CH651987A5 - Mehrfrequenzgenerator fuer die tonzeichengabe in einem fernsprechapparat. - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Mehr-40 frequenzgenerator gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Bislang wurden verschiedene Mehrfrequenzsignalgeneratoren vorgeschlagen und in elektronischen Fernsprechwähl-einrichtungen verwendet, in denen die gemeinsamen Schalt-45 funktionen von Festkörper-Schaltungselementen ausgeführt werden. Die Anwendung des elektronischen Schaltens entspricht der derzeitigen Entwicklungsrichtung auf dem Gebiet der Fernsprechtechnik, die auf ein im wesentlichen vollständig integriertes Gerät unter Verwendung monolithischer 50 Schaltkreise abzielt. Das elektronische Schalten ersetzt somit mechanische Schalter bei herkömmlichen Wähleinrichtungen und macht dadurch moderne Schaltungstechnologie mit deren erhöhter Zuverlässigkeit und geringerem Kostenaufwand nutzbar.

55 Beim Abschalten des Mikrophons und beim Dämpfen oder Sperren des Fernhörers während des Wählvorgangs stellen die mechanischen gemeinsamen Schalter bei bekannten Wähleinrichtungen einfach geeignete Signalwege her bzw. trennen die Signalwege. Indem der Serienwiderstand des 60 mechanischen Schalters im EIN-Zustand im wesentlichen Null ist, verbinden diese Schalter das Mikrophon und Fernhörer mit deren zugehörigen, angepassten Lasten ohne Signalpegelverlust oder Impedanzänderung.

Die Mehrfrequenzsignalgeneratoren in Fernsprechwähl-65 einrichtungen mit elektronischen Schaltvorrichtungen bilden die mechanischen Schaltfunktionen mit aktiven Elementen, beispielsweise mit Transistoren, nach. Diese Elemente sind jedoch im eingeschalteten Zustand (gesättigter Betrieb) ver-

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lustbehaftet und besitzen einen endlichen Serienwiderstand, der bei langen Leitungsschleifen entsprechend niedrigen Schleifenstrombedingungen eine beträchtliche Rolle spielt. In dem Bemühen, diesen Nachteil auszuräumen, wurde vorgeschlagen, den im eingeschalteten Zustand vorliegenden Widerstand durch Vergrössern der Fläche des Schalttransistors in der integrierten Schaltung zu minimieren. Hierdurch würde der gemeinsame Schalter innerhalb der integrierten Schaltung jedoch eine unverhältnismässig grosse Fläche einnehmen, ohne dass ausser dem verminderten Widerstand ein weiterer Vorteil erzielt würde. Tatsächlich gibt es beim gesättigten Transitorschalter stets einen minimalen, nicht zu vermindernden Verlust. Weiterhin weist der Transistorschalter einen Gleichspannungsabfall auf, der den Strom in dem Mikrophon vermindert; dies wiederum bedeutet ein schwächeres Ausgangssignal, da das Mikrophon ein veränderliches Widerstandselement ist.

Der erfindungsgemässe Mehrfrequenzgenerator ist durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angeführten Merkmale gekennzeichnet.

Gemäss der vorliegenden Erfindung vermeidet ein Mehrfrequenzgenerator mit elektronischer Schaltmöglichkeit den Signalverlust bei Festkörperelementen, wie beispielsweise Transistoren, die im gesättigten Zustand als Schalter verwendet werden. Eine bessere Signalübertragung zu den Sprech-und Hörwandlern eines Fernsprechapparates wird dadurch erzielt, dass die Anpassung der Wandlerimpedanz an die entsprechenden Lasten verbessert wird. Zusätzlich sind die Festkörperschalter in einem Verstärkeraufbau angeordnet, um den Pegel des Sprachsignals anzuheben.

In dem Mehrfrequenzgenerator können zwei Oszillatoren enthalten sein. Ein stabiler Hochfrequenz-Bezugsoszillator kann in Verbindung mit einer Abwärtszählschaltung die erforderlichen Signaltonpaar-Frequenzen für eine Tonzeichengabe-Fernsprechwahl erzeugen. Dieser Oszillator wird nur während des Wählvorgangs gespeist. Ein zweiter stabiler Oszillator geringerer Frequenz und Leistung dient als Ereignis-Zeitsteueroszillator und liefert die Bezugsgrösse für die Zeitsteuerung gemeinsamer Ereignisse innerhalb des Mehrfrequenzgenerators. Es kann eine auf den Ereignis-Zeitsteueroszillator ansprechende logische Steuerschaltung vorhanden sein, die sowohl beim Herabdrücken als auch beim Loslassen einer Taste für das Entprellen eines von einer Koppelpunkt-Tastatur kommenden Kontakt-Schliesssignals sorgt. Die Steuerschaltung steuert ferner den Ablauf des Dämpfens, d.h. Geräusch-Sperrens des Hör-Wandlers und das Abschalten des Sprech-Wandlers, um zu verhindern, dass Schaltsignal-stösse des Sprechwandlers den Benutzer belästigen. Nach dem Verifizieren eines Kontakt-Schliessens sorgt die Steuerschaltung für wenigstens 50 Millisekunden für die Tonerzeugung.

Es können weiter ein Generator für niedrige Frequenzen und ein Generator für höhere Frequenzen vorhanden sein, die bei der Erzeugung von Tonsignalen jeweils ein Binärsignal für eine vier Pegel aufweisende zusammengesetzte Wellenform liefern. Summiert und in einem Digital/Analog-Wandler in Analogpegel umgewandelt, können die erzeugten Wellenformen dann einer Filter- und Leitungstreiberschaltung zugeführt werden, die unerwünschte Harmonische entfernt und ein Signal auf die Fernsprechleitung gibt.

Eine Stromversorgung in dem Mehrfrequenz-Tongenera-tor kann einen konstanten Strom in einem grossen Spannungsbereich liefern, um einen konstanten Betriebsablauf und verminderte Störsignale zu gewährleisten. Der Mehrfrequenzgenerator kann in der Lage sein, Mehrtonsignale bei einem Leitungsstrom von nur 17 Milliampere zu erzeugen und kann ausserdem einen Sprechpfad bei nur 5 Milliampere aufrechterhalten, was dann der Fall sein kann, wenn mehrere

Fernsprechapparate an eine lange Leitungsschleife angeschlossen sind.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild der hauptsächlichen funktionellen Bestandteile eines elektronisch geschalteten Mehrfrequenzgenerators sowie das allgemeine Zusammenwirken der Teile untereinander,

Fig. 2 eine detaillierte Schaltungsskizze einer Tastatur-Detektorschaltung,

Fig. 3 eine detaillierte Schaltungsskizze einer Tastatur-Logikschaltung,

Fig. 4 eine detaillierte Schaltungsskizze einer Ereignis-Zeitsteuerlogikschaltung,

Fig. 5 eine detaillierte Schaltungsskizze einer Ereignis-Zeitsteueroszillatorschaltung,

Fig. 6 eine detaillierte Schaltungsskizze einer Präzisionsoszillatorschaltung,

Fig. 7 eine detaillierte Schaltungsskizze einer Generatorschaltung für niedrige Frequenzen,

Fig. 8 eine detaillierte Schaltungsskizze einer Generatorschaltung für höhere Frequenzen,

Fig. 9 Wellenformdiagramme zusammengesetzter Wellenformen und deren Beziehung zu den Oszillator-Perioden,

Fig. 10 eine detaillierte Schaltungsskizze eines Digital/ Analog-Wandlers,

Fig. 11 eine detaillierte Schaltungsskizze sowohl einer Sprech- als auch Wähl-Stromversorgungsschaltung,

Fig. 12 ein Schaltungsdiagramm des Grund-Mikrophonschalters mit Verstärkungsschaltung,

Fig. 13 eine detaillierte Schaltungsskizze des Mikrophonschalters mit Verstärkungsschaltung,

Fig. 14 ein Schaltungsdiagramm des Grund-Fernhörer-schalters mit Verstärkungsschaltung,

Fig. 15 eine detaillierte Schaltungsskizze des Fernhörerschalters mit Verstärkungsschaltung, und

Fig. 16 eine detaillierte Schaltungsskizze der Verstärkerund Filterschaltung.

Fig. 1 ist eine funktionelle Blockdarstellung eines in einem Fernsprechapparat enthaltenen, elektronisch geschalteten Mehrfrequenzgenerators, der nach der Lehre der vorliegenden Erfindung arbeitet. Der Mehrfrequenzgenerator besitzt zwei Betriebsarten, einen Sprechbetrieb und einen Wählbetrieb. Beim Sprechbetrieb existiert zwischen einem Sprechwandler (Mikrophon) 115 und einem Hörwandler (Fernhörer) 120 einerseits und der A- und B-Fernsprechlei-tung andererseits ein Signalweg. Im Wählbetrieb werden auf die A- und B-Leitung Tonsignale (Tonzeichen) gegeben, die kennzeichnend sind für eine über eine Tastatur 100 eingegebene Ziffer. Im Sprechbetrieb befindet sich der Mehrfrequenzgenerator im Ruhezustand. Jedesmal wenn durch Betätigen eines Kontakts der Tastatur 100 eine Ziffer eingegeben wird, geht der Generator in den Wählbetrieb über. Die Schaltungsteile für die Übertragung der Sprechsignale und Tonzeichen zu der A- und B-Leitung lassen sich am besten darstellen durch Ausdrücke betreffend ihre Betriebs- und Funktionsweise im Wähl- und Sprechbetrieb.

Die vier Reihen und vier Spalten umfassende Tastatur 100 besitzt ein Kreuzungspunkt- oder Koppelpunkt-Kontaktfeld mit einem schliessbaren metallischen Kontakt zwischen jeder Reihe und Spalte. Die Eingabe einer Ziffer über die Tastatur 100 liefert ein Aktivierungssignal an eine Tastatur-Schnittstel-lenschaltung 200, die jedes der vier Spalten-Eingangssignale von der Tastatur 100 in einen 2-Bit-Kode umsetzt. Nachdem es über Leitung 338 und 339 zu einem Generator 800 für höhere Frequenzen übertragen wurde, wird das Kodesignal von diesem Generator zum Erzeugen eines Binärsignals verwendet, welches einen von vier möglichen Tönen repräsentiert.

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Werden mehr als ein Spalteneingang aktiviert, liefert die Tastatur-Schnittstellenschaltung 200 über eine Leitung 317 ein Sperrsignal an den Generator 800 für höhere Frequenzen, so dass der Generator das für einen hohen Gruppenton repräsentative Binärsignal nicht erzeugt. In ähnlicher Weise kodiert die Tastatur-Schnittstellenschaltung 200 jedes der vier Reihen-Eingangssignale von der Tastatur 100 in einen 2-Bit-Kode, der über Leitungen 325 und 326 an einen Generator 700 für niedrige Frequenzen gegeben wird. Werden mehr als ein Reiheneingang von der Tastatur 100 aktiviert, liefert die Tastatur-Schnittstellenschaltung über die Leitung 314 ein Sperrsignal an den Generator 700 für niedrige Frequenzen. Eine RC-Oszillatorschaltung 600 mit einer Nennfrequenz von 160 kHz liefert eine stabile Zeit-Bezugsgrösse für die Generatoren niedriger bzw. höherer Frequenzen.

Die Tastatur-Schnittstellenschaltung 200 gibt ausserdem das von der Tastatur 100 kommende Aktivierungssignal über eine Leitung 350 an eine Ereignis-Zeitsteuerlogik 400. Dieser Logikabschnitt steuert den folgerichtigen Ablauf von Ereignissen innerhalb der Mehrfrequenzgeneratorschaltung. Aus der von einem Ereignis-Zeitsteueroszillator 500 gelieferten Zeit-Bezugsgrösse bestimmt die Ereignis-Zeitsteuerlogik 400, ob eine Tastenbetätigung auf der Tastatur 100 lange genug erfolgte, um als zulässig zu gelten oder nicht. Die Ereignis-Zeitsteuerlogik liefert ausserdem Ablaufsteuersignale über Leitungen 433 und 439 an eine gemeinsame Schaltanordnung 1200. Schliesslich bestimmt die Logik ein als zulässig zu betrachtendes Loslassen einer Taste und besorgt die zeitliche Steuerung für einen mindestens 50 Millisekunden andauernden tonfrequenten Schwingimpuls.

Die von den beiden Generatoren 700 und 800 kommenden Signale werden in einem Digital/Analog-Wandler 1000 kombiniert; der Wandler bildet die Summe der ausgewählten niedrigen und hohen Gruppentöne. Ausserdem hält der Digital/Analog-Wandler 1000 einen konstanten Ruhe-Ausgangspegel während des Wählbetriebs, selbst wenn nur ein oder überhaupt kein Ton erzeugt wird. Wenn die Tastatur-Schnitt-steil enschaltung 200 über die Leitung 317 an den Generator 800 für höhere Frequenzen ein Sperrsignal gibt, tritt eine Bedingung «kein hoher Gruppenton» auf. Der Digital/Analog-Wandler 1000 erzeugt keinen hohen Gruppenton, sondern er liefert statt dessen einen Gleichpegel, der den mittleren Signalpegel eines hohen Gruppentons darstellt. In ähnlicher Weise veranlasst das von der Tastatur-Schnittstellenschaltung 200 über die Leitung 314 an den Generator 700 für niedrige Frequenzen gegebene Signal den Digital/Analog-Wandler 1000, in derselben Weise zu arbeiten. Das Ausgangssignal des Digital/Analog-Wandlers 1000 wird zum Treiben einer Filter-und Leitungstreiberschaltung 1600 verwendet. Die Schaltung 1600 vermindert die Harmonischen in den Tönen und stellt den richtigen Ton-Ausgangspegel auf der A- und B-Fernsprechleitung bereit.

Die gemeinsame Schaltanordnung 1200 benutzt die von der Ereignis-Zeitsteuerlogik 400 erzeugte und über die Leitungen 433 und 439 übertragene Information zum Sperren des Sprechwandlers bzw. zum Dämpfen des dem Hörwandler zugeführten Signals, wenn Wählbetrieb herrscht. Das Signal auf der Leitung 433 wird ausserdem zum Einschalten einer Wähl-Stromversorgung 1100 verwendet. Die Wähl-Stromver-sorgung 1100 wiederum aktiviert den Digital/Analog-Wandler 1000 und die Filter- und Leitungstreiberschaltung 1600. Ausserdem werden von der Wähl-Stromversorgung 1100 die Generatoren für niedrige bzw. höhere Frequenzen sowie die Oszillatorschaltung 600 aktiviert.

Im Sprechbetrieb liefert eine Sprech-Stromversorgung 1150 einen Bezugsstrom zum Speisen des Ereignis-Zeitsteueroszillators 500, der Ereignis-Zeitsteuerlogik 400, der Tastatur-

Schnittstellenschaltung 200 und der gemeinsamen Schaltanordnung 1200. Diese Schaltungsabschnitte innerhalb der Mehrfrequenzgeneratorschaltung bleiben aktiv, während sich der Mehrfrequenzgenerator im Sprechbetrieb befindet. Ausserdem verstärkt in diesem Zustand die gemeinsame Schaltanordnung 1200 die Mikrophon- und Fernhörer-Sprachsi-gnale.

Eine Polaritäts- und Spannungsstoss-Schutzschaltung 130 stellt sicher, dass an den Bauelementen die richtige Polarität vorliegt, ungeachtet der Spannungspolarität auf der A- und B-Leitung, und dass kein Hochspannungsstoss auf diesen Leitungen in die Generatorschaltung gelangen und dort Beschädigungen hervorrufen kann. Zwischen der gemeinsamen Schaltanordnung 1200 und der Polaritäts- und Spannungsstoss-Schutzschaltung 130 befindet sich ein Koppelfeld 110, das ankommende Mikrophon- und Hörer-Sprachsignale trennt und abgehende Signale zusammenlegt.

Gemäss Fig. 2 ist eine innerhalb der in Fig. 1 gezeigten Tastatur-Schnittstellenschaltung 200 vorgesehene Tastatur-Detektorschaltung an die Koppelpunkt-Tastatur 100 angeschlossen, die 16 Schalterund 8 Leitungen 101 bis 108 aufweist. Jeder Schalter repräsentiert eine separate Taste der Tastatur 100. Die 8 Leitungen sind in 4 Reihen-Ausgangsleitungen und 4 Spalten-Ausgangsleitungen aufgeteilt. Als Schnittstelle bezüglich der Tastatur 100 ist die Tastatur-Detektorschaltung in 4 identische niedrige Gruppenabschnitte und 4 identische hohe Gruppenabschnitte aufgeteilt. Die niedrigen Gruppenabschnitte enthalten Transistoren 201 bis 204, Dioden 205 bis 208, Widerstände 209 bis 212 und NAND-Glieder 213. Die hohen Gruppenabschnitte enthalten Transistoren 221 bis 228, Dioden 230 bis 237 und Widerstände 238 bis 241. Jeder niedrige und hohe Gruppenabschnitt spricht auf das Schliessen eines in der Tastatur enthaltenen Schalters an, der repräsentativ ist für eine spezielle Reihe und Spalte der Tastatur. Ein Widerstand 242 und ein Transistor 243 liefern den Bezugsstrom für vier Stromquellen, die durch Transistoren 225 bis 228 gebildet werden. Diese Stromquellen treiben Transistoren 221,222, 223 und 224 über Dioden 230,231, 232 bzw. 233. Sind die Schaltverbindungen innerhalb der Tastatur offen, sind die Transistoren 221,222, 223 und 224 sämtlich eingeschaltet.

Wird ein Kontakt in der Tastatur geschlossen, beispielsweise zwischen dem Kollektor des Transistors 228 und der Basis des Transistors 201, so wird der Strom vom Transistor 228 umgeleitet von der Diode 233 und dem mit dieser in Serie liegenden Transistor 224 zum Transistor 201. Die zum Einschalten des Transistors 201 benötigte Spannung beträgt einen Spannungsabfall (VBE), während die zum Einschalten des Transistors 224 benötigte Spannung aufgrund der Diode 233 etwa den doppelten Wert hat. Folglich wird auf das Schliessen des Schalters hin der Transistor 224, der. eine von vier identischen hohen Gruppenschaltungen darstellt, abgeschaltet, und der Transistor 201, der eine von vier identischen niedrigen Gruppenschaltungen darstellt, wird eingeschaltet. Dies kennzeichnet das Schliessen des Schalters in Reihe 1 und Spalte 1.

Ein weiterer Teil der in Fig. 1 dargestellten Tastatur-Schnittstellenschaltung 200 ist die in Fig. 3 dargestellte Tastatur-Logikschaltung. Die Ausgangsgrössen auf den Leitungen 251 bis 254 und 255 bis 258 der Tastatur-Detektorschaltung bilden die Eingangsgrössen für die Tastatur-Logikschaltung'. Die Tastatur-Logikschaltung ist in «niedrige» und «hohe» Gruppierungen aufgeteilt, die zwei im wesentlichen identische Schaltungen bilden. Der Unterschied zwischen den Gruppierungen besteht darin, dass die von der Tastatur-Detektorschaltung kommenden Eingänge der niedrigen Gruppe normalerweise ausgeschaltet sind und bei Betätigen einer Taste eingeschaltet werden, wohingegen die Eingänge

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der hohen Gruppe normalerweise eingeschaltet sind und bei Betätigen einer Taste ausgeschaltet werden. Die Eingänge der hohen Gruppe sind demnach bezüglich der Eingänge der niedrigen Gruppe invertiert.

Das Schalter-Schliesssignal auf der Leitung 350 wird erzeugt, um der später noch zu erörternden Ereignis-Zeitsteuerlogik 400 mitzuteilen, dass eine Taste der Tastatur 100 gedrückt wurde. Das Schalter-Schliesssignal wird dadurch gebildet, dass die Ausgangssignale von ODER-Gliedern 306 und 311 mittels eines Verknüpfungsglieds 301 ODER-ver-knüpft werden. Die Signale auf den Leitungen 251 bis 254 werden durch Gatter 302 bis 305 gepuffert. Die Ausgänge dieser Gatter werden in einem ODER-Glied 306 ODER-ver-knüpft, um ein «niedriges» Tastendruck-Ausgangssignal zu bilden. In ähnlicher Weise werden die Signale auf den Leitungen 255 bis 258 von Verknüpfungsgliedern 307 bis 310 gepuffert und invertiert, und sie werden in einem Verknüpfungsglied 311 ODER-verknüpft, um ein «hohes» Tasten-druck-Ausgangssignal zu bilden.

Ein Mehrfacheingabedetektor für die niedrige Gruppe, 312, prüft die sechs möglichen Paarkombinationen der niedrigen Gruppeneingangssignale, um zu bestimmen, ob mehr als ein Signal den logischen Wert «Eins» hat, der den aktiven Zustand kennzeichnet. Sind zwei oder mehr aktiv, liefert der Mehrfacheingabedetektor 312 für die niedrige Gruppe über einen Puffer 313 und die Leitung 314 ein entsprechendes Signal an den Generator 700 für niedrige Frequenzen, der später noch erläutert wird. Ähnlich wie der Mehrfacheingabedetektor für die niedrige Gruppe prüft ein Mehrfacheingabedetektor 315 für die hohe Gruppe die sechs möglichen Paarkombinationen der hohen Gruppeneingangssignale (genau: Eingangssignale der hohen Gruppe), um zu bestimmen, ob mehr als ein Signal einen logischen Wert von «1» aufweist, welcher den aktiven Zustand kennzeichnet. Sind zwei oder mehr aktiv, liefert der Mehrfacheingabedetektor 315 für die hohe Gruppe das entsprechende Signal über einen Puffer 316 und die Leitung 317 an den Generator für höhere Frequenzen, 800; auch dieser wird nachfolgend noch erläutert. Das Kodierschema der Signale niedriger und hoher Gruppe geht also davon aus, dass es zu jedem Zeitpunkt lediglich eine zulässige Eingabe von den Signalen der niedrigen und hohen Gruppe gibt.

Die kodierten niedrigen Gruppensignale werden über NOR-Glieder 318 und 319 und über separate, vier Gatter umfassende Verzögerungsabschnitte 320 und 321 in Auffangschaltungen 322 und 323 gegeben. Die Ausgänge der Auffangschaltungen 322 und 323 werden von Gattern 324 bzw. 327 gepuffert, um über die Leitungen 326 und 325 ein Treibersignal an den Generator 700 für niedrige Frequenzen zu geben. Die kodierten hohen Gruppensignale gelangen über NOR-Glieder 330 und 331 und über separate, vier Gatter umfassende Verzögerungsabschnitte 332 und 333 an Auffangschaltungen 334 und 335. Gatter 336 und 337 puffern die Ausgangssignale der Auffangschaltungen 334 bzw. 335 und liefern über Leitungen 338 und 339 an den Generator 800 für höhere Frequenzen ein Treibersignal. Solange irgendein Eingang der niedrigen oder hohen Gruppe aktiviert ist, öffnet das Tastendrucksignal der betreffenden Gruppe die zugehörigen Auffangschaltungen für das kodierte Tastatursignal, indem es als Aktivierungssignal an den Freigabeeingang der Auffangschaltungen gelegt wird. Falls sämtliche Tasten losgelassen sind, verschwindet das Aktivierungssignal, und die Auffangschaltungen halten die in ihnen vorliegende Information. Die durch die vier Gatter-Verzögerungen geschaffene zusätzliche Zeit gewährleistet, dass die Information aufgefangen wird, bevor sie verlorengeht.

Die in Fig. 4 dargestellte Ereignis-Zeitsteuerlogik 400 steuert den folgerichtigen Ablauf von Ereignissen innerhalb des Mehrfrequenz-Signalgenerators. Die Ereignis-Zeitsteuerlogik 400 empfängt als Eingangsgrössen Signale von dem Ereignis-Zeitsteueroszillator 500 (der später noch erläutert wird), welcher eine Zeitbasis liefert, und von der Tastatur-Schnittstellenschaltung 200, die bestimmt, ob eine Taste auf der Tastatur 100 gedrückt wurde. Die Arbeitsweise der Ereig-nis-Zeitsteuerlogik 400 versteht man am besten, wenn man einen Tastenbetätigungszyklus in acht Intervalle aufteilt, die durch die in Fig. 4 angegebenen Buchstaben A bis H repräsentiert werden. Die entsprechenden Signale erscheinen auf Leitungen 401 bis 408. Jedes Intervall hat einen eindeutigen Anteil an dem folgerichtigen Fortschreiten von Ereignissen, die Bestandteil eines vollständigen Tastenbetätigungszyklus sind. Grob gesagt, besteht der Tastenbetätigungszyklus aus folgender Sequenz: Warten auf das Eintreten einer Tastenbetätigung, das Betätigen (Drücken) einer Taste, das Loslassen der Taste und das Warten auf das Eintreten des nächsten Herabdrückens. Speziell handelt es sich um folgende Intervalle:

Intervall A: In diesem Intervall befindet sich die Logik in ihrem Ruhezustand, in dem sie darauf wartet, dass eine Taste betätigt, d.h. gedrückt wird; der Mehrfrequenzgenerator befindet sich im Sprechbetrieb.

Intervall B: Dieses Intervall ist das Tastendruck-Gültig-keitsprüfintervall, das aus zwei Teilintervallen besteht. Das erste Teilintervall ist dadurch definiert, dass 24 Zählschritte des Ereignis-Zeitsteueroszillators, die sich zu annähernd 6 Millisekunden ergeben, gewartet wird. Das zweite Teilintervall ist durch zusätzliche acht Zählschritte definiert (annähernd 2 Millisekunden), während der das Tastendrucksignal auf der Leitung 350 kontinuierlich vorhanden sein muss. Ist das Signal nicht kontinuierlich vorhanden, kehrt die Logik unmittelbar zum Intervall A zurück und wartet auf das erneute Auftreten des Tastendrucksignals. Während des Intervalls B verbleibt der Mehrfrequenzgenerator im Sprechbetrieb.

Intervall C: Dieses Intervall bewirkt die zeitliche Trennung der Fernhörer-Geräuschsperren- und Mikrophon-Geräuschsperren-Funktionen. Der Fernhörer 120 wird zu Beginn des Intervalls geräusch-gesperrt, d.h. gedämpft. Die Schaltung zählt 16 Perioden des Ereignis-Zeitsteueroszillators ab, was annähernd vier Millisekunden dauert, bevor zum nächsten Intervall fortgeschritten wird.

Intervall D: Dieses Intervall signalisiert die Geräuschsperre für das Mikrophon 115 und den Beginn der Tonerzeugung. Das Intervall dauert 168 Zählschritte (annähernd 42 Millisekunden); in dieser Zeit wird der Mehrfrequenzgenerator als im Wählbetrieb befindlich angesehen.

Intervall E: Bei diesem Intervall handelt es sich um das «Warten auf Loslassen der Taste»-Intervall insofern, als die Schaltung in diesem Intervall verbleibt und der Mehrfrequenzgenerator im Wählbetrieb verbleibt, solange ein Tastendruck vorliegt. Sobald das Loslassen der Taste erfasst wird, geht die Logik zum nächsten Intervall weiter.

Intervall F: Dies ist das Gültigkeitsprüfintervall für ein Loslassen der Taste, das Intervall ist in zwei Teilintervalle aufgeteilt. Im ersten Teilintervall zählt die Schaltung 24 Perioden (etwa 6 Millisekunden) des Ereignis-Zeitsteueroszillators. Die nächsten 8 Zählschritte bilden des zweite Teilintervall, in dem jedes erfasste Tastendrucksignal die Logik sofort zum Intervall E zurückbringt. Während dieses Intervalls wird der Mehrfrequenzgenerator als im Wählbetrieb befindlich angesehen.

Intervall G: Dieses Intervall besorgt die zeitliche Trennung für das Zurückstellen des Mikrophons 115 und des Fernhörers 120 in den nicht-gesperrten Zustand. Dies erfolgt dadurch, dass das Mikrophon zu Beginn dieses Intervalls zurückgestellt wird und 16 Zählschritte (etwa 4 Millisekun5

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Intervall H : Dieses Intervall besorgt die Zurückkehr der Logik zum Intervall A. Ein Zählschritt des Ereignis-Zeitsteueroszillators bewirkt diese Rückkehr. Das Intervall A stellt den Fernhörer 20 zurück und bringt den Mehrfrequenzgenerator in den Sprechbetrieb.

Eine Zeit-Bezugsgrösse für die Ereignis-Zeitsteuerlogik 400 wird durch den Ereignis-Zeitsteueroszillator 500 geliefert, von dem über eine Eingangsleitung 409, einen Treiber 410 und ein SR-Flip-Flop 411 ein Signal an einen 3-Bit-Ereignis-zustandzähler 412 gegeben wird. Der 3-Bit-Ausgang des Zählers 412 bildet den Eingang eines Ereigniszustanddekoders

413, welcher Ausgangsgrössen auf den Ausgängen 401 bis 408 erzeugt. Der Ereignis-Zeitsteueroszillator 500 liefert ausserdem ein Zeit-Bezugssignal für einen Ereignis-Zeitsteuerzähler

414, der über Leitungen 415 bis 418 Ausgangssignale bei den Zählerständen 16,24,32 und 168 abgibt.

Ein von der Tastatur-Schnittstellenschaltung über die Leitung 350 zugeführtes Eingangssignal gibt an, ob eine Taste der Tastatur 100 gedrückt wurde. Dieses Tastendrucksignal sowie die Ausgangsgrössen des Ereigniszustanddekoders 413 und des Ereigniszeitsteuerzählers 414 werden in UND-Glie-der 421 bis 428 sowie ODER-Glieder 429 bis 432 kombiniert, um die erforderliche Zeitsteuerung zum Vorrücken des 3-Bit-Ereigniszustandszählers 412 zu erhalten. Die richtige Zeitsteuerung für jedes gewünschte Intervall wird an das Flip-Flop 436 gegeben, das den Ereignis-Zeitsteuerzähler 414 für das nächste Intervall zurücksetzt. Ein Kondensator 435 und das RS-Flip-Flop 436 bilden eine an die Speiseleitung 445 geschaltete Anstossschaltung, die sicherstellt, dass die Ereig-nis-Zeitsteuerlogik eingeschaltet wird, indem die Logik in den richtigen Zustand gelangt.

NOR-Glieder 437 und 438 empfangen über Leitungen 401,403 und 405 Intervall-Ausgangssignale A, C und E vom Ereigniszustanddekoder 413, und sie liefern auf einer Leitung 439 ein Ausgangssignal, das in der gemeinsamen Schaltanordnung 1200 einen gemeinsamen Schaltabschnitt für den Fernhörer aktiviert. In ähnlicher Weise empfangen NOR-Glieder 441 und 442 auf Leitungen 401,404,405 und 407 Intervall-Ausgangssignale A, D, E und G von dem Ereigniszustanddekoder, und sie liefern auf der Leitung 443 ein Ausgangssignal zum Aktivieren eines in der gemeinsamen Schaltanordnung 1200 vorhandenen gemeinsamen Schaltabschnitts für das Mikrophon. Diese Ausgangssignale auf den Leitungen 439 und 443 sorgen für eine Betriebsablaufsteuerung des Mikrophons 115 und des Fernhörers 120 derart, dass unerwünschte Klickgeräusche im Hörer vermieden werden. Wenn also eine Taste gedrückt wird, was anzeigt, dass eine Tonerzeugung gewünscht wird, wird der Fernhörer Geräusch-gesperrt, d.h. gedämpft, und dann wird das Mikrophon abgeschaltet. Nachdem die Taste losgelassen ist, was eine Rückkehr zum Sprechzustand anzeigt, wird die Betriebsablauffolge umgekehrt, indem der Fernhörer 120 erst zurückgestellt wird, nachdem das Mikrophon 115 freigegeben wurde. Die tatsächliche Tonerzeugung findet während der Zeit statt, in der das Mikrophon 115 abgeschaltet ist.

Der Ereignis-Zeitsteueroszillator gemäss Fig. 5 besorgt die zeitliche Steuerung für die Ereignis-Zeitsteuerlogik 400. Der Oszillator arbeitet nach dem Prinzip des Ladens und Entladens eines Kondensators in linearer Weise mit komplementär verschalteten Konstantstromquellen. Das Verhältnis der Konstantstromquellen in Kombination mit einem Widerstand und einem Kondensator sind massgeblich für die Frequenz und das Tastverhältnis des Oszillators. Eine Stromspiegelschaltung mit Transistoren 510 bis 513 und diesen entsprechend zugeordneten Widerständen 514 bis 517 bildet eine Konstantstromquelle für den Oszillator. Die Betriebsspannung für die Stromquellen wird von der Sprech-Stromversorgung 1150 über die Leitung 1152 geliefert, zusammen mit einer Bezugs-Vorspannung auf der Leitung 1153. Ein Kondensator 501 wird von einem Transistor 205 aufgeladen und einem Transistor 503 entladen; die Transistoren bilden die Lade- und Entladestromquellen. Ein von Transistoren 504 und 505 gebildeter Vergleicher vergleicht die Kondensatorspannung mit einer zwei Pegel aufweisenden Bezugsspannung an der Basis des Transistors 505 ; die Bezugsspannung wird durch einen durch einen Widerstand 506 und eine Parallelschaltung, bestehend aus einem als Schalter dienenden Transistor 507 und einem Widerstand 508, fliessenden Strom aus dem Stromquellentransistor 513 gebildet.

Der Oszillator arbeitet wie folgt: Als Anfangszustand sei angenommen, dass die Spannung am Kondensator 501 geringer sei als die Bezugsspannung. Dann ist der Transistor 504 eingeschaltet, der Transisotr 505 ist abgeschaltet. Da der Transistor 504 eingeschaltet ist, wird auch der Transistor 520 durch die an der Diode 521 erzeugte Spannung eingeschaltet. Wenn der Transistor 540 aktiviert wird, wird dadurch der Transistor 507 abgeschaltet. Als Ergebnis des Abschaltens des Transistors 507 fliesst der den Widerstand 506 durchflies-sende Strom nur durch den Widerstand 508, was zu einem ersten Bezugsspannungspegel an der Basis des Transistors 505 führt.

Dieser Spannungspegel gelangt ausserdem an die Basis eines Transistors 522, wo die Spannung mit einem dritten Bezugsspannungspegel verglichen wird, der an der Basis des Transistors 502 vorliegt. Dieser dritte Bezugsspannungspegel wird gebildet durch einen einen Widerstand 525 durchflies-senden Strom aus dem Stromquellentransistor 511. Entwurfsbedingt ist der dritte Bezugsspannungspegel niedriger als der erste Bezugsspannungspegel. Somit ist in diesem Augenblick der Transistor 522 abgeschaltet, der Transistor 502 ist eingeschaltet. Da der Transistor 522 abgeschaltet ist, fliesst kein Strom durch die Diode 523. Folglich sind auch die Transistoren 524 und 503 abgeschaltet. In der Zwischenzeit lädt der vom Kollektor des Transistors 502 kommende Strom den Kondensator 501 auf. Dieser Ladevorgang dauert an, bis die Kondensatorspannung einen Wert erreicht, der der Spannung an der Basis des Transistors 505 entspricht. Einen Augenblick später wird der Basis-Emitter-Übergang des Transistors 504 weniger in Durchlassrichtung vorgespannt als der Basis-Emitter-Übergang des Transistors 505, so dass der Transistor 504 zu sperren und der Transistor 505 zu leiten beginnt. Wenn der Transistor 504 mit dem Sperren beginnt, bewirkt der verringerte Stromfluss durch die Diode 521 auch ein Abschalten des Transistors 520. Dies wiederum schaltet den Transistor 507 ein. Sobald der Transistor 507 zu leiten beginnt, fällt das Potential an der Basis des Transistors 505 auf den zweiten Bezugsspannungspegel ab und schaltet den Transistor 505 noch stärker ein. Der Spannungspegel an der Basis des Transistors 505 wird an diesem Punkt hauptsächlich bestimmt durch den Widerstand 506 aufgrund der Sättigung des Transistors 507.

Dieser verminderte Spannungspegel an der Basis des Transistors 505 wird ausserdem an die Basis des Transistors 522 gekoppelt. Entwurfsbedingt ist dieser zweite Bezugsspannungspegel niedriger als der dritte Bezugsspannungspegel an der Basis des Transistors 502. Dies bewirkt, dass der Transistor 522 eingeschaltet und der Transistor 502 abgeschaltet wird. Der von dem Kollektor des Transistors 522 durch die Diode 523 fliessende Strom bewirkt ein Einschalten der Transistoren 524 und 503. Das Aktivieren des Transistors 503 schafft einen Strompfad zum Entladen des Kondensators 501. Der Kondensator 501 beginnt, über den Transistor 503 entladen zu werden, und dieser Vorgang hält an, bis seine Span5

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nung auf den Pegel der Spannung an der Basis des Transistors 505 abfällt. Zu diesem Zeitpunkt schaltet der Transistor 505 ab, und der Transistor 504 schaltet erneut ein, der Kondensator 501 beginnt mit dem Aufladen, und der Schwingvorgang wird wiederholt. Das Ausgangssignal des Ereignis-Zeit-steueroszillators ist der Strom im Transistor 524, er gelangt über die Leitung 409 zur Ereignis-Zeitsteuerlogik 400.

Der Präzisionsoszillator 600 gemäss Fig. 6 liefert die Bezugsfrequenz für die Generatoren 700 bzw. 800 für niedrige bzw. höhere Frequenzen. Dieser Präzisionsoszillator arbeitet nach demselben Prinzip wie der Ereignis-Zeitsteueroszillator 500 nach Fig. 5, indem ein in dem Oszillator enthaltener Kondensator mit in komplementärer Weise verschalteten Konstantstromquellen linear aufgeladen und entladen wird. Zwei Bezugsspannungen bestimmen die Endpunkte der ansteigenden bzw. abnehmenden Ladung am Kondensator, und sie legen nach Massgabe der Kapazität des Kondensators die Schwingungsperiodendauer fest. Die Differenz zwischen den beiden Bezugsspannungen wird von einem einen festen Widerstand durchfliessenden dritten Konstantstrom festgelegt. Der dritte Strom ist proportional zu den beiden anderen Strömen.

Der Präzisionsoszillator wird für den Wählbetrieb aktiviert und durch die Wähl-Stromversorgung 1100 gespeist. Sobald eine Eingangsspannung ausreichend grosser Amplitude über die Leitung 1102 an den Transistor 610 gelegt wird, wird der Transistor 610 eingeschaltet, und die Stromquelle, die einen Transistor 611, eine Diode 612 und Widerstände 613 und 614 umfasst, wird aktiviert. Ein Widerstand 615 erzeugt nach Massgabe des auf der Leitung 1102 anstehenden Spannungspegels einen Bezugsstrom. Ein Transistor 616 und ein Widerstand 617 stellen einen Stromspiegelabschnitt mit Transistoren 618 bis 624 und entsprechend zugeordneten Widerständen 625 bis 630 ein..Ein Transistor 632 wird als Hilfstransistor verwendet, der bei der Bereitstellung der Basis-Treibergrössen für diese Stromspiegelanordnung hilft.

Ein Kondensator 633 und ein Widerstand 634 bilden die grundlegenden Zeitsteuerelemente für diesen Präzisionsoszillator. Ein Transistor 635 bildet die Stromquelle, die den Kondensator 633 entlädt, und ein Transistor 636 bildet die Stromquelle, die den Kondensator 633 auflädt. Ein Transistoren 646 bis 654 aufweisender Vergleicher vergleicht die Kondensatorspannung mit einer zwei Pegel aufweisenden Bezugsspannung. Letztere wird hinsichtlich des niedrigeren Bezugsspannungspegels gebildet durch einen durch Widerstände 658 und 634 und Transistoren 644 und 619 fliessenden Strom, hinsichtlich des oberen Bezugsspannungspegels wird sie gebildet durch einen Widerstand 658 und Transistoren 645 und 619. Beim Entladen des Kondensators 633 ist der Transistor 635 eingeschaltet, der Transistor 637 ist ausgeschaltet. Die Stromspiegelschaltung, bestehend aus Transistoren 638, 639, 660 und 636 und Widerständen 640, 641,642 und 643, ist ebenfalls ausgeschaltet. Der Transistor 644 ist eingeschaltet, und der Transistor 645 ist ausgeschaltet, wodurch der untere Bezugsspannungspegel für das Entladen des Kondensators eingestellt wird; dieser Bezugsspannungspegel gelangt an den Vergleicher-Eingang, der durch die Basis des Transistors 646 gebildet wird. Die Kondensator-Entladespannung wird auf den anderen Vergleicher-Eingang gegeben, welcher durch die Basis des Transistors 647 gebildet wird.

Der Vergleicher besitzt drei Differentialverstärkungsstufen. Die Eingangsstufe enthält Transistoren 646, 647, 648 und 649. Ausgebildet mit zwei Emitterfolger-Transistoren bewirkt diese Stufe eine Pegelverschiebung und minimiert die Belastung der Vergleichereingänge mit der Bezugsspannung und der Kondensatorspannung. Transistoren 650 und 651 bilden eine Zwischenverstärkungsstufe, Transistoren 652 und 653 bilden die Endverstärkungs- und Ausgangsstufe des Vergleichers. Eine Diode 654 und ein Widerstand 655 haben Pegelverschiebungsfunktion, so dass die Ausgangssignale des Vergleichers den zum Steuern der Transistoren 635, 637, 644 und 645 geeigneten Pegel aufweisen, und verhindert wird, dass irgendeiner der eingeschalteten Transistoren in Sättigung gebracht wird.

Wenn der Transistor 635 die Kondensatorspannung am Knoten 656 unter den niedrigen Bezugsspannungspegel am Knoten 657 entlädt, beginnen die Transistoren 647 und 649, abgeschaltet zu werden, und die Transistoren 646 und 648 beginnen eingeschaltet zu werden. Dies wiederum bewirkt, dass der Transistor 650 eingeschaltet und der Transistor 651 ausgeschaltet wird. Der Transistor 653 wird ebenfalls ausgeschaltet, und der Transistor 652 wird eingeschaltet. Wenn der Transistor 652 eingeschaltet wird, schaltet er die Transistoren 635 und 644 ab, während die Transistoren 638 und 645 aufgrund des Sperrens des Transistors 653 eingeschaltet werden. Daher steigt der Pegel am Knoten 657 sofort auf den oberen Bezugsspannungspegel an, und der Transistor 636 beginnt, Strom zum Aufladen des Kondensators 633 zu liefern. Wenn die Spannung am Knoten 656 grösser ist als diejenige am Knoten 657, wird der Betrieb des Vergleichers umgekehrt, um die Transistoren 635 und 644 einzuschalten, während die Transistoren 637 und 645 abgeschaltet werden. Der Kondensator 633 beginnt mit dem Entladen, und der Schwingungsvorgang wird wiederholt.

Die Transistoren 660 und 661, die Diode 662 und die Widerstände 643, 663 und 664 werden zum Herleiten eines Taktsignals für die Generatoren 700 und 800 herangezogen. Wenn der Transistor 635 eingeschaltet ist, ist der Transistor 660 abgeschaltet, und die von dem Transistor 661 und der Diode 662 gebildete Stromspiegelschaltung zieht keinen Strom. Wenn der Transistor 635 abgeschaltet ist, sind die Transistoren 636, 637,638 und 660 eingeschaltet. Der Transistor 660 liefert dann einen Strom, der durch die aus dem Transistor 661 und der Diode 662 gebildeten Stromspiegelschaltung verstärkt wird. Die Stromspiegelschaltung steht über eine Leitung 601 mit den Generatoren in Verbindung.

Fig. 7 und 8 zeigen im einzelnen die Schaltung des Generators 700 für niedrige Frequenzen bzw. des Generators 800 für höhere Frequenzen. Jeder dieser Frequenzgeneratoren (synthesizer logie) zählt die Schwingungsperioden des Präzisionsoszillators 600 herunter und erzeugt ein Binärsignal für den Digital/Analog-Wandler 1000.

Die Fernsprech-Tonzeichengabe beinhaltet das gleichzeitige Senden zweier Signale, ein Signal aus einer Gruppe von vier Frequenzen unterhalb von 1000 Hz, und ein Signal aus einer Gruppe von vier Frequenzen oberhalb von 1000 Hz. Die Frequenzen der Tonsignale in den beiden Gruppen sind:

Niedrige Gruppe

Hohe Gruppe

697 Hz

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770 Hz

1336 Hz

852 Hz

1477 Hz

941 Hz

1633 Hz

Um das Verständnis der Arbeitsweise der Generatoren und ihre Rolle bei der Erzeugung dieser niedrigen und hohen Gruppentonsignale zu erleichtern, wird ausserdem Bezug genommen auf Fig. 9, die die zusammengesetzten Wellen- ; form-Ausgangssignale des Digital/Analog-Wandlers als Funktion der Periodenzählungen des Präzisionsoszillators 600 zeigt. LI bis L4 stellen die niedrigen Gruppentonsignale, nach ansteigender Frequenz geordnet, dar. In ähnlicher Weise repräsentieren H1 bis H die hohen Gruppentonsignale.

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Eine vier Pegel umfassende zusammengesetzte Wellenform ist wünschenswert, um die Erfordernisse hinsichtlich des Her-ausfilterns der Harmonischen aus den Tonsignalen zu minimieren. Aus einer Betrachtung der niedrigen und hohen Gruppentonsignale ersieht man, dass die Frequenz des niedrigsten erzeugten Tonsignals kleiner ist als die Hälfte der Frequenz der beiden höchsten erzeugten Tonsignale. Es ist wünschenswert, dass das Herausfiltern der Harmonischen des niedrigsten Tonsignals nicht die Grundwelle der höheren Frequenzen der Tonsignale beeinflusst. So muss die zweite Harmonische des zusammengesetzten niedrigsten Tonsignals beim Zusammensetzen sehr klein sein. Hierzu sind sämtliche geraden Harmonischen klein, wenn die zusammengesetzte Wellenform eine gerade Funktion ist, d.h. wenn die zweite Hälfte der Welle das Spiegelbild der ersten Hälfte der Wellenform ist. Wenn in der Mitte der Wellenform der geraden Funktion ein dritter Pegel mit der geeigneten zeitlichen Beziehung und Stärke hinzugefügt wird, um ein Signal mit drei Pegeln zu erzeugen, wird auch die dritte Harmonische eliminiert. In ähnlicher Weise wird durch Addieren eines vierten Pegels und durch Erzeugen einer Wellenform, wie sie in Fig. 9 zu sehen ist, die fünfte Harmonische eliminiert. Auf diese Weise vereinfacht die Ausgestaltung des Generators die Erfordernisse betreffend das Ausfiltern von Oberwellen.

Bei dem Erzeugen von Binärdaten durch die Generatoren gemäss Fig. 7 und 8 wird jedes Wellenformintervall in acht Teilintervalle aufgeteilt. Im Idealfall würden diese Intervalle exakt einem Achtel der Gesamtperiodendauer entsprechen, um die genannten Harmonischen zu verkleinern. Diese Genauigkeit erfordert einen Bezugsoszillator für ziemlich hohe Frequenzen, die eine grosse Anzahl von Verknüpfungsgliedern in der Herunterzähllogik aufweist, um diese Intervalle zu erreichen. Es wurde beim Entwurf des vorliegenden Generators jedoch durch Versuche herausgefunden, dass eine derartige ideale Wellenform nicht notwendig ist. Somit haben einige der in dem Generator verwendeten und in Fig. 9 dargestellten Wellenformen Teilintervalle, die nicht exakte Vielfache von Acht sind, und dadurch werden einige Oberwellen niedriger Ordnung erzeugt. Die Gesamtverzerrung wird jedoch in hohem Masse vermindert, während die Bezugsfrequenz niedrig gehalten und eine grosse Anzahl von stromverbrauchenden Gattern in der Herunterzähllogik vermieden wird. Die Schaltungskomplexität der Generatoren 700 und 800 und des Digital/Analog-Wandlers 1000 wird somit auf einem Minimum gehalten.

Da die Anzahl der ein Teilintervall ausmachenden Bezugsoszillator-Periodendauern bei der erforderlichen Frequenz nicht für jedes der Tonsignale durch Acht teilbar ist, werden jedem Tonsignal ein Zählerstand Kl und ein Zählerstand K2 zugeordnet; hierbei handelt es sich um Zähl werte der Bezugsoszillator-Perioden. Der Zählwert K2 wird so gewählt, dass er einem achtel Teilintervall gleicht oder möglichst genau gleicht.

Wie man aus Fig. 7 ersieht, zählt ein fünf Bit umfassender Periodenzähler 701 mit den T-Flip-Flops 771, 772, 773, 774 und 775 die Anzahl von vom Präzisionsoszillator 600 über eine Leitung 601 und einen Puffer 776 gelieferten Schwingungsperioden. Die Zählinformation wird von dem Periodenzähler 701 über Leitungen 702 bis 706 an einen Zählerstanddetektor 710 gegeben, der ein Kl - oder K2-Ausgangssignal abgibt, nachdem entweder Kl oder K2 Zählschritte der Schwingungsperioden in dem Periodenzähler 701 registriert wurden. Ausserdem gelangen über Leitungen 325 und 326 an den Zählerstanddetektor 710 die niedrige Gruppentonsignal-information, die die Anzahl von Schwingungsperioden in jedem Kl- und K2-Zählwert für die vier Tonsignale des unteren Gruppenabschnitts bestimmen. UND-Glieder 713 bis 716, von denen einige Eingänge invertiert sind, dekodieren dieses Binärsignal und schalten es auf einen der Eingänge von UND-Gliedern 717 bis 724. Die anderen Eingänge dieser Verknüpfungsglieder empfangen die Zählinformation vom Periodenzähler 701. Die Ausgänge der UND-Glieder 721 bis 724 werden in einem ODER-Glied 725 kombiniert, um ein Kl-Ausgangssignal auf der Leitung 711 zu erzeugen. Die Ausgänge der UND-Glieder 717 bis 720 werden in einem ODER-Glied 726 kombiniert, um ein K"-Ausgangssignal auf der Leitung 712 zu erzeugen.

Von einem Ausgangszustandszähler 730 wird ein Zähl-wertselektor 740, der UND-Glieder 741 und 742 und ein ODER-Glied 743 aufweist, gesteuert. Der Zählwertselektor 740 empfängt an seinen Eingängen entweder den Kl - oder K2-Intervallzählwert. Ist einmal das Intervall gezählt, wie es durch den Zählerstanddetektor 710 vorgegeben ist, was zu einem hohen Ausgangssignal entweder auf der Leitung 711 oder 712 führt, setzt der Zählwertselektor 740 eine RS-Auffangschaltung 745, die ihrerseits die Flip-Flops in dem Periodenzähler 701 zurücksetzt. Die RS-Auffangschaltung 745 liefert ausserdem ein Signal an den Ausgangszustandszähler 730. Dieser drei Bits umfassende Binärzähler mit den Elementen 731, 732 und 733 hält fest, welches Teilintervall gezählt wird, und liefert über ein NOR-Glied 735 nach jeder dritten Intervallzählung ein Signal zurück zum Zählwertselektor 740. Dieser Zähler liefert ausserdem ein Signal an eine Wellenformkodierlogik 750, die EXKLUSIV-ODER-Glieder 751 und 752, Flip-Flops 753 und 754, sowie Puffergatter 756, 757 und 758 aufweist. Die Wellenformkodierlogik 750 benutzt die Ausgangssignale des Ausgangszustandszählers 730, um das 2-Bit-Binärsignal zu erzeugen, das über die Leitungen 761 und 762 zusammen mit der Mehrfach-Tastenbetätigungs-Information über eine Leitung 763 an den Digital/Analog-Wandler 1000 gegeben wird.

Der Generator 700 für niedrige Frequenzen arbeitet wie folgt: Wenn von der Tastatur 100 ein Einzel-Reihen-Eingangssignal ansteht, hat da Sperrsignal auf der Leitung 314 einen logischen Wert Null, und der Ausgangszustandszähler 730 befindet sich in einem seiner acht möglichen Zustände. Es sei als Beispiel angenommen, dass der Zustandszähler 730 im Zustand «110» ist (Stufe 733 auf logisch «1», Stufe 733 auf logisch «1» und Stufe 731 auf logisch «0»), Die Ausgänge 762 und 761 sind auf Eins bzw. Null, was den Digital/Ana-log-Wandler 1000 veranlasst, die zweite von vier Ausgangspegelstufen zu erzeugen. Weiterhin schaltet der Zählwertselektor 740 den K2-Zählwert auf die RS-Auffangschaltung 745. Bevor der Periodenzähler 701 einen Zählerstand von K2 erreicht, befindet sich die RS-Auffangschaltung 745 im zurückgesetzten Zustand, d.h. der Ausgang Q gibt eine logische «Null» ab. Die Ursache hierfür ist das Oszillatorsignal, das durch die Verzögerungsstufe 780 über die Leitung 602 auf die RS-Auffangschaltung 745 gegeben wird. Wenn der Zählerstand K2 erreicht ist, wird die RS-Auffangschaltung 745 gesetzt, was ein Zurücksetzen des Periodenzählers 701 und ein Kippen des Ausgangszustandszählers 730 in den Zustand «111» zur Folge hat. Da der Periodenzähler 701 von der Rückflanke des über die Leitung 601 zugeführten Oszillatorsignals getaktet wird, bleibt die RS-Auffangschaltung 745 für eine halbe Periodendauer des Präzisionsoszillatorsignals, abzüglich irgendwelcher Zeitverzögerungen durch den Periodenzähler 701, den Zählerstanddetektor 710 und den Zählwertselektor 740, im gesetzten Zustand.

Nachdem das auf der Leitung 602 anstehende Signal des Präzisionsoszillators die RS-Auffangschaltung 745 zurückgesetzt hat, zählt der Periodenzähler 711 einen weiteren K2-Zählwert für das nächste Teilintervall. Die RS-Auffangschaltung 745 wird erneut gesetzt, und sie wiederum setzt den Periodenzähler 701 zurück und kippt den Ausgangszustandszähler 730 in das Teilintervall «000». In diesem Teilintervall wird der Ausgangszustandszähler 730 gekippt, und anstelle von K2 wird ein Kl-Zählwert gezählt, bevor der Periodenzäh-

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1er 701 zurückgesetzt wird. Die nächsten drei folgenden Zählerstände sind K2-Zählerstände. Wenn der Ausgangszustandszähler 730 eine Teilintervallzählung von « 100» erreicht, wird erneut ein Kl-Zählerstand als Teilintervallzählung erzeugt. Für die verbleibenden Zählvorgänge werden bis zum Teilintervall «111» K2-Intervall-Zählungen durchgeführt. Auf diese Weise wird der Vorgang fortgesetzt, um wiederholt die geeigneten Signale zu erzeugen, die für den Digital/Analog-Wandler 1000 erforderlich sind.

Jede Änderung des Tastatur-Kodiersignals auf den Leitungen 325 und 326 schlägt sich sofort in der Anzahl der Kl-und K2-Zählwerte nieder. Wenn die Tastaturlogik das Signal auf der Leitung 314 irgendwann auf eine logische « 1 » anhebt, zeigt die Wellenformkodierlogik 750 eine Mehrfacheingabe an. Die Zähllogik innerhalb des Generators für niedrige Frequenzen arbeitet jedoch weiter, als ob Tonsignale erzeugt würden. Der Nutzeffekt besteht darin, dass ein Verschwinden der Mehrfacheingabe oder eine Änderung der ausgewählten Eingänge zur Erzeugung der Tonsignale nach Vorgabe durch die Tastatur 100 ohne Gültigkeitsprüfzeiten führt. Dies führt zu einer starken Vereinfachung der Logik und gestattet dennoch einen angemessenen Schutz gegen Mehrfacheingaben, wobei der Generator in der Lage ist, den über die Tastatur 100 gegebenen Anweisungen des Benutzers zu folgen.

Der Generator 800 für höhere Frequenzen, der in Fig. 8 dargestellt ist, arbeitet identisch wie der anhand von Fig. 7 erläuterte Generator 700 für niedrige Frequenzen. Ein in dem Generator 700 enthaltener Zählerstanddetektor 810 weist UND-Glieder 813 bis 823, von denen einige Eingänge invertiert sind, einen Negator 824 und ODER-Glieder 825 und 826 auf. Dieser Detektor liefert auf Leitungen 811 und 812 ein Kl - bzw. K2-Zählsignal an einen Zählwertselektor 840, der UND-Glieder 841 und 842 sowie ein ODER-Glied 843 aufweist. Ein 5-Bit-Periodenzähler 801 mit Flip-Flops 871 bis 875 zählt die Anzahl von Schwingungsperioden, die über die Leitung 602 auf den Treiber 876 gegeben werden, und er gibt gibt über Leitungen 802 bis 806 Ausgangssignale ab. Ein Ausgangszustandszähler 830 mit Flip-Flops 831, 832 und 833 empfängt von einer RS-Auffangschaltung 845 ein Ausgangssignal und «verfolgt» das gezählte Teilintervall. Eine 6-Gatter-Verzögerung 880 sorgt für die richtige Synchronisierung. Eine Wellenformkodierlogik 850 mit EXKLUSIV-ODER-Gliedern 851 und 852, Auffangschaltungen 853 und 854 und Treibern 856, 857 und 858 verwendet die Ausgangssignale des Ausgangszustandszähler 830, um das 2-Bit-Binärsignal zu kodieren, das über Leitungen 861 und 862 zusammen mit der Mehrfach-Tastendruck-Information auf der Leitung 863 an den Digital/Analog-Wandler 1000 gegeben wird.

Der Digital/Analog-Wandler 1000, der in Fig. 10 zu sehen ist, wandelt jede der digitalen Ausgangsgrössen der Generatoren 700 und 800 für niedrige bzw. höhere Frequenzen in die vier Pegel aufweisenden amplitudengesteuerten Sinuswellen-aproximationen gemäss Fig. 9 um. Die die Tonfrequenzen definierenden logischen Eingangspegel stehen auf Leitungen 761, 762, 861 und 862 an. Gleichstrom-Kompensationssignale für eine Mehrfachtastenbetätigungs-Bedingung stehen auf Leitungen 763 und 863 an. Die analoge Ausgangsspannung des Wandlers auf der Leitung 1001 ist die Spannung am Widerstand 1002; sie ist gleich dem Produkt des Kollektorstroms des Transistors 1003, der als Stromsummierer dient, und des Widerstandswerts des Widerstands 1002. Der Kollektorstrom des Transistors 1003 wiederum ist etwa gleich dem Kollektorstrom des Transistors 1004, abzüglich eines Signalstroms, der durch den Kollektor des Transistors 1005 abgeleitet wird.

Der Pegel des Kollektorstroms des Transistors 1005 wird dadurch bestimmt, welcher der Transistoren 1006 bis 1011 aktiviert wird, wobei die Auswahl durch die Ausgänge der Frequenzgeneratoren 700 und 800 gesteuert wird. Zur Stromsteuerung dienende Widerstände 1012 bis 1017 sind den Transistoren 1006 bis 1011 zugeordnet und begrenzen den durch die Transistoren fliessenden Strom. Die Spannung am Emitter des Transistors 1005 weist einen niedrigen Tempera-5 tur- und Speisespannungskoeffizienten auf. Diese Spannung ist viel grösser als die Spannung an den Kollektoren der Transistoren 1006 bis 1011 im aktivierten Zustand. Der Ausgangsspannungspegel, der sich am Widerstand 1002 einstellt, wird durch den vom Transistor 1004 kommenden Gleichstrom und io den vom Transistor 1005 gezogenen Signalstrom bestimmt. Ein Transistor 1018 und ein Widerstand 1019 bilden in Verbindung mit dem Transistor 1004 und dem Widerstand 1020 eine Stromspiegelschaltung. Der in dieser Spiegelschaltung fliessende Strom wird durch den Strom im Transistor 1021, 15 dessen Basis über die Leitung 1102 an einer Bezugsspannung der Wähl-Stromversorgung liegt, konstant gehalten. Der Emitter des Transistors 1021 ist über einen strombegrenzenden Serienwiderstand 1022 über die Leitung 118 auf Schaltungsnull gelegt.

20 Mit dem Aktivieren der Transistoren 1006 bis 1011 werden die zugehörigen Parallelwiderstände 1012 bis 1017 in diejenige Schaltung eingeschaltet, die den Widerstand zwischen dem Transistor 1005 und Schaltungsnull und somit den Emitterstrom des Transistors 1005 ändern. Da der Transistor 1005 25 ein Alpha von annähernd Eins hat, fliesst praktisch derselbe Strom in seinem Kollektor. Entwurfsbedingt ist dieser Strom stets kleiner als der Kollektorstrom des Transistors 1004, so dass der Emitterstrom des Transistors 1003 stets korrekt erfasst wird und der Differenz gleicht.

30 Das Ableiten eines Signalstroms von einem Gleichstrom ergibt gewisse Schaltungsvorteile: Als erstes wird eine Modulation des Versorgungsstroms vermieden, da der Gesamtstrombedarf derselbe bleibt, indem er von dem Digital/Analog-Wandler nicht geschaltet sondern, gelenkt wird. Zweitens 35 arbeitet die Schaltung bei sehr geringen Strömen, um den Stromversorgungsabfluss zu reduzieren. Schliesslich können die zum Steuern des Emitterstroms des Transistors 1005 verwendeten Schalttransistoren sehr kleine Treiberströme haben (in der Grössenordnung von 3 Mikroampere). 40 Der Mehrfrequenzgenerator arbeitet in einem ziemlich grossen Spannungsbereich, dennoch enthält er Präzisionsschaltungen, um die Frequenz und die Amplitude der Ausgangstöne auf einem konstanten Pegel zu halten. Fig. 11 zeigt eine Wähl- und Sprech-Stromversorgung zum Speisen des 45 Mehrfrequenzgenerators im Sprech- und Wählbetrieb. Der Sprech-Versorgungsabschnitt liefert Betriebsleistung für den Generator, wenn beim zugehörigen Fernsprechgerät der Hörer abgenommen ist. Der Wähl-Versorgungsabschnitt liefert Betriebsleistung, wenn sich der Generator im Wählbe-50 trieb befindet. Die Eingangsleistung wird in beide Abschnitte über Eingangsleitungen 117 und 118 eingespeist. Im Sprech-Versorgungsabschnitt fliesst ein erster Strom durch einen Widerstand 1154, Transistoren 1155 und 1156 und einen Widerstand 1157, was zur Folge hat, dass ein zweiter Strom, 55 der doppelt so stark ist wie der erste Strom, durch einen Widerstand 1158 und Transistoren 1159 und 1160 fliesst. Aufgrund der Stromverdopplung durch die Transistoren 1155 und 1159 sowie aufgrund der Tatsache, dass das Emitterverhältnis des Transistors 1156 doppelt so gross ist wie beim 60 Transistor 1160, entsteht am Emitter des Transistors 1156 eine feste Spannung, unabhängig von möglicherweise auftretenden Stromschwankungen. Auf diese Weise wird ein Stromspiegel mit Transistoren 1164, 1165 und 1162 sowie entsprechend zugeordneten Widerständen 1180, 1181 und 1182 akti-65 viert. Ein Transistor 1183 dient als Unterstützungselement für diesen Stromspiegel. Der Wert des Widerstands 1157 wird zum Festlegen der Stromstärke ausgewählt.

Die Schaltung bestehend aus den Transistoren 1161 und 1162 stellt sicher, dass der Sprech-Versorgungsabschnitt in

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den richtigen Zustand «hochgefahren» wird, wenn der Benutzer am Fernsprechapparat den Hörer abnimmt. Dies ist notwendig, da die Versorgung zwei mögliche Zustände aufweist, in einem Zustand wird Null-Strom, im anderen Zustand ein definierter Strom geliefert. Über einen Widerstand 1163 und einen Transistor 1161 wird von der Leitung 1152 aus ein Weg für einen Sickerstrom gebildet, wodurch der Transistor 1161 leitet und der Sprech-Versorgungsabschnitt vom Null-Strom-Zustand fortgezwungen wird. Ist einmal der einen definierten Strom liefernde Zustand erreicht, sind die Transistoren 1150, 1159 und 1164 sämtlich eingeschaltet. Der öffnende Transistor 1164 bewirkt ein Sperren des Transistors 1161. Dies geschieht, um zu vermeiden, dass von dem Transistor 1161 ein Fehlerstrom fliesst, wenn der Sprech-Versorgungsab-schnitt im richtigen Zustand arbeitet. Der Stromspiegeltransistor 1165 liefert den Bezugsstrom für einen Stromspiegelabschnitt bestehend aus den Transistoren 1166, 1167 und 1168 sowie Widerständen 1169, 1170 und 1171. Diese Stromspiegelschaltung liefert einen Bezugsstrom für die Tastatur-Schnittstellenschaltung 200 und die Ereignis-Zeitsteuerlogik 400.

Im Sprechbetrieb liefert der Transistor 1172 im Sprech-Versorgungsabschnitt genügend Strom zur Leitung 445, um die Ereignis-Zeitsteuerlogik 400 und die Tastatur-Schnittstellenschaltung 200 aktiv zu halten. Ein Strompfad von der Leitung 445 zur Leitung 1173 führt durch die Ereignis-Zeitsteuerlogik 400 und die Tastatur-Schnittstellenschaltung 200. Der durch den Transistor 1172 gelieferte Strom ist durch entsprechende Schaltungsdimensionierung grösser als der Strom, der von dem Transistor 1167 empfangen wird. Der Differenzstrom fliesst durch Dioden II 74 und 1175. Ausserdem ist im Sprechbetrieb die Eingangsgrösse auf der Leitung 433, die zum Transistor 1105 führt, Null, und der Transistor 1105 ist abgeschaltet. Daher ist der Transistor 1106 eingeschaltet, so dass die Spannung auf der Leitung 1102 einen niedrigen Pegel hat.

Im Wählbetrieb ist der Wähl-Versorgungsabschnitt aktiviert. Der Transistor 1105 wird eingeschaltet, indem die Basis des Transistors 1106 auf einen niedrigen Pegel gezogen wird, um den Transistor abzuschalten. Die Spannung auf der Leitung 1102 bekommt einen hohen Pegel, wodurch für den Digital/Analog-Wandler 1000 und den Präzisionsoszillator 600 ein Bezugsspannungssignal mit einer Art Bandabstand bereitgestellt wird. Dieses Bezugssignal wird von Transistoren 1109 und 1111 sowie einem Widerstand 1110 geliefert. Die Anordnung arbeitet wie folgt: Der Spannungsabfall am Widerstand 1157 wird mit Verstärkung am Widerstand 1110 wiederholt. (Die Ströme sind in den Transistoren 1109 und 1155 gleich, obschon die Widerstandswerte unterschiedlich sind.) Der positive Temperaturkoeffizient (TC) von AT/T von etwa 3000 ppm bei 25 °C ist ebenfalls wiederholt. Dieser positive Temperaturkoeffizient ist mit dem negativen Temperaturkoeffizienten des als Diode geschalteten Transistors 1111 ausgeglichen, um einen Gesamt-Temperaturkoeffizienten von annähernd Null zu ergeben. Die Transistoren 1109 und 1111 und der Widerstand 1110 sind also derart aufgebaut, dass Temperaturschwankungen abgesetzt werden und die Spannung auf der Leitung 1102 genau innerhalb einer Emitter-Basis-Übergangs-Spannung oberhalb der Spannung an der Basis des Transistors 1108 gehalten wird.

Der Transistor 1128 wird ausserdem leitend, wenn die Spannung auf der Leitung 1102 einen hohen Pegel annimmt. Der Strom in dem Widerstand 1112 stellt Ströme in dem Stromspiegelabschnitt, der die Transistoren 1113 bis 1115 und die Widerstände 1116 bis 1119 aufweist, bereit. Der Transistor 1120 dient als Hilfstransistor. Der Transistor 1113 liefert zusätzlich Strom zur Leitung 445, wenn der Generator im Wählbetrieb arbeitet. Der Transistor 1114 aktiviert den die Transistoren 1120 und 1121 sowie die Widerstände 1125, 1126

und 1127 aufweisende Stromspiegelschaltung. Der Transistor 1120 dient als Hilfstransistor für diese Stromspiegelanordnung. Der Kollektor des Transistors 1120 ist an die Generatoren 700 und 800 für niedrige bzw. hohe Frequenzen über die Leitung 1103 angeschlossen und liefert an diese Generatoren einen Aktivierungsstrom. Über die Leitung 1104 gelangt eine Spannung an den Digital/Analog-Wandler 1000, und die Leitung 1101 leitet eine Spannung an die Filter- und Leitungstreiberschaltung 1600.

Die gemeinsame Schaltanordnung des elektronisch geschalteten Mehrfrequenzgenerators, die in der Darstellung gemäss Fig. 1 als Block 1200 dargestellt ist, ist in den Fig. 12, 13, 14 und 15 im einzelnen dargestellt. Die Darstellung zeigt eine Einrichtung zum Hinzufügen einer Verstärkung für das Mikrophon 115 und den Fernhörer 120 und zum Verbessern der Impedanzanpassung mittels aktiver Elemente. Gemäss der konzeptmässigen Darstellung nach Fig. 12 ist der gemeinsame Schaltanordnungsabschnitt für das Mikrophon über einen in Basisschaltung geschalteten Transistor 1201 zwischen das Mikrophon 115 und die Abschlussimpedanz 116 im Koppelfeld 110 geschaltet. Es wird eine Spannungsverstär-kung erzielt, und die Stromverstärkung der Basisschaltung des Transistors 1201 ist fast Eins. Der Kondensator 1202 legt die Basis des Transistors 1201 wechselstrommässig auf Masse und macht dadurch die Schaltung schwingungsfrei, ungeachtet der Phase und Stärke der Last oder Koppelfeldimpedanz. Ein Widerstand 1203 liefert eine Gleichstromvorspannung an die Basis des Transistors 1201 und bildet eine Parallellast bezüglich der Koppelfeld-Abschlussimpedanz 116.

In Fig. 13 ist der gemeinsame Schaltanordnungsabschnitt für das Mikrophon im einzelnen dargestellt. Wie oben erläutert wurde, bildet der Transistor 1201 die Basisschaltungs-Verstärkungsstufe. Um das Mikrophon zu sperren, ist zwischen die Basis des Transistors 1201 und den Kondensator 1202 der Transistorschalter 1312 gelegt. Dieser Transistorschalter wird normalerweise durch einen Widerstand 1312 vorgespannt. Beim Sperren oder Abschalten des Mikrophons 115 liefert die Ereignis-Zeitsteuerlogik 400 über die Leitung 433 an den Transistor 1312 ein Basis-Treibersignal, das den Transistor 1312 sättigt, so dass über den Widerstand 1313 ein Treiberstrom geschickt wird, der bewirkt, dass ein Transistor 1314 gesättig wird. Durch den gesättigten Transistor 1314 wird der Transistor 1311 abgeschaltet, wobei seine Basis-Emitter-Spannung viel kleiner ist als 0,6 Volt. Ohne Basisstromversorgung schaltet auch der Transistor 1201 ab. Die Widerstände 1315 und 1316 sind in der Schaltung vorgesehen, um die Auswirkung des Kollektorreststroms zu minimieren.

Wie in Fig. 14 dargestellt ist, sieht das Konzept der Empfangsverstärkung vor, ein aktives Element, beispielsweise einen Transistor 1401, in Kollektorschaltung zwischen den Fernhörer 120 und die Quellenimpedanz 121 des Koppelfelds 110 zu schalten. Dem Transistor 1401 ist eine eine Bezugsvor-spannung liefernde Emitterstromquelle 1402 zugeordnet, ferner ein Widerstand 1403, der zum Herabsetzen der effektiven Verstärkung und zum Erhalten des gewünschten Empfangspegels dient, und ein Kondensator 1404, der das Signal auf den Fernhörer 120 koppelt. Die Spannungsverstärkung der Kollektorschaltung ist fast Eins, die Stromverstärkung ist annähernd verdoppelt. Die Signalverstärkung ergibt sich daher fast zu einem Faktor Zwei.

Fig. 15 zeigt den gemeinsamen Schaltanordnungsabschnitt für den Fernhörer im einzelnen. Um wirksameren Gebrauch zu machen von der zur Verfügung stehenden Leistung und um ein Dämpfen, d.h. Geräusch-Sperren des Fernhörers ohne die Erzeugung starker Einschwingvorgänge zu erreichen, sind bezüglich der in Fig. 14 dargestellten Grundschaltung die folgenden Merkmale aufgenommen worden. Die aus Widerständen 1502 und 1503 sowie Dioden 1504 und 1505 bestehende Verstärkungsstufe ist eine Stufe der Klasse

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AB. Die Emitterfläche des Transistors 1502 ist zweimal so gross wie die Kathodenfläche der Diode 1504, und die Emitterfläche des Transistors 1503 ist zweimal so gross wie die Kathodenfläche der Diode 1502. Aufgrund dieses Flächenverhältnisses kann der für die Dioden 1504 und 1505 benötigte Vorspannungsstrom halb so gross sein wie der für diese Ausgangstransistoren 1502 und 1503 erforderliche Strom. Der Vorspannungsstrom für diese Verstärkungsstufe wird durch den in einem Widerstand 1506 fliessenden Strom festgelegt, der in dem Transistor 1525 wiederholt wird. Ein in dem Signalweg gelegener gesättigter Schalter, der Transistor 1507, koppelt das am GN-R-Pord des Koppelfeldes 110 auf den Leitungen 118 und 122 erscheinende Empfangssignal auf den Verstärkerstufeneingang. Der Transistor 1507 wird durch den vom Transistor 1508 kommenden Strom in Sättigung gebracht.

Der gemeinsame Schaltanordnungsabschnitt für den Fernhörer wird im Wählbetrieb dadurch gedämpft, d.h. abgeschaltet, dass die Ereignis-Zeitsteuerlogik 400 einen Transistor 1509 einschaltet und damit einen Transistor 1510 in einen gesättigten Zustand bringt. Wenn der Transistor 1510 gesättigt ist, schaltet die Transistoren 1511, 1508 und 1525 sowie Widerstände 1512, 1513 und 1514 aufweisende Strom wieder-holungskette ab. Der Transistor 1507 wiederum schaltet ab und öffnet den Signalweg. Ausserdem wird die Verstärkungsstufe abgeschaltet, um zu verhindern, dass der Koppelkondensator 1404 während der Sperrzeit aufgeladen oder entladen wird. Widerstände 1515 und 1403 reduzieren die effektive Verstärkung, um den gewünschten Empfangspegel zu erhalten. Ein Widerstand 1516 begrenzt das Basis-Treibersignal für den Transistor 1510, wenn der Transistor 1509 gesättigt ist, während Widerstände 1517 und 1518 sicherstellen, dass Restströme nicht unbeabsichtigt die Transistoren 1510 oder 1507 einschalten, wenn sie ausgeschaltet sein sollten.

Im Wählbetrieb wird über den Widerstand 1519 ein verminderter Signalpegel auf den Fernhörer gekoppelt. Um den Fernhörer richtig zu sperren, müssen sowohl die Verstärkungsstufe als auch der Schalter abgeschaltet werden. Wäre der durch den Transistor 1507 gebildete Schalter beispielsweise nicht vorhanden, und wäre die Verstärkungsstufe abgeschaltet, würde der Fernhörer 120 gesperrt oder gedämpft, aber die negativen Schwinger des Signals von der Leitung 122 würden dazu beitragen, den Kondensator 1404 zu entladen und zu einem grossen Ladestoss führen, wenn die Verstärkungsstufe am Ende der Tastenbetätigung eingeschaltet würde, was ein störendes Klicken im Fernhörer 120 zur Folge hätte.

Ein weiteres Beispiel dafür, dass die Verstärkungsstufe und der Schalter beide abgeschaltet werden müssen, wird deutlich, wenn man annimmt, dass der Transistor 1507 abgeschaltet würde, die Verstärkungsstufe aber nicht. Der Kondensator 1404 würde vom Transistor 1525 über den Transistor 1502 aufgeladen, bis der Transistor 1402 schliesslich in Sättigung wäre, was zu einem grossen Entladestrom bei Loslassen der Taste und zu einem erneuten Einschalten des Transistors 1507 führen würde. Auch dies verursacht ein störendes Klik-ken im Fernhörer 120.

Mit diesem gemeinsamen Schaltanordnungsabschnitt für den Fernhörer ist Betrieb bei niedrigem Spannungspegel möglich. Der Abschnitt erfordert für völlige Betriebsfähigkeit nur 1,6 Volt bei Zimmertemperatur und macht nicht erforderlich, dass der Tongeneratorabschnitt des elektronisch geschalteten Mehrfrequenzgenerators in Betrieb ist, um aktiv zu sein. Dies ist von vornehmlicher Wichtigkeit in solchen Fällen, in denen mehrere Fernsprechapparate verwendet werden und eine akzeptable Sprechleistung, aber keine Tonerzeugung benötigt wird.

Die in Fig. 16 gezeigte Verstärker- und Filterschaltung entfernt die Harmonischen in dem vom Digital/Analog-

Wandler 1000 empfangenen Ausgangssignal und verstärkt dieses Signal auf einen Pegel, der sich für die Übertragung über die A- und B-Leitung eignet. Um die Verzerrung so niedrig wie möglich zu halten, und Erfordernissen bezüglich ausserhalb des Bandes liegender Signale zu entsprechen, wird ein Tschebyscheff-Tiefpassfilter zweiter Ordnung verwendet. Das Filter besitzt eine obere Grenzfrequenz von 1477 Hz und eine Welligkeit von 2,3 dB. D.h. die Filterkurve steigt, beginnend bei Gleichstrom, monoton an, bis die Dämpfung bei 1477 Hz 2,3 dB bezüglich des Verhaltens bei Gleichspannung aufweist. Wie zuvor angedeutet wurde, wird durch die Zusammensetzung der Tonfrequenzsignale in vier diskrete Stufen, die eine Sinuswelle approximieren, die erste signifikante Verzerrung bei der siebten Harmonischen angetroffen. Für die niedrigste Tonfrequenz von 697 Hz beträgt diese Frequenz 4879 Hz, und das Filter liefert wenigstens 15 dB Dämpfung. Die siebte Harmonische der höheren Tonfrequenzen wird noch stärker unterdrückt. Das Filter umfasst Widerstände 1601 und 1602, Kondensatoren 1603 und 1604 und einen Verstärker mit Einheitsverstärkung, was im folgenden erläutert wird.

Der Verstärkerabschnitt mit Einheitsverstärkung innerhalb der Verstärker- und Filterschaltung 1600 ist ein Spannungsfolgerverstärker mit einer Leerlaufverstärkung in der Grössenordnung von 1000. Transistoren 1610, 1611 und 1612 bilden diesen Verstärker und liefern einen Treiberstrom über die Leitung 132 an das Koppelfeld 110 und die Fernsprechleitung. Über die Leitung 1101 gelangt von der Wähl-Stromversorgung ein Bezugsstrom an den Verstärker. Um einen bestmöglichen Betrieb der Schaltung zu erreichen, treibt dieser Bezugsstrom einen Stromspiegelabschnitt mit Transistoren 1621, 1622 und 1623 sowie Widerständen 1624, 1625 und 1626. Die Betriebsleistung für die Verstärker- und Filterschaltung gelangt über die Leitung 117 an den Stromspiegelabschnitt. Der Vorspannungsstrom für den Eingangstransistor

1613 wird durch einen Transistor 1623 geliefert. Transistoren

1614 und 1616 mit Widerständen 1619 und 1615 bilden einen Stromspiegel zum Bereitstellen eines Vorspannungsstroms im Transistor 1612, welcher proportional zu dem aus dem Transistor 1622 kommenden Strom ist.

Der Transistor 1610 hat eine doppelte Funktion, indem er auch eine Rückkopplungsspannung über den Widerstand 1617 für die Filterschaltung bereitstellt. Der Emitter des Transistors 1610 ist an den Emitter des Transistors 1611 und über einen Kondensator 1604 an den die Widerstände 1601 und 1602 verbindenden Knoten geschaltet. Durch diese Rückkoppelschleife gesteuert, gleicht die Wechselspannung am Emitter des Transistors 1610 fast der Spannung an der Basis des Transistors 1611. Weiterhin bewirken die Exponentialunter-schiede der Basis und des Emitters des Transistors 1611 die Subtraktionsfunktion der Gegenkopplung.

Die Spannung an den Fernsprechleitungen wird durch die an den Kollektor des Transistors 1610 angeschlossene Impedanz gesteuert. Diese Impedanz ist eine Parallelschaltung der A-B-Leitungsimpedanz, der passiven Koppelfeldimpedanz und des Wechselstromwiderstands des Vorspannungsnetzwerks der Wähl-Stromversorgung 1100. Ein Kompensierungs-kondensator 1618 steuert die Hochfrequenzverstärkung und damit die Stabilität des Verstärkers. Da der Kompensierungs-kondensator parallel zur zweiten Verstärkungsstufe liegt, wird ein wirksames, einpoliges Verstärkeransprechen erhalten. Transistoren 1621 und 1616 steuern den Kollektorstrom in den Transistoren 1611 bzw. 1612. Der Strom im Transistor 1621 wird niedrig gewählt, um das Produkt aus Verstärkung und Bandbreite des Verstärkers zu steuern und den Eingangs-Vorspannungsstrom niedrig zu halten. Der Strom im Transistoer 1616 ist stark genug, um ein gutes Frequenzansprechverhalten in der zweiten Stufe aufrechtzuerhalten, während noch ein vernünftiger Ruhestrom erzielt wird.

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13 Blatt Zeichnungen

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   PATENTANSPRÜCHE

   1. Mehrfrequenzgenerator für die Tonzeichengabe in einem ein Mikrophon (115) und einen Fernhörer (120) aufweisenden Fernsprechapparat, mit einer Logiksteuereinrichtung (400,500) ; einer Tongeneratorschaltung (100, 200,600, 700, 800,1000, 1600) zum Abgeben von Tonsignalen in Abhängigkeit von Steuersignalen, die von der Logiksteuereinrichtung (400, 500) bereitgestellt werden, und einer gemeinsamen Schaltanordnung (1200), die eine Reihe von Schaltvorrichtungen (1201, 1401) aufweist, von denen jede durch die Logiksteuereinrichtung gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die gemeinsame Schaltanordnung eine Sendeverstärkerschaltung (1201) aufweist, um eine Verstärkung für das Mikrophon zu schaffen, und eine Empfangsverstärkerschaltung (1401) aufweist, um für den Fernhörer eine Verstärkung zu schaffen.
2. 2. Generator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfangsverstärkerschaltung folgende Merkmale aufweist: eine erste Einrichtung (439), die einem Stromspiegelabschnitt ein Aktivierungssignal zuführt, eine zweite Einrichtung (1507), die in Abhängigkeit des Stromspiegelabschnitts arbeitet und eine Fernhörerabschaltung vornimmt, und eine Verstärkereinrichtung (1502, 1503), um eine Verstärkung für den Fernhörer zu schaffen.
3. 3. Generator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Logiksteuereinrichtung (400, 500) einen Ereigniszu-standszähler (412) mit einer gegebenen Anzahl von Stufen aufweist, dass die Ausgänge jeder Stufe an einen Ereigniszu-standsdekoder (413) angeschlossen sind, um mehrere Ausgangssignale zu erzeugen, von denen jedes repräsentativ ist für einen speziellen Zustand des Ereigniszustandszählers,

   dass ein eine gegebene Anzahl von Stufen aufweisender Ereignis-Zeitsteuerzähler (414) vorgesehen ist, dass die Ausgänge des Ereignis-Zeitsteuerzählers, des Ereigniszustandsde-koders und eines Oszillators (500) in mehreren UND-Glie-dern (421-428) und mehreren ersten ODER-Gliedern (429-432) kombiniert werden, um an den Ereigniszustands-zähler und an eine erste Auffangschaltung (411) bei Erreichen eines gegebenen Zählerstands ein Ausgangssignal zurückzuführen, dass mehrere zweite ODER-Glieder (437,438,441, 442) an die Ausgänge des Ereigniszustandsdekoders angeschlossen sind, und dass mehrere zweite NOR-Glieder vorgesehen sind, die Auffangschaltungen zum Bereitstellen eines Steuersignals zum Aktivieren des Mikrofons und des Fernhörers bilden.
4. 4. Generator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Logiksteuereinrichtung weiterhin eine eine zweite Auffangschaltung (436) und einen Kondensator (435) aufweisende Anstossschaltung aufweist, wobei die zweite Auffangschaltung und der Kondensator zusammen gewährleisten, dass die Verknüpfungsglieder der Logiksteuereinrichtung in den richtigen Zuständen eingeschaltet werden.
5. 5. Generator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Tongeneratorschaltung (100, 200,600, 700, 800, 1000, 1600) eine Tastatur-Schnittstellenschaltung (200) aufweist, um ein Ausgangssignal zu liefern, das repräsentativ ist für eine von mehreren Ziffern einer Tastatur (100), dass ein auf die Tastatur-Schnittstellenschaltung ansprechender Generatorabschnitt (700,800) vorgesehen ist zum Bilden einer Binärsignalquelle, dass an den Generatorabschnitt ein Digital/Analog-Wandler (1000) angeschlossen ist, um aus der Binärsignalquelle ein Analog-Wellenformsignal zu bilden, dass an den Digital/Analog-Wandler eine Leitungstreiber- und Filterschaltung (1600) angeschlossen ist, um das Analog-Wellenformsignal zu verstärken und zu filtern, und dass ein Oszillator (600) vorgesehen ist, der an den Generatorabschnitt angeschlossen ist und für diesen die Bezugsfrequenz liefert.
6. 6. Generator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,

   dass die Tastatur-Schnittstellenschaltung eine Tastatur-Detektorschaltung und eine Tastatur-Logikschaltung aufweist.
7. 7. Generator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, 5 dass die Tastatur-Detektorschaltung mehrere niedrige Gruppenabschnitte und mehrere höhere Gruppenabschnitte aufweist, um das Schalterschliessen in der Tastatur zu erfassen, und dass jeder niedrige Gruppenabschnitt ein für das Schalterschliessen einer speziellen Ziffernreihe repräsentatives

   |0 Signal und jeder hohe Gruppenabschnitt ein für das Schalterschliessen einer speziellen Ziffernspalte repräsentatives Signal bereitstellt.
8. 8. Generator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass jeder niedrige Gruppenabschnitt einen Transistor (201)

   15 aufweist, der durch ein Schalterschliesssignal aktiviert wird, das von der Tastatur an die Basis des Transistors gelegt wird, dass der Kollektoranschluss des Transistors und ein erstes Bezugspotential das Ausgangssignalport speisen, und dass der Emitter des Transistors an ein zweites Bezugspotential 20 angeschlossen ist.
9. 9. Generator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Generatorabschnitt mehrere Generatoren (700,800) aufweist, von denen jeder ein vier Pegel aufweisendes Binärsignal erzeugt.

   25 10. Generator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Digital/Analog-Wandler (1000) einen konstanten Gesamtstrombedarf aufweist, dass zum Erzeugen eines Analog-Wellenformsignals an der Ausgangsleitung (1001) des Digital/Analog-Wandlers (1000) eine Quellenstromschaltung 30 (1003, 1004, 1005, 1018, 1021) zum Lenken eines Quellenstromes in eine erste oder zweite Richtung und eine Anzahl Schaltelemente (1006, 1007, 1009, 1010) zum Steuern des Aus-masses der Lenkung in Abhängigkeit des Pegels der genannten Binärsignale vorhanden sind.