專利名稱：用戶接口電路二四線轉(zhuǎn)換及直流饋電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
所屬領(lǐng)域本實(shí)用新型涉及一種采用電解電容耦合方式實(shí)現(xiàn)的交換機(jī)用戶接口電路二四線轉(zhuǎn)換及直流饋電裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有交換機(jī)用戶接口電路按實(shí)現(xiàn)方式分為兩種。第一種為變壓器方式，通過變壓器耦合線圈的互感特性，實(shí)現(xiàn)阻抗變換、2/4線轉(zhuǎn)換、回波抵消的功能。其特點(diǎn)是電路簡單，器件少，高低壓電氣隔離性好、可靠性高，但體積大，不易集成，線圈磁耦合存在非線性，對關(guān)鍵器件變壓器性能要求高等。第二種為無變壓器方式，通過放大器及阻容元件組成的多級反饋實(shí)現(xiàn)阻抗變換、二四線轉(zhuǎn)換、回波抵消等功能。其特點(diǎn)是電路復(fù)雜，功能完善，對生產(chǎn)工藝要求高，加工成本高。適宜于單片集成或厚膜集成工藝生產(chǎn)。
中國專利申請89220794.9和歐洲專利EP0346874所公布的技術(shù)即屬于第一種方式，采用變壓器技術(shù)實(shí)現(xiàn)。由于變壓器固有的線圈磁耦合非線性，如提高電路的線性度需要用磁通量高和磁滯回線小的變壓器，使電路盡可能工作在線性區(qū)，這種高性能的變壓器體積大，成本高。而中國專利申請97208689.7和美國專利US5402485所公布的技術(shù)即屬于第二種方式，采用無變壓器技術(shù)實(shí)現(xiàn)其特點(diǎn)是通過受控電流源輸出、電壓反饋實(shí)現(xiàn)直流饋電、二四線轉(zhuǎn)換、阻抗變換等功能。電路較復(fù)雜，適宜用單片或厚膜集成電路生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)成本較高。另外，歐洲專利EP0346874具有對變壓器非線性進(jìn)行補(bǔ)償?shù)奶匦?，降低對變壓器性能的要求，但補(bǔ)償電路使電路復(fù)雜，同樣不能降低成本。
圖1為目前常見的一種采用變壓器耦合方式的用戶接口電路二四線轉(zhuǎn)換及直流饋電裝置基本原理圖。包括4個部分，分別為四線接收電路M11；變壓器耦合電路M12；直流饋電電路M13；四線發(fā)送電路M14。四線接收電路M1 1接收來自四線收接端口VFR的話音信號，其輸出信號A1送到變壓器耦合電路M12。變壓器耦合電路M12把信號A1變?yōu)閷ΨQ差分信號A2、B2傳到直流饋電電路M13的二線TIP、RING端口上，二線TIP、RING端口外側(cè)接話機(jī)ZT(本圖中沒有畫出)。四線發(fā)送電路M14輸入來自變壓器耦合電路M12中的信號A3，其輸出為四線發(fā)送端口VFT。
四線接收電路M11是一個增益為A的放大器N11，用于放大四線端口接收信號VFR，輸出信號為A1。
變壓器耦合電路M12由電阻R21、變壓器T21、電容C21組成。用于把初級線圈上的非對稱的對地信號A1、A3耦合為次級線圈上的對稱差分信號A2、B2，或者把次級線圈上對稱的差分信號A2、B2變?yōu)槌跫壘€圈上非對稱的對地信號A3。
直流饋電電路M13由2個電流源I31、I32組成，2個電流源的電流相同I31＝I32。電流源I31、I32用于給接于二線端口TIP、RING的話機(jī)ZT提供直流電流，實(shí)現(xiàn)對話機(jī)ZT的饋電功能。直流饋電電路M13把來至變壓器耦合電路M12的差分信號A2、B2送到二線端口TIP、RING的話機(jī)ZT上?；虬寻l(fā)自話機(jī)ZT在二線端口TIP、RING上產(chǎn)生的信號A2、B2送到變壓器耦合電路M12。
四線發(fā)送電路M14由一個放大器N41構(gòu)成。用于把來自變壓器耦合電路M12的信號A3放大送至四線發(fā)送端口VFT。
從四線到二線傳輸時，四線接收端VFR的話音信號經(jīng)四線接收電路M11變?yōu)檩敵鲂盘朅1送給變壓器耦合電路M12。信號A1通過變壓器耦合電路M12產(chǎn)生信號A3和差分信號A2、B2。信號A3送到四線發(fā)送電路M14，經(jīng)四線發(fā)送電路M14回傳至四線發(fā)送端VFT。這種由四線接收端VFR的輸入信號在四線發(fā)送端VFT產(chǎn)生的輸出信號為四線回波信號，需要進(jìn)行回波抑制來消除掉。差分信號A2、B2經(jīng)直流饋電電路M13接到二線TIP、RING端口給話機(jī)ZT提供饋電和傳送話音；從二線到四線傳輸時，對于從話機(jī)ZT發(fā)出的、送到二線端TIP、RING上的話音信號A2、B2，在變壓器耦合電路M12中產(chǎn)生信號A3，信號A3作為四線發(fā)送電路M14的輸入，四線發(fā)送電路M14的輸出接到四線發(fā)送端VFT，這時在四線發(fā)送端VFT產(chǎn)生的信號為四線發(fā)送信號。
因此，由這四個部分組成的電路完成交換機(jī)用戶接口電路的二四線轉(zhuǎn)換和直流饋電的功能。
在圖1中，由于采用了變壓器耦合方式，電路結(jié)構(gòu)簡單，只用較少的元件就能實(shí)現(xiàn)所需要的功能。但是，由于電路工作在頻率低的音頻段，且要有很高的線性度。所以，要求變壓器的磁通量高，磁滯回線小，而滿足此要求的高性能的變壓器的體積很難減小，價格也比較高。另外，由于變壓器固有的磁滯回線特性，影響電路線性度指標(biāo)，為克服此特性需要更復(fù)雜的補(bǔ)償電路，用此方案設(shè)計(jì)的用戶接口電路集成度較低，成本也難以降低。
發(fā)明目的本實(shí)用新型提供一種以電解電容替代變壓器，而不是采用多級反饋的復(fù)雜電路實(shí)現(xiàn)同樣功能的用戶接口電路二四線轉(zhuǎn)換及直流饋電裝置。
發(fā)明的技術(shù)方案本實(shí)用新型所述的用戶接口電路二四線轉(zhuǎn)換及直流饋電裝置位于交換機(jī)的模擬四線端和用戶二線端之間，包括四線接收電路M21；電容耦合電路M22；直流饋電電路M23；四線發(fā)送電路M24。四線接收電路M21的輸入接收來自四線收接端口VFR的話音信號，其輸出信號A1、B1送到電容耦合電路M22。電容耦合電路M22中的信號A2、B2接到直流饋電電路M23的二線TIP、RING端口上，二線TIP、RING端口外側(cè)接話機(jī)ZT(本圖中沒有畫出)。四線發(fā)送電路M24的輸入為來自電容耦合電路M22中的信號A3、B3，其輸出為四線發(fā)送端口VFT。
見圖2本實(shí)用新型的原理結(jié)構(gòu)框圖包括4個部分四線接收電路M21；電容耦合電路M22；直流饋電電路M23；四線發(fā)送電路M24。
四線接收電路M21由2個增益大小相同、相位反相的放大器N11、N12組成，N11、N12增益分別為+A/2和-A/2，總增益為A。對于四線接收輸入端VFR的同一交流話音輸入信號，2個放大器N11和N12的輸出信號A1和B1是互為反相的對稱差分信號。輸出信號A1、B1送至電容耦合電路M22。
電容耦合電路M22由電阻R21、R22和電容C21、C22組成，產(chǎn)生差分信號A2、B2和差分信號A3、B3。其中差分信號A2、B2是由交流信號和直流信號復(fù)合而成。電阻R21、電容C21組成的高通濾波電路把信號A1耦合到直流饋電電路M23的TIP端，產(chǎn)生信號A2的交流成分，或把TIP端的復(fù)合信號A2經(jīng)電容C21隔掉直流成分，交流成分耦合到電阻R21與電容C21的連線A3上。電阻R22、電容C22組成的高通濾波電路把信號B1耦合到直流饋電電路M23的RING端，產(chǎn)生信號B2的交流成分，或把RING端的復(fù)合信號B2耦合到電阻R22與電容C22的連線B3上。當(dāng)R21＝R22，C21＝C22時，保證直流饋電電路M23的二線端TIP、RING上的信號A2、B2的對稱性。同時要求電阻R21、電容C21和電阻R22、電容C22組成的2個RC高通濾波電路的截止頻率Fs＝1/(2*π*R21*C21)＝1/(2*π*R22*C22)＜＜340Hz。差分信號A3、B3送到四線發(fā)送電路M24。
直流饋電電路M23由2個電流源I31、I32組成，由這2個電流源給二線端TIP、RING提供直流饋電電流，直流饋電電流作為復(fù)合信號A2、B2的直流成分，實(shí)現(xiàn)對話機(jī)負(fù)載ZT的直流饋電功能。當(dāng)2個電流源中的電流相等，即I31＝I32時，二線端TIP、RING上的信號A2、B2的直流成分一致，達(dá)到平衡饋電的特性。因電流源的內(nèi)阻很大，則二線端TIP、RING的端口阻抗Z(tip-ring)＝R21+R22。因此，可以通過改變R21+R22的值使二線端口阻抗?jié)M足不同國家標(biāo)準(zhǔn)要求。一種典型的兩線端口阻抗為600歐姆，這時取R21＝R22＝300歐姆。
四線發(fā)送電路M24由差分放大電路N41構(gòu)成。差分放大電路N41用于放大來自電容耦合電路M22的差分信號A3、B3，其輸出信號送給四線發(fā)送端VFT。從四線到二線傳輸時，四線接收端VFR的話音信號經(jīng)四線接收電路M21變?yōu)閷ΨQ的差分信號A1、B1送給電容耦合電路M22。信號A1、B1通過電容耦合電路M22耦合到直流饋電電路M23的二線口TIP、RING線上，產(chǎn)生復(fù)合信號A2、B2給話機(jī)ZT提供饋電和傳送話音。信號A1、B1通過電容耦合電路M22產(chǎn)生的差分信號A3、B3送到四線發(fā)送電路M24，經(jīng)四線發(fā)送電路M24回傳至四線發(fā)送端VFT。這種由四線接收端VFR的輸入信號在四線發(fā)送端VFT產(chǎn)生的輸出信號為四線回波信號，需要進(jìn)行回波抑制來消除掉；從二線到四線傳輸時，對于從話機(jī)ZT發(fā)出的、送到二線端TIP、RING上的對稱差分話音信號A2、B2，經(jīng)電容耦合電路M22產(chǎn)生差分信號A3、B3作為四線發(fā)送電路M24的輸入，四線發(fā)送電路M24的輸出接到四線發(fā)送端VFT，這時在四線發(fā)送端VFT產(chǎn)生的信號為四線發(fā)送信號。
因此，由本實(shí)用新型的四個部分組成的電路同樣可實(shí)現(xiàn)用戶接口電路的二四線信號的轉(zhuǎn)換和二線端直流饋電的功能。圖2所示本實(shí)用新型與圖1所示現(xiàn)有技術(shù)比，M21部分比M11部分增加了一個反相放大器N12，M22中的電容電解C22替代了M12中的變壓器T21。由于現(xiàn)在集成電路生產(chǎn)水平較高，用普通運(yùn)算放大器構(gòu)成的放大器成本遠(yuǎn)低于高性能變壓器的成本，且線性度更好，占用面積更小。
有益效果本實(shí)用新型具有在用戶線TIP、RING二線上傳輸對稱信號的特性，同時又具有頻率特性好，線性度高，電路結(jié)構(gòu)簡單，成本低，占用面積小(密度高)，用普通器件就能實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)。


圖1 現(xiàn)有技術(shù)方案原理結(jié)構(gòu)框圖圖2 本實(shí)用新型原理結(jié)構(gòu)框圖圖3 本實(shí)用新型實(shí)施例圖實(shí)施例下面通過實(shí)施例對本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
圖3給出的本實(shí)用新型的一個實(shí)施例。本實(shí)施例包括4個部分四線接收電路M31；電容耦合電路M32；直流饋電電路M33；四線發(fā)送電路M34。分別實(shí)現(xiàn)圖2中4個部分四線接收電路M21；電容耦合電路M22；直流饋電電路M23；四線發(fā)送電路M24。
在四線接收電路M31中，運(yùn)放U11的反相輸入端和地之間接電阻R11，運(yùn)放U11的反相輸入端和其輸出端接電阻R12。運(yùn)放U11的正相輸入端接到四線接收端VFR。運(yùn)放U11與電阻R11、R12組成正相放大器N11，也即圖2所示四線接收電路M21中的正相放大器N11，放大器的增益A11＝(R11+R12)/R11。運(yùn)放U12的正相輸入端接地，其反相輸入端和輸出端之間接電阻R14，電阻R13接于運(yùn)放U12的反相輸入端與四線接收端VFR之間。運(yùn)放U12與電阻R13、R14組成反相放大器N12，即圖2所示四線接收電路M21中反相放大器N12，放大器的增益A12＝-R14/R13。運(yùn)放U11、U12的輸出端通過信號線A1、B1接到電容耦合電路M32。電阻R11、R12、R13、R14選擇適當(dāng)?shù)闹担瑵M足(R11+R12)/R11＝R14/R13＝A/2時，放大器N11、N12的增益分別為+A/2、-A/2，這2個放大器增益大小相同，相位相反，這時信號A1、B1為對稱的差分信號。
在電容耦合電路M32中，電阻R21與電容C21通過信號線A3相連，電阻R21的另一端接信號線A1，電容C21的另一端通過信號線A2接到直流饋電電路M33。電阻R21與電容C21組成高通濾波電路。電阻R22與電容C22通過信號線B3相連，電阻R22的另一端接信號線B1，電容C22的另一端通過信號線B2接到直流饋電電路M33。電阻R22與電容C22組成高通濾波電路。信號線A3、B3還接到四線發(fā)送電路M34。取R21＝R22，C21＝C22，則信號A2、B2和信號A3、B3為對稱差分信號，同時使高通濾波電路滿足截止頻率Fs＝1/(2*π*R21*C21)＝1/(2*π*R22*C22)＜＜340Hz。保證帶寬內(nèi)的話音信號通過高通濾波電路。電容C21、C22為電解電容，要求耐壓為50V。
在直流饋電電路M33中，三極管Q31集電極與電阻R31相連并接地。電阻R31的另一端與三極管Q31的基極、三極管Q33的集電極相連。三極管Q31的發(fā)射極與三極管Q33的基極、電阻R33相連。三極管Q33的發(fā)射極與電阻R33的另一端接信號線A2。三極管Q31、Q33與電阻R31、R33組成電流源I31，即圖2所示直流饋電電路M23中的電流源I31。三極管Q32的集電極與電阻R32相連并接信號線B2，電阻R32的另一端與三極管Q32的基極、三極管Q34的集電極相連，三極管Q32的發(fā)射極與三極管Q34的基極、電阻R34相連，三極管Q34的發(fā)射極與電阻R34的另一端接電源VB(一般為-48V)。三極管Q32、Q34與電阻R32、R34組成電流源I32，也即圖2所示直流饋電電路M23中的電流源I32。信號線A2、B2接到二線TIP、RING端口，二線TIP、RING端口外接話機(jī)ZT(本圖中沒有畫出)。取R31＝R32，R33＝R34，則2個電流源I31，I32的電流相同，內(nèi)阻也相同。當(dāng)R31＝R32＞＞R21＝R22，則二線TIP、RING端口阻抗Z(tip，ring)＝R21+R22。對于600歐姆標(biāo)準(zhǔn)的阻抗，取R21＝R22＝300歐姆。三極管Q31、Q32選用相同的型號，要求能承受1W的功率和有50V的耐擊穿電壓。三極管Q33、Q34選用相同的型號，是普通的小信號三極管。
在四線發(fā)送電路M34中，運(yùn)放U41的反相輸入端與電阻R41、R43相連，電阻R41的另一端接信號線A3，電阻R43的另一端接運(yùn)放U41的輸出端。運(yùn)放U41的正相輸入端與電阻R42、R44相連，電阻R42的另一端接信號線B3，電阻R44的另一端接地。運(yùn)放U41與電阻R41、R42、R43、R44組成差分放大電路N41。也即圖2所示四線發(fā)送電路M24中的差分放大器N41。運(yùn)放U41的輸出端接四線發(fā)送端VFT。對于差分放大器N41，一般取R41＝R42，R43＝R44，這時差分放大器的增益為R43/R41。
在四線到二線傳輸時，四線輸入端VFR信號經(jīng)四線接收電路M31中運(yùn)放U11與電阻R11、R12組成的正相放大器N11放大，和運(yùn)放U12與電阻R13、R14組成的反相放大器N12放大，產(chǎn)生正反相的差分信號A1、B1。由于這兩個放大器的增益大小相同，相位相反，這時信號A1、B1為對稱的差分信號。信號A1、B1送到電容耦合電路M32中，分別經(jīng)電阻R21與電容C21組成高通濾波電路和電阻R22與電容C22組成高通濾波電路產(chǎn)生差分信號A2、B2和差分信號A3、B3，由于2個高通濾波器參數(shù)相同，信號A2、B2與信號A3、B3是對稱差分信號。信號A2、B2經(jīng)直流饋電電路M33送到二線TIP、RING端口給話機(jī)送話音信號和送饋電電流。饋電電流由直流饋電電路M33中三極管Q31、Q33與電阻R31、R33組成的電流源I31，和三極管Q32、Q34與電阻R32、R34組成的電流源I32提供。信號A3、B3送到四線發(fā)送電路M34中，經(jīng)運(yùn)放U41、R41、R42、R43、R44組成的差分放大電路N41放大，輸出到四線發(fā)送端VFT。這時四線發(fā)送端VFT信號是由四線接收端VFR信號產(chǎn)生的回波信號，需要做回波抵消來消除回波信號。
在二線到四線傳輸時，二線TIP、RING端的信號A2、B2經(jīng)直流饋電電路M33送到電容耦合電路M32，在電容耦合電路M32中產(chǎn)生對稱的差分信號A3、B3。對稱差分信號A3、B3送到四線發(fā)送電路M34中的放大器N41，放大后的信號送到四線發(fā)送端VFT。
本實(shí)施例實(shí)現(xiàn)了本實(shí)用新型所述的用戶接口電路二四線轉(zhuǎn)換及直流饋電功能。
權(quán)利要求1.一種用戶接口電路二四線轉(zhuǎn)換及直流饋電裝置，它位于交換機(jī)的模擬四線端和用戶二線端之間，包括四線接收電路、耦合電路、直流饋電電路、四線發(fā)送電路；從四線到二線傳輸時，四線收接端口(VFR)的話音信號通過四線接收電路輸出到耦合電路，耦合電路將信號耦合到直流饋電電路的二線端口(TIP、RING)上，二線端口(TIP、RING)外側(cè)接話機(jī)；從二線到四線傳輸時，對于從話機(jī)發(fā)出的送到二線端(TIP、RING)上的話音信號，通過耦合電路耦合產(chǎn)生的信號作為四線發(fā)送電路的輸入，四線發(fā)送電路的輸出接到四線發(fā)送端(VFT)，其特征在于將傳統(tǒng)的變壓器耦合方式的二四線轉(zhuǎn)換及直流饋電裝置中的變壓器耦合電路改為電容耦合電路；四線接收電路(M21)由兩個增益大小相同、相位反相的放大器(N11、N12)組成，產(chǎn)生(A1、B1)互為反相的對稱差分信號；電容耦合電路(M22)由電阻(R21、R22)和電容(C21、C22)組成，由電阻(R21、R22)和電容(C21、C22)組成的兩個高通濾波電路產(chǎn)生復(fù)合信號(A2、B2)的交流成分送直流饋電電路(M23)，或把來自直流饋電電路(M23)的復(fù)合信號(A2、B2)分別經(jīng)電容(C21、C22)隔掉直流成分，交流成分分別耦合到電容(C21、C22)的另一端產(chǎn)生四線發(fā)送電路(M24)的輸入信號(A3、B3)；直流饋電電路(M23)由兩個電流源(I31、I32)組成，由這兩個電流源給二線端(TIP、RING)提供直流饋電電流，直流饋電電流作為復(fù)合信號(A2、B2)的直流成分，實(shí)現(xiàn)對話機(jī)負(fù)載的直流饋電功能。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用戶接口電路二四線轉(zhuǎn)換及直流饋電裝置，其特征在于從四線到二線傳輸時，四線接收電路(M21)從四線接收端(VFR)接收話音信號輸出兩個對稱差分信號(A1、B1)送到電容耦合電路(M22)，電容耦合電路(M22)的輸出信號(A2、B2)接到直流饋電電路(M23)的兩線端口(TIP、RING)上，四線發(fā)送電路(M24)的輸入為來自電容耦合電路(M22)中的信號(A3、B3)；從二線到四線傳輸時，對于從話機(jī)發(fā)出的送到二線端上的對稱差分話音信號(A2、B2)，經(jīng)電容耦合電路(M22)產(chǎn)生差分信號(A3、B3)作為四線發(fā)送電路(M24)的輸入；四線發(fā)送電路(M24)中的差分放大電路(N41)用于放大來自電容耦合電路(M22)的差分信號(A3、B3)，其輸出信號送給四線發(fā)送端(VFT)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用戶接口電路二四線轉(zhuǎn)換及直流饋電裝置，其特征在于電阻(R21)、電容(C21)組成的高通濾波電路把信號(A1)耦合到直流饋電電路(M23)的一端(TIP)，產(chǎn)生信號(A2)的交流成分，或把這端(TIP)的復(fù)合信號(A2)經(jīng)電容(C21)隔掉直流成分，交流成分耦合到這個電阻(R21)與這個電容(C21)的連線(A3)上；另一個電阻(R22)、另一個電容(C22)組成的高通濾波電路把信號(B1)耦合到直流饋電電路(M23)的另一端(RING)，產(chǎn)生信號(B2)的交流成分，或把這端(RING)的復(fù)合信號(B2)耦合到這個電阻(R22)與這個電容(C22)的連線(B3)上；當(dāng)兩個電阻和兩個電容阻值和容量分別相等時，保證直流饋電電路(M23)的二線端(TIP、RING)上信號(A2、B2)的對稱性。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的用戶接口電路二四線轉(zhuǎn)換及直流饋電裝置，其特征在于兩個電阻和電容分別組成的兩個RC高通濾波電路的截止頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于340Hz。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、3或4所述的用戶接口電路二四線轉(zhuǎn)換及直流饋電裝置，其特征在于直流饋電電路二線端的端口阻抗等于電容耦合電路中兩個電阻(R21、R22)的阻抗之和(R21+R22)；通過改變阻抗之和(R21+R22)的值使二線端口阻抗?jié)M足不同國家標(biāo)準(zhǔn)要求。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種采用電解電容耦合方式實(shí)現(xiàn)的交換機(jī)用戶接口電路二四線轉(zhuǎn)換及直流饋電裝置。其中電容耦合電路由電阻和電容組成高通濾波電路，其產(chǎn)生的差分信號送直流饋電電路；或把來自直流饋電電路的復(fù)合信號經(jīng)電容隔掉直流成分，交流成分耦合到電阻與電容的連線產(chǎn)生輸出到四線發(fā)送電路。本實(shí)用新型具有在用戶線二線上傳輸對稱信號的特性，同時又具有頻率特性好，線性度高，電路結(jié)構(gòu)簡單的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號H04Q1/28GK2613959SQ0324006
公開日2004年4月28日 申請日期2003年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月7日
發(fā)明者錢敬軍 申請人:北京港灣網(wǎng)絡(luò)有限公司