Устройство громкоговорящей связи

 

УСТРОЙСТВО ГРОМКОГОВОРЯ ЩЕЙ СВЯЗИ, содержащее последовательно соединенные микрофон, предварительный усилитель и регулируемый усилитель передачи, дифференциальную систему, последовательно соединенные усилитель мощности и громкоговоритель, регулируемый усилитель приема, сигнальньй вход которого соединен с выходом дифференциальной системы, вход которой соединен с выходом регулируемого усилителя передачи, а также источник питания, первый ин- . тегратор и последовательно соединенные фильтр верхних частот и компаратор , отличающееся тем что, с целью повышения качества передачи сигналов и обеспечения возможности работы устройства в симплексном режиме, в него введены последовательно соединенные блок клиппирования сигналов и полосовой фильтр, при этом вход блока клиппирования сигналов соединен с выходом регулируе- МОго усилителя приема, а выход полосового фильтра соединен с входом усилителя мощности, а также коммутатор режимов, первый, второй и третий элементы И-НЕ, элемент НЕ, первый и второй электронные элементы регулирования , второй интегратор, первая и вторая зарядно-разрядные цепи, каждая из которых содержит последовательно соединенные времязадающий резистор и управляемый электронный коммутирующий элемент, при этом вторые выводы времязадающего резистора первой зарядно-разрядной цепи и управляемого электронного коммутирующего элемента второй зарядно-разрядной цепи .соединены и подключены к положительной клемме источника питания, а второй вывод времязадающего резистора второй зарядно-разрядной цепи и второй вывод управляемого VO электронного коммутирующего элемента (Л первой .зарядно-разрядной цепи соединены и подключены к отрицательной с клемме источника питания, первые выводы времязадающих резисторов первой и второй зарядно-разрядных цепей соединены с -входами первого и второго интеграторов соответственно, причем выход первого интегратора через 4; ю первый электронный элемент регулирования соединен с управляющим со о го входом регулируемого усилителя передачи , а выход второго интегратора через второй электронный элемент регулирования соединен с управляющим входом регулируемого усилителя приема, выход предварительного усилителя соединен с входом фильтра верхних частот, выход компаратора соединен с.первым входом первого элемента И-ИЕ, второй вход которого соединен с выходом элемента НЕ, вход которого соединен с первым выходом коммутатора режимов и первым входом второго элемента И-НЕ, второй вход

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„Ы „„1142902 А

4(51) Н 04 M 9/08

ОПИСАНИК ИЗОЬГКтКНия

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и второй электронные элементы регу-. лирования, второй интегратор, первая и вторая зарядно-разрядные цепи, каждая из которых содержит последовательно соединенные времязадающий резистор и управляемый электронный коммутирующий элемент, при этом вторые выводы времязадающего резистора первой зарядно-разрядной цепи и управляемого электронного коммутирующего элемента второй зарядно-разрядной цепи .соединены и подключены к положительной клемме источника питания, а второй вывод времязадающего резистора второй зарядно-разрядной цепи и второй вывод управляемого электронного коммутирующего элемента первой .зарядно-разрядной цепи соединены и подключены к отрицательной клемме источника питания, первые выводы времязадающих резисторов первой и второй зарядно-разрядных цепей

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3646859/24-09 (22) 04 .08.83 (46) 28.02.85. Бюл. ¹ 8 (72) Е.Е.Шарамонов, И.В.Соколов, М.Г.Громовик и В.С.Матвеев (53) 621.395.97(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

¹ 564734, кл. Н 04 М 9/08, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке ¹- 3457866/09, кл. Н 04 M 9/08, 1983 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ГРОМКОГОВОРЯ-

ЩЕЙ СВЯЗИ, содержащее последовательно соединенные микрофон, предварительный усилитель и регулируемый усилитель передачи, дифференциальную систему, последовательно соединенные усилитель мощности и громкоговоритель, регулируемый усилитель приема, сигнальный вход которого соединен с выходом дифференциальной системы, вход которой соединен с выходом регулируемого усилителя передачи, а также источник питания, первый интегратор и последовательно соединенные фильтр верхних частот и компаратор, отличающееся тем, что, с целью повышения качества пере- дачи сигналов и обеспечения возможности работы устройства в симплексном режиме, в него введены последовательно соединенные блок клиппирования сигналов и полосовой фильтр, при этом вход блока клиппирования сигналов соединен с выходом регулируемого усилителя приема, а выход полосового фильтра соединен с входом усилителя мощности, а также коммутатор режимов, первый, второй и третий элементы И-НЕ, элемент НЕ, первый соединены с -входами первого и второго интеграторов соответственно„ причем выход первого интегратора через первьял электронный элемент регулирования соединен с управляющим входом регулируемого усилителя передачи, а выход второго интегратора через второй электронный элемент регулирования соединен с управляющим входом регулируемого усилителя приема, выход предварительного усилителя соединен с входом фильтра верхних частот, выход компаратора соединен с первым входом первого элемента И-НЕ, второй вход которого соединен с выходом элемента НЕ, вход которого соединен с первым выходом коммутатора режимов и первым входом второго элемента И-НЕ, второй вход

1142902 которого соединен с вторым выходом коммутатора .режимов, выход первого элемента И-НЕ соединен с первым входом третьего элемента И-HE второй вход которого соединен с выходом второго элемента И-НЕ, выход третьего элемента И-НЕ соединен с управляющими входами управляемых электронных коммутирующих элементов первой и второй зарядно-разрядных цепей.

Изобретение относится к технике проводной связи, в частности к устройствам громкоговорящей связи, работающим в дуплексном и симплексном режимах с высоким уровнем воспроиз- 5 водимых речевых сигналов в условиях значительных акустических шумов.

Известно устройство для громкоговорящей связи, содержащее предварительный усилитель в тракте пере- 1Р дачи, два блока регулирования (регулируемые усилители), два управляющих усилителя, два выпрямителя и дифференциальный усилитель, при этом выход предварительного усилителя 15 подключен к управляющему входу блока регулирования в тракте передачи и через первый управляющий усилитель, а также первый выпрямитель подключен к одному входу дифференциального 2р усилителя, второй вход которого .через другой выпрямитель и второй управляющий усилитель подключен к выходу блока регулирования в тракте передачи и одному входу блока регулиро" 25 вания, выходы дифференциального усилителя соединены с управляющими входами соответствующих блоков регулирования С17.

Однако данное устройство для гром-Зр коговорящей связи не обеспечивает необходимой устойчивости работы в дуплексном режиме из-за влияния акустической обратной связи, кроме того, в устройстве не предусмотрен симплек- 35 сный режим работы.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство громкоговорящей связи, содержащее последовательно соединенные микрофон, предваритель- 4р ный усилитель и регулируемый усилитель передачи, дифференциальную систему, последовательно соединенные усилитель мощности и громкоговоритель, регулируемый усилитель приема, сигнальный вход которого соединен с выходом дифференциальной системы, вход которой соединен с выходом регулируемого усилителя передачи, а также источник питания, первый интегратор и последовательно соединенные фильтр верхних частот и компаратор (2 7.

Однако известное устройство для громкоговорящей связи имеет недостаточное качество передачи сигналов при работе, и в нем также не предусмотрен симплексный режим работы.

Цель изобретения — повышение ка-. чества передачи сигналов и обеспечение возможности работы в симплексном режиме.

Для достижения поставленной цели в устройство громкоговорящей связи, содержащее последовательно соединенные микрофон, предварительный усилитель и регулируемый усилитель передачи, дифференциальную систему, последовательно соединенные усилитель мощности и громкоговоритель, регулируемый усилитель приема, сигнальный вход которого соединен с выходом дифференциальной системы, вход которой соединен с выходом регулирующего усилителя передачи, а также источник питания, первый интегратор и последовательно соединенные фильтр верхних частот и компаратор. введены последовательно соединенные блок клиппирования сигналов и полосовой фильтр, при этом вход блока клиппирования сигналов соединен с выходом регулируемого усилителя приема, а выход полосового фильтра соединен с входом усилителя мощности, а также коммутатор режимов, первый, второй и третий элементы И-HE элемент НЕ, первый и второй электронные элементы регулирования, второй интегратор, первую и вторую зарядно-pasрядные цепи, каждая из которых содержит последовательно соединенные время20

3 114290 задающий резистор и управляемый электронный коммутирующий элемент, при этом вторые выводы времязадающего резисто-; ра первой зарядно-разрядной цепи и управляемого электронного коммутиру- 5 ющего элемента второй зарядно-разрядной цепи соединены и подключены к положительной клемме источника питания, а второй вывод времязадающего резйстора второй заряцно †разрядн цепи и второй вывод управляемого электронного коммутирующего элемента первой зарядно-разрядной цепи сое-, динены и подключены к отрицательной клемме источника питания, первые

15 выводы времязадающих резисторов первой и второй зарядно-разрядных цепей со .динены с входами первого-И второго интеграторов соответственно, причем выход первого интегратора через первый электронный элемент регулирования соединен с управляющим входом регулируемого усилителя передачи, а выход второго интегратора через второй электронный элемент

25 регулирования соединен с управляющим входом регулируемого усилителя приема, выход предварительного усилителя соединен с входом фильтра верхних частот, выход компаратора соединен с первым входом первого элемента И-НЕ, 30 второй вход которого соединен с выходом элемента НЕ, вход которого соединен с первым выходом коммутатора режимов и первым входом второго элемента И-НЕ, второй вход которого соеди-. З5 нен с вторым выходом коммутатора режимов, выход первого элемента И-НЕ соединен с первым входом третьего элемента И-НЕ, второй вход которого соединен с выходом второго элемента 40

И-НЕ, выход третьего элемента И-НЕ соединен с управляющими вх6дами управляемых электронных коммутирующих элементов первой и второй зарядно-разрядных цепей.

На чертеже изображена структурная электрическая схема устройства громкоговорящей связи..

Устройство громкоговорящей связи содержит микрофон 1, предварительный усилитель 2, регулируемый усилитель

3 передачи, громкоговоритель 4, регулируемый усилитель 5 приема, блок б клиппирования сигналов, полосовой фильтр 7, усилитель 8 мощности,55 фильтр 9 верхних частот, компаратор

10, первый элемент И-НЕ 11, второй элемент И-НЕ 12, третий элемент

2 4

И-kiE 13, элемент HE 14, коммутатор

15 режимов, содержащий переключатель

16 режима "Прием-передача", переключатель 17 режима "Дуплекс-симплекс", резисторы 18 и 19, первую зарядноразрядную цепь 20, содержащую времязадающий резистор 21 и управляемый электронный коммутирующий элемент 22, вторую зарядно-разрядную цепь 23, содержащую времязадающий резистор

24 и управляемый электронный коммутирующий элемент 25, первый интегратор

26. содержащий конденсатор 27 и резистор 28, второй интегратор 29, содержащий конденсатор 30 и резистор

31, первый электронный элемент 32 регулирования, второй электронный элемент 33 регулирования, дифференциальную систему 34 и источник 35 питания.

Устройство громкоговорящей связи работает следующим образом.

В зависимости от положения переключателей 1.6 и 17 коммутатора 15 устройство может работать в режиме Дуплекс" или режиме Симплекс".

В каждом из указанных режимов устройство может находиться в одном из двух состояний Прием" или "Передача .

В состоянии "Прием" коэффициент передачи регулируемого усилителя 3 имеет минимальное значение, а коэффициент передачи регулируемого усилителя 5 — максимальное. Переход из режима "Дуплекс" в режим "Симплекс" осуществляется с помощью переключателя 17 режима "Дуплекс-симплекс". . В режиме Дуплекс (положенйе переключателей 17 и 16 показано на схеме) тракт приема открыт, а тракт передачи закрыт. В этом режиме открывание тракта передачи осуществляется речевыми сигналами с предварительного усилителя 2 (который выполнен с

АРУ) в тракт управления. При достаточном уровне этих сигналов, в частности высокочастотных составляющих речевого сигнала, фильтр 9 продускает их на вход компаратора 10.

С выхода последнего сигнал управления поступает на первый вход первого элемента И-НЕ 11, на второй вход которого с выхода элемента НЕ 14 поступает разрешающий сигнал ("1").

В указанном режиме на обоих входах второго элемента И-НЕ 12 присутствуют сигналы "0". С выхода второго элемента И-НЕ 12 сигнал "1" поступает на

3 1142902 первый вход третьего элемента И-НЕ 13.

При отсутствии управляющего сигнала с компаратора 10 ("0") на втором вхо— де третьего элемента И-НЕ 13 присутствует "1", а на его выходе — "0", который удерживает управляемые электронные коммутирующие элементы 22 и

25 в разомкнутом состоянии. При этом на выходе первого интегратора 26 присутствует высокий потенциал ("1"), 10 а на выходе второго интегратора 29— низкий потенциал (10"), которые удерживают первый и второй электронные элементы 32 и 33 в замкнутом и разомкнутом состоянии соответственно и, следовательно, обеспечивают закрытое состояние тракта передачи и открытое состояние тракта приема.

При поступлении управляющего сигнала с компаратора 10 ("1") на щ .выходе третьего элемента И- НЕ 13 появляется "1", переключающая управляемые электронные коммутирующие элементы 22 и 25 в замкнутое состояние. Конденсатор 27 начинает разряжаться с постоянной времени Р„ через резистор 28 и замкнутый управляемый электронный коммутирующий элемент 22.

При достижении напряжением на конденсаторе 27 уровня "0" первый

30 электронньп| элемент 32 размыкается и открывает тракт передачи. Конденсатор 30 начинает заряжаться с постоянной времени С 2 через резистор 31 и замкнутый управляемый электронный

35 коммутирующий элемент 25. При дости- . жении напряжением на конденсаторе 30 уровня "1" второй электронный элемент

33 замыкается и закрывает тракт приема.

При пропадании управляющего сигнала с компаратора 10 ("0") на выходе третьего элемента И-НЕ 13 появляется

"0", переключающий управляемые электронные коммутирующие элементы 22 и 45

25 в разомкнутое состояние. Конденсатор 27 начинает заряжаться с гЪ постоянной времени 1 через времязадающий резистор 21 и резистор 28.

При достижении напряжением на конден- >0 саторе 27 уровня "i" первый электронный элемент 32 замыкается и закрывает тракт передачи. Конденсатор 30 начинает разряжаться с постоянной времени Р2 через резисторы 31 и времязадающий резистор 24. При достижении напряжением на конденсаторе 30 уровня "0" второй электронный элемент 33 размыкается и открывает тракт приема.

Переход в режим "Симплекс" осуществляется нажатием переключателя

17 режима "Дуплекс-симплекс". При этом на вход элемента НЕ 14 поступает "1", а "0" с выхода его, поступая на второй вход первого элемента

И-HE 11, поддерживает на выходе последнего "1", независимо от управляющего сигнала с выхода компаратора

10. Состояние управляемых электронных коммутирующих элементов 22 и 25, а следовательно, и состояние трактов приема и передачи, зависит при этом только от положенйя переключателя 16

"Прием-передача".

При разомкнутом переключателе 16 на выходе второго элемента И-НЕ 12 присутствует "1", обеспечивающая разомкнутое состояние управляемых электронных коммутирующих элементов

22 и 25 и, следовательно, нахождение тракта передачи в закрытом, а тракта приема в открытом состоянии, т.е. в режиме Прием . При замкнутом переключателе 16 на выходе второго элемента И-НЕ 12 присутствует "0", обеспечивающий замкнутое состояние управляемых электронных коммути» рующих элементов 22 и 25 и, следовательно, нахождение тракта передачи в открытом, а тракта приема в закрытом состояниях, т.е. в режиме

"Передача .

Процесс переключения устройства из режима "Приемн в режим Передача" и наоборот полностью аналогичен процессу переключения в режим 1 Дуплекс .

Постоянные времени Т „, Р1 и заряда и разряда конденсаторов 27 и 30 выбраны таким образом, что при переключениях режимов в любой момент времени тракты приема и передачи не находятся одновременно в открытом состоянии, чем устраняется возможность возбуждения устройства за счет акустической обратной связи и обеспечивается устойчивая громкоговорящая связь, т.е. выполняются соотношения > 7 iР

A М

Р1 "32

Кроме того, выполняется требование, которое состоит в том, что при открывании находящегося в запер— том состоянии в положении покоя тракта передачи потеря информации не должна превышать допустимой

42902 8 обеспечивают относительно малый

7 11 величины, обеспечивающей полное распознавание звука.

Чем меньше время срабатывания, тем меньше искажения передачи речи.

Однако время срабатывания не должно быть очень мало, чтобы не реагировать на кратковременные пиковые значения шумов. Целесообразно, чтобы ь х 0,9 мс, р = 0,4 мс. Время отпускания должно быть достаточно большим, чтобы не пропадали слабые согласные звуки и меньше были потери, связанные с повторным открыванием тракта. В то же время оно не должно быть очень большим, чтобы речь начи-. нающего абонента не встречалась:j с запертым трактом приема. Наиболее вероятным временем реакции абонента носле окончания речи партнера равно 250 мс, поэтому наиболее оптимальным принято время 200-240 мс. На основании изложенного рекомендуется выбирать э2 - 240 мс, Г „ = 90 мс.

В предлагаемом устройстве тракты . приема и передачи закрываются не полностью, а частично (коэффициенты усиления управляемых усилителей уменьшаются на 20 д Б). Неполное эапирание трактов приема и передачи позволяет прослушивать ответ абонента во время речи и полностью исключает потери информации.

Применение предварительного усилителя 2, фильтра 9 (частота среза которого выше верхней частоты среза

I полосового фильтра 7), блока 6 полосового фильтра 7 исключает возможность переключения устройства в режим

"Передача за счет акустической обратной связи во время приема, даже при большом уровне громкости воспроизведения.

Предварительный усилитель 2 обеспечивает практически постоянный уровень речевого сигнала на своем выходе, а следовательно, и постоянный уровень высокочастотных составляющих речевого сигнала, используемых для управления. За счет этого легко обеспечивается срабатывание компаратора 10 при различных уровнях звукового давления на микрофон 1 независимо от расстояния между гово рящим и микрофоном 1.Одновременно блок

6 и полосовой фильтр 7 в тракте приема уровень сигналов, излучаемых громкоговорителем 4, которые могут вызвать срабатывание компаратора 10. Поскольку автоматическая регулировка усиления предварительного усилителя 2 осуществляется по общему уровню сигнала, то срабатывания компаратора 10, а следовательно, перехода устройства в режим Передача" не произойдет даже при больших уровнях громкости, создаваемых громкоговорителем 4.

Блок 6 не допускает вхождения усилителя 8 в режим ограничения при любых уровнях сигналов, поступающих из линии пикфактор которых при одновременном разговоре нескольких абонентов может быть большим. Вхождение в режим ограничения (нелинейных искажений) вызвало бы появление в спектре излучаемого сигнала большого уровня частотных составляющих выше верхней частоты среза полосового

25 фильтра 7, могущих вызвать срабатывание тракта управления от излучаемо. го громкоговорителя 4 сигнала.

1(роме того, ограничение по максимуму, обеспечиваемое блоком 6, и компенсирующее усиление, обеспечиваемое усилителем 8, дает повышение разборчивости речи и помехозащищенности. Выбор управляющих частот в

1 тракте управления выше 3000 Гц

35 обусловлен тем, что в речи всегда присутствуют высокочастотные составляющие, а исключение этих составляющих полосовым фильтром 7 в тракте приема (с верхней частотой суеза примерно 2500 Гц) практически не сказывается на разборчивости речи, так как при исключении частот вьппе

2500.Гц слоговая разборчивость составляет 81Х и понятность речи считается отличной.

Таким образом, применение предлагаемого устройства громкоговорящей связи позволяет не только повысить надежность громкоговорящей дуплекс50 ной связи в коммутаторах директорской технологической и специальной оперативной связи, а также значительно расширить их функциональные возможности.

1142902

Тираж 659

Заказ 752/45

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, R-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ПП11 "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель Н. Лебедянская

Редактор Л. Пчелинская Техред Л.Коцюбняк Корректор М. Самборская