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Fernsprechteilnehmerstation mit Verstärker, insbesondere Halbleiterverstärker
Die Erfindung betrifft elektrische Verstärker, insbesondere Verstärker mit Kristalltrioden, und die
Anwendung solcher Verstärker in Fernsprechteilnehmerstationen.
Bei der Entwicklung der elektronischen Vermittlungssysteme ergab sich, dass die Verwendung der üblichen Fernsprechteilnehmerstationen Schwierigkeiten mit sich brachte, da bei derartigen Vermittlung- systemen verschiedene Bedingungen bezüglich Frequenzbereich und Leistungsaufnahme in Betracht gezo- gen werden müssen. So kann z. B. bei den elektronischen Systemen üblicherweise das herkömmliche nie- derfrequente Rufsignal nicht ohne grosse Schwierigkeiten mit dem erforderlichen Pegel übertragen wer- den. Anderseits ist es auch nicht immer möglich, den zur Speisung eines Kohlemikrophons benötigten starken Strom zur Verfügung zu stellen, insbesondere dann, wenn er noch durch die Wicklungen eines
Transformators mit Eisenkern fliessen muss.
Schliesslich ist manchmal eine besondere Art der Signalgabe vorgeschrieben, die eine andere Einrichtung als die übliche Wäh1einrichtung erfordert.
Diese verschiedenen Forderungen können nicht erfüllt werden, ohne einen Verstärker an der Teilnehmerstation zu verwenden. Dieser Verstiirker muss folgende Bedingungen erfüllen t Im Ruhezustand darf sein Stromverbrauch nur gering sein. Ferner soll sein Stromverbrauch im Betriebszustand auch nicht grö- sser sein als es das zu verstärkende Eingangssignal erforderlich macht. Ausserdem soller gute elektrische Eigenschaften aufweisen sowie zuverlässig arbeiten und keinen grossen Aufwand erfordern. Wesentlich besser als die Röhrenverstärker sind Transistorverstärker hiefür geeignet.
Es sind Fernsprechteilnehmerstationen bekannt, in denen ein oder mehrstufige Transistorverstärker vorgesehen sind, um die vom Mikrophon gelieferten Sprechströme zu verstärken, bevor sie über die Teilnehmerleitung zum Amt übertragen werden. Das Anrufsignal wird in diesen Anordnungen in üblicher Weise durch niederfrequenten Wechselstrom übertragen, der einen Wecker zum Ertönen bringt. Diese Stationen erfüllen aber nicht die an elektronische Vermittlungssysteme gestellten Forderungen.
In andern bekannten Anordnungen wird der Fernhörer der Fernsprechstation als Ruforgan verwendet.
Er dient also dazu, ein ankommendes Anrufsignal wahrnehmbar zu machen. Dabei liegt im Rufstromkreis eine Gasdiode, die durch den ankommenden Rufstrom gezündet wird und den Ruf zum Fernhörer gelangen lässt. Eine Verstärkung der Sprechströme findet in der Fernsprechstation nicht statt.
Die erfindungsgemässe Fernsprechteilnehmerstation mit Verstärker, insbesondere Halbleiterverstärker ist gekennzeichnet durch einen im Ruhezustand der Teilnehmerstation durch eine ihm zugeführte Vorspannung gesperrten, im Falle von ankommenden Rufstrom-Signalen als Verstärker wirkenden Halbleiterverstärker, insbesondere Transistorverstärker, der über Kontakte des Gabelumschalters mit dem Mikrophon derart in Reihe geschaltet ist, dass im Betriebszustand der Station eine Verstärkung der im Mikrophon erzeugten Sprechströme auftritt.
Bei einer solchen Fernsprechteilnehmerstation ist nach der weiteren Ausbildung der Erfindung vorgesehen, dass ein Teil des Ausgangssignales des Verstärkers nach einer Gleichrichtung für die Dauerdesankommenden Anrufsignales zur Erzeugung einer Vorspannung für den Verstärker dient.
Vorzugsweise ist der Arbeitspunkt des Verstärkers vom Pegel des Eingangssignales abhängig gemacht.
Die Erfindung ist nach einer weiteren Ausbildung dadurch gekennzeichnet, dass die einen Teil der Ausgangsleistung des Verstärkers abnehmende und dem Verstärker als Vorspannung wieder zufUhrende Steuereinrichtung aus wenigstens einem stromrichtungsabhängigen Glied und zwei Kondensatoren be-
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steht, von denen der eine in Abhängigkeit von der auftretenden Ausgangsleistung aufgeladene Konden- sator im Kollektorkreis des Transistors angeschaltet ist und die von der Aufladung des ersten Kondensators abhängig gemachte Ladespannung am zweiten Kondensator als Steuerspannung an den Basis-Emitterkreis des Transistors angelegt ist.
Weiters kann zwischen die beiden Kondensatoren der Steuereinrichtung ein den Ladestrom des zweiten Kondensators begrenzender Widerstand eingeschaltet werden.
Zwischen die beiden Kondensatoren der Steuereinrichtung kann auch ein stromrichtungsabhängiges Glied eingeschaltet werden, das den Ladestrom des zweiten Kondensators begrenzt.
ImNebenschluss zu dem denBasisemitterkreis des Transistors steuernden Kondensator und dem strom- richtungsabhängigen Glied ist vorzugsweise ein linearer oder nichtlinearer Widerstand angeordnet, der den Bereich begrenzt, in dem der Kondensator aufladbar ist.
Nach einer andern Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die einen Teil der Ausgangsleistung des Verstärkers abnehmende und dem Verstärker als Vorspannung wieder zuführende Steuereinrichtung aus einem Transformator besteht, dessen Primärwicklung im Transistorausgangskreis liegt und dessen Sekun- därwicklung. in Reihe geschaltet ist mit einem stromrichtungsabhängigen Glied und einem Kondensator, und dass die am Kondensator auftretende Spannung als Steuerspannung fUr den Basis-Emitter-Kreis des Transistors dient.
Schliesslich iet im Betriebszustand der Teilnehmerstation die Zenerdiode durch Kontakte des Gabelumschalters mit einem Widerstand in denSchleifenstromkreis inReihe eingeschaltet und der Verbindungpunkt der beiden Schaltmiltel mit der Basis des Transistors verbunden, so dass durch die an der Zenerdiode auftretende konstante Bezugsspannung der Transistor in leitendem Zustand gehalten wired und die im Mikrophon erzeugten Sprachsignale verstärkt werden,
Der Transistor in den nachstehend beschriebenen Anordnungen dient also d, ei verschiedenen Zwekken :
1. Zur Verstärkung der von einem schwach erregten Kohlemikrophonkommenden Sprechströme,
2. zur Verstärkung eines aus einer Einzelfrequenz oder einer Kombination mehrerer Tonfrequenzen bestehenden Anrufsignals, das einem elektLoakustischen Wandler zugeführt wird, der die normale Klingel ersetzt,
3. in Verbindung mit einer Zenerdiode zur Stabilisierung des Schleifenstromes.
Das hier genannte Rufsignal ist für viele Zwecke brauchbar und angenehm, da es nicht so schrill ist wie eine Glocke. Wenn dabei der normale Fernhörer nicht ausreicht, so wird zur Verbesserung ein Schwingspulensystem oder ein Übertragungssystem mit hohem Wirkungsgrad in einem schmalen Frequenzband verwendet.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung beschrieben.
Fig. l zeigt den Sprechstromkreis für eine Fernsprechteilnehmerstation. Fig. 2 zeigt eine Ausgleichs-
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3teilnehmerstation. Fig. 4 zeigt eine Schalturg zur Verstärkung eines an einer Teilnehmerstation aufgenommenen Rufsignals. Fig. 5 zeigt eine Abänderung der Fig. 4. Die Fig. 6a, b und c zeigen drei weitere Verstärkerschaltungen. Fig. 7 zeigt nochmals eine weitere Verstärkerschaltung. Fig. 8 zeigt Einzelheiten der Schaltung gemäss Fig. 6. Fig. 9 zeigt die Schaltung einer Fernsprechteilnehmerstation, bei der ein Verstärker gemäss Fig. 4 Verwendung findet. Fig. 10 zeigt eine Schaltung für eine Fernsprechteilnehmerstation, bei der ein Verstärker gemäss Fig. 6b Verwendung findet. Fig. 11 zeigt die Schaltung nach Fig. 10 abgeändert für die Verwendung einei Zenerdiode.
Es sei zunächst der Sprechstromkreis betrachtet. Die besonderen Merkmale des in Fig. l dargestellten Sprachverstärkers ergeben sich logisch aus dem vorhergehenden, nämlich dass der Leitungsstrom klein gehalten werden und ein gewöhnliches Kohlemikrophon verwendet werden soll. Um das Mikrophon und den Transistorverstärker in der günstigsten Weise mit Strom zu versorgen, wird der gesamte Leitungsstrom durch das Mikrophon und die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors in Reihe geleitet. Ausserdem ist nur eine einzige zusätzliche Stromzufuhr erforderlich, nämlich für den verhältnismässig geringen Basisstrom des Transistors, der von einem Spannungsteiler entnommen wird.
In dem in Fig. 1 gezeigten Sprechstromkreis stellen A und B die Anschlüsse dar, durch die die Teilnehmerstation an die Teilnehmerschleife angeschlossen wird. Der Anschluss B ist über den Widerstand R2 und das Mikrophon TX an den Emitter des Transistors TR angeschlossen. Der Anschluss B ist ausserdem über den Widerstand Rl, den Widerstand R3 und einen Autotransformator AT zum Kollektor des Transistors TR geführt. Der Anschluss A ist mit einer Anzapfung des Autotransfonnators AT verbunden.
Der zwischen dem Widerstand RZ und Mikrophon TX liegende Punkt C ist über einen Kondensator Cl mit dem Punkt D
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den AutotransformatorZwei verschieden ausgebildete Rufstromkreise sind nachstehend beschrieben, nämlich ein einfacher Sperrverstärker, der durch die Wechselstromspitzenwerte eines ankommenden Tonsignals betrieben wird, und ein Verstärker, in dem selbsttätig eine Vorspannung in Anhängigkeit vom Signalpagel zugeführt wird, um eine Arbeitsweise mit hoher Verstärkung sicherzustellen.
Fig, 4 zeigt eine einfache Schaltung zur Verstärkung eines Rufsignals Die Anschlusspunkte A und B sind an die Batterie einer Vermittlungsstelle angeschlossen. In Reihe mit der Batterie liegt eine Wechselstromquelle SS, aus aer die tonfrequenten Wechselstromsignale entnommen werden. In der TeilnehmerStation ist der Anschlusspunkt B direkt mit der Basis des Transistors TR und über den Widerstand R8 mit dem Emitter des Transistors verbunden. An den Punkt A ist der Kollektor des Transistors TR über die Wicklung 54 eines Transformators T4 angeschlossen. Ausserdem stellt der Kondensator C5 eine Verbindung zwischen dem Widerstand R8 und dem A'1Schlusspunkt A her. Ein Gleichrichter W1 ist parallel zum Widerstand R8 geschaltet. Die Wicklung S5 des Transformators T4 ist in Reihe mit einem Lautsprecher LS geschaltet.
Um dem Teilnehmer einen ankommenden Anruf anzuzeigen, wird die Spannungsquelle SS eingeschaltet. Positive Halbwellen überlagern sich der Spannung der Amtsbatterie und fliessen über den Stromkreis, der den Kondensator C5 und den Widerstand R8 enthält. Die Aufladung des Kondensators C5 bewirkt einen Stromstoss im Emitter-Kollektor-Kreis des Transistors TR. Über die in diesem Stromkreis eingeschaltete Primärwicklung S4 des Transformators T4 wird ein entsprechender Stromstoss in der Sekundärwicklung S5 erzeugt und dadurch der Lautsprecher LS erregt. Während der negativen Halbwellen der von der Spannungsquelle SS ausgesandten Signale ist der Transistor TR nichtleitend und eine Restladung im Kondensator C5 wird entweder langsam und teilweise über den Widerstand R8 oder schnell und vollständig über den gestrichelt eingezeichneten Gleichrichter W1 abgeleitet.
Um Leistungsverluste im Widerstand R8 der Fig. 4 zu vermeiden, kann der Anschlusspunkt B mit der Basis und dem Emitter des Transistors TR über. eine bzw. zwei Wicklungen eines Transformators T3 verbunden werden, wie in Fig. 5 gezeigt ist. Der in Fig. 4 gezeigte Transformator T4 und der Lautsprecher 15 sind in Fig. 5 schematisch durch einen Lastwiderstand dargestellt. Die Teilnehmerstation arbeitet beim Einschalten der Signalstromquelle SS in der oben in Fig. 4 beschriebenen Weise. Eine Restladung im Kondensator C5 wird durch eine Wicklung des Transformators T3 über die Dauer der negativen Halbwellen abgeleitet. Der Transformator T3 selbst ist sehr klein und trägt zu dem Umfang oder dem Gewicht der Teilnehmerstation nur unwesentlich bei.
Der in den Fig. 4 und 5 beschriebene einfache Transistorverstärker arbeitet als B-Verstärker.
Der Hauptnachteil dieses einfachen Verstärkers ist seine unsymmetrische Eingangsimpedanz und seine geringe Verstärkung. Wenn das Signal am Emitter negativ wird, so wird der Transistor gesperrt und die Eingangsimpedanz nimmt den Wert des induktiven Widerstandes der Primärwicklung des Eingangstransformators an. Bs ist daher besser, wenn der Transistor in Vorwärtsrichtung vorgespannt ist, wenn Signale aufgenommen werden. Der Verstärker kann dann linear im A-Betrieb arbeiten. Die Eingangsimpedanz ist dann symmetrisch und die Empfindlichkeit für schwache Eingangssignale ist sehr stark verbesser.
Das kann dadurch erreicht werden, dass ein geringer Teil des Ausgangssignals gleichgerichtet und vom Kollektorkreis des Verstärkers zur Basis rückgekoppelt wird. Der erforderliche Teil für eine befriedigende Arbeitsweise ist sehr gering und bedeutet für den Ausgangskreis keine grosse Belastung. Der Transistor erhält also eine solche Vorspannung, dass er als A-Verstärker arbeitet, d. h., dass er sowohl während der positiven als auch während der negativen Halbwellen des Rufstromes leitend ist. Die Fig. 6a, 6b, 6c und 7 zeigen vier Möglichkeiten, wodurch dies erreicht werden kann.
In der Fig. 6 ist der Anschlusspunkt B über die Primärwicklung des Transformators T3 an den Emitter des Transistors angeschlossen und über beide Wicklungen des Transformators T3 in Reihe mit dem Kondensator C7 mit der Basis des Transistors verbunden. Der Kollektor des Transistors ist an die Wicklungen eines Autotransformators T4 angeschlossen, von wo ein Abgriff zum Anschlusspunkt A führt. Der Anschluss A ist mit der Primärwicklung des Transformators T3 durch einen Kondensator C5 verbunden. An einer geeigneten Stelle längs der Wicklungen des Transformators T4 ist ein Abgriff für den Anschluss eines Kondensators C6 vorgesehen.
In der Fig. 6a ist der Kondensator C6 mit dem Kondensator C5 über einen Gleichrichter W2 und mit dem Kondensator C7 über einen Begrenzungswiderstand R9 verbunden. Während der ersten positiven Halbwelle des Rufsignals arbeitet der Kondensator C5 und der Transistor TR wie bereits beschrieben und eine Ausgangsleistung wird am Kollektor des Transistors geliefert. Diese Ausgangsleistung erzeugt über den Gleichrichter W2 eine Aufladung des Kondensators C6, der seinerseits einen Ausgleichsladestrom über den Widerstand R9 vom Kondensator C7 bezieht. Dadurch wird das Potential an der Basis des Transistors
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TR verringert. Während der nachfolgenden negativen Halbwelle wird die positive Ladung des Kondensa- tors C6 über den Gleichrichter W2 abgeleitet. Der Vorgang wiederholt sich dann.
Der Widerstand R9 dient zur Begrenzung des vom Kondensator C6 aus dem Kondensator C7 gezogenen Ladestroms und be- stimmt dadurch das an der Basis des Transistors TR liegende Potential.
In der Fig. 6b ersetzt ein Gleichrichter W3 den Widerstand R9. Der Gleichrichter W3 ist entgegen- gesetzt gepolt zu dem Gleichrichter W2. Während der aufeinanderfolgenden Halbwellen des Rufsignals werden die Gleichrichter abwechselnd durchlässig. Dabei dient der Sperrwiderstand eines jeden Gleich- richters dazu, die Wirkung des andern Gleichrichters zu begrenzen.
In Fig. 6c ersetzt der Gleichrichter W5 den Widerstand R9 der Fig. 6a. Der Gleichrichter W5 ist ent- gegengesetzt gepolt verglichen mit dem Gleichrichter W2. Der Widerstand RIO dient als Begrenzungs- widerstand.
Wenn im ankommenden Signal grosse Amplituden auftreten, ist es erforderlich, den Kollektorstrom zu begrenzen, damit der Transistor nicht überlastet wird. Dies kann durch geeignete Bemessung des Kon- densators C6 in Fig. 6b oder der Widerstände R9 und RIO in Fig. 6a bzw. 6c erreicht werden. Bei einem bestimmten Eingangspegel werden die Schwingungsamplituden im Kollektorkreis begrenzt und demzufol- ge tritt nur eine geringe Änderung der Vorspannung auf. Die Schwingungsform im Ausgangskreis wird da- bei allerdings rechteckiger und das hörbare Zeichen wird dadurch schriller.
Die Schaltung nach Fig. 6c kann bei geeigneter Wahl von C6 und R10 als Pendeloszillator verwen- det werden. Es ist möglich, diese Arbeitsweise zu verwenden, um eine Tonhöhe zu erhalten, die Ihn- lich der ist, die man bei einem Doppeltoneingang erhält, was eine grössere Annäherung an den Klang einer Telephonklingel ergeben kann.
In all diesen drei Fällen kann die der Basis des Transistors TR zugeführte Vorspannung einen be- stimmten Wert haben und kann so gewählt sein, dass eine Verstärkung der vollen Amplitude oder nur eines
Teiles einer negativen Halbwelle des Anrufsignals erzielt wird. Wird die gesamte negative Halbwelle verstärkt, so arbeitet der Transistor als A-Verstärker.
Dieselben Ergebnisse können dadurch erreicht werden, dass durch die Vorspannung nicht die Basis, sondern der Emitter des Transistors in der in Fig. 7 gezeigten Weise gesteuert wird. Der Anschlusspunkt B ist über die Primärwicklung des Transformators T3 in Reihe mit dem Kondensator C8 an den Emitter des
Transistors TR angeschlossen. Über beide Wicklungen des Transformators T3 ist die Basis des Transistors
TR mit dem Anschlusspunkt B verbunden. Der Kollektor des Transistors TR ist mit dem Anschlusspunkt A über die Primärwicklung des Transformators T5 verbunden. Die Sekundärwicklung des Transformators T5 überbrückt zusammen mit dem Gleichrichter W6 den Kondensator C8. An einem Punkt in diesem Stromkreis zwischen dem Gleichrichter W6 und dem Kondensator C8 ist der Kondensator C5 angeschlossen, der eine Verbindung zum Anschlusspunkt A herstellt.
Es ist ersichtlich, dass Wechselstromhalbwellen des Signals, das im Ausgang durch den Kollektor erzeugt wird, die Aufladung des Kondensators C8 und daher auch das Potential am Emitter des Transistors TR bestimmen. Der für die Vorspannung erforderliche Strom ist hier indessen viel grösser und wird durch Heruntertransformieren am Ausgangstransformator T5 gewonnen.
Die Fig. 8 zeigt in ausgezogenen Linien eine Schaltung gemäss Fig. 6a zusammen mit einigen Werten einiger Schaltelemente, die in der Praxis als brauchbar gefunden wurden. Wenn eine Anordnung gemäss Fig. 6b erforderlich ist, so wird, wie durch die gestrichelten Linien dargestellt ist, ein Gleichrichter eingefügt und statt dessen der Widerstand R9 entfernt. Ausserdem ist in der Fig. 8 noch ein Lautsprecher enthalten, durch den einem Teilnehmer ein ankommender Ruf angezeigt wird.
Fig. 9 zeigt die vollständige Schaltung einer Teilnehmerstation, die zur Verwendung in einem elektronischen Vermittlungssystem geeignet ist. Der Transistor TR wird verwendet als Sprachverstärker im Betriebszustand und als Ruftonverstärker im Ruhezustand der Teilnehmerstation. Der Transformator T7 dient als Ausgangstransformator für jede Verstärkerfunktion und gleichzeitig als Ausgleichsübertrager für den Sprechzustand. Die Umschaltung zwischen beiden Zuständen wird durch den normalen Gabelumschalter bewirkt, dem noch einige Kontakte hinzugefügt wurden. Die Kontakte des Gabelumschalters sind mit CS1 -CS5 bezeichnet und in der Lage gezeichnet, die sie einnehmen, wenn der Handapparat auf der Gabel ruht.
Der Anschlusspunkt B ist über den Widerstand R12 und das Mikrophon TX mit dem Emitter des Transistors TR verbunden, von wo eine Leitung über den Kontakt CS1 und den Kondensator C12 zum An- schlusspunkt A weiterführt. Der Anschluss 3 ist ausserdem über die eine Seite des Umschaltekontaktes CS2 mit de'Basis das Transistors TR verbunden. An die andere Seite des Umschaltekontaktes CS2 ist ein Ausgleichsnetzwerk angeschlossen, das aus den beiden parallelgeschalteten Kondensatoren C10 und Cll und einem Widerstand Rll gebildet ist und auf seiner andern Seite zum Mikrophon TX führt. Ein Widerstand
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R13 überbrückt die beiden Seiten des Kontaktes CS2.
Der Kollektor des Transistors TR ist an die WicK- lungen a, b, c, d des Autctransformators T7 angeschlossen und der Kontakt CS3 führt von dort aus weiter zu einem zwischen dem Kondensator Cll und dem Widerstand Rll liegenden Punkt des Ausgleichsnetz- werkes. Zwischen den Windungen a und b des Autotransformators liegt ein Abgriff, an dem der Anschluss- punkt A angeschlossen ist. Der Kontakt CS4 ist in Reihe mit dem Lautsprecher LS parallel zu der Wick- lung c des Autotransformators geschaltet. Zwischen den Wicklungen c und d des Autotransformators T7 wird eine Leitung abgenommen, die über den Kondensator C9, den Kontakt CS5 und den Fernhörer RX, der durch den Nummernscheibenarbeitskontakt DON2 überbrückt ist, zum Anschlusspunkt B führt.
Der
Gleichrichter W7 ist zwischen dem Anschlusspunkt B und einen Punkt eingefügt, der zwischen Kontakt
CS1 und Kondensator C12 liegt. Die Anschlusspunkte B und A sind über einen Nummernscheibenarbeits- kontakt DON1, den Unterbrecherkontakt IC und einen Widerstand T14 miteinander verbunden.
Wenn im Ruhezustand der Teilnehmerstation der Handapparat auf der Gabel ruht, ist die Basis des
Transistors gleichstrommässig nicht vorgespannt und die Frequenz des Rufsignals, die im Amt angelegt wird, tritt über die Kontakte CS2 und CS1 sowie über den Kondensator C12 im Basis-Emitterkreis des
Transistors auf. Dies ruft im Basis-Kollektorkreis des Transistors TR ein Signal hervor. Dieser Kreis enthält den Kontakt CS2 und die Wicklung a des Autotransformators T7, in dessen Wicklung c dadurch eben- falls ein Signal erzeugt wird, das den Lautsprecher LS erregt. Wenn der Teilnehmer antwortet, werden die Gabelumschaltekontakte CS1 - 5 betätigt und unterbrechen die Stromkreise für das Rufsignal.
Durch das seiner Basis über den Widerstand R13 und den Kontakt CS2 zugeführte Potential erhält der
Transistor eine Vorspannung, die ihn in den leitenden Zustand versetzt. Sprachsignale, die im Mikrophon TX erzeugt werden, treten nun im Basis-Emitterkreis des Transistors TR auf, der den betätigten Kontakt CS2 und den Kondensator C10 enthält. Verstärkte Signale treten im Basis-Kollektorkreis des Transistors auf, der die Wicklungen a, b, c und d des Autotransformators T7, den betätigten Kontakt CS3, den Widerstand 11 und den betätigten Kontakt CS2 enthält. Hier werden wiederum in den Wicklungen b, c und d Signale erzeugt, die direkt zum Anschlusspunkt A und über den betätigten Kontakt CS3, Kondensa- tor Cll und Widerstand R12 zum Anschlusspunkt B geleitet werden.
In der Teilnehmerschaltung der Fig. 10 wird der Transistor TR sowohl zur Verstärkung der vom Mikrophon TX erzeugten Sprachsignale als auch zur Verstärkung eines ankommenden Rufsignals in der im Zusammenhang mit Fig. 6b beschriebenen Weise verwendet. Die Gabelumschaltekontakte CSl1 - 15 sind in der Stellung gezeichnet, die sie einnehmen, wenn der Handapparat auf der Gabel liegt. Die Anschlusspunkte A und B dienen wieder zum Anschliessen der vom Amt kommenden Schleife. Vom Anschluss B führt eine Verbindung zur Primärwicklung des Transformators T3 und zum Widerstand R15, der durch den Kontakt CS12 überbrückt wird.
Von dort führt eine Verbindung über das Mikrophon TX, das durch den Kontakt CS13 überbrückt wird, den Emitter und Kollektor des Transistors TR, die in Reihe geschalteten Wicklungen a, b, c, d des Transformators T7 und den Umschaltekontakt CS14 zum Anschlusspunkt A. Eine andere Verbindung führt vom Widerstand R15 über den Kondensator C5 und den Kontakt CS14 zum Anschlusspunkt A. Von der Primärwicklung des Transformators T3 führt eine Verbindung zu einem Spannungsteiler, der aus den Widerständen Rl und R3 gebildet ist und von dort weiter zur einen Seite des Um- schaltekontaktes CS15. Der Kontakt CS15 ist ausserdem über den Kondensator C9 und den durch den Nummernscheibenarbeitskontakt DON2 überbrückten Fernhörer RX mit dem Anschlusspunkt B verbunden.
Von einem zwischen den Widerständen RI und R3 gelegenen Punkt G führt eine Verbindung über die Sekundärwicklung des Transformators T3, die durch den Kontakt CSU überbrückt ist, zur Basis des Transistors TR.
Der Kondensator C7 ist zwischen dem Punkt G und einem Punkt zwischen Kondensator C5 und Widerstand R15 eingefügt. Zwischen den Wicklungen a und b des Transformators T7 ist ein Abgriff vorgesehen, der zum Kontakt CS14 führt. An die Wicklung c des Transformators T7 ist ein in Reihe mit dem Kontakt CS15 geschalteter Ruflautsprecher LS angeschaltet, der dazu benutzt wird, dem Teilnehmer einen ankommenden Anruf anzuzeigen. Der Kollektor des Transistors TR ist mit dem Kondensator C6 verbunden, auf den ein Paar entgegengesetzt gepolte Gleichrichter G3 und G4 folgen, von denen der eine, W3, an den Punkt G und der andere, W4, an die Primärwicklung des Transformators T3 angeschlossen ist. Die Anschlusspunkte A und B sind über einen Nummernscheibenarbeitskontakt DON 1, den Unterbrecherkontakt IC und den Widerstand R14 miteinander verbunden.
Um den Teilnehmer einen ankommenden Anruf anzuzeigen, wird im Amt ein Rufwechselstromsignal der Schleife zugeführt. Dieses läuft vom Anschlusspunkt B über die Primärwicklung des Transformators T3, Kontakt CS12, Kondensator C5 und Kontakt CS14 zum Anschlusspunkt A. Über die Sekundärwicklung des Transformators T3 wird ein Signal im Basis-Emitterkreis des Transistors TX erzeugt, der den Kontakt CS13 und den Kondensator C7 enthält. In der Weise, wie sie in Fig. 6b beschrieben wurde, wird ein
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verstärktes Signal im Basis-Kollektorkreis des Transistors TR erzeugt, der die in Reihe liegenden Wick- lungen a, b, c, d des Transformators T7, die Kondensatoren < "5, C7 und die Sekundärwicklung des Trans- formators T3 enthält. Die Kondensatoren C5, C 6 bzw.
C7 entsprechen den Kondensatoren C5, C6, C7 der
Fig. 6b. Durch die Wicklung c des Transformators T7 wird ein Signal über den Kontakt CS15 zum Ruflaut- i sprecher LS geleitet, der dadurch erregt wird.
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schaltekontakte Coli - 15 betätigt. Die Stromkreise, über die das Anrufsignal zugefuhrt wurde, werden unterbrochen, indem die Kontakte die Sekundärwicklung des Transformators T3 kurzschliessen und das
Mikrophon TX und den Fernhörer RX wirksam in den Stromkreis einschalten. Der Schleifenstromkreis ) zwischen den Anschlusspunkten A und B wird gebildet durch die Primärwicklung des Transformators T3, den aus den Widerständen R1 und R3 bestehenden Spannungsteiler, dem betätigten Kontakt CS14. Der
Punkt G entspricht dem Punkt D der Fig. l.
Das am Punkt G auftretende Potential wird der Basis des Tran- sistors TR zugeführt, der dadurch in den leitenden Zustand gebracht wird. Dadurch wird der Vorspannmngs- stromkreis, der den Kondensator C6 und die Gleichrichter W3 und W4 enthält, unwirksam. Gleichstrom fliesst vom Anschlusspunkt B zum Anschlusspunkt A über das Mikrophon TX auf dem Wege über die Pri- märwicklung des Transformators T3, Widerstand R15, Mikrophon TX, Emitter und Kollektor des Tran- sistors TR, Wicklung a des Transformators T7 und dem betätigten Kontakt CS14. Sprachsignale, die im
Mikrophon TX erzeugt werden, treten im Basis-Emitterkreis des Transistors auf, der den Kondensator C7 und den betätigten Kontakt CSl1 enthält.
Verstärkte Signale werden im Basis-Kollektorkreis des Tran- sistors erzeugt, der die Wicklungen a, b, c und d des Transformators T 7 in Reihenschaltung, die Konden- satoren C5, C7 und den betätigten Kontakt CSl1 enthält. Induzierte Signale werden über den betätigten
Kontakt CS14 und die in Reihe geschalteten und als Sekundärwicklungen arbeitende Wicklungen b, c und d des Transformators T7 sowie über den Kondensator C5, Widerstand R15 und die Primärwicklung des
Transformators T3 auf die Femsprechleitung gegeben. Ankommende Sprachsignale werden in einem
Stromkreis aufgenommen, der durch den geschlossenen Kontakt CS14, die Wicklungen b und c des Trans- formators T7, den betätigten Kontakt CS15, den Kondensator C9 und den Fernhörer RX gebildet wird.
Es sei nun noch die Stabilisierung des Leitungsstromes beschrieben. Es ist erforderlich, dass der
Gleichstrom, der im normalen Sprechzustand verbraucht wird, sich ausschliesslich in genau definierten
Grenzen hält, um ein exaktes Arbeiten des Verstärkers in der Teilnehmerstation sicherzustellen und ein zuverlässiges Erkennen des Leitungszustandes an der Vermittlungsstelle zu gewährleisten. Normalerweise hängt der Leitungsstrom sehr stark von der Länge und den Abmessungen des Leiters ab und er ist ausserdem noch infolge Schwankungen der Widerstandswerte auch Änderungen unterworfen.
Diese Nachteile können durch die Verwendung einer konstanten Vergleichsspannung in der Teilneh- merstation vermieden werden. Am bequemsten ist eine an Stelle des Widerstandes R1 in Fig. 1 einge- schaltete Zenerdiode. Die Ströme im Transistor sind so, dass sie am Widerstand R2 einen Spannungsab- fall hervorrufen, der im wesentlichen gleich ist der Durchlassspannung der Zenerdiode und nur geringfü- gig abhängt von der Speisung oder andern Transistoreigenschaften. Die Eigenschaften eines Transistors ändern sich bekanntlich mit einer Temperaturerhöhung. Durch Stabilisierung mit einer Zenerdiode wird auch in dieser Hinsicht eine Verbesserung erreicht un, es sind dadurch weitere Temperaturbereiche zulässig.
Fig. ll zeigt eine Schaltung für eine Fernsprechteilnehmerstation, in der eine Zenerdiode in Verbindung mit einem Transistor verwendet ist, um den Leitungsstrom ut abhängig vom Schleifenwiderstand konstant zu halten, wenn die Teilnehmerstation in Betrieb genommen ist. Um in elektronischen Vermitt- lungssystemen die anrufende Leitung feststellen zu können, ist es erforderlich, dass jede Leitung gleichviel Strom verbraucht, wenn sie sich im Rufzustand befindet. Diese Forderung machte es bisher notwendig, dass für jede Leitung eine individuelle Anpassung vorgesehen wurde. Durch die Verwendung einer Zenerdiode in der weiter unten beschriebenen Weise wird eine solche individuelle Anpassung überflüssig.
Da die Zenerdiode in dem Stromkreis der Teilnehmerschaltung eingefügt ist, erfolgt das Ein-und Ausschal- ten der Diode durch den Teilnehmer.
Zum Zwecke eines direkten Vergleichs ist die Schaltung gemäss Fig. 10 als Grundlage für die Schal tung der Fig. ll genommen worden. Der einzige Unterschied zwischen den beiden Schaltungen ist der, dass eine Zenerdiode Z in Fig. l1 den Widerstand R1 der Fig. 10 ersetzt, und dass die Diode Z mit dem Widerstand R3 am Punkt H verbunden ist. Die Diode Z kann auch so betrachtet werden, als ob sie den Widerstand R1 der Fig. 1 ersetze. Für ein zufriedenstellendes Zusammenarbeiten der Diode Z mit dem Transistor TR ist es nicht erforderlich, dass der Transistor mit einer Vorspannungsschaltung versehen ist, die die Kondensatoren C6, C7 und die Gleichrichter W3 und W4 enthält.
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Emitter des Transistors TR verbunden.
Der Anschluss B ist ebenfalls mit der Basis des Transistors TR über die Zenerdiode Z verbunden. Der Anschlusspunkt A ist über die Wicklungen des Transformators AT (Fig. 1) oder T7 (Fig. 11) direkt mit dem Kollektor des Transistors TR und über den Widerstand R3 mit der Basis des Transistors TR verbunden. Wenn die Teilnehmerstation in Betrieb ist, bestehen zwei parallele Strompfade zwischen den Anschlussklemmen A und B, nämlich der Emitter-Kollektorkreib des Transistors TR und die Zenerdiode Z in Reihe mit dem Widerstand R3.
Die Schaltelemente in der Teilnehmerstation sind so bemessen, dass dann, wenn die Station in Betrieb ist, die Spannung an der Zenerdiode Z einen Stromfluss durch die Diode verursacht. Es ist eine Eigentümlichkeit einer Zenerdiode, dass sie in ihrem leitenden Zustand an ihren Enden eine konstante Spannung behält, trotz Änderungen im Strom. Daher sind die Spannungsunterschiede zwischen Anschlussklemme B und Punkt D (Fig. 1) oder H (Fig. l1) konstant, wenn die Teilnehmerstation in Betrieb ist. Diese Spannung ist gleich der Summe der Spannungen an Basis und Emitter des Transistors TR und dem Span-
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letztere konstant sein. Daher ist auch der Strom, der durch den Widerstand R2 (Fig. l) oder Widerstand R15 (Fig. l1) zum Emitter des Transistors TR fliesst, konstant.
Die Spannung an den Anschlusspunkten A und B hängt vom Leitungswiderstand ab, d. h. von dem Widerstand. der Leitung. die diese Anschlusspunkte mit der Amtsbatterie verbindet. Wenn die Spannung an den Punkten A und B einen gewissen Wert über- oder unterschreitet, tritt eine entsprechende Erhöhung oder Verminderung der Spannung am Widerstand R3 auf, da der Spannungsabfall an der Diode Z konstant bleibt. Der Strom, der durch die in Reihe mit dem Widerstand R3 geschaltete Diode Z fliesst, wird entsprechend erhöht oder erniedrigt. während der im Emitterkreis fliessende Strom konstant bleibt. Die Spannungsänderung am Widerstand'R3 wira begleitet durch einen Wechsel der Spannung zwischen Basis und Kollektor des Transistors. TR.
Es ist eine Eigentümlichkeit eines Transistors, dass der im Kollektorkreis fliessende Strom durch diese Änderung nicht beeinflusst wird.
Der Strom, der durch die Zenerdiode und den dazu in Reihe geschalteten Widerstand R3 fliesst, versorgt die Basis des Transistors TR mit Vorspannung. Dieser Strom braucht daher nicht gross zu sein und die Schaltelemente der Teilnenmerstation sind so bemessen, dass nanezu der gesamte zwischen den Anschluss- punkten A und d im Betriebs3ustand der Station fliesseade Strom im Emitter-Kollektorkreis des Transi- stors TR verläutt. Da dieser Strom auf einem konstanten Wert gehalten wird, ist folglich auch der in der Teilnehmerschleife fliessende. Strom ebenfalls im wesentlichen konstant und unabhängig vom Schleifenwiderstand.
Wenn Änderungen der Umgebungstemperatur die Leitfähigkeit des Transistors TR verändern, werden diese durch eine entsprechende Spannungsänderung am Widerstand R3 aufgehoben.
Abschliessend seien noch kurz die Vorgänge bei der Nummerwahl beschrieben. Dit. ill den Fig. 9, 10 und 11 gezeigte Anordnung für die Wahl ist zur Verwendung in elektronischen Vermittlungssystemen geeignet. Wahlimpulse bestehen aus Impulsen wechselnder Spannung an Stelle von Stromunterbrechungsimpulsen bei herkömmlichen Systemen. Die Impulse werden dadurch erzeugt, dass der Widerstand R14 intermittierend an die Anschlusspunkte A und B angeschaltet wird. Wie aus der Fig. ll ersichtlichist, hat dieZenerdiode Zw ährend derDauer der WÅahlimpulse keinen Einfluss auf den Stromfluss in der Schleife.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Fernsprechteilnehmerstation mit Verstärker, insbesondere Halbleiterverstärker, gekennzeichnet durch einen im Ruhezustand der Teilnehmerstation durch eine ihm zugeführte Vorspannung gesperrten, im Falle von ankommenden Rufstrom-Signalen als Verstärker wirkenden Halbleiterverstärker, insbesondere Transistorverstärker, der über Kontakte des Gabelumschalters mit dem Mikrophon derart in Reihe geschaltet. ist, dass im Betriebszustand der Station eine Verstärkung der im Mikrophon erzeugten Sprech- ströme auftritt.