Telephonteilnehmerstation mit einer Einrichtung zur Abgabe von Tonfrequenzsignalen Es besteht heute die Tendenz, die Übertragung der Wahl in Telephonanlagen durch Tonimpulse zu bewerkstelligen. Unter Verwendung von Transistoren gelingt .es, in den Teilnehmerstationen Tongenera toren unterzubringen, welche von der Zentrale über die Teilnehmerleitung mit Gleichstrom gespeist wer den.
Ein solcher Tongenerator enthält einen aus einer Induktivität und einer Kapazität bestehenden Schwingkreis. Üblicherweise sieht man als Induktivi- tät eine Spule mit Anzapfungen vor, wobei man eine Anzahl Frequenzen erzeugen kann, die dem Produkt aus der Anzahl der mit der Spule herstellbaren In- duktivitäten und der Anzahl der verwendeten Ka pazitäten entspricht.
Die Anmelderin hat erkannt, dass die Anzahl der frequenzbestimmenden Elemente und der zu ihrer Einschaltung notwendigen Kontakte in einem Ton generator gegenüber den vorstehend angeführten Werten reduziert werden kann, wenn die Kapazitäten miteinander kombiniert werden, was allerdings mit Einschränkungen in der Wahl der durch die Station auszusendenden Frequenzen verbunden ist.
Die Erfindung betrifft eine Telephonteilnehmer- station mit einer Einrichtung zur Abgabe von Ton frequenzsignalen, deren Frequenzen eine geome trische Reihe bilden. Die Frequenz dieser Signale wird durch mindestens einen Schwingkreis bestimmt, welcher durch Kombination von verschiedenen Ka pazitäten und Induktivitäten auf verschiedene Fre quenzen abgestimmt werden kann. Die Station zeich net sich dadurch aus, dass der Quotient der genann ten geometrischen Reihe gleich der Wurzel aus dem Verhältniswert 1,618 des goldenen Schnittes ist. Sie ist weiter dadurch gekennzeichnet, dass die Kapazi täten, aufsteigend geordnet, mit dem zweiten Wert beginnend ebenfalls eine geometrische Reihe bilden, deren Quotient gleich dem Quadrat dieses Verhält niswertes ist.
In der Folge wird zuerst eine grundsätzliche, auf Tonwahlsysteme bezügliche Betrachtung über die Festlegung der Reihe der auszusendenden Frequenzen und die damit zusammenhängende Abstufung der zu ihrer Erzeugung benötigten frequenzbestimmenden Schaltteile angestellt. Als Frequenzreihe in einem Tonwahlsystem wird vorzugsweise eine geometrische Reihe gewählt, um sowohl bei der Erzeugung als auch bei der Auswertung der Tonwahlkriterien bei allen Frequenzen gleiche Verhältnisse in bezug auf relative Frequenzkonstanz und Selektivität zu haben.
Wie bereits erwähnt, betrifft die Erfindung eine Sta tion, in welcher als Quotient dieser geometrischen Reihe die Wurzel aus dem Verhältniswert 1,618 des goldenen Schnittes gewählt ist. Die dadurch erzielten Vorteile werden nachfolgend beschrieben.
Der goldene Schnitt hat bekanntlich ein Verhält nis x, dessen Definition durch die Gleichung x:1=x+1:x gegeben ist. Die Auflösung dieser Gleichung ergibt für x den Wert 1,618 und für
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die Zahl 1,272. Bekanntlich errechnet sich die Resonanzfrequenz E eines Schwingkreises zu
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Bei konstanter Induktivität ist das einem Ver hältnis der Frequenzen von 1/x entsprechende Ver hältnis der Kapazitäten gleich x.
Sofern nun zwei Kapazitäten mit den Werten<I>a</I> und<I>b = x</I> # <I>a</I> vorhan den sind, so ergibt sich unter Berücksichtigung der Definition von x für
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wodurch mit den beiden Kapazitätswerten die geo metrische Reihe<I>a, b, a</I> -{- <I>b,</I> welche den Quotient x aufweist, gebildet werden kann. Unter Anwendung dieser Erkenntnis kann - sofern die Kapazitäten wie nachfolgend aufgeführt gestuft werden - mit einer einzigen Induktivität eine Zahl von Frequenzen gebildet werden, welche der um eins verminderten doppelten Anzahl der Kapazitäten entspricht.
Bei spielsweise können mit vier Kondensatoren der fol genden Kapazitäten
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<I>a=xo.a= <SEP> 1-a</I>
<tb> <I>b=xl-a=</I> <SEP> 1,618#a
<tb> <I>c <SEP> =x3.a=</I> <SEP> 4,236.a
<tb> <I>d=x5.a=</I> <SEP> 11,090.a die folgenden sieben Kapazitätswerte gebildet wer den:
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<I>1. <SEP> x0-a= <SEP> a <SEP> = <SEP> 1#a</I>
<tb> 2. <SEP> xl.a= <SEP> b <SEP> = <SEP> 1,618a
<tb> 3. <SEP> x2#a= <SEP> a+b <SEP> = <SEP> 2,618#a
<tb> <I>4. <SEP> x3-a= <SEP> c <SEP> = <SEP> 4,236a</I>
<tb> <I>5. <SEP> x4-a= <SEP> a+b+c</I> <SEP> = <SEP> 6,854#a
<tb> <I>6. <SEP> x5-a= <SEP> d</I> <SEP> = <SEP> 11,090a
<tb> <I>7. <SEP> x6-a=a+b+c+d=17,945#a</I> Die Reihe kann beliebig fortgesetzt werden.
Wie man aus der vorher aufgeführten Reihe der benötigten Kapazitäten ersehen kann, handelt es sich dabei, mit dem zweiten Wert beginnend, um eine geometrische Reihe mit dem Quotient x2 = 2,618.
In der Folge wird die Erfindung noch anhand von zwei Ausführungsbeispielen erläutert.
Die Fig. 1 und 2 zeigen die Schaltungsschemata von zwei Telephonteilnehmerstationen, welche eine Einrichtung zur Erzeugung von der Wahl dienenden Tonfrequenzen aufweisen. Das auf Fig. 2 dargestellte Schema betrifft dabei eine Station, bei welcher Hör- und Sprechstromkreis vollständig voneinander ge trennt sind, welche jedoch im übrigen mit der Sta tion, deren Schema Fig. 1 zeigt, übereinstimmt.
In sämtlichen Ausführungsbeispielen werden Transistoren vom p-n-p-Typ verwendet. Die Polarität der beschriebenen Stromkreise bezieht sich daher auf diesen Typ. Unter Umkehrung sämtlicher Polaritäten können natürlich dieselben Schaltungen auch für den n-p-n-Typ verwendet werden.
Das erste Ausführungsbeispiel, dessen Schalt schema auf Fig. 1 dargestellt ist, entspricht in seinem Grundaufbau der bekannten Station mit Differential übertrager. Diese Station weist jedoch anstelle des sonst üblichen Kohlcmikrophons ein magnetisches Mikrophon M und einen dazugehörigen, mit den Transistoren T1 und T2 arbeitenden Mikrophon verstärker auf. Der Ausgang dieses Mikrophonver stärkers liegt an derselben Stelle wie das Kohle mikrophon in den konventionellen Stationen.
Der Differentialübertrager TR mit seinen drei Wicklun gen W1-W3 bewirkt - sofern sich die Gabelkon takte GK in Arbeitsstellung befinden - in Verbin- dung mit der aus dem Widerstand R5 und den Kon densatoren C3 und C7 bestehenden Nachbildung in bekannter Weise eine Rückhördämpfung zwischen dem Verstärkerausgang und dem Hörer H. Da diese Schaltung mit der Erfindung in keinem direkten Zu sammenhang steht, wird sie nicht näher beschrieben. Infolge der Wirkung des Kondensators C7 fliesst der gesamte Gleichstrom der Leitung dem Mikrophon verstärker als Speisung zu.
Der Mikrophonverstärker wird durch das Schliessen der Gabelkontakte einge schaltet und benötigt an der a-Ader eine negative und an der b-Ader eine positive Polarität. Er weist gegenüber einem gewöhnlichen Verstärker die Be sonderheit auf, d'ass die Speisung über dieselben An schlüsse erfolgt, auf die der Ausgang führt. Um eine vom Ausgangssignal freie Speisung zu gewinnen und damit Verstärkerausgang und Verstärkerspeisung zu entkoppeln, ist eine Siebung notwendig, zu welcher der Wecker GL und der zugehörige Kondensator Cl herangezogen werden.
Am Kondensator Cl liegt dann eine konstante Gleichspannung, welche über den Gabelkontakt GK2 dem Verstärker als Speisung zugeführt wird. Das Mikrophonsignal gelangt über den Kontakt k6 und den Kondensator C2 auf die Basis des Transistors T1. Die beiden Widerstände R 1 und R2 erzeugen eine Vorspannung für diese Basis. Der durch die Wirkung des Transistors ver stärkte, über Kollektor und Emitter fliessende Strom erzeugt im Widerstand R3 eine Spannung, deren Gleichspannungskomponente die Basis des Tran sistors T2 vorspannt und deren Wechselspan nungskomponente das Eingangssignal der zweiten Stufe bildet.
Diese zweite Stufe mit dem Transistor T2 wird in Emitterschaltung betrieben. Der Kaltleiter KL im Emitterstromkreis erzeugt eine stromabhän gige Gegenkopplung und gleicht dadurch Schwan kungen der durch die Länge der Anschlussleitung bedingten Speisestromstärke, der Temperatur und der Transistorcharakteristik aus.
Der Mikrophonverstärker wird nun ausser der Verstärkung von Mikrophonsignalen auch zur Er zeugung von tonfrequenten Signalen herangezogen. Die Station wird für ein dekadisches Wählsystem verwendet, in welchem jedes einer einzelnen Ziffer entsprechende Wahlkriterium aus einer einzelnen Frequenz besteht, so dass insgesamt zehn verschie dene Frequenzen ausgesendet werden müssen. Um die Anzahl der frequenzbestimmenden Elemente einzuschränken, wird eine Spule S mit einer An zapfung verwendet, mit welcher zwei Induktivitäts- werte gebildet werden können. Es sind dann zur Bil dung von zehn Frequenzen fünf verschiedene Kapa zitätswerte notwendig.
Diese fünf Werte werden nach den einleitend dargelegten Grundsätzen aus den drei Kondensatoren C4-C6 kombiniert. Die Kontakte kl-k7 werden durch zehn nicht gezeichnete Tasten betätigt. Der Kontakt k6 wird beim Niederdruck jeder Taste umgelegt. In Abhängigkeit der betätigten Taste wird ausserdem einer der beiden Kontakte k4 oder k5 geschlossen, wodurch entweder die Wicklung <I>W4</I> oder die beiden Wicklungen<I>W4</I> und W5 zusam men als Induktivität wirksam werden.
Ausser den genannten Kontakten werden die drei Kontakte k1 bis k3 nach Massgabe der gedrückten Taste betätigt, um die Kondensatorkombinationen C4, C5, C4 -f- C5, C6, C4 -f- C5 + C6 parallel zur Spule zu schal ten. Die Gründe, welche zu dieser Art von Kombi nation geführt haben, wurden am Eingang dieser Beschreibung dargelegt. Durch die Betätigung einer der Tasten wird somit aus den Wicklungen W4 und W5 zusammen mit den angeschalteten Kondensa toren ein Schwingkreis gebildet. Über den umgeleg ten Kontakt k6 wird dieser Schwingkreis anstelle des Mikrophons an den Verstärkereingang geschaltet.
Über den Widerstand R4 wird der Wicklung W6 das Ausgangssignal des Verstärkers zugeführt. Es tritt nun eine Rückkopplung auf, welche bewirkt, dass der Verstärker auf der durch den Schwingkreis bestimm ten Frequenz schwingt. Durch Öffnung des Kon taktes k7 wird der Station ein Widerstand R6 vor geschaltet. Dieser Widerstand begrenzt durch Ver minderung des Speisestromes die Amplitude der er zeugten Schwingung.
Es ist in neuerer Zeit die Tendenz vorhanden, die Verbindungen bis zum Teilnehmer vierdrähtig zu führen. Auf der Fig. 2 ist das Schaltschema einer zu einer vierdrähtigen Telephonanlage passenden Station mit getrennten Stromkreisen für die ankom mende und die abgehende Sprechrichtung dargestellt. Gegenüber der erstbeschriebenen Station entfällt der Differentialtransformator und die Nachbildung. In den Stromkreisen für den abgehenden Verkehr sind das Mikrophon mit dem Mikrophonverstärker und der durch Tasten gesteuerte Tongenerator ent halten. Nur dieser Teil wird von der Zentrale mit Gleichstrom gespeist. Die Stromkreise für den an kommenden Verkehr enthalten ausschliesslich den.
Wecker GL und den Hörer<I>H.</I> Da der Wecker nicht mehr, wie in der erstbeschriebenen Station, mit den Verstärkerstromkreisen verbunden ist, kann er nicht mehr zur Siebung der Speisung herangezogen wer den. Diese Siebung wird hier mit dem Widerstand R5 in Verbindung mit dem Kondensator C6 bewerk stelligt.
Die Erfindung ermöglicht es, in einer Telephon- teilnehmerstation mit wenig Schaltelementen und Kontakten eine verhältnismässig grosse Zahl von ver schiedenen Frequenzen zu erzeugen.