專利名稱:用于平衡網絡間進行切換的電路的制作方法
一般地說，本發(fā)明涉及阻抗轉換電路，具體地說涉及用于將兩個阻抗平衡網絡中的一個切換到電話線路的電路。
眾所周知，電話混合電路是用于當今的專用自動小交換機(PABX)的平衡雙向電話線路或中斷線與不平衡的接收和發(fā)送線路之間的音頻信號耦合。在北美洲，平衡電話線路一般呈現為600歐姆的標準線阻抗。這樣，先有技術的北美洲混合電路一般通過與600歐姆電阻串聯(lián)的接收放大器將接收到的輸入信號送到平衡線路上，以便與標準的600歐姆線阻抗匹配。
最近，聯(lián)合王國的管理當局已制定出一個標準，其中標準電話線阻抗可以分別取作對應于短距離用戶環(huán)路或長距離用戶環(huán)路的兩個復阻抗中的一個復阻抗。于是，就要求在聯(lián)合王國使用的混合電路中通過有選擇地將兩個復阻抗平衡網絡之一切換到電話線路上，以便與該標準的短距離環(huán)路復阻抗或長距離環(huán)路復阻抗相匹配。
先有技術的平衡網絡電路一般采用一個在微處理器控制下的電磁繼電器將兩個阻抗網絡之一切換到電話線路。由于業(yè)已發(fā)現裝有機械運動部件的電磁裝置易受機械失靈的影響而具有固有的低可靠性，因此當今的電子線路實際上已降低了對采用這種機械部件的需求。另外，諸如繼電器觸點和繼電器線圈這樣的電磁裝置一般都占據相當大的線路板面并且使線路板的重量和體積增大。
根據本發(fā)明，一種固態(tài)電路用于在微處理器控制下將兩個阻抗平衡網絡之一切換到電話線路上。本發(fā)明的電路體積小，價格低廉，并且較先有技術的電磁轉換電路具有顯著的可靠性。另外，一般電磁繼電器都消耗相當大的功率來激勵繼電器線圈等，而按照本發(fā)明優(yōu)選實施例的電路僅含有一個差分放大器和若干分流很小的電阻，因而消耗功率非常小。
結合以下附圖參考詳細的描述可以更好地了解本發(fā)明，其中圖1是根據先有技術用于北美洲的混合電路的簡化示意框圖，圖2是根據先有技術用于聯(lián)合王國的混合電路的簡化示意框圖，圖3是根據本發(fā)明，用于聯(lián)合王國的混合電路的簡化示意框圖，該混合電路裝有一個用來將兩個阻抗平衡網絡之一接到電話線路上的電路。
參考圖1，信號Vx由PBX(專用小交換機)或總局加到Rx端，且在接收放大器1中被放大。然后該放大后的信號通過輸入平衡阻抗Z1N以差模的形式送入連向遠離總局或PBX的平衡電話線路上。如上所述，北美洲的電話線阻抗已被標準化為約600歐姆。按照圖1，用阻抗元件ZL表示該600歐姆線阻抗。輸入阻抗Z1N一般選600歐姆阻值，以便與電話線路的阻抗匹配。
從電話線路接收的信號(用Vt表示)加到傳輸放大器2的第一輸入端，并由此傳送到本地的PBX或本地中心局的傳送端Tx。從該電話線路接收到的傳送信號表示為Vt。
由于線阻抗ZL由阻抗Z1N匹配，因此出現在電話線路上的信號為(Vx+Vt)÷2。
經放大器1放大的信號Vx加到放大器2的第二輸入端，以使出現在該電話線路上并且加到放大器2的第一輸入端的信號Vx部分在放大器2內抵消。放大器2的增益選擇為，使加到第一輸入端的信號被放大2倍，加到第二輸入端的信號被放大-1倍。于是，放大器2的輸出信號為Vx+Vt-Vx＝Vt。
然而，如上所討論，聯(lián)合王國管理當局已制定出一個標準，其中電話線路的阻抗ZL可以取作代表短環(huán)路阻抗和長環(huán)路阻抗的兩個復阻抗之一。這樣，在北美洲，平衡和抵消是通過適當選擇電話線路平衡阻抗Z1N和適當調節(jié)增益來實現的，而在聯(lián)合王國須將兩個復阻抗平衡網絡之一與電話線路相連接，用于與短線阻抗或長線阻抗之一相匹配。
參考圖2，它示出了先有技術的混合電路，在該電路中另一個輸入平衡阻抗Z′1N(該阻抗具有與Z1N相等的阻抗值)接于接收放大器1的輸出端與傳送放大器2的第二輸入端之間，同時繼電器觸點聯(lián)接放大器2的第二輸入端與表示為Z1和Z2的兩個輸入阻抗平衡網絡中的一個。
外部控制器的讀出/驅動端S/D，如微處理器，通過電阻3聯(lián)到晶體管4的基極，該晶體管4的發(fā)射極接地，而收集極與繼電器線圈5相聯(lián)。繼電器線圈5接于電源+V，同時保護二極管6按照眾所周知的方式跨接在線圈5的兩端。
工作時，在電話線路為短線環(huán)路的情況下，繼電器接點7通常接于短線平衡阻抗網絡Z1，以與短線阻抗ZL相匹配。在電話線為長線環(huán)路(即ZL具有高復阻抗)的情況下，外部控制器產生一邏輯高電平信號加到S/D端，該端將晶體管4的基極-發(fā)射極結正向偏置使得電流從電源+V流經線圈5、晶體管4的集電極/發(fā)射極結接地，從而激勵線圈5并使繼電器觸點7切換到長線平衡網絡Z2上。
這樣，先有技術電路在微處理器的控制下在輸入阻抗平衡網絡Z1和Z2之間轉換，做到與線阻抗ZL匹配且確保在放大器2中精確地抵消接收到的信號Vx。
如上所討論，裝有運動部件的電磁繼電器具有眾所周知的低可靠性，大電流耗損和尺寸龐大以及笨重的缺點。
于是，如圖3所示，本發(fā)明采用固態(tài)電路進行電話線路平衡網絡Z1和Z2間的轉換。
平衡網絡Z1和Z2連在一起并接到放大器2的第二輸入端。電阻8接到放大器2的第二輸入端和單位增益放大器9的正向輸入端。第二個電阻10接到放大器9的正向輸入端和偏置電壓源Vb。
另一個電阻11接到連接平衡網絡Z1和S/D端的節(jié)點，并與放大器9的反向輸入端相聯(lián)接。反饋電阻12從放大器9的反向輸入端以眾所周知的方式接至其輸出端，而放大器9的輸出端與長線阻抗平衡網絡Z2相聯(lián)。
電阻8，10，11和12中的每一個最好具有相同的阻值且具有比最小網絡Z1的阻抗高得多的阻值。
工作時，為了將網絡Z1轉接到電話線路上，外部控制器產生一個邏輯低電平信號即交流地信號加到S/D端。出現在放大器2第二輸入端上的信號Vx差模加到單位增益放大器9的正向輸入端和反向輸入端，以使該信號被放大1倍并從放大器9的輸出端傳送到阻抗網絡Z2。因此，信號Vx在網絡Z2兩邊呈現出相等的幅度和相等的相位。這樣，對接收信號Vx阻抗Z2呈現出無窮大的阻抗即開路，于是，該信號就只加到Z1網絡。由此，Z1阻抗平衡網絡就有效地被切換到電話線路上。
這樣，出現在放大器1輸出端的接收信號Vx相等地加到放大器2的兩個輸入端并在放大器2中抵消，這是因為Z1選取為具有與電話線路的短環(huán)路阻抗ZL的阻抗值相等并且輸入阻抗Z1N和Z′1N選為相等。
為了將長線平衡網絡Z2切換到電話線路上，外部控制器將使S/D端開路即處于高阻抗值。出現在放大器2的第二輸入端的接收信號Vx實際上是等量地加到放大器9的反向輸入端和正向輸入端，這是由于阻值相等的電阻8和電阻11的阻值比網絡Z1的阻抗值大得多。這樣，Vx信號在放大器9中抵消，以使其輸出端變?yōu)榻涣鞯仉娖健Ｒ虼?，含有Z1、電阻8、電阻11和放大器9的兩個輸入端的電路對出現在放大器2的第二輸入端上的Vx信號來說形成了一個高阻抗即開路電路，于是，Vx信號被加到網絡Z2，Z2就被有效地切換到電話線路上。
照這樣，Z1和Z2網絡在外部控制器的控制下依照線阻抗ZL是對應于長線環(huán)路還是對應于短線環(huán)路交替地切換到電話線上。不需要機械或電動機械部件，因而克服了先有技術系統(tǒng)的缺點。另外，根據本發(fā)明的電路占據很小的線路板面積，電路可靠而且消耗功率很小。
了解本發(fā)明的人可以想出包括在本發(fā)明精神內的其他實施例或其他變型。例如，雖然該電路已在有關電話線路和平衡網絡的范圍進行了討論，但本領域的技術人員會懂得本電路可以用于將復阻抗或非復阻抗電阻切換到傳送交流信號的任何線路上。因此，按照本發(fā)明的電路可以有效地用于音頻電路等等。
同樣，雖然在上面的描述中僅涉及了轉接阻抗網絡Z1和Z2，依照本發(fā)明的原理，同樣可以轉換簡單的電阻、電容等等。
所有這些和其他實施例都被認為是在所附的權利要求
所限定的本發(fā)明的領域和范圍之內。
權利要求
1.一種用來將兩個阻抗網絡(Z1，Z2)中的一個切換到傳輸交流信號的線路上的電路，該電路包括具有第一輸入端(+)和第二輸入端(-)的單位增益放大器裝置(9)，所說的第一輸入端通過一阻抗(Z′1N)接到線路上，所說的第一輸入端和第二輸入端跨接在上述網絡的第一個網絡(Z1)的兩端，所說放大器裝置的第一輸入端和輸出端跨接在上述兩個網絡的第二網絡(Z2)的兩端，其特征在于裝置S/D用做將第二輸入端(-)與交流地接上或斷開，使得在所說第二輸入端接到交流地的情況下，通過線路傳送的交流信號差模地加到所說第一和第二輸入端，在所說的單位增益放大器裝置中放大使得所說交流信號實際上等值地加到所說的第二網絡(Z2)的兩端結果使所說的第一網絡(Z1)被切換到線路上，而在所說的第二輸入端與交流地斷開時，由線路傳送的交流信號實際上等值地加到所說的第一和第二輸入端，在所說的單位增益放大器內抵消，以使放大器裝置(9)的輸出端的電壓變?yōu)榻涣鞯仉娖讲⑶宜f的第二網絡(Z2)被切換到線路上。
2.根據權利要求
1所定義的電路，其特征在于所說的單位增益放大器(9)是差分放大器，所說的第一輸入端(+)是正向輸入端，而所說的第二輸入端(-)是反向輸入端。
3.根據權利要求
2所定義的電路，其特征在于四個等值電阻(8，10，11，12)都具有實際上至少比所說的第一網絡(Z1)的阻抗更大的阻值，所說的電阻的第一個電阻(8)聯(lián)接在所說的線路和所說的正向輸入端之間;所說的電阻的第二個電阻(10)聯(lián)接在所說的正向輸入端和偏壓源(Vb)之間;所說電阻的第三個電阻(11)聯(lián)接在所說的反向輸入端和用于連接與斷開的裝置(S/D)之間;而所說的電阻的第四個電阻(12)聯(lián)接在所說反向輸入端和所說的輸出端之間。
4.根據權利要求
3所定義的電路，其特征在于上述電阻(8，10，11，12)中的每一個都具有800K歐姆的阻值。
5.根據權利要求
1、2或3所定義的電路，其特征在于上述網絡(Z1，Z2)是用在電話混合電路中的阻抗平衡網絡。
6.根據權利要求
1、2或3所定義的電路，其特征在于用來連接與斷開的裝置(S/D)包括在微處理器控制下將高阻抗加到所說的第二輸入端或者將交流地加到所說的第二輸入端的電路。
專利摘要
本發(fā)明公開了一種電路，它用于將兩個阻抗網絡之一切換到傳送交流信號的線路上。該電路具有一個單位增益放大器，其兩個差分輸入端跨接在第一阻抗網絡的兩端，一個差分輸入與輸出端跨接在第二個阻抗網絡兩端，微處理器控制端接到另一個差分輸入端用于將高阻抗或者將交流地接于該輸入端。該電路體積小、價格低廉、不需要電動機械部件并且占用的線路板面積非常小。
文檔編號H04B1/54GK87100774SQ87100774
公開日1987年10月21日 申請日期1987年2月21日
發(fā)明者皮埃爾.J.欣格 申請人:米特爾公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan