DE1512830C - Reaction-free hybrid circuit for back hearing loss for telephones - Google Patents

Description

I 512 830I 512 830

Die Erfindung betrifft ein Fernsprecher-Sprechnetzwerk unter Verwendung von Ohmschen Gabelschaltungen zur Rückhördämpfung. .The invention relates to a telephone speech network using ohmic hybrid circuits for back hearing loss. .

Zweidraht-Fernsprecherschaltungen enthalten üblicherweise eine Gabelschaltung, in der das Mikrophon (Sprechkapsel) und das Telephon (Hörkapsel) zueinander konjugiert angeordnet sind. Im Ergebnis treten in der Sprechkapsel oder in der Hörkapsel erzeugte Signale in der jeweils anderen Kapsel stark, aber nicht vollständig gedämpft auf. Genauer gesagt teilt sich die in der Sprechkapsel erzeugte Signalenergie zwischen zwei benachbarten Induktionsspulen in Abhängigkeit von der Impedanzanpassung zwischen dem Netzwerk und der Teilnehmerleitung auf. Ein Anteil der· Energie fließt zur Teilnehmerleitung, und der andere Teil wird in der Nachbildung vernichtet. Auf Grund der relativen Polung .der miteinander gekoppelten Spulen löscht sich deren Induktionswirküng aus, so daß nur eine sehr kleine Rückhörenergie auf die Hörkapsel gekoppelt wird. Die Größe des Rückhörens, die zu einer Annäherung der Güte bei einem direkten Gespräch führt, wird durch die Impedanzanpassung zwischen dem Netzwerk und der Teilnehmerleitung eingestellt.Two-wire telephone circuits usually contain a hybrid circuit in which the microphone (Speech capsule) and the telephone (earpiece) are arranged conjugated to one another. Step into the result Signals generated in the speaking capsule or in the earpiece are strong in the other capsule, but not completely muffled on. More precisely, the signal energy generated in the microphone is shared between two adjacent induction coils depending on the impedance matching between the network and the subscriber line. One part of the · energy flows to the subscriber line and the other part becomes destroyed in the replica. Due to the relative polarity of the coils coupled to one another their induction effect is canceled out, so that only a very small amount of back-hearing energy is transmitted to the earpiece is coupled. The amount of listening that leads to an approximation of goodness in a direct conversation is made by the impedance matching between the network and the subscriber line set.

Wegen der unerwünscht großen und teuren Induktionsspulen von Fernsprecher-Gabelschaltungen sind Sprechschaltungen ohne solche Spulen entwickelt worden. Dort wird die Funktion der Gabelschaltung von einem Widerstandsnetzwerk übernommen. Solche Schaltungen sind beispielsweise in der deutschen Auslegeschrift .1 031 357 beschrieben. Die Vermeidung von Induktionsspulen in den Sprechschaltungen von Fernsprechern hat auf Grund neuerer Fortschritte bei integrierten und Dünnfilmschaltungen zunehmende Bedeutung erlangt. Insbesondere bei Schaltungen ohne Induktivitäten haben diese Fortschritte zu einer wesentlichen Herabsetzung der Größe und Herstellungskosten und zu bedeutsamen Verbesserungen hinsichtlich der Zuverlässigkeit geführt.Because of the undesirably large and expensive induction coils of telephone hybrid circuits are Speech circuits without such coils have been developed. There is the function of the hybrid circuit taken over by a resistor network. Such circuits are for example in the German Auslegeschrift .1 031 357 described. The avoidance of induction coils in the speech circuits of Telephones have been increasing due to recent advances in integrated and thin film circuits Gained importance. Especially in circuits without inductors, these advances have become one substantial reductions in size and cost of manufacture and significant improvements in terms of reliability.

Trotz der Vorteile von Ohmschen Gabelschaltungen gegenüber Schaltungen unter Verwendung von Induktionsspulen weisen alle bekannten Fernsprech-Gabelschaltungen den gemeinsamen Nachteil niedrigen Sende-Wirkungsgrades auf. Genauer gesagt, handelt es sich bei diesem Nachteil um "die Vernichtung im wesentlichen einer Hälfte der in der Sprechkapsel erzeugten Signalenergie im Ausgleichsnetzwerk der Gabelschaltung. Die Bedeutung dieses Umstandes läßt sich leicht erkennen, wenn man sich vergegenwärtigt, daß unter idealen Bedingungen die Ausschaltung dieser Energieverluste die Verwendung von Fernsprechleitungen ermöglichen würde, die theoretisch eine um 6 db größere Spannungsdämpfung als heute übliche Leitungen aufweisen. Dies könnte gegebenenfalls zu Einsparungen bei den .Fernsprechleitungen oder zu einer Vergrößerung des Bereiches von Fernsprechapparaten auf üblichen Leitungen führen. Zusätzlich zu der Tätsache, daß bekannte Ohmsche Gabelschaltungen keine Lösung des bei allen Gabelschaltungen von Natur aus vorhandenen Problems hinsichtlich der Leistungsverluste gebracht haben, standen weitere ungelöste Probleme einer umfangreichen kommerziellen Anwendung von Ohmschen Gabelschaltungen für Sprechnetzwerke im Wege. Beispielsweise läßt sich ein im wesentlichen Ohmscher Scheinwiderstand des Fernsprechers, der zur Erzielung einer idealen Impedanzanpassung zwischen dem Fernsprecher und der Teilnehmerleitung erforderlich ist, wegen des induktiven Blindwiderstandes der üblichen Hörkapseln unter bestimmten Bedingungen nur schwer erreichen. Ein weiteres Problem betrifft das Erfordernis, den Gleichstrom-Eingangswiderstand des Fern-Sprechers im wesentlichen unabhängig vom Widerstand des Kohlemikrophons zu machen, das zu sprunghaften Widerstandsänderungen neigt. Diese Probleme treten verschärft in solchen Fernsprechern auf, in denen Transistorverstärker in Verbindung mit dem Mikrophon verwendet werden.Despite the advantages of ohmic hybrid circuits over circuits using induction coils all known telephone hybrid circuits have the common disadvantage of low Send efficiency on. More precisely, this disadvantage is "the destruction in the substantially one half of the signal energy generated in the microphone in the compensation network of the Hybrid circuit. The significance of this fact can easily be seen if one realizes that under ideal conditions the elimination of this energy loss is the use of Telephone lines that theoretically have a 6 db greater voltage attenuation than have common lines today. This could potentially lead to savings on telephone lines or to increase the range of telephone sets on common lines to lead. In addition to the fact that known ohmic hybrid circuits do not solve the problem inherent power loss problem in all hybrid circuits have faced other unsolved problems of extensive commercial use of Ohm's Hybrid circuits for voice networks in the way. For example, a substantially ohmic Impedance of the telephone, which is used to achieve an ideal impedance match between the telephone and the subscriber line is required because of the inductive reactance of the usual Hearing capsules are difficult to reach under certain conditions. Another problem concerns the need the DC input resistance of the telephonist is essentially independent of the resistance of the carbon microphone, which tends to have abrupt changes in resistance. These problems occur more intensely in such telephones in which transistor amplifiers in connection with the Microphone can be used.

Eine Lösung der aufgezeigten Probleme wird entsprechend den Grundgedanken der Erfindung bei einer Fernsprecher-Sprechschaltung unter Verwendung einer Ohmschen Gabelschaltung erreicht, bei der die konjugierten Hör- und Sprechzweige je einen Transistorverstärker enthalten und bei der der Hörzweig mit seinem zugeordneten Verstärker direkt über dem durch die Impedanz der Teilnehmerleitung gebildeten Gabelzweig liegt. Die übrigen Zweige ■ der Gabelschaltung enthalten zwei individuelle Widerstandsarme und einen Netzwerkimpedanzarm. Erfindungsgemäß kann der Netzwerkimpedanzarm einen einzigen Widerstand oder in Abhängigkeit von der Impedanz der Leitung ein Widerstands-Kapazitätsnetzwerk aufweisen, das mit Vorteil aus- verteilten Elementen besteht, oder alternativ kann ein Widerstands-Kapazitätsnetzwerk zusammen mit einem Verstärker vorgesehen sein, wobei die Kombination so geschaltet ist, daß die sich ergebende· Zweipol-Impe-A solution to the problems identified is based on the basic concept of the invention a telephone intercom using an ohmic hybrid is achieved the conjugated hearing and speaking branches each contain a transistor amplifier and where the hearing branch with its associated amplifier directly above that formed by the impedance of the subscriber line Fork branch lies. The other branches ■ of the hybrid circuit contain two individual resistance arms and a network impedance arm. According to the invention, the network impedance arm can have a single resistor or, depending on the impedance of the line, a resistor-capacitance network have, which advantageously consists of distributed elements, or alternatively, a resistor-capacitance network be provided together with an amplifier, the combination being switched so that the resulting two-pole impedance

dänz dieses Armes als Kehrwert des Widerstands-Kapazitätsnetzwerkes erscheint.dänz this arm as the reciprocal of the resistance-capacitance network appears.

Zur Erläuterung eines Merkmals der Erfindung läßt sich der in Reihe mit dem Hörer verwendete Verstärker als Stromgenerator ansehen, dessen Strom von der Symmetrie der Gabelschaltung bestimmt wird. Die Eingangsimpedanz des Fernsprechers wird in hohem Maße durch die HÖrer-Stromgeneratorschaltung statt durch eine herkömmliche Netzwerkimpedanz bestimmt, und folglich kann die Netzwerkimpedanz verhältnismäßig groß mit Bezug auf die Leitungsimpedanz gemacht werden. Die Rückhördämpfung wird bestimmt durch Verhältnisse, die sich aus der Leitungsimpedanz, dem Netzwerk und* den beiden reinen Widerstandszweigen zusammensetzen.The one used in series with the handset can be used to explain a feature of the invention Consider the amplifier as a current generator, the current of which is determined by the symmetry of the hybrid circuit will. The input impedance of the telephone is largely determined by the handset power generator circuit rather than determined by a conventional network impedance, and consequently the network impedance can be made relatively large in terms of line impedance. The back loss is determined by relationships resulting from the line impedance, the network and * the put together both pure resistance branches.

Wenn die Netzwerkimpedanz groß gewählt ist, fließt scheinbar der gesamte Sprechstrom zur Leitung, und es wird die Vernichtung von Sprechsignalleistung in der Gabelschaltung vermieden/If the network impedance is selected to be high, the entire speech current apparently flows to the line, and the destruction of speech signal power in the hybrid circuit is avoided /

Mit der Erfindung lassen sich bei Gabelschaltungen zur Rückhördämpfung verbesserte Betriebseigenschaften und ein günstigerer Aufbau erreichen. So werden die bei bekannten Fernsprech-Sprechschaltungen benutzten Induktivitäten vermieden. Die in Ohmschen Gabelschaltungen auftretenden Leistungsverluste sind verringert, und der störende Einfluß der Hörerimpedanz auf die Eingangsimpedanz eines Fernsprechapparates unter Verwendung einer Ohmschen Gabelschaltung ist herabgesetzt.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand einesWith the invention, improved operating properties and a cheaper structure can be achieved in hybrid circuits for back hearing loss. In this way, the inductances used in known telephone-speech circuits are avoided. The power losses occurring in ohmic hybrid circuits are reduced, and the disturbing influence of the handset impedance on the input impedance of a telephone set using an ohmic hybrid circuit is reduced.
The invention is based on one

Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Zeichnungen noch näher beschrieben. Es zeigtEmbodiment in conjunction with the drawings described in more detail. It shows

F i g. 1 ein Funktionsschaltbild einer Ohmschen Gabelschaltung nach dem Stand, der Technik,
F i g. 2 ein Funktionsschaltbild einer verbesserten Ohmschen Gabelschaltung,F i g. 1 is a functional circuit diagram of an ohmic hybrid circuit according to the prior art,
F i g. 2 a functional diagram of an improved ohmic hybrid circuit,

F i g. 3 eine Schaltung gemäß der Erfindung,
F i g. 4 das Schaltbild eines Fernsprecher-Sprechnetzwerkes nach der Erfindung. .'F i g. 3 shows a circuit according to the invention,
F i g. 4 shows the circuit diagram of a telephone speech network according to the invention. . '

Bekannte Ohmsche Gabelschaltungen bestehen allgemein aus der in Fig. 1 gezeigten Anordnung einer Wheatstoneschen Brücke. Die Zweige oder Arme dieser Brücke enthalten ein Mikrophon T, einen Hörer R, eine Leitungsimpedanz L, ein Impedanznetzwerk: JV, einen ersten Ohmschen Widerstand R1 und einen zweiten · Ohmschen Widerstand R 2. Die Zweige L, N, Rl und R 2 sind je in Form eines einzelnen Widerstandes dargestellt. Entsprechend den jeweiligen Verhältnissen kann jeder oder können alle diese Zweige jedoch eine Vielzahl von individuellen Bauteilen oder Netzwerken mit verteilten Elementen enthalten.Known ohmic hybrid circuits generally consist of the Wheatstone bridge arrangement shown in FIG. The branches or arms of this bridge contain a microphone T, a listener R, a line impedance L, an impedance network: JV, a first ohmic resistance R 1 and a second ohmic resistance R 2. The branches L, N, Rl and R 2 are each represented in the form of a single resistor. However, depending on the circumstances, each or all of these branches may contain a plurality of individual components or networks with distributed elements.

Die Art und Größe der Impedanzen JV, Rl und R2 sind so gewählt, daß sich ein vorgegebenes Impedanzverhältnis mit Bezug auf die Impedanz der Leitung ergibt. Wenn das gewünschte Impedanzverhältnis erreicht ist, tritt die Spannung Null zwischen den Knoten c und d, zwischen denen der Hörer R liegt, auf, wenn ein Strom vom Mikrophon T erzeugt wird. Die Forderung bezüglich der Rückhördämpfung ist damit erfüllt, da nur ein kleiner Bruchteil der Energie vom Mikrophon T auf denHörer R übertragen wird.The type and size of the impedances JV, Rl and R2 are selected so that there is a predetermined impedance ratio with respect to the impedance of the line. When the desired impedance ratio is reached, the voltage zero occurs between the nodes c and d, between which the listener R lies, when a current from the microphone T is generated. The requirement with regard to the back loss is thus met, since only a small fraction of the energy is transmitted from the microphone T to the receiver R.

In der Brückenschaltung nach F i g. 1 setzt sich unter der Annahme, daß das Mikrophon eine Stromquelle ist, die Eingangsimpedanz des Fernsprechapparates aus dem Netzwerk JV in Reihe mit der Kombination des Hörers R und der Widerstände R1 und R2 zusammen.In the bridge circuit according to FIG. 1 is composed, assuming that the microphone is a current source, the input impedance of the telephone set from the network JV in series with the combination of the handset R and the resistors R 1 and R2 .

Diese Impedanz läßt sich wie folgt ausdrucken:This impedance can be printed out as follows:

{Rl + R2)R Rl + R2 + R{R1 + R2) R R1 + R2 + R

'+ JV. '+ JV.

Im praktischen Fall muß die Netzwerkimpedanz in Reihe mit dem Hörer etwa der Leitungsimpedanz entsprechen, um die richtige Impedanzanpassung zu erreichen. Im Sendefall teilt sich der Mikrophonstrom i_T in den Leitungsstrom i_L und den Netzwerkstrom i_N auf. Die Beziehung zwischen dem Leitungsstrom i_L und dem Mikrophonstrom i_T läßt sich an Hand der Brückenimpedanzen wie folgt ausdrücken:In the practical case, the network impedance in series with the handset must correspond approximately to the line impedance in order to achieve the correct impedance matching. When transmitting, the microphone current i _{T is divided} into the line current i _L and the network current i _N. The relationship between the line current i _L and the microphone current i _T can be expressed using the bridge impedances as follows:

N + R2N + R2

N + R2+L+ RlN + R2 + L + Rl

Sendefall. ' (2)Transmission case. '(2)

Auf Grund der oben angegebenen Forderungen bezüglich der Eingangsimpedanz des Netzwerkes JV und des Hörers R wird die Aufteilung des Mikrophonstromes zwischen der Netzwerkimpedanz JV und der Leitungsimpedanz L etwa bei je 50% für jeden Zweig liegen. Anders gesagt, etwa die Hälfte des vom Mikrophon erzeugten Stromes geht in der Netzwerkimpedanz IV verloren, während die andere Hälfte über die Leitungsimpedanz L fließt. Bei allen bekannten Fernsprechern wird also die Hördämpfung auf Kosten eines beträchtlichen Verlustes erreicht.Due to the requirements given above with regard to the input impedance of the network JV and the receiver R , the division of the microphone current between the network impedance JV and the line impedance L will be approximately 50% for each branch. In other words, about half of the current generated by the microphone is lost in the network impedance IV, while the other half flows through the line impedance L. In all known telephones, hearing loss is achieved at the expense of considerable loss.

Im Empfangsfall teilt sich der Strom zwischen dem Hörer R und den Impedanzen R1 und R 2 entsprechend dem folgenden Ausdruck:When receiving, the current is shared between the listener R and the impedances R1 and R 2 according to the following expression:

Rl + R2Rl + R2

Rl + R2 + RR1 + R2 + R

Empfangsfall,Case of receipt,

wobei i_R der Hörerstrom und ί_ίπ der Eingangsstrom sind. Die zum Hörer R gelangende Leistung wird verringert, da der Hörer in Reihe mit dem Netzwerk JV geschaltet ist. Im allgemeinen ist die Impedanz des Hörers R im wesentlichen induktiv und daher für sich genommen als Eingangsimpedanz nicht geeignet. Folglich muß die Eingangsimpedanz des Fernsprechapparates zu einem wesentlichen Teil aus der Netzwerkimpedanz JV bestehen.where i _{R is} the listener current and ί _{ίπ is} the input current. The power reaching the listener R is reduced because the receiver is connected in series with the network JV. In general, the impedance of the handset R is essentially inductive and therefore not suitable as an input impedance per se. Consequently, a substantial part of the input impedance of the telephone set must consist of the network impedance JV.

Der Einfluß der Hörerimpedanz auf die Eingangsimpedanz des Fernsprechapparates läßt sich ausschalten oder wenigstens wesentlich herabsetzen, indem die Brückenschaltung nach Fig. I entsprechend Fig. 2 abgeändert wird. Dabei wird ein Stromverstärker oder eine Stromquelle A so eingeschaltet, daß die Knotenpunkte cund d kurzgeschlossen werden und der über diesen Kurzschluß fließende Strom um den Verstärkungsfaktor ßi verstärkt wird, wobei der verstärkte Strom ßi_s der Hörerstrom i_R ist. In diesem Fall besteht die Eingangsimpedanz Z_1n nur aus der. Netzwerkimpedanz JV:The influence of the handset impedance on the input impedance of the telephone set can be switched off or at least substantially reduced by modifying the bridge circuit according to FIG. A current amplifier or a current source A is switched on in such a way that the nodes c and d are short-circuited and the current flowing through this short circuit is amplified by the amplification factor ßi , the amplified current ßi _{s being} the listener current i _R. In this case, the input impedance Z _1n consists only of the. Network impedance JV:

Z_in = JV. (4)Z _in = JV. (4)

Im Sendefall ist für die Schaltung nach Fig. 2 das Verhältnis zwischen dem Leitungsstrom i_L und dem Mikrophonstrom i_T das gleiche wie. in Gleichung (2), wenn man annimmt, daß die Brücke abgeglichen ist. Der Einfluß der Impedanzen R1 und R 2 auf das Verhältnis zwischen dem Hörerstrom.i_Ä und dem Eingangsstrom i_in des Fernsprechapparates ist jedoch für den Empfangsfall ausgeschaltet, und das Stromverhältnis läßt sich wie folgt ausdrücken:In the case of transmission, for the circuit according to FIG. 2, the ratio between the line current i _L and the microphone current i _{T is} the same as. in equation (2) assuming the bridge is balanced. The influence of the impedances R1 and R 2 on the ratio between the handset current i _Ä and the input current _{i in} the telephone set is, however, switched off for the reception case, and the current ratio can be expressed as follows:

1+ß.1 + ß.

Empfangsfall.Reception case.

Der Hörerstrom i_R kann etwa gleich dem Eingangsstrom i_;„ gemacht werden, indem man einen verhältnis- mäßig großen Verstärkungsfaktor β von beispielsweise etwa 30 bis 40 für den Empfangsverstärker A benutzt. Die Brückenschaltung gemäß F i g. 2 stellt eine wesentliche Verbesserung der Leistungsübertragung im Empfangsfall dar, da der Hörer R nicht mehr in Reihe mit dem Netzwerk JV liegt. Die Stromaufteilung im Sendefall ist jedoch nicht besser geworden. In der Brückenschaltung nach F i g. 2 weist der den Hörer R und den Stromverstärker A enthaltende Zweig eine verhältnismäßig hohe Impedanz auf, so daß sich seine Lage'ohne Einfluß auf den Abgleich der Brücke ändern läßt.The handset current i _R can be approximately equal to the input current i _; “Can be done by using a relatively large amplification factor β of, for example, about 30 to 40 for the receiving amplifier A. The bridge circuit according to FIG. 2 represents a significant improvement in the power transmission in the case of reception, since the listener R is no longer in series with the network JV. However, the current distribution in the transmission case has not improved. In the bridge circuit according to FIG. 2, the branch containing the receiver R and the current amplifier A has a relatively high impedance, so that its position can be changed without affecting the balancing of the bridge.

Erfindungsgemäß kann, wie in F i g. 3 gezeigt, der Hörer R und der Verstärker A mit Vorteil parallel zur Leitungsimpedanz L gelegt werden. In diesem Fall setzt sich der Eingangsstrom i_in- aus dem Strom über das Netzwerk i_N und dem Strom über den Hörer und den "Verstärker i_R zusammen. Der Strom über den Hörer i_R ist jedoch um den Verstärkungsfaktor β größer als der Netzwerkstrom i_N. Die Eingangsimpedanz Z]_n läßt sich wie folgt ausdrücken:According to the invention, as shown in FIG. 3, the listener R and the amplifier A are advantageously placed in parallel with the line impedance L. In this case, the input current is i _in - from the stream via the network i _N and the current through the handset and the "amplifier i _R together, the current through the handset i _R, however, is β to the gain factor is greater than the network current i. _N. The input impedance Z] _n can be expressed as follows:

Z:„ =Z: "=

Der Ausdruck für das Verhältnis zwischen dem Leitungsstrom i_L und dem Mikrophonstrom i_T im Sendefall ändert sich nicht und ist in Gleichung (2) angegeben. Im Empfangsfall läßt sich das Verhältnis zwischen dem Hörerstrom i_R und dem Eingangsstrom i_in wie folgt ausdrücken:The expression for the ratio between the line current i _L and the microphone current i _T in the transmission case does not change and is given in equation (2). In the case of reception, the ratio between the listener current i _R and the input current i _in can be expressed as follows:

■ ß■ ß

UnU.N

l+ßl + ß

Empfangsfall.Reception case.

Die Forderung für eine Rückhördämpfung bleibt gleich und läßt sich an Hand der folgenden Impedanzverhältnisse ausdrücken:The requirement for back hearing loss remains the same and can be seen from the following impedance ratios to express:

JVJV

RlRl

RlRl

N RlN Rl

Bei der erfindungsgemäßen Brückenschaltung nach F i g. 3 kann die Netzwerkimpedanz JV unter Beibehaltung der richtigen Eingangsimpedanz verhältnismäßig groß gemacht werden. Dann kann auch die Impedanzl? 2 zum Abgleich der Brücke verhältnismäßig groß sein. Dadurch wird der Sendewirkungsgrad wesentlich verbessert. Wenn beispielsweise die Netzwerkimpedanz N etwa 40mal so groß ist wie die Leitungsimpedanz L, fließen etwa 97% des Mikrophonstromes über die Leitungsimpedanz L, und es werden nur etwa 3% dieses Stromes in der Netzwerkimpedanz JV vernichtet. Der Sendewirkungsgrad des Netzwerkes ist also etwa verdoppelt worden. Außerdem wird erfindungsgemäß, wenn der Stromverstärkungsfaktor β groß ist, beispielsweise etwa 40 beträgt, der gleiche Wirkungsgrad für den Empfangsfall erreicht, da etwa 97% des Eingangsstromes über den Hörer .R fließen.In the bridge circuit according to the invention according to FIG. 3, the network impedance JV can be made relatively large while maintaining the correct input impedance. Then the Impedanzl? 2 must be relatively large for balancing the bridge. This significantly improves the transmission efficiency. For example, if the network impedance N is about 40 times as large as the line impedance L, about 97% of the microphone current flows through the line impedance L, and only about 3% of this current is destroyed in the network impedance JV. The transmission efficiency of the network has thus been roughly doubled. In addition, according to the invention, when the current amplification factor β is large, for example about 40, the same efficiency is achieved for the reception case, since about 97% of the input current flows through the receiver .R.

Die funktionell Brückenschaltung nach Fig..3 läßt sich erfindungsgemäß in Form eines vollständigen, praktisch ausgeführten Fernsprecher-Sprechnetzwerkes der in der Schaltung gemäß F i g. 4 gezeigten Art verwirklichen. Bevor diese Schaltung im einzelnen beschrieben wird, dürfte es zweckmäßig sein, die einzelnen, den Zweigen der Brückenschaltung nach F i g. 3 entsprechenden Schaltelemente in F i g. 4 anzugeben. Das Netzwerk JV ist als Impedanz Z_n dargestellt, die entsprechend den jeweiligen Umständen ein verteiltes jRC-Netzwerk oder, wie gezeigt, ein einfacher Widerstand sein kann. Die Brückenimpedanz R2 ist durch die Impedanz R_s verwirklicht, die Impedanz R1 ist wiederum mit R1 bezeichnet, die Leitungsimpedanz L ist mit Z_x, angegeben, und der Hörer R ist wiederum mit R bezeichnet. Ein in F i g. 3 nicht dargestellter Mikrophonstromverstärker ist durch die Kombination der Transistoren ßl und β 6 zusammen mit der Diode Dl und den Widerständen R1 und R2 verwirklicht. Die Kombination des Kurzschlusses zwischen den Knotenpunkten c und d mit dem Stromverstärker A im Hörerzweig besteht aus den Transistoren ß2, ß3, ß4 und β 5, den Widerständen R3, R4, R5, R6 und R_R sowie den Dioden D 2 und D 3. Die Trennung zwischen der Leitung und den beiden Stromverstärkern wird durch den Transistor QJ zusammen mit den Widerständen R 7 und jR8 sowie den Kondensatoren C1 und C 2 erreicht.The functional bridge circuit according to FIG. 3 can, according to the invention, be in the form of a complete, practically executed telephone speech network of the type shown in the circuit according to FIG. 4 realize the type shown. Before this circuit is described in detail, it should be useful to examine the individual branches of the bridge circuit according to FIG. 3 corresponding switching elements in FIG. 4 to be specified. The network JV is shown as an impedance Z _n which, depending on the circumstances, may be a distributed jRC network or, as shown, a simple resistor. The bridge impedance R2 is realized by the impedance R _s , the impedance R 1 is again denoted by R 1, the line impedance L is denoted by Z _x , and the listener R is denoted by R in turn. One shown in FIG. 3 microphone current amplifier, not shown, is realized by the combination of the transistors ßl and β 6 together with the diode Dl and the resistors R 1 and R2 . The combination of the short circuit between the nodes c and d with the current amplifier A in the receiver branch consists of the transistors ß2, ß3, ß4 and β 5, the resistors R3, R4, R5, R6 and R _R and the diodes D 2 and D 3. The separation between the line and the two current amplifiers is achieved by the transistor QJ together with the resistors R 7 and jR8 and the capacitors C1 and C 2.

Im Mikrophonverstärker stellt der Transistor β 6 eine hohe Eingangsimpedanz für das Mikrophon T bereit. Seine Vorspannung wird über den Widerstand R_s vom Hörerverstärker gewonnen. Die Diode D1 erhöht die Gleichspannung an der Basis des Transistors β1, um eine direkte Kopplung zu ermöglichen. Der Widerstand R 2 bildet den Emitterwiderstand für den als Emitterfolger betriebenen Transistor β 6. Der Transistor Q1 wird in Emitterschaltung betrieben, wobei Rl der Emitterwiderstand ist. Mit der durch den..Transistor Q7 bewirkten, Entkopplung wird die Ausgängsimpedanz des Mikrophonverstärkers sehr groß, so daß dieser eine Stromquelle darstellt.In the microphone amplifier, the transistor β 6 provides a high input impedance for the microphone T. Its bias voltage is obtained from the receiver amplifier via the resistor R _s. The diode D 1 increases the DC voltage at the base of the transistor β1 to enable direct coupling. The resistor R 2 forms the emitter resistance for the transistor β 6 operated as an emitter follower. The transistor Q 1 is operated in an emitter circuit, where Rl is the emitter resistance. With the decoupling caused by the transistor Q7, the output impedance of the microphone amplifier becomes very large, so that it represents a current source.

Im Empfangsverstärker (Hörerverstärker) wird der Kurzschluß zwischen den Knotenpunkten c und d der Brücke durch die Emitter-Eingangsimpedanz des Transistors Q 3 dargestellt. Dieser Transistor wird in der Basisschaltung betrieben und verstärkt die Differenz zwischen den Strömen i_N und i_s. Dieser Differenzstrom fließt über den Widerstand R 3 und erzeugt eine Spannung an der Basis des Transistors β 4. Die Transistoren β 4 und Q 2 sind als Darlington-Emitterfolget geschaltet und bieten dem Widerstand R 3 eine höh« Impedanz dar. Der Widerstand R_R ist der Emitterwiderstand. Da der Strom i_R unabhängig von der Impedanz des Hörers R ist, wirkt die Kombination der Transistoren, ß.2 und β 4 als Stromquelle in Reihe mit dem Höj&rjkIn the receiver amplifier (receiver amplifier), the short circuit between nodes c and d of the bridge is represented by the emitter input impedance of transistor Q 3. This transistor is operated in the basic circuit and amplifies the difference between the currents i _N and i _s . This differential current flows through the resistor R 3 and generates a voltage at the base of the transistor β 4. The transistors β 4 and Q 2 are connected as a Darlington emitter follower and offer the resistor R 3 a higher impedance. The resistor R _R is the emitter resistance. Since the current i _{R is} independent of the impedance of the listener R , the combination of the transistors, β.2 and β 4 acts as a current source in series with the Höj & rjk

Für die benutzte. Gleichstromkopplung muß für einen über die Transistoren β 3 und β 5 fließenden Gleichstrom I₂ gesorgt werden. Zur Erzielung dieser Stabilisierung ist ein Parallelweg für einen Strom J₁ über den. Widerstand Λ 5, die Dioden D 2 und D 3 sowie den Widerstand jR 6 vorgesehen. Der Strom I₁ wird bestimmt durch die Spannung über dem Kondensator Cl, abzüglich des Spannungsabfalles über den Dioden D 2 und D 3 sowie die Widerstände R 5 und R6. Folglich ist die Spannung an der Basis des Transistors β 5 gleich der Summe aus dem Spannungsabfall am Widerstand R6 durch den Strom J₁ und des Spannungsabfalles über der Diode D 3. Nimmt man an, daß die Basis-Emitter-Spannung des Transistors β 5 gleich der Spannung über der Diode D 3 ist, so wird die Spannung über dem Widerstand R4 gleich der Spannung über dem Widerstand R 6 sein.For the used. DC coupling must be provided for a direct current I ₂ flowing through the transistors β 3 and β 5. To achieve this stabilization, a parallel path is required for a current J ₁ via the. Resistor Λ 5, the diodes D 2 and D 3 and the resistor jR 6 are provided. The current I ₁ is determined by the voltage across the capacitor Cl, minus the voltage drop across the diodes D 2 and D 3 and the resistors R 5 and R6. Consequently, the voltage at the base of the transistor β 5 is equal to the sum of the voltage drop across the resistor R6 due to the current J ₁ and the voltage drop across the diode D 3. Assuming that the base-emitter voltage of the transistor β 5 is equal the voltage across diode D 3, the voltage across resistor R4 will be equal to the voltage across resistor R 6.

Die Spannung über dem Widerstand R 4 bestimmt den Strom I₂, der über die Transistoren β 5 und β 3The voltage across the resistor R 4 determines the current I ₂ that flows through the transistors β 5 and β 3

.. und den Widerstand R 3 fließt. Im Ergebnis werden, wenn die beiden Widerstände R 4 und R 6 den gleichen Wert haben, die beiden Ströme Z₁ und I₂ etwa gleich sein, wobei der Strom I₁ in der Hauptsache durch die Widerstände R 5 und R 6 bestimmt ist. Die angegebene Stromgleichheit läßt sich jedoch nur erreichen, wenn die Basis-Emitter-Diode des Transistors β 5 und die Diode P 3 etwa identisch sind. Das läßt sich leicht mit Hilfe von Verfahren erreichen, die bei integrierten Schaltungen üblich sind... and the resistor R 3 flows. As a result, if the two resistors R 4 and R 6 have the same value, the two currents Z ₁ and I _{2 will be} approximately the same, the current I _{1 being} mainly determined by the resistors R 5 and R 6. The specified current equality can only be achieved if the base-emitter diode of the transistor β 5 and the diode P 3 are approximately identical. This can be easily accomplished using techniques that are common to integrated circuits.

Die Betriebsweise im Sendefall ist gekennzeichnet durch das Anlegen einer Spannungsänderung an die Basis des Transistors β 6, die sich aus dem durch das Mikrophon T erzeugten Strom ergibt. Diese Spannungsänderung erzeugt einen über den Widerstand R_s fließenden Strom i_s, während gleichzeitig ein Mikrophonverstärker-Ausgangsstrom i_T am Kollektor· des Transistors β 1 erzeugt wird, wie angegeben. Nimmt man an, daß die Gabelschaltung abgeglichen ist und nur ein sehr kleiner Strom zum Hörer R fließt, so geht der größte Teil des Mikrophonstromes i_T direkt über die Last Z₁. Dadurch wird eine Spannung e_L über der Leitung erzeugt, die wiederum einen Strom i_N über die Netzwerkimpedanz erzeugt. Wenn die Bedingungen für das Gleichgewicht gemäß Gleichung (8) erfüllt sind und das richtige Verhältnis von Z_1n zu Z_L und R_s zu jR 1 gegeben ist, so wird der Strom i_N gleich dem Strom i_s sein, und es kann kein Strom über den Transistor β 3 fließen, der als Empfangssignal verstärkt wird.The mode of operation in the transmission case is characterized by the application of a voltage change to the base of the transistor β 6, which results from the current generated by the microphone T. This voltage change produces a through the resistor R _s i _s current flowing while a microphone amplifier output current i _T β · at the collector of the transistor 1 is generated, as indicated. If one assumes that the hybrid circuit is balanced and only a very small current flows to the receiver R , then most of the microphone current i _T goes directly through the load Z ₁ . As a result, a voltage e _{L is} generated across the line, which in turn generates a current i _N across the network impedance. If the conditions for equilibrium according to equation (8) are met and the correct ratio of Z _1n to Z _L and R _s to jR 1 is given, the current i _{N will be} equal to the current i _s , and no current can be generated flow through the transistor β 3, which is amplified as a received signal.

Im Empfangsfall wird keine Spannung an das Mikrophon T angelegt, und folglich erzeugt die Span-When receiving, no voltage is applied to the microphone T , and consequently the voltage

nung auf der Leitung einen Strom im Netzwerk, der nicht durch einen Strom /_s ausgelöscht wird. Dieser Strom wird durch den Hörerverstärker verstärkt und an den Hörer gegeben.on the line a current in the network that is not extinguished _{by a current / s.} This current is amplified by the receiver amplifier and given to the receiver.

Claims (5)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Fernsprecher-Sprechschaltung unter Verwendung einer Ohmschen Gabelschaltung zur Rückhördämpfung, die an eine Fernsprechleitung anschaltbar ist, mit einer mehrere Zweige aufweisenden Wheatstoneschen Brückenschaltung, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Zweig nur einen einzigen, ersten Ohmschen Wider- ι > stand (ill) aufweist, daß der zweite Zweig nur einen einzigen, zweiten Ohmschen Widerstand (Rl) aufweist, daß der dritte Zweig ein nicht induktives Netzwerk (N) enthält, daß der vierte Zweig eine Stromquelle in Reihe mit einemi'mpfangswandler aufweist und daß der vierte Zweig der einzige Zweig ist, der direkt über die Leitung geschaltet ist.1. Telephone speech circuit using an ohmic hybrid circuit for back hearing loss which can be connected to a telephone line, with a Wheatstone bridge circuit having several branches, characterized in that the first branch has only a single, first ohmic resistance (ill) that the second branch has only a single, second ohmic resistance (Rl) , that the third branch contains a non-inductive network (N) , that the fourth branch has a current source in series with eini'mpfangswandler and that the fourth branch is the only one Branch that is switched directly over the line. 2. Sprechschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das.nicht induktive Netzwerk des dritten Zweiges nur einen Ohmschen Widerstand enthält. . .2. Speech circuit according to claim 1, characterized in that das.nicht inductive network of the third branch contains only one ohmic resistance. . . 3. Sprechschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das nicht induktive Netzwerk des dritten Zweiges nur ein verteiltes RC-Netzwerk enthält.3. speech circuit according to claim 1, characterized in that the non-inductive network of the third branch contains only one distributed RC network. . . 4. Sprechschaltung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Zweig ein nicht induktives Netzwerk mit einer Impedanz N und der vierte Zweig einen Verstärker mit einem Ver-Stärkungsfaktor β in Reihe mit einem Empfangs-4. Speech circuit according to claim 1, characterized in that the third branch is a non-inductive network with an impedance N and the fourth branch is an amplifier with an amplification factor β in series with a receiving wandler enthält, daß die Eingangsimpedanz der Schaltung bestimmt ist durchconverter contains that the input impedance of the circuit is determined by JVJV 1 + P"1 + P " und daß das Verhältnis des Stromes über den Empfangswandler zu dem von einer angeschalteten Fernsprechleitung empfangenen Eingangsstrom gleichand that the ratio of the current through the receiving transducer to that of a connected Telephone line received input current equal t¹ t ¹ l+fil + fi 5. Sprechschaltung nach Anspruch 1 zur Anschaltung an eine Fernsprechleitung mit einer Impedanz L, gesehen in die Leitung hinein, dadurch gekennzeichnet, daß die Impedanz- und Strombeziehungen der Schaltung wie folgt lauten:5. Speech circuit according to claim 1 for connection to a telephone line with an impedance L, seen into the line, characterized in that the impedance and current relationships of the circuit are as follows: wobei Z,„ die Eingangsimpedanz des Sprechnetzwerkes ist,where Z, "is the input impedance of the speech network, /to ' 1 + ß '/ to '1 + ß ' wobei i_R der Strom über dem Empfangswandler, ist, der sich bei eineni Leitungsstrom /,„ ergibt,where i _{R is} the current across the receiving transducer, which results from a line current /, ", RlRl Rl ■' Rl ■ ' wobei N die Impedanz des dritten Zweiges und Rl und R2 der Widerstand des ersten bzw. zweiten Zweiges sind.where N is the impedance of the third branch and R1 and R2 are the resistance of the first and second branches, respectively. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 209 614/831 sheet of drawings 209 614/83