專利名稱：帶降噪電路的電話電池供電電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及向電話線提供直流電的電路。具體地說，本發(fā)明提出了一種技術(shù)，可以大大降低由于電池供電電路而引起的噪聲。
各種電池供電電路通過塞尖和塞環(huán)電話線向用戶住宅設(shè)備提供直流電。通常，一組直流電池連接在一起，用電話線為用戶設(shè)備提供直流電源。除了提供直流電外，電池供電電路還適當?shù)貙⒅行恼驹O(shè)備發(fā)送的音頻信號耦合給用戶和將用戶發(fā)送的音頻信號耦合到中心站設(shè)備。因此，電池供電電路必需考慮到向用戶住宅設(shè)備提供直流電的需要和在用戶住宅設(shè)備和中心站設(shè)備之間耦合音頻信號的需要。
為了為話音信號的發(fā)送和接收提供一個安靜的背景，希望能盡量降低用戶線上的噪聲。已經(jīng)采取了各種措施，如用差分放大器等，使一般干擾信號降低到了最低限度。在美國專利4,007,335、4,476,350和4,612,417中列舉了這類技術(shù)的一些實例。
雖然在電池供電電路中已經(jīng)采取了一些改進措施，然而都要在電池上加接一些用大電容和電阻構(gòu)成的較為昂貴的濾波器來降低由于直流電池而引起的噪聲。在采用變壓器或電阻進行直流供電的無源電池供電電路中，電池噪聲濾波尤為重要，因為并沒有其他衰減電池噪聲信號的措施。這類噪聲可能是由使電池保持足量電荷的裝置傳給電池的，也可能是感應(yīng)到連接電池和各電池供電電路的引線上或由于交換設(shè)備而引起的。例如，美國交流市電所感應(yīng)的60赫干擾信號可能就是這類噪聲的一個分量。
塞尖線通常通過一個電阻接到電池的正端，這個正端還與地連接。電池的負端通過一個電阻與塞環(huán)線連接。因此，由于電池和電池引線而引起的噪聲信號并不是用上面引證的專利的電路中所感應(yīng)的平衡的一般噪聲信號。這樣，這種有害的不平衡信號在電池供電電路中就仍成為一個問題。
本發(fā)明的目的是提供一種可以解決上述有害噪聲問題的改進型電池供電電路。
按照本發(fā)明的一個實施例，通過對電池負端傳送的噪聲進行采樣，形成一個采樣噪聲信號，輸給一個反相放大器。這個放大器的輸出端接到通過一個電阻與電池負端相連的塞環(huán)線上。控制放大器對作為輸入信號的采樣噪聲信號的增益，使得出現(xiàn)在塞環(huán)線上的經(jīng)反相放大的信號振幅與原噪聲信號基本相等，但相位差180°。因此，這反相信號基本上抵消了電池原來會在塞環(huán)線上引起的噪聲。
在本發(fā)明的另一個實施例中，通過對電池負端引起的交流信號進行采樣，形成一個輸入信號，加到一個非反相放大器上。這個放大器的輸出提供了一個直流地電位，并且通過一個電阻對塞尖線進行驅(qū)動。由于出現(xiàn)在電池負端的任何噪聲通過一個電阻直接加到塞環(huán)線上，而相位與原噪聲信號相同的拷貝噪聲信號是通過與塞尖線串聯(lián)的形式加上的，因此這拷貝信號平衡了有害噪聲源，禁止噪聲電流在塞尖/塞環(huán)電路內(nèi)流動，從而基本上抵消了有害信號的影響。
在本說明的附圖中


圖1示出了本發(fā)明電池供電電路的一個實施例的電路圖；以及圖2示出了本發(fā)明電池供電電路的另一個實施例的電路圖。
按照本發(fā)明，出現(xiàn)在電話電池供電電路的電池負端的噪聲既通過塞尖和塞環(huán)電話線發(fā)送給用戶，也通過可能包括有編碼解碼器的有關(guān)話音設(shè)備發(fā)送給中心局設(shè)備接通的對方。這里所謂的“噪聲”是指出現(xiàn)在電池負輸出端的有害交流信號。
如圖1所示，作為本發(fā)明一個實施例的電池供電電路10分別支持塞尖(T)和塞環(huán)(R)電話線12和14。電池系統(tǒng)16用來通過塞尖和塞環(huán)線為用戶住宅設(shè)備提供一個直流電源。就理想情況而言，電池系統(tǒng)16應(yīng)該只是一個表示為具有有限小內(nèi)阻的直流恒壓源的直流電池16A。然而，電池系統(tǒng)16有著用來將電池接到電話設(shè)備的引線，而電池也是非理想的，例如有一定內(nèi)阻。圖中也示出了作為電池系統(tǒng)16一部分的與電池16A串聯(lián)的交流電壓源16B。電壓源16B表示在接至用戶的塞尖和塞環(huán)線上產(chǎn)生所不希望的電流的有害噪聲，這噪聲還將通過中心局設(shè)備發(fā)送給電話連接的遠端。
電池系統(tǒng)16的正端接地18。這端還接到一個與塞尖線12串聯(lián)的電阻20。電池系統(tǒng)16的負端接到一個與塞環(huán)線14串聯(lián)的電阻22。與電池系統(tǒng)16連接的電阻20和22的另一端分別是對于塞尖和塞環(huán)線12和14的連接點24和26。
從編碼解碼器(未示出)發(fā)給用戶的音頻信號分別由放大器28和30耦合到與塞尖和塞環(huán)線相應(yīng)的位置24和26。這兩個放大器構(gòu)成了一個差動音頻信號源，將未反相的信號加到位置24，而將經(jīng)180°反相的信號加到位置26。用戶要發(fā)給編碼解碼器的音頻信號在位置24和26由放大器32進行差動接收，放大器32將經(jīng)放大的音頻信號送至編碼解碼器?；鶞孰妷篤1近似等于直流電池系統(tǒng)16的電壓的二分之一，是一個經(jīng)過濾波、消除了電池系統(tǒng)16的噪聲電壓16b的影響的電壓。這個基準電壓為放大器提供了偏置工作點，建立了要加到塞尖和塞環(huán)線上的基準電壓。
按照本發(fā)明，出現(xiàn)在電池系統(tǒng)16的負電壓輸出端的交流信號經(jīng)采樣提供了一個輸入信號，由電容34和電阻36耦合到交流放大器30的反相輸入端。接在放大器30的輸出端和反相輸入端之間的反饋電阻38與電阻36一起決定了放大器30對采樣噪聲信號的增益(放大系數(shù))。經(jīng)放大、反相的噪聲信號通過串聯(lián)電阻40和耦合電容42從放大器30的輸出端耦合到塞環(huán)線14的位置26。最好，放大器30的增益設(shè)置為某個預(yù)定值，使得放大器30輸出的經(jīng)放大、反相的信號在點26呈現(xiàn)的幅度等于噪聲電壓通過電阻22耦合到位置26的幅度。因此，在由于電池系統(tǒng)16引起噪聲信號的點26，放大器30提供的反相電壓與通過電阻22耦合同相電壓基本抵消?？梢?，大大減小或基本抵消了由于電池系統(tǒng)而引起的噪聲電壓，如果不按照本發(fā)明實施例采取抵消措施的話，這噪聲電壓就會出現(xiàn)在塞環(huán)線14上。
對于熟悉該技術(shù)領(lǐng)域的人們來說，顯然是可以用在塞環(huán)14的位置26處的等效交流阻抗確定放大器30的增益，以便在位置26得到一個幅度與噪聲信號相同而相位相反的反相噪聲信號，否則，由于所示信號源16B該噪聲信號可能會在位置26出現(xiàn)。電阻22和在位置26處的等效阻抗的相對值將決定從噪聲源16B得到的噪聲電壓的幅度。類似，電阻40的值和在位置26處交流阻抗的等效值將決定在設(shè)置放大器30的增益時必需考慮的分壓比，以便使在位置26出現(xiàn)的反相噪聲信號將具有與在位置26處的原噪聲信號相同的幅度。對于理想消除而言，應(yīng)滿足V16b*[R40R22+R40-R38R36*R22R22+R40]=0]]>其中，V16b為噪聲源16b所產(chǎn)生的噪聲電壓，而各R分別表示圖1中相應(yīng)標記所標的電阻的阻值。因此，為了抵消噪聲，應(yīng)滿足R38R36=R40R22]]>圖2示出了本發(fā)明所提出的電池供電電路50的另一個實施例。塞尖和塞環(huán)線52和54分別為用戶提供電話服務(wù)。表示成理想直流電池56A與噪聲源56B串聯(lián)的電池系統(tǒng)56用來向塞尖和塞環(huán)線提供直流電。電池系統(tǒng)56通過限流平衡電阻68和60以及變壓器初級線圈64和62與塞尖和塞環(huán)線52和54連接。電池系統(tǒng)56的正端接到大地58。模擬話音信號由變壓器初級線圈64和62耦合給塞尖和塞環(huán)線52和54，而變壓器的次級圈66接到中心局的雙線到四線變換橋上。初級線圈62和64對大地58是平衡的。與線圈64串聯(lián)的電阻68接到位置(節(jié)點)70，這是一個虛擬地，對大地58的直流電壓為零。
按照本發(fā)明的這個實施例，在電池系統(tǒng)56的負輸出端上出現(xiàn)的交流信號通過電容72采樣、耦合到放大器74的非反相輸入端。單位增益放大器74的輸出耦合到緩沖放大器76，保證對節(jié)點70呈現(xiàn)極低的輸出電阻。從放大器76的輸出端通過電阻78返回的反鎖信號限定了放大器74和76對通過電容72接收的噪聲信號的總增益為1。因此，從電池系統(tǒng)56加到電阻60的噪聲信號通過放大器74和76也出現(xiàn)在與電阻68連接的節(jié)點70。對于大地58而言，這兩個交流噪聲電壓同相等幅，與電阻60和68串聯(lián)。這樣，由于相等的電壓加在塞尖和塞環(huán)線上，因此就沒有相應(yīng)的噪聲電流會通過塞尖和塞環(huán)線流到用戶回路，從而由于源56B引起的噪聲信號既不會感應(yīng)入在發(fā)送方向的線圈66，也不會加到與用戶住宅的塞尖和塞環(huán)線連接的用戶住宅設(shè)備。熟悉該技術(shù)領(lǐng)域的人顯然可以應(yīng)用疊加原理從抵消角度進行考慮幅度相等、方向相反的噪聲電流在塞尖和塞環(huán)線各電路元件兩端產(chǎn)生的感應(yīng)電壓使得這些元件兩端的凈電壓均為零。因此，按照本發(fā)明這個基本實施例可以大大降低和基本消除原本存在的、會對用戶和雙線四線混合電路產(chǎn)生有害信號的噪聲。
背對背連接的二極管80和82一般不導(dǎo)通，因為加壓這兩個二極管兩端的正常電壓小于使之導(dǎo)通的電壓。這兩個二極管提供了諸如在電源突變、靜電放電或雷電感應(yīng)時的過壓保護。與二極管80和82并聯(lián)的電阻84提供了節(jié)點70對大地58的高阻基準點。在節(jié)點70，放大器76的輸出對通過線圈64接到塞尖線52的電阻68進行直流和交流驅(qū)動。
顯然，熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人們可以根據(jù)本發(fā)明的這些實施例在本發(fā)明的精神指導(dǎo)下構(gòu)成其他一些實現(xiàn)方式。例如，所例示的電路可以全部或大部集成在一個集成電路中，而這個集成電路還可以包括與電話系統(tǒng)有關(guān)的其他一些電路。雖然在圖1所示實施例中用放大器30進行噪聲消除和音頻信號放大，比較優(yōu)越，然而也可以用獨立的放大器分別完成這兩個獨立的功能?？梢韵嘈牛ㄟ^將在例示的實施例中所述的各模擬信號表示成相應(yīng)的數(shù)字信號，本發(fā)明對消除發(fā)送數(shù)據(jù)和數(shù)字格式的語音信號的數(shù)字系統(tǒng)中的有害信號也是有用的。在一些情況下，可能希望塞尖和塞環(huán)線反過來，使得塞環(huán)線接到大地。圖2中的緩沖放大器76可以用單個晶體管實現(xiàn)，也可以與放大器74集成在一起，或者可以省去，如果放大器74具有足夠小的輸出電阻和足夠強的電流驅(qū)動能力的話。
以上結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例作了說明，而本發(fā)明的專利保護范圍由下列權(quán)利要求具體限定。
權(quán)利要求
1.一種使諸如由于為具有塞尖和塞環(huán)線的電話線提供直流電的電池而引起的噪聲之類的有害交流信號降至最小的電路，其特征是所述電路包括一個放大所述交流信號的放大器，該放大器有一個接到塞環(huán)線上的輸出端和一個接到所述電池的一個輸出端上的輸入端；一個控制所述放大器的增益的控制裝置，使將所述放大器根據(jù)加在其輸入端上的有害交流信號產(chǎn)生具有預(yù)定幅度、相位與有害交流信號相差180°的經(jīng)放大的信號；以及一個處在塞環(huán)線的一個位置上、對所述經(jīng)放大的信號和有害交流信號進行求和的裝置，經(jīng)放大的信號在所述位置的幅度基本等于有害交流信號在所述位置的幅度，從而基本抵消了塞環(huán)線上的有害交流信號。
2.按權(quán)利要求1所提出的電路，其特征是所述電路還包括一個與所述放大器輸入端連接的輸入電路，該輸入電路載有要發(fā)給塞環(huán)線的音頻信號。
3.按權(quán)利要求2所提出的電路，其特征是所述電路還包括一個確定所述放大器對所述音頻信號的增益的確定裝置，所述控制裝置和所述確定裝置分別使對有害交流信號的增益和對音頻信號的增益可獨立地預(yù)先得到確定。
4.按權(quán)利要求3所提出的電路，其特征是其中所述控制裝置包括一個將有害交流信號耦合到所述輸入端的第一電阻，該電阻的阻值影響所述放大器對有害交流信號的增益，而所述確定裝置包括一個將音頻信號耦合到所述輸入端的第二電阻，該電阻的阻值影響所述放大器對音頻信號的增益。
5.一種使諸如由于為具有塞尖和塞環(huán)線的電話線提供直流電的電池而引起的噪聲之類的有害交流信號降至最小的方法，其特征是所述方法包括下列各個步驟將在所述電池的一個輸出端上出現(xiàn)的有害交流信號耦合到一個放大器的一個輸入端；控制所述放大器的增益，使得耦合到輸入端的有害交流信號變換成具有預(yù)定幅度、相位與有害交流信號基本相差180°的經(jīng)放大的信號；以及在塞環(huán)線的一個位置上對所述放大的信號和有害交流信號進行求和，經(jīng)放大的信號在所述位置的幅度基本等于有害交流信號在所述位置的幅度，從而基本抵消了塞環(huán)線上的有害交流信號。
6.按權(quán)利要求5所提出的方法，其特征是所述方法還包括將音頻信號耦合到一個與所述放大器輸入端連接的輸入電路的步驟。
7.按權(quán)利要求6所提出的方法，其特征是所述方法還包括確定所述放大器對所述音頻信號的增益的步驟，所述控制步驟和所述確定步驟分別使對有害交流信號的增益和對音頻信號的增益可獨立地預(yù)先得到確定。
8.按權(quán)利要求7所提出的方法，其特征是其中所述控制步驟包括用一個第一電阻將有害交流信號耦合到所述輸入端，該電阻的阻值影響所述放大器對有害交流信號的增益，而所述確定步驟包括用一個第二電阻將音頻信號耦合到所述輸入端，該電阻的阻值影響所述放大器對音頻信號的增益。
9.一種使諸如由于為具有塞尖和塞環(huán)線的電話線提供直流電的電池而引起的噪聲之類的有害交流信號降至最小的電路，其特征是所述電路包括一個放大裝置，用來將一個直流源從它的輸出端加到塞環(huán)線上，所述放大裝置為塞尖線提供一個虛擬地；以及一個將在所述電池的一個輸出端出現(xiàn)的有害交流信號耦合到所述放大裝置的一個輸入端的耦合裝置，所述放大裝置的交流增益近似為1，而所述放大裝置輸出端交流信號與輸入端交流信號基本同相，所述放大裝置將有害交流信號的一個拷貝信號與塞尖線串聯(lián)插入，該拷貝信號的幅度基本等于有害交流信號的幅度，而其極性保證拷貝信號在塞尖和塞環(huán)線上所感應(yīng)的電流與有害交流信號在塞尖和塞環(huán)線上所感應(yīng)的電流方向相反，從而基本抵消了有害交流信號在塞尖和塞環(huán)線上所產(chǎn)生的電流。
10.按權(quán)利要求9所提出的電路，其特征是所述電路還包括與塞尖和塞環(huán)線串聯(lián)的收發(fā)裝置，用來接收來自用戶的話音信號和向用戶發(fā)送話音信號，使有害交流信號基本被抵消而不致疊加到所述話音信號上。
11.一種使諸如由于為具有塞尖和塞環(huán)線的電話線提供直流電的電池而引起的噪聲之類的有害交流信號降至最小的方法，其特征是所述方法包括下列各步將一個直流源從一個放大器的輸出端加到塞尖線上，該放大器為塞尖線提供了一個虛擬地；以及將在所述電池的一個輸出端出現(xiàn)的有害交流信號耦合到所述放大器的一個輸入端，所述放大器的交流增益近似為1，而所述放大器輸出端交流信號與輸入端交流信號基本同相，所述放大器將有害交流信號的一個拷貝信號與塞尖線串聯(lián)插入，該拷貝信號的幅度基本等于有害交流信號的幅度，而其極性保證使拷貝信號在塞尖和塞環(huán)線上所感應(yīng)的電流與有害交流信號在塞尖和塞環(huán)線上所感應(yīng)的電流方向相反，從而基本抵消了有害交流信號在塞尖和塞環(huán)線上所感應(yīng)的電流。
12.按權(quán)利要求11所提出的方法，其特征是所述方法還包括接收來自用戶的話音信號和向用戶發(fā)送話音信號，使有害交流信號基本被抵消而不致疊加到所述話音信號上。
13.一種使與具有塞尖和塞環(huán)線的電話信道有關(guān)的諸如噪聲之類的有害信號降至最小的電路，其特征是所述電路包括一個采樣裝置，用來對有害信號進行采樣；一個與所述采樣裝置連接的產(chǎn)生裝置，用來根據(jù)有害信號產(chǎn)生一個抵消信號，所產(chǎn)生的這個抵消信號預(yù)定幅度與有害信號幅度相關(guān)倍數(shù)，相位與有害信號相位基本相差180°；以及一個與所述產(chǎn)生裝置連接的求和裝置，用來在塞尖和塞環(huán)線中的一根線的一個位置上將所述抵消信號與有害信號相加，抵消信號在所述位置的幅度基本等于有害信號在所述位置的幅度，從而基本抵消了這根線上的有害信號。
14.一種使與具有塞尖和塞環(huán)線的電話信道有關(guān)的諸如噪聲之類的有害信號降至最小的方法，其特征是所述方法包括下列各個步驟對有害信號進行采樣；根據(jù)有害信號產(chǎn)生一個抵消信號，所產(chǎn)生的這個抵消信號的預(yù)定幅度與有害信號幅度相關(guān)，相位與有害信號相位基本相差180°；以及在塞尖和塞環(huán)線中的一根線的一個位置上將所述抵消信號與有害信號求和，抵消信號在所述位置的幅度基本等于有害信號在所述位置的幅度，從而基本抵消了這根線上的有害信號。
15.一種使與具有塞尖和塞環(huán)線的電話信道有關(guān)的諸如噪聲之類的有害信號降至最小的電路，其特征是所述電路包括一個采樣裝置，用來對塞尖和塞環(huán)線中的一根線上的有害信號進行采樣；一個與所述采樣裝置連接的產(chǎn)生裝置，用來根據(jù)有害信號產(chǎn)生一個拷貝信號，所產(chǎn)生的這個拷貝信號幅度與有害信號幅度相同，相位與有害信號相位基本同相；以及一個與所述產(chǎn)生裝置連接的插入裝置，用來將所述拷貝信號插接到塞尖和塞環(huán)線中的另一根線上，所述拷貝信號的幅度基本等于有害信號的幅度，而所述拷貝信號的相位保證使所述拷貝信號所感應(yīng)的電流與有害信號所感應(yīng)的電流方向相反，從而基本抵消了所述電話信道上的有害信號。
16.一種使與具有塞尖和塞環(huán)線的電話信道有關(guān)的諸如噪聲之類的有害信號降至最小的方法，其特征是所述方法包括下列各個步驟對塞尖和塞環(huán)線中的一根線上的有害信號進行采樣；根據(jù)有害信號產(chǎn)生一個拷貝信號，所產(chǎn)生的這個拷貝信號的幅度與有害信號幅度相同，相位與有害信號相位基本同相；以及將所述拷貝信號插接到塞尖和塞環(huán)線中的另一根線上，所述拷貝信號的幅度基本等于有害信號的幅度，而所述拷貝信號的相位使所述拷貝信號所感應(yīng)的電流與有害信號所感應(yīng)的電流方向相反，從而基本上抵消了所述電話信道上的有害信號。
全文摘要
本發(fā)明提出了使由于電話電池供電電路中的電池而引起的有害噪聲信號降至最小的技術(shù)。在一個實施例中，通過將噪聲電壓放大、反相后反鎖到塞環(huán)線上，從而基本上抵消了原來會出現(xiàn)在該處的原噪聲電壓。在另一個實施例中，按加到塞環(huán)線的噪聲電壓形成一個拷貝信號，串接到塞尖線上，提供對大地的等幅、同相關(guān)系，從而有效地抵消了原來會從原噪聲源流出的噪聲電流。
文檔編號H04M19/00GK1132433SQ9511736
公開日1996年10月2日 申請日期1995年9月25日 優(yōu)先權(quán)日1994年9月28日
發(fā)明者伊恩·安德魯·肖爾 申請人:美國電報電話公司