NO127012B - - Google Patents

Description

Høyttalende telefonapparat.

Foreliggende oppfinnelse vedrører et høyttalende telefonapparat med en

mikrofonforsterker og en høyttalerforsterker og anordnet til å tilføres den til forsterkernes drift nødvendige likestrømenergi over den samme ledning som anvendes til overføring av talestrømmer til og fra apparatene som på sin side inneholder en spenningsståbiliseringsanordning for stabilisering av den over ledningen tilførte driftsspenning, og hvor der med hver av de to forsterkere er forbundet en reguleringskrets for å avlede reguleringsspenninger fra de i vedkommende forsterkere

overførte talestrømmer, hvor hver reguleringskrets er oppdelt i to grener, av hvilke den ene er forbundet med den forsterker hvorfra reguleringskretsen utgår,

for avhengig av talestrømmer i denne forsterker å øke dens forsterkning, mens den annen gren er forbundet med den annen forsterker for avhengig av talestrømmer i den førstnevnte forsterker å minske forsterkningen i den annen forsterker, idet de to grener av hver reguleringskrets er innrettet og utført til å bibringe de reguleringsspenninger som tilføres de to forsterkere, sådanne verdier at forsterknings-økningen i den oppregulerte forsterker alltid blir mindre enn forsterkningsminskningen i den nedregulerte forsterker.

Det er tidligere kjent i telefonanlegg med høyttalere å anvende to-veis forsterkere med reguleringsanordninger av den ovenfor nevnte art. Sådanne reguleringsanordninger hindrer på effektiv måte at der oppstår såkalte rundsvingninger som ellers lett oppstår som følge av den akustiske tilbakekobling mellom høyttalere og mikrofon, samtidig som de tillater en myk og støyfri veksling av samtaleret-ningen uten fare for at deler av talen går tapt under overføringen. De hittil kjente utførelser av denslags reguleringsanordninger har imidlertid vært bestemt til anvendelse i forsterkere som er innkoblet i selve overføringsveien, f.eks. i en tele-fonsentral , og egner seg mindre godt til anvendelse ved mikrofon- og høyttalerfor-sterkere som er innbygget i abonnentapparater som skal forbindes med to-tråds ledninger i allerede eksisterende telefonanlegg j. og som skal tilføres den for forsterkernes drift nødvendige likestrømenergi over den samme .ledning som anvendes til overføring av talestrømmer. ' i;.- ' ■

Det særlige formål med oppfinnelsen er å skaffe reguleringsanordninger av den ovenfor angitte type som egner seg for anvendelse til regulering av forsterkerne i høyttalende telefonapparater, og oppfinnelsen utmerker seg først og fremst ved at der i hver forsterker finnes minst én krets som på i og for seg kjent måte inneholder to ikke-lineære koblingselementer. som, er anordnet parallelt med inngangen til et reguleringstrinn og er orientert i motsatt, retning og anordnet til i serie å påtrykkes en forspenning, idet den ene gren av dén frå den ene forsterker utgående reguleringskrets og den annen gren av den fra den annen forsterker utgående reguleringskrets er forbundet med kretsen med de to ikke-lineære koblingselementer på en så-dan måte at de av grenene avgitte reguleringsspenninger påtrykkes de ikke-linea;re koblingselementer i serie.

Det er tidligere i og for seg kjent som dempningsanordning i en forsterker å anvende en krets som inneholder to ikke-lineære koblingselementer som er anordnet parallelt med inngangen til et reguleringstrinn. Denne kjente anordning er imidlertid således utført at den bare kan bevirke en økning av dempningen i forhold til dempningen i hviletilstand, men ikke noen minskning av dempningen. Forsterkningen er således maksimal i hviletil stand, d.v.s. når der ikke ankommer noe signal, og den eneste regulering som kan bevirkes av denne anordning, er en nedregulering, d.v.s, en minskning av forsterkningen i forhold til hvileforsterkningen. Derimot kan anordningen ikke bevirke noen økning av forsterkningen i forhold til hvileforsterkningen.

Oppfinnelsen vil fremgå av følgende beskrivelse i tilslutning til tegningene, hvor fig. 1 viser et blokkskjema med et høyttalende telefonapparat ifølge oppfinnelsen, fig., 2 kurver over forsterkningsreguleringen, og fig. 3a og 3b sammen et detaljert koblingsskjema for et høyttalende telefonapparat ifølge oppfinnelsen.

På fig. 1 betegner L tilkoblingsklemmene for tilslutning av apparatet til en to-leders telefonledning. M og H angir mikrofon hhv. høyttaler, D en gaffel- eller differentialtransformator, B en kunstledning og SV en spenningsstabiliserende og polaritetskontrollerende anordning.

Mikrofonforsterkeren er bygget opp av et reguleringstrinn MRS, et sluttrinn MSS, et reguleringsforsterkertrinn MRF og et likerettertrinn ML. Høyttalerfor-sterkeren er bygget opp av et reguleringstrinn HRS, et sluttrinn HSS, et reguleringsforsterkertrinn HRF og et likerettertrinn HL. ,

Tale- eller signalspenninger som innkommer over linjen til telefonapparatet, tilføres høyttalerforsterkeren over gaffeltransformatoren D. Fra høyttalerfor-sterkerens sluttrinn HSS uttas en del av den forsterkende talevekselspenning og til-føres reguleringsforsterkertrinnet HRF. Fra dette trinn føres spenningen til likeretteren HL som leverer en likespenning til reguléringstrinnet MRS i mikrofonforsterkeren for å minske forsterkningen i denne. En annen likespenning uttas fra likeretteren HL og tilføres reguléringstrinnet HRS i høyttalerforsterkeren for å øke forsterkningen i denne. Når den innkommende talevekselspenning opphører, opphører også reguleringen av forsterkerne, og disse går tilbake til hvileforsterkning.

Ved tale i mikrofonen uttas en del av talevekselspenftingen i mikrofonforsterkeren og tilføres over reguleringsforsterkertrinnet MRF til likeretteren ML. Fra denne Uttas en likespenning til reguléringstrinnet HRS for nedregulering av høyttalerforsterkeren og en annen likespenning til reguléringstrinnet MRS for opp-regulering av mikrofonforsterkeren.

Den fra hver forsterker utgående reguleringskrets er således oppdelt på to grener, hvorav den første er forbundet med den forsterker, hvorfra reguleringskretsen utgår, og den annen er forbundet med den annen forsterker. De to grener

er anordnet slik at der når talestrømmer overføres i den forsterker, hvorfra reguleringskretsen utgår, foregår en økning av forsterkningen i denne forsterker, mens forsterkningen i den annen forsterker minskes. De to grener er videre innrettet til å gi de reguleringsspenninger som tilføres de to forsterkere, slike verdier at for-sterkningsøkningen i den aktive forsterker alltid blir mindre enn forsterkningsminskningen i den passive forsterker. Dette fremgår av kurvene på fig.. 2 .

På fig. 2 angir kurven Kl forsterkningen i den aktive forsterker, mens kurven K2 angir forsterkningen i den passive forsterker som funksjon av den taleveksel spenning som tilføres den aktive forsterker. Forsterkningen forutsettes i diagrammet å være angitt i db med hvileforsterkningen som referansenivå. Hvileforsterkningen forutsettes å være den samme for begge forsterkere.

Som det fremgår av fig. 2 inntrer reguleringen først når den tilførte tale-vekselspennings amplitude har oppnådd en viss terskelverdi. Som det også fremgår av figuren er denne terskelverdi forskjellig for de to forsterkere, idet reguleringen i den aktive forsterker først påbegynnes når talevekselspenningen har oppnådd en høyere verdi enn den for hvilken reguleringen påbegynnes i den passive forsterker. Videre fremgår det av fig. 2 at forsterkningsminskningen i den passive forsterker alltid er større enn forsterkningsøkningen i den aktive forsterker.

I reguleringskretsene finnes der begrensningsanordninger som bevirker at forsterkningen i de to forsterkere blir i hovedsaken konstant når den tilførte talevekselspenning overstiger en viss verdi, d.v.s. kurvene Kl og K2 forløper horisontalt for taleveksel spenninger som overstiger nevnte verdi.

Både i mikrofonforsterkeren og høyttalerforsterkeren uttas reguleringsvekselspenningen fra punkter som ligger efter de respektive reguleringstrinn. Dette har til følge at reguleringen foregår meget hurtig, hvorved endringer i forsterkningsgraden

ikke kan merkes av de samtalende abonnenter.

Hvorledes reguleringskretsene er utført for å tilveiebringe det på fig. 2 illustrerte forløp av reguleringen, skal beskrives i detalj i tilslutning til fig. 3a og 3b.

Fig. 3a og 3b. viser,- når de legges ved siden av hinannen, sammen et full-stendig koblingsskjema for et høyttalende telefonapparat ifølge oppfinnelsen. Her betegner M en mikrofon, K en koblingsanordning som påvirkes ved anrop til.eller , . fra apparatet, FS en fingerskive, SO et signalorgan, SVL en likeretterbro, V en volumreguleringsanordning og H en høyttaler* De forsterkende elementer i de to forsterkere utgjøres av transistorer som er betegnet med TS efterfulgt.av et siffer. Motstander og kondensatorer i apparatet er betegnet med R hhv. C etterfulgt av et siffer. I apparatet inngår der ennvidere et antall likeretterdioder som er betegnet med D og et siffer. Transformatorer er betegnet med T og; et siffer.

De i blokkskjemaet på fig. 1 skjematisk angitte enheter er vist i detalj på

fig. '3a og 3b, som det fremgår av følgende.

Mikrofontransformatoren Tl er forbundet med et motstandskoblet forsterkertrinn med transistoren TS1. Reguléringstrinnet MRS dannes av diodene Dl og D2

og et katodekoblet forsterkertrinn med transistoren TS2. Reguleringsforsterkeren MRF består av forsterkertrinnene TS6 og TS7 og en utgangstransformator T5. Likeretteren ML omfatter dioden D6 og kondensatoren C16 samt dioden DIO og kondensatoren C27. Sluttrinnet MSS dannes av transistorene ,TS3 , TS4 og TS5 , hvorav de to sistnevnte er anordnet i et mottaktkoblet forsterkertrinn, samt drivtransfor-matoren T2.

Transformatoren T4 er inngangstransformator for høyttalerforsterkeren. Reguléringstrinnet HRS dannes av diodene D14 og D15 og et katodekoblet forsterkertrinn med transistoren TS8. Sluttrinnet HSS omfatter transistorene TS9 , TS10 og TS11, hvorav de to sistnevnte danner et mottaktkoblet forsterkertrinn, samt drivtransfor-matoren T7, utgangstransformatoren T8 og volumkontrollen V. Reguleringsforsterkeren HRF omfatter transistoren TS12 og utgangstransformatoren T6. Likeretteren HL omfatter dioden Dll og kondensatoren C30 samt dioden D12 og kondensatoren C29.

Den spenningsstabiliserende og polaritetskontrollerende anordning SV omfatter likeretterbroen SVL og de spenningsstabiliserende elementer D7 - D8, kondensatorene C19 og C20 og eventuelt et batteri BA.

Kunstledningen B utgjøres av motstanden R27 og kondensatoren C18.

Gaffel- eller differentialtransformatoren D motsvarer på fig. 3a av transformatoren T3. Signalorganet SO utgjøres av en ringeklokke, summer eller lignende.

Forsterkerne får den nødvendige driftspenning fra den med apparatet forbundne telefonlinje, og når omkasteren K påvirkes, påtrykkes linje spenningen på inn-gangsklemmene a og b på likeretterbroen SVL. Fra likeretterbroens SVL utgangsklemmer c og d tilføres likespenning til forsterkerne.

Likeretterbroen SVL bevirker at polariteten av den likespenning som tilføres forsterkerne, blir den samme uavhengig av polariteten av spenningen på linjens tråder.

Forsterkernes driftspenning stabiliseres til passende verdi av den over ut-gangsklemmene c og d innkoblede spenningsstabiliseringsanordning som består av et antall spenningsavhengige elementer D7 - D8. I forskjellige telefonsystemer fore-kommer forskjellige verdier av den likespenning som tilføres abonnentledningene, og den nevnte spenningsstabiliseringsanordning gjør det mulig at telefonapparatet ifølge oppfinnelsen kan forbindes med hvilket som helst eksisterende telefonsystem .

Mellom likeretterbroens SVL utgangsklemmer c og d er der også innkoblet

en kondensator C19 som hensiktsmessig er en elektrolytkondensator med meget høy kapasitet, f.eks. 500 uF. Denne kondensator tjener som pufferkondensator og opp-lades i perioder med lav utstyring av forsterkerne og leverer den nødvendige tilleggs-effekt ved full utstyring av forsterkerne.

Hvis motstanden av den med apparatet forbundne linje er meget stor, kan

det være hensiktsmessig å anordne et pufferbatteri i apparatet. Et slikt batteri er vist på fig. 3b og betegnet med BA. Det består hensiktsmessig av en miniatyr-akkumulator, og telefonapparatet er forsynt med egnede tilslutningsanordninger som gjør det mulig på enkel måte å innføre et slikt batteri i apparatet, hvis der skulle foreligge behov herfor. Ved normal linjemotstand vil dette batteri imidlertid være overflødig.

En kondensator C20 er innkoblet mellom likeretterbroens SVL inngangsklem-mer og tjener til å slippe den innkommende talevekselspenning gjennom.

De i forsterkernes sluttrinn innkoblede hal viede rdioder D3 og D16 består av elementer som holder en praktisk talt konstant spenning innenfor et visst arbeids-område uavhengig av styrken av den strøm som passerer gjennom dem. Basisspen-ningen for transistorene TS4, TS5 og TS10 , TS11 holdes således konstant. Ennvidere har halvlederdiodene D3 og D16 negativ temperaturkoeffisient og bevirker således en effektiv spennings- og temperaturstabilisering.

Mikrofonforsterkerens sluttrinn er forsynt med en anordning til å beskytte

transistorene TS4 og TS5 mot overspenninger som kan tenkes å ankomme over linjen. Denne beskyttelsesanordning består av diodene D4 og D5. Som det fremgår av figuren, har disse dioder normalt en stor negativ forspenning og belaster derfor ikke det mot-taktskoblede forsterkertrinn som består av transistorene TS4 og TS5. Hvis en over-spenning ankommer over linjen til apparatet , induseres der i transformatorens T3 viklinger n og rv spenninger som alt efter overspenningens polaritet vil motvirke eller samvirke med de negative forspenninger over diodene D4 og D5. Når spenningen i transformatorviklingene er blitt så stor at en eller annen av diodene begynner å lede strøm, kortsluttes den tilsvarende transformatorvikling av den ledende diode, hvorved

overspenningen dempes kraftig, slik at,den ikke kan.skade transistorene. Spenningen over den annen transformatorvikling vil riktignok adderes til den negative forspenning over den med denne-transformatorvikling parallellkoblede diode, men den resulterende spenning kan ikke anta en høyere verdi enn omtrent det dobbelte av den negative forspenning på dioden. Dette kommer av at spenningen, over de viklinger på transformatoren, som er forbundet med linjen, vil dempes kraftig når en av transformatorviklingene II og IV kortsluttes.

De tidligere nevnte reguleringskretser for automatisk regulering av forsterkernes forsterkning avhengig av de overførte tal eveksel strømme r, skal nu beskrives.

I mikrofonforsterkeren uttas .en del av talevekselspenningen fra.injektoren på transistoren TS2 , hvilken spenning forsterkes i transistorene TS6 og TS7 og tilføres primærviklingen på transformatoren T5. Denne transformator er forsynt med to adskilte sekundærviklinger II og ni, og veksel spenningene fra disse viklinger likerettes i diodene D6 hhv. D10. Over kondensatorene C16 og C27 fåes således like-spenninger med de på figuren angitte polariteter.

Likespenningen over kondensatoren C16 tilføres reguléringstrinnet i mikrofonforsterkeren og bevirker derved på en måte som skal beskrives senere, ehøkning av mikrofonforsterkerens forsterkning. Likespenningen over kondensatoren C27 tilføres høyttalerforsterkerens reguleringstrinn og bevirker en minskning av forsterkningen i høyttalerforsterkeren. Transformatorens T5 vikling III hår større vindingstall enn vikling II på samme transformator, og likespenningen over kondensatoren C27 vil således bli større enn likespenningen over kondensatoren C16, hvilket medfører at forsterkningsminskningen i høyttalerforsterkeren alltid blir større enn forsterknings-økningen i mikrofonforsterkeren.

Dioden D6 får en negativ forspenning over motstandene R7 og R15. Dette med-fører at oppreguléringen av forsterkningen i mikrofonforsterkeren begynner senere enn nedreguleringen av.forsterkningen i høyttalerforsterkeren, som vist på fig. 2.

Forsterkningen i mikrofonforsterkeren bestemmes av den strøm som passerer gjennom diodene Dl og D2. Disse dioder har nemlig en ikke-lineær karakteristikk, slik at deres motstand minskes med økende strøm-gjennomgang. Diodene får en forspenning over motstandene R14 og R6, og den av denne forspenning frembragte strøm gjennom diodene bestemmer forsterkerens hvileforsterkning. Spenningen over kondensatoren C16 motvirker denne forspenning og medfører således en minskning av strømmen gjennom diodene, hvilket har til følge at deres motstand økes. Ettersom diodene er vekselstrømmessig sett parallellkoblet med reguleringstrinnets inngang, medfører dette en økning av forsterkningen i mikrofonforsterkeren.

Kondensatorene C5, C6, C7 og C8 og motstandene R8 og R9 danner et lavpass-filter. Parallelt med diodene D 1 og D2 er koblet en motstand RIO som tjener som utladningsmotstand for filterkondehsatorerte. Denne motstand og de tilhørende kondensatorer er dimensjonert slik at forsterkningen går tilbake til grunn-nivået med en passende tidskonstant.

For at spenningene over motstandene R6 og R14 vinder hvileforsterkning ikke skal bevirke feilaktige forspenninger for diodene D6 og Dll, vendes spenningens polaritet foran lavpassfilteret ved hjelp av motstandene R7 og R15.

Diodene Dl og D2 i mikrofonforsterkeren motsvarer i høyttalerforsterkeren av diodene D14 og D15 som får sin forspenning over motstandene R41 og R33. Likespenningen over kondensatoren C27 adderes til denne forspenning, hvorved forsterkningen i høyttalerforsterkeren vil minskes.

I høyttalerforsterkeren uttas en del av talevekselspenningen fra utgangstransformatoren T8, og denne spenning forsterkes deretter i transistoren TS12 og til-føres primærvfklingen på transformatoren R6. Dé kretser som er tilsluttet denne transformators to sekundærviklinger, er utført og anordnet på samme måte som de tilsvarende kretser som er tilsluttet sékundærviklingene på transformatoren T5 i mikrofonforsterkeren. Når talestrømmer overføres av høyttalerforsterkeren, foregår der således en regulering på samme måte som beskrevet i forbindelse med mikrofonforsterkeren, men med den forskjell at forsterkningen i høyttalerforsterkeren nu økes, mens forsterkningen i mikrofonforsterkeren minskes.

I høyttalerforsterkeren blir, som ovenfor nevnt reguleringsspenningen uttatt fra forsterkerens sluttrinn, hvilket er fordelaktig da reguleringsvekselspenningen

da ikke krever noen større forsterkning innen den likerettes. I høyttalerforsterkerens reguleringsforsterkningstrinn finnes der således bare én transistor TS12. I mikrofonforsterkeren kan man ikke ta ut reguleringsvekselspenning fra slutt-trinnet, da de fra linjen innkommende talevekselspenninger da ville kunne tilføres mikrofonforsterkerens reguleringsforsterkertrinn og derved fremkalle en regulering som motvirker den ønskede regulering. Dette er grunnen til at reguleringsvekselspenningen i mikrofonforsterkeren uttas fra et av de første forsterkertrinn.

Som det fremgår av fig. 3a er mikrofonforsterkerens slutt-trinn kraftig mot-koblet, og mikrofonforsterkeren har således en lav utgangsimpedans.

Høyttalerforsterkerens utgangstransformator T8 er forsynt med en sekundærvikling I, fra hvilken der uttas en negativ tilbakekoblingsspenning for det nærmest foregående forsterkertrinn (TS9). Fra den annen sekundærvikling II på transformatoren T8 uttas en vekselspenning som ved nesten full utstyring likerettes i dioden D13, hvorved der over kondensatoren C28 fåes en likespenning med den på figuren angitte polaritet. Denne likespenning søker å øke strømmen gjennom diodene D14 og Dl5 og vil derfor minske forsterkningen, slik at overstyring motvirkes.

Reguleringsforsterkertrinnene i de to forsterkere er utført slik at de bevirker en amplitudebegrensning, slik at forsterkningsøkningen hhv. forsterkningsminskningen i forsterkerne blir konstant, når talevekselspenningens amplitude overskrider en forutbestemt verdi.

Motstandene RIO og R32 kan være av den type som har negativ temperaturkoeffisient, slik at de bidrar til temperaturstabilisering av de respektive forsterkere.

Den: ønskede relasjon mellom oppregulerings- og nedreguleringskarakteristik-kene fåes i henhold til foregående beskrivelse ved en egnet dimensjonering av vikling-ene på transformatorene T5 og T6 og ved at man gir diodene D6 og Dl2 passende forspenninger. Den ønskede relasjon kan imidlertid også fåes på annen måte, f.eks. ved at man velger diodene D6, D10, Dll og D12 med forskjellig strømspennings-ka rakte ri stikk.

Det høyttalende telefonapparat ifølge oppfinnelsen kan lett sammenbygges i en kompakt enhet med små dimensjoner.

Claims (1)

1. Høyttalende telefonapparat med. en mikrofonforsterker og en.høyttalerfor-sterker og anordnet til å tilføres den til forsterkernes drift nødvendige likestrøm-energi over den samme ledning som anvendes til overføring av talestrømmer til og fra apparatene som på sin side inneholder en spenningsstabiliseringsanordning for stabilisering av den over ledningen tilførte driftsspenning, og hvor der med hver av de to forsterkere er forbundet en reguleringskrets for å avlede reguleringsspen-

   ninger fra de i vedkommende forsterkere overførte talestrømmer, hvor hver reguleringskrets er oppdelt i.to grener ay hvilke den ene er forbundet med den forsterker hvorfra reguleringskretsen utgår, for avhengig av talestrømmer i denne forsterker å øke dens forsterkning, mens den annen gren er forbundet med den annen forsterker for avhengig av talestrømmer i den førstnevnte forsterker å minske forsterkningen i den annen forsterker, idet de to grener av hver reguleringskrets er innrettet og ut-ført til å bibringe de reguleringsspenninger som tilføres de to forsterkere, sådanne verdier at forsterkningsøkningen i den oppregulerte forsterker alltid blir mindre enn forsterkningsmihskningen i den nedregulerte forsterker .karakterisert ved at der i hver forsterker finnes minst én krets, som på i og for seg kjent måte inneholder to ikke-lineære koblingselementer (Dl, D2, fig. 3a; D14, D15, fig. 3b) som er anordnet parallelt med inngangen til et reguleringstrinn (TS2, fig. 3a; TS8, fig. 3b) og er orientert i motsatt retning og anordnet til i serie å påtrykkes en forspenning, idet den ene gren (fra vikling II på T5 , fig. 3a; fra.vikling II på T6, fig. 3b) av den fra den ene forsterker utgående reguleringskrets, og den annen.gren (fra III på T6, fig. 3b; fra III -på T5 , fig. 3a) av den fra den annen forsterker utgående reguleringskrets, er forbundet nied kretsen med de to ikke-lineære koblingselementer på en så-dan måte at de av girenene avgitte reguleringsspenninger påtrykkes de ikke-lineære koblingselementer i serie.