrager Ü1 zum Empfangsverstärker
EV und zum Lautsprecher'L gelangen, während die Sendesignale vom Mikrofon M und
damit vom Sendeverstärker SV über den Ubertrager Ü2 zur Teilnehmerleitung gelangen.
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Aufgrund der Mittelanzapfung der Primärwicklung des Ubertragers U1
wird bei entsprechender Anpassung der Nachbildung ZN an den komplexen Leitungswiderstand
ZL der Eingang
des Empfangsverstärkers in bekannter Weise durch
Mikrofonsignale nicht beaufschlagt.
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Bei modernen Stationsschaltungen ist ein solcher zweiter Ubertrager
(Ü2) sowohl aus Platzgründen, als auch aus Gewichtsgründen und wegen seiner Gleichstromverluste
unerwünscht. Es wird deshalb nach der Figur 2 verfahren, indem man eine sogenannte
elektronische Gabeischaltung verwendet.
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Im Teilnehmerleitungskreis liegt nur mehr der Verpolungsschutz G und
eine Wicklung des Übertragers Ü3. Die Widerstände Rl und R2 bilden die Abgleichwiderstände
entsprechend der Fig. 3.
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Über das Mikrofon M aufgenommene und durch den Sendeverstärker SV
verstärkte Sprachsignale gelangen über den Widerstand R1 und den Übertrager U3 auf
die Teilnehmerleitung. Ebenso gelangen diese Signale über R1 auf den positiven Steuereingang
des Differenzverstärkers DV und über R2 auf den negativen Steuereingang des Differenzverstärkers
DV. Sind die ohmschen Widerstände Rl und R2 gleich, und wäre ZN gleich ZL und der
Übertrager U3 als Widerstandselement wirkungslos, dann würde am Ausgang des Differenzverstärkers
DV und damit am Ausgang des Empfangsverstärkers EV entsprechend einer ausreichenden
Gbeldämpfung kein Signal abgegeben werden. Die Gabeldämpfung ist jedoch insbesondere
für tiefe Frequenzen unzureichend, da die Induktivität des Übertragers Ü3 beim Ausgangssignal
über R1 (und damit an +DV) in den Leitungswiderstand ZL eingeht.
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Um wieder einen ausreichenden Abgleich zu erreichen, muß der üblicherweise
aus der Parallelschaltung eines ohmschen Widerstandes (R5 in Fig. 4) und eines Kondensators
(C in
Fig. 4) bestehenden Nachbildung ZN noch eine dem Übertrager
U3 entsprechende Induktivität parallel geschaltet werden. Um nun aus schon angeführten
Gründen einen weiteren Übertrager zu vermeiden, wird erfindungsgemäß der Leitungsnachbildung
ZN ein Gyrator Gy parallelgeschaltet. Ein solcher Gyrator Gy besteht in bekannter
Weise aus einem Widerstands- und Verstärkernetzwerk, welches eine Kapazität in eine
Induktivität transformiert.
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Dieser Gyrator ist leicht, bringt nur unwesentliche Speisespannungsverluste
und ist integrierbar. Dem komplexen nach Fig. 4 aus ZL und Ü bestehenden Leitungswiderstand
ZL' entspricht jetzt die aus R5, C und dem Gyrator Gy bestehende Leitungsnachbildung
ZN'.
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Über das Hörermikrofon MH oder bei Umlegen des Kontaktes K1 über das
Freisprechmikrofon MF aufgenommene und über den Sendeverstärker SV verstärkte Signale
gelangen über R1 auf ZL' und über den Spannungsteiler R6/R7 auf einen Eingang des
Differenzverstärkers DV und über den Spannungsteiler R2/R4 auf ZN' und den anderen
Eingang des Differenzverstärkers DV. R2 entspricht dabei dem Abgleichwiderstand
R2 in Fia. 3. Damit ist eine ausreichende Gabeldämpfung gegeben und am Ausgang des
Differenzverstärkers DV wird für den Hörer H oder bei Schließen des Kontaktes K2
für den Empfangsverstärker EV und den Lautsprecher L kein Signal abgegeben. Zur
Erläuterung sei noch angeführt, daß die Spannungsteiler zur Realisierung der Schaltungsanordnung
notwendig sind um dem Gyrator und dem Differenzverstärker nur einen Bruchteil der
von dem Sendeverstärker gelieferten Signalspannung zuzuführen, wodurch eine Übersteuerung
der entsprechenden Verstärker vermieden wird.
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Die Entnahme der Gleichspannung aus der Teilnehmerleitung über einen
Verpolungsschutz ist der Einfachheit halber in
Eig. 4 nicht dargestellt.
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Aus dem Vorstehenden geht hervor, daß es nach der erfindungsgemäßen
Schaltungsanordnung in einfacher Weise möglich ist, bei der Verwendung einer elektronischen
Gabel schaltung in einer Fernsprechstation der vorgeschilderten Art ohne zusätzlichen
Ubertrager eine ausreichende Gabeldämpfung zu erhalten.
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4 Patentansprüche 4 Figuren