專利名稱:用戶線電池供電電路的制作方法
本發(fā)明涉及一種用戶線的電池供電電路，更具體地說，是涉及一種帶有內(nèi)終端的電池供電電路，其中的電池供電電路本身形成一個交流終端，所構(gòu)成的交流終端提供一個要求的交流終端阻抗。
在數(shù)字交換系統(tǒng)中的用戶線里設(shè)有稱為帶外信號處理(BORSCHT)的功能，即電池供電、過壓保證、振鈴、監(jiān)視、編碼、混合和測試功能。
本發(fā)明涉及一種設(shè)置在用戶線里執(zhí)行電池供電功能的電池供電電路。
供給從交換機到用戶線或者到中繼電路的直流話音電流的電池供電電路，一般包括一個比如，200Ω或220Ω的一個直流供電電阻，和一個阻止話音信號傳輸?shù)母叩慕涣鹘K端阻抗。在用戶線中，要求以一個預(yù)定值(例如，600Ω)的交流阻抗來端接交流。為了滿足這些要求，在先有技術(shù)中有一種電池供電電路，該電路利用如變壓器、線圈或其它器件等電感元件，它的終端電路具有一個預(yù)定的交流阻抗。然而，這種電池供電電路，對于新近的集成電路和大規(guī)模集成電路是不適用的。由于這個原因，人們期望一種只用電子元件比如晶體管構(gòu)成的電池供電電路。因為必須把這種電子供電電路的工作看作如電感電路一樣，所以把這稱為電子電感電路。這里含有一個具有數(shù)十千歐或更大阻抗的交流分量。因它們呈現(xiàn)一個很高的交流阻抗分量，所以必須加入一個具有終端阻抗(比如600Ω)的終端電路。這里應(yīng)注意，雖然用線圈或變壓器可以抵消交流感應(yīng)電壓(縱向方式信號)，但用上述的電子電感電路是不可能的。因為對于感應(yīng)噪聲的地阻抗很高，比如數(shù)十千歐姆，所以交流感應(yīng)電壓將不可避免地變得很高，甚至會超過一些內(nèi)部元件比如在電子電感電路中運算放大器的電源供電電壓。這將導致交流信號中的飽和畸變，于是在話音信號中就有畸變，因此，這里存在著一個不能抵御交流感應(yīng)噪聲的缺點。
本發(fā)明的一個目的是提供一種利用電子電感電路的電池供電電路，在這種電路中能夠形成希望的交流終端阻抗。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種利用電子電感電路的電池供電電路，在這種電路中，由于低的地阻抗，從而改善了抵御交流感應(yīng)噪聲的能力。
本發(fā)明的一個方面，是通過一個電池供電電路實現(xiàn)了上述目的，該電池供電電路對每對用戶線是單獨設(shè)置的，其中包括一個含有運算放大器電路的電壓驅(qū)動電路，該運算放大器具有一個由這對用戶線的交流終端阻抗所決定的預(yù)定輸出阻抗，話音信號和感應(yīng)噪音信號由電壓驅(qū)動電路端接。
本發(fā)明的另一方面，提供了為單獨的一對用戶線設(shè)置的一個電池供電電路。該電池供電電路包括一個含有運算放大器電路的電壓驅(qū)動電路，該運算放大器具有一個由這對用戶線的交流終端阻抗所決定的預(yù)定輸出阻抗;該電池供電電路還包括承擔直流供電部分并把同樣的直流電源供到這對用戶線的供電裝置。話音信號和感應(yīng)噪音信號由電壓驅(qū)動電路端接。
現(xiàn)在，通過參考附圖中描述的本發(fā)明的實施方案更詳細地解釋本發(fā)明，其中圖1是在數(shù)字交換系統(tǒng)中一個用戶線電路方框圖;
圖2表示一個利用等效電感電路的電池供電電路的現(xiàn)有技術(shù);
圖3是用戶線中感應(yīng)噪聲信號和話音信號畸變的波形;
圖4是作為本發(fā)明的一個實施方案-一個一對用戶線的電池供電電路圖;
圖5分別以縱向方式和橫向方式表示了在線A和線B中通話信號波形的解釋圖;
圖6是作為本發(fā)明另一個實施方案的電池供電電路圖。
在描述最佳實施方案以前，讓我們更詳細地研究一下相關(guān)技術(shù)。
圖1為在數(shù)字交換系統(tǒng)中用戶線電路的簡化方框圖。通過一個配線架把數(shù)字或模擬電話機與用戶線電路連接。用戶線電路包含一個電池供電電路，且用戶線電路與交換網(wǎng)絡(luò)相連。
圖2表示在用戶線電路中利用等效電感電路的一個先有的電池供電電路。在圖中A和B表示用戶線，電路2和3用于形成電子電感，1是終端設(shè)備和混合電路，T是變壓器。參考號數(shù)21和31表示晶體管，20和30是運算放大器，22到25和32到35是電阻，26、36和9是電容，-VB3是一個電源供電電壓(比如是-48V)，G是地。
用于形成電子電感的電路2和3把直流加到線A和線B上，並且在結(jié)構(gòu)上是對稱的。因此這兩個電路的功能是通過電容26和36來旁路交流信號，通過運算放大器20和30來控制晶體管21和31，電阻22和32兩端的電壓等于電阻23和33兩端的電壓。
因此，電子電感電路對于線A和線B呈現(xiàn)出作為直流分量的供電電阻如下R25(R22+R23)/R22＝R35(R32+R33)/R32……(1)這里R的下標表示在圖2中的對應(yīng)電阻。電子電感電路在線B和地之間以及在線A和供電源之間呈現(xiàn)出作為交流分量的地阻抗如下R22+R23＝R32+R33……(2)一般來說，設(shè)置調(diào)整電阻22到25以及電阻32到35。以使上述的直流供電電阻為200Ω或220Ω左右。顧名思義，電子電感電路2和3的作用就像它們具有一個電感分量一樣，因為對電阻22、23、32和33所設(shè)定的阻值很高，因而使它們卻含有數(shù)十千歐或更大的一個交流阻抗分量。
如上所述，因為圖2所示的供電電路對交流分量呈現(xiàn)出很高的阻抗，因此除了電池供電電路外必須加入一個用戶線或中繼線的交流信號(橫向方式話音信號)要求的具有終端阻抗例如為600Ω的終端電路。但因為作為交流信號(縱向方式感應(yīng)噪聲信號)的地阻抗很高，比如數(shù)十千歐，則交流感應(yīng)電壓不可避免地會變高，以致于超過電子電感電路中運算放大器20和30的電源供電電壓。這將引起前面討論過的問題。圖3表示由于上述問題引起的話音信號畸變。
在摘機狀態(tài)，從電池供電電路供直流，用戶線位于一個預(yù)定的直流電位。
交流感應(yīng)電壓被加在用戶線和地之間。當交流感應(yīng)電壓為圖示區(qū)T1N和T2N那樣低時，疊加其上的話音信號不會畸變，可示為一個小的疊加波形。相反，從圖示的T′1D點開始，交流感應(yīng)電壓是如此之高，以至于使其部分波形斷掉，這樣就使疊加在斷掉部分的話音信號中斷和畸變。因此，必須避免在話音信號上加上高的交流感應(yīng)電壓。
圖4是作為本發(fā)明的一個實施方案-對用戶線的電池供電電路圖。在圖4中，電壓驅(qū)動電路4和5分別與電子電感電路2和3並聯(lián)。
電壓驅(qū)動電路4和5由運算放大器40和50、電阻42到46和52到56以及電容41、49、51和59組成。G是地，-VBB是電源供電電壓，+VS和-VS是從供電電路一邊到用戶線或中繼線一邊輸送的交流信號。
在電壓驅(qū)動電路4和5中，反饋電阻43連接在運算放大器40的輸出端和它的負輸入端之間，而反饋電阻53連接在運算放大器50的輸出端和它的負輸入端之間。通過反饋電阻44、45以及反饋電阻54、55，分別把線A和線B的直流電壓返送到運算放大器40和50的非負輸入端，于是，分別地確定了運算放大器40和50的直流工作點。通過電阻42和52把耦合電容41和51分別連接到運算放大器40和50的負輸入端，以阻止直流通過。由于耦合電容的隔直作用，使運算放大器變成直流電壓跟隨器。運算放大器40和50所以成為直流電壓跟隨器的原因是，電阻46和56兩端的直流電位差為零，并且直流輸出電流和直流功率損耗為零。
運算放大器40和50分別為對于交流信號-VS和VS的反向放大器，該放大器具有增益為R43/R42＝R53/R52，並且基于電阻42、43、52、53和作為交流信號旁路用的電容49、59的作用，在運算放大器40、50的輸出端提供一個反向放大器的輸出。
一般來說，運算放大器的輸出電阻是如此之低，以至于可看作為零。正如以前所描述的，運算放大器40和50的直流輸出電壓等于線A和線B的直流電壓，所以電阻46和56兩端的電位相等。因此，電阻46和56對于直流分量相當于零。因為從輸出端看去運算放大器40和50的內(nèi)阻抗與電阻46和56相比足夠低，所以線A和線B與電源或地G之間的阻抗對于交流分量而言分別等于電阻46和56的值。
如果電阻46和56為ZT/2，在電壓驅(qū)動器電路4和5中由運算放大器40和50組成的倒相放大器成為交流電壓源，其中輸出電壓為VS·R43/R42＝VS·R53/R52，而輸出阻抗為ZT/2＝R46＝R56ZT表示所希望的交流終端阻抗，比如是600Ω。
因為線A和線B二者是平衡型的，所以上述的供電電路把交流終端阻抗ZT分為兩個相等的分量。另外，電阻46和56的設(shè)置使電壓驅(qū)動電路4和5的輸出阻抗等于ZT/2。
因為電壓驅(qū)動電路40和50的輸出阻抗為ZT/2。所以，當把交流信號從線A邊和線B邊輸入時，由于上述的情況交流信號VS為零，并且從輸出端看去運算放大器40和50的內(nèi)阻抗與電阻46和56的阻值R46和R56相比足夠低，所以從線A和線B來看，電壓驅(qū)動電路4和5的阻抗分別等于R46和R56，也就是說等于ZT/2，同時，電壓驅(qū)動電路4和5端接到電源邊和地。另一方面，電子電感電路2和3的交流阻抗，與電壓驅(qū)動電路4和5的輸出阻抗ZT/2相比又足夠地高，電壓驅(qū)動電路4和5並聯(lián)到電子電感電路2和3的供電源-VSS和地G之間。因此，輸入的交流信號不能流過電子電感電路2和3，而直接地流過電壓驅(qū)動電路4和5。線A和線B對于電源和地G的阻抗都等于ZT/2，如同電壓驅(qū)動電路4和5的輸出阻抗一樣。
如圖5所示，當線A邊和線B邊的交流信號是橫向方式話音信號時，電壓被加到線A和線B之間，可把電源和地之間的阻抗看作為零，于是，來自電壓驅(qū)動電路5的輸入交流信號，經(jīng)過電源和地，再通過電壓驅(qū)動電路4進入到線A邊。因此，存在于線A和線B之間，電壓驅(qū)動器電路4和5輸出阻抗的和為ZT/2+ZT/2＝ZT並且線A和線B之間的交流終端阻抗是所希望的值ZT。
相反，由于交流感應(yīng)噪聲電壓，交流信號是以縱向方式加到線A和地之間以及線B和地之間的。所以ZT/2既出現(xiàn)在電壓驅(qū)動電路4中的線A和電源-VSS之間，同時還出現(xiàn)在電壓驅(qū)動電路5的線B和地之間。即對于橫向方式信號來說，該電路是以希望的終端阻抗ZT端接的。而對于縱向方式的信號，該電路是以終端阻抗ZT的一半端接的。由于電壓驅(qū)動電路4和5並聯(lián)，使其有高地阻抗的電子電感電路2和3中沒有過電壓產(chǎn)生，于是就不會發(fā)生話音信號的畸變。所以具有大的抗交流感應(yīng)噪聲能力的優(yōu)點。
圖6是表示根據(jù)本發(fā)明另一個實施方案的電路圖，在該圖中，通過同樣的符號表示與圖4中等效的元件。在圖中，6和8是電壓驅(qū)動電路，61和81是晶體管，60和80是運算放大器，62到68和82到88是電阻。該電子電感電路2和3具有如圖4所示的同樣結(jié)構(gòu)，與圖4所示的電壓驅(qū)動電路4和5相比，通過晶體管61和81的裝置，電壓驅(qū)動器電路6和8給出一個附加的供電功能。
由晶體管61和81組成的運算放大器60和80是對交流信號-VS和VS而言的倒相放大器，增益為R65/R66＝R85/R86，如圖4所示。對于直流來說每一個放大器都是一個電壓跟隨器。在圖6中，線A和電源電壓-VBB之間的電壓以及線B和地G之間的電壓，分別由電阻62、63和82、83分壓，並通過反饋電阻67、68和87、88，分別加到運算放大器60和80的非負輸入端。同時，由于運算放大器60和80是電壓跟隨器，故把一個等于電阻63和83兩端上的直流電壓加到電阻64和84的兩端。供電電流經(jīng)晶體管61和電阻64，以及晶體管81和電阻84。當R64＝R84＝ZT/2時，電壓驅(qū)動電路6和8的直流供電電阻為(ZT/2)(R62+R63)/R63＝(ZT/2)(R82+R88)/R83……(3)對于交流信號，與圖4中的電壓驅(qū)動電路4和5一樣，電壓驅(qū)動電路6和8用作為交流電壓的電源，它的輸出電壓為VS·R65/R66＝VS·R85/R86而輸出阻抗為Z/2＝R64或R82對于線A，整個電路的直流供電電流是流過電子電感電路2的晶體管21的電流與流過電壓驅(qū)動電路6的晶體管61的電流之和。對于線B，整個電路的直流供電電流是流過電子電感電路3的晶體管31的電流與流過電壓驅(qū)動電路8的晶體管81的電流之和。因此，在圖6中整個電路的直流供電電阻是電子電感電路2和3的供電電阻與電壓驅(qū)動電路6和8的供電電阻的並聯(lián)合成電阻，即為(R35·R32+ R33… R32) / (ZT2·R32+ R33… R33)]]>= (R25·R22+ R23… R22) / (ZT2·R62+ R63… R63)]]>對于橫向方式信號交流終端阻抗為ZT，而對于縱向方式信號則為ZT/2，如圖4的實施方案中所示。
與圖4所示的實施方案相比，圖6的實施方案提供了一個更大的交流驅(qū)動電流。另外，直流供電電流在晶體管21、61和31、81之間是分離的，使之便于進行熱安裝。
權(quán)利要求
1.一種分別地為用戶線對設(shè)置的電池供電電路，每個電池供電電路包括一個為單獨的一對用戶線設(shè)置的含有運算放大器電路的電壓驅(qū)動電路，該運算放大器電路具有一個由這對用戶線的交流終端阻抗所決定的預(yù)定輸出阻抗，話音信號和感應(yīng)噪聲信號由所說的電壓驅(qū)動電路端接。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1的電池供電電路，其中所說的運算放大器對于直流來說是一個電壓跟隨器。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1的電池供電電路，其中所說的運算放大器，對于交流來說作為一個反相放大器工作。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1的電池供電電路，對于話音信號是由阻抗ZT端接的，對于感應(yīng)縱向噪聲信號是由阻抗ZT/2端接的。
5.一種分別地為用戶線對設(shè)置的電池供電電路，每個電池供電電路包括一個為單獨的一對用戶線設(shè)置的含有運算放大器電路的電壓驅(qū)動電路，該運算放大器具有一個由這對用戶線的交流終端阻抗所決定的預(yù)定輸出阻抗;該電池供電電路還包括承擔直流供電部分并把同樣的直流電源供到這對用戶線的供電裝置。話音信號和感應(yīng)噪聲信號由所說的電壓驅(qū)動電路端接。
專利摘要
一種為一對用戶線設(shè)置的電池供電電路，包括一個含有運算放大器的電壓驅(qū)動電路，該運算放大器具有一個由這對用戶線的交流終端阻抗所決定的預(yù)定輸出阻抗，話音信號和感應(yīng)噪聲信號由電壓驅(qū)動電路端接。
文檔編號H04M19/00GK85104082SQ85104082
公開日1986年11月26日 申請日期1985年5月28日
發(fā)明者川見繁, 椨隆, 綾野光俊, 谷清, 伊藤真一 申請人:富士通株式會社導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan