CN1120275A - 用于驱动用户线路的集成接口电路 - Google Patents

Abstract

集成电话接口电路包括一个线路电流传感器和一个相位变换器，二者与连接到电话线路的输出级相关联。该电路具有一个防止产生寄生信号的保护装置，它包括比较器，控制和监视电路以及多个开关，它们与变换器的输入侧相联，也与电流传感器和输出级相联。各开关被操作地连接到控制和监视电路的各个输出端，一旦超过比较器预定阈值时，转换线路电源的极性。

Description

用于驱动用户线路的集成接口电路

本发明涉及电话电路领域，该电话电路把连接到电话用户设备的线路与的中心站相接口。本发明具体涉及一种用于驱动电话用户线路的集成接口电路，这种集成接口电路包括一个用户线路电流传感器和一个相位变换器，二者与连接到电话线路的输出级相关联。

在这一特定领域里要求改进经过电话线路的通信质量以便扩展提供给用户的业务范围。在这方面，能够提及的是设在公共电话间中的令牌操作设备(token-operated apparatuses)再交接收时令牌会在音频频带产生噪声(寄生信号)。这是由于在线路两端产生的极性变换所引起的。此外，在最近几年，复合电话业务，诸如“可视图文”正在获得广泛的接受。这些业务涉及了经电话线路的数字信息序列的传输。

为了满足日益增长的那些更高级的需求，改进经电话线路的传输质量的不懈努力已成为必然。一方面，这种努力集中在改进每条线路或作为一个整体的电话网络的结构质量上。事实上，我们知道许多国家的电话局是通过使用光纤来重建他们的电话网的。另一方面，改进工作指向音频频带中的任何噪声的抑制，以及用于发送数字信息的频带内的干扰的抑制。为了这一目的，注意力已集中到用于与电话用户线路接口而工作的电路装置上。例如，我们都知道，电话用户线路电源极性的一种受控或“软”转换能够确保抑制由公共电话引起的所述噪声。

这里所用的“极性转换”或“电池转换”意味着转换二线电话线中塞尖和塞环线的极性。换句话说，转换极性是要使塞尖线带有塞环线的电压，反之亦然。如果与线路连接的接口电话电路能够执行该线路电源极性的软转换，那将确实是很合适的。

然而，迄今为止，接口电话电路一直是由集成电路来实现的，集成电路易于在结构和操作两方面产生问题，并且以一种简单方式而不在该电路的其它方面作出折衷是不能把新的功能集成到该集成电路中去的。在所考虑的具体实例中，提供给线路的极性反转，即转换塞尖和塞环线，可能会导致失灵，而不是促进线路噪声的抑制。因此，目前还找不到整体集成的电话电路能够的一种软方式转换用户线路电源的极性。

本发明的一个基本的技术问题是提供一种接口电话电路，它被整体地集成且适于驱动电话用户线路，它还具有上述的结构和功能特性，以便允许该线路极性的一种软反转，从而克服现有技术方法的各种限制。

上述问题由一种用于驱动电话用户线路的接口集成电路来解决，该接口集成电路具有这样的类型，即它包括一个用户线路电流传感器和一个相位变换器，二者与连接到所述线路的一个输出级相关联，该电路包括连接在相位变换器与输出级之间的一个比较器；可操作地链接到该比较器输出的一个控制和监视电路装置；和与该相位变换器的输入侧相关联、与电流传感器和输出级相关联的多个开关。这些开关可操作地与所述电路装置的各自输出链接，以便一旦比较器超过一个预定阈值时，反转线路电源的极性。

在一个实施例中，比较器具有连接到变换器的信号输出端的各自输入端。

一个外部电容器连接在一个参考电位与所述变换器的一个电压输入端之间，一个开关连接在该输入端和一对反相电流源之间，该反相电流源独立地连接在所述开关和参考地位之间。

输出级包括一对输出缓冲器，每个线路端有一个输出缓冲器，一些开关在接在该缓冲器的信号输出端和相应的输入端之间。

控制和监视电路装置是一个逻辑电路，它具有连接到比较器输出端的第一输入端，和适于从安装电话电路的交换机中接收启动信号的第二输入端。逻辑电路具有用于每个电子开关的各自控制输出端。

根据下面通过举例的方式并参考附图对一个实施例的详细描述，按照本发明的电路特性和优点将变得更加清楚。

图1简要地示出了连接到电话用户线路的整体集成接口电话电路图。

图2简要地示出了按照本发明并有效地允许电话线路的电源极性转换的接口电路图。

图3示出了沿公共时间坐标绘制的并与出现在图2的电路中的电压信号有关的一组曲线。

参考附图，它们总的并简要地示出了一个线路驱动器电路1，它包含装在电话交换机中被称作SLIC(用户线接口电路)的一个整体集成电话电路25中。

线路驱动器电路1由一个电压—Ve供电，并连接到一个二线电话线路3上，电话线路3连接一个用户设备8，并包括一对导线A和B。电压Ve是按照Siglioni等人的美国专利4,800,589中所描述的方式产生的，其中Ve相应于美国专利4,800,589的电源电压V_B。该线路驱动器电路1通过一对输出端，即连接到导线A的第一端子TIP(塞尖)和连接到导线B的第二端子RINR(塞环)驱动电话线路3。相应的线路电流I_A和I_B被加在端子塞尖和塞环上。

按照本发明，最好地是电路1配备一个保护装置，有效地执行线路3导线的电源极性的软转换，并且这种软转换在音频传输频带中不产生寄生信号或干扰。为此目的，电路1由不同的电路部分构成，每个部分都显示出如下详述的预定功能特征。

参考图2，一个第一电路部分2包括一个电压—电流转换器13，它具有一个电压输入端7和一对信号输出端4、5，与每个所述输出端4、5相应的是一个电流源A₁、A₂。这种电压—电流转换器和电流源在本技术领域中是公知的。

第一信号输出端4自电流源A₁经过一个电阻R下行接地。第二信号输出端5经一电阻R₂连接到一个负电压—Ve的电极上。最好，电阻R₁和R₂具有相同的值，而由电流源A₁提供的电流等于由电流源A₂提供的电流的负值。

信号输出4和5还连接到一个比较器12的各自相应的输入端。来自比较器12的信号输出COMP被加到一个逻辑电路15的一个输入端上。

变换器2的电压输入端7一方面经电容C交流耦合到地，另一方面连接到一个开关9。最好，电容C是集成电路1的唯一外部元件。当然，开关9是一个公知的电子开关，并且能够在第一位置与第二位置之间转换，所述第一位置将输入端7连接到所具有另一接地端的第一电流源I₀₁的一端上，所述第二位置将输入端7连接到具有另一接地端的第二电流源I₀₂的一端上。与开关9关联的电路源I₀₁、I₀₂在相位上相互反相。开关9可操作地链接到来自逻辑电路15的输出CSC，该电路在第二输入COMBI接收一个控制启动信号。

第二电话部分20包括一个输出级，它装有一对输出缓冲器16、17，每个缓冲器对应着每个塞尖和塞环线端子中的之一个。每个输出缓冲器16和17把它的输出反馈到其缓冲器的一个输入端上。每个缓冲器的另一输入端被连接到一个相应的开关18、19。每个开关18、19都是电子型的并具有两个稳定状态，每种状态与变换器13的各自信号输出端4、5相关。该开关18和19可操作地链接到逻辑电路15的第二输出端BI。

第三电路部分30包括一个线路电流传感器，它被连接在负电压—V_e的电极与地之间。上述各信号通过一个合适的符号与线路电流I_A和I_B发生关系。该第三电路部分30处理上述电流信号I_A和I_B，以进一步输出分别与线路电流的差与和即(I_A—I_B)/K和(I_A＋I_B)/K成比例的信号，这里K是一个比例常数。

该第三电路部分30包括多个电流监视器27，它们具有合适的增益值，以输出与线路电流的差与和成比例的所述信号。上述电路的结构和工作的描述，除去为下行各电路提供隔离的电子开关23、24外，在Siglini等人的美国专利4,782,507中介绍了。

该第三电路部分30还具有一对电子开关23和24，可操作地链接到逻辑电路15的输出BI。当信号BI为低时，开关23和24连接线路37、38，当信号BI为高时，开关23和24连接线路38、37。

现在说明本发明电路的工作。如图3的第一行所示，电池极性转换命令从交换机设备提供给线路驱动器电路1的输入COMBI。然后该命令通过逻辑电路15，作为其自己的输出CSC经开关9适当的控制操作以使电容C由来自电流源I₀₁、I₀₂中之一的恒定电流充电。

作为电容C充电的结果，产生一个斜波电压，通过电压—电流变换器13的电压输入端7，该斜波电压被放大并在电路部分2中转换成相位相反的两个信号。两个相位相反的信号经电路部分2的输出端4和5分别发送到线路缓冲器16、17。

依次连接到输出端4和5的比较器12将检测输出端4和5之间的线路电压的零值。作为响应，该比较器12将向逻辑电路15发送一个信号，该信号启动缓冲器16和17的输入级的转换命令。

来自逻辑电路15的输出BI实际上操作着开关18和19，并且线路电流传感器30中的开关23和24与它们并联着。

与此同时，输出CSC也将转换操作开关9，由此，通过电容C的电流方向反转，并导致电容C被放电。电容C中的电压V_c从而斜波下降，如图3下部分所示出的。

线路导线A、B再次被加上初始电流，并通过电阻R推动到与V_c成比较的它们的初始电压，但具有相反的线路极性，如图3中相应的信号VTIP和VRING的波形所示。于是，信号VRING的幅度将随电容电压V_c斜波下降连续地增加，而信号VTIP将连续地下降。正如所知的，在缓冲器16、17输出端的电压将与它们输入端电压一致，因此图3中VTIP和VING的曲线也表示在端子塞尖和塞环的电压。

本领域的技术人员将会认识到，一旦交换机设备提供给输入COMBI的电池反转信号被转换回到初始状态，上述的各项操作将重复。

实质上，本发明的电路利用线路电压的抑制来转变各个级，由此避免线路电压和电流中的不连续。借助于传感器30的极性恢复，与电池极性转换相关的操作可限制在第一、第二和第三电路部分2，20和30上。但是，集成电话接口电路25包括多个电路部分(因为是常规的电路，所以未示出)，例如它们可被安排处理话音信号。

例如考虑提供电话混合线圈或向电话线路输送直流电源的电路部分。这些附加电路部分一点也不会受到上述与电池极性转换相关的操作的影响。因而，通过删除相位转换级或在没有上述接口电路25时所需的整流电路，这些附加电路部分甚至做的更简单。在上述附加电路部分与接口电路25分开的场合，它们甚至不需要与电池极性转换相关的处理特性。

本发明的电路确实解决了上述的技术问题，并具有许多优点，例如经线路通过电池极性转换功能够确保改进的通信质量。此外，本发明的电路大大地降低了对数据通信的干扰(比特率差错)。另一个重要的优点在于本发明可与使用不平衡电话线路供电的通信系统兼容。

此外，请注意电容C是电路1的一个外部元件，它的值可根据用户在设计电话交换机时确定。因此，用户也能够选择该电话转换线路极性的速率，事实上，电容C的充电/放电电流是一个预定的常值。

本发明的电路不仅有效地产生了线路极性的软转换，而且允许这样一种转换的速率能被编程，以满足个别的设计需求。可以理解，在本申请权利要求的范围内可以对本发明的电路做出多种改变和改进。

Claims (18)

1.一种用于驱动电话用户线路的接口电路，它包括一个线路电流传感器和一个相位变换器，二者与连接到所述线路的输出级相关联，其特征在于包括：

一个比较器，连接在相位变换器和输出级之间；

一个控制和监视电路装置，可操作地连接到所述比较器的输出；和

与相位变换器的输入侧相连，以及与电流传感器和输出级相连的多个开关装置，可操作地链接到所述电路装置的各自输出端，以便一旦所述比较器超过一预定阈值时转换线路电源的极性。

2.根据权利要求1的接口电路，其特征在于，所述比较器具有连接到所述变换器的信号输出端的各个相应的输入端。

3.根据权利要求1的接口电路，其特征在于，它包括一个电容，连接在一参考电位与变换器的一电压输入端之间；和一个开关，连接在所述输入端与一对电流源之间，所述电流源独立地连接在所述开关与参考电位之间。

4.根据权利要求2的接口电路，其特征在于，所述输出级包括一对输出缓冲器，每个线路端有一个输出缓冲器，所述开关装置包括连接在所述缓冲器的信号输出端的相应的输之间的各个开关。

5.根据权利要求1的接口电路，其特征在于，所述控制和监视电路装置包括一个逻辑电路，它具有与比较器输出连接的第一输入端，和适于从安装电话电路的交换机中接收启动信号的第二输入端，所述逻辑电路具有每个所述开关装置的各个控制输出端。

6.根据权利要求1的接口电路，其特征在于，所述开关装置包括电子开关。

7.根据权利要求3的接口电路，其特征在于，所述电源在相位上是相互反相的。

8.一种电话用户线路的接口电路，其特征在于包括：

一个输入电压发生器，它具有一个控制输入端、该输入电压发生器响应在所述控制端的一个控制信号产生一个输入信号；

一个电压—电流变换器，它被连接用于从输入电压发生器接收输入信号，该电压—电流变换器具有第一输出端，用于经过第一电路元件提供第一输出电流，和第二输出端，用于经过第二电路元件提供第二输出电流给电源电压；

一个电压比较器，连接在第一和第二输出端之间，并产生一个比较器输出信号；和

一个逻辑控制器，具有用于接收该比较器输出信号的第一输入端，和用于接收极性转换信号的第二输入端，该逻辑控制器响应所述极性转换信号和比较器信号产生一个控制信号输入给该输入电压发生器的控制端。

9.根据权利要求8的接口电路，其特征在于，输入电压发生器是一个斜波电压发生器。

10.根据权利要求9的接口电路，其特征在于，第一输出电流和第二输出电流成反比。

11.根据权利要求10的接口电路，其特征在于，逻辑控制响应比较器信号而工作，以产生一个缓冲器控制信号，该接口电路还包括

一对电子启动的开关，每个开关连接在电压—电流变换器的第一和第二输出端子中各自的一个端子与输出缓冲器中相应一个缓冲器的中间，所述开关由缓冲器控制信号启动。

12.根据权利要求11的接口电路，其特征在于，包括一个单独的外部电子元件，用于根据极性转换信号控制极性的转换速率。

13.根据权利要求12的接口电路，其特征在于，所述单独的外部电子元件是一个电容。

14.根据权利要求11的接口电路，其特征在于包括：

一个线路电流传感器，用于监视经每个线路端子流动的电流，该线路电流传感器包括一对输出端，它在其第一输出端提供一个与通过线路端子的电流的和成比例的电流，并在其第二输出端提供一个与通过每个线路端子的电流之间的差成比较的电流。

15.根据权利要求14的接口电路，其特征在于，线路电流传感器包括接收所述第一输出电流的第一多个电流监视器，每个电流监视器产生与第一输出电流成比例的监视器电流，和接收所述第二输出电流的第二多个电流监视器，每个电流监视器产生与第二输入电流成比例的监视器电流。

16.一个集成接口电路，其特征在于包括：

一个斜波发生器，它具有一个输出端和一个控制端，该斜波发生器响应在其控制端的一控制信号产生一个斜波信号；

一个变换器，具有一个输入端和一对输出端，该变换器响应斜波信号的第一向上斜波部分和在斜波信号的第二向下斜波部分期间的一个向下斜波信号，在第一输出端产生一个向上斜波电压，该变换器还在斜波信号的第一部分期间在第二输出端产生一个基于电源电压的向下斜波信号，和在该斜波信号的第二部分期间产生一个基于电源电压的向上斜波信号；

一个比较器，被连接用于从变换器的第一和第二输出端接收信号，并产生指示来自变换器的信号的相关值的一个输出信号；

第一开关，它具有一个输出端和一对输入端，该第一开关连接在该输入端用于从变换器接收信号，该第一开关在第一位置发送来自变换器第一输出端的信号给该第一开关的输出端，并在第二位置发送来自该变换器第二输出端的信号给该第一开关的输出端；

第二开关，它具有一个输出端和一对输入端，该第二开关连接在该输入端用于从变换器接收信号，该第二开关在第一位置发送来自变换器第二输出端的信号给该第二开关的输出端，并在第二位置发送来自该变换器第一输出端的信号给该第二开关的输出端；和

一个逻辑控制器，被连接用于接收指示来自变换器的信号的相应电压的信号，和当来自变换器的电压信号相等时，使每个第一和第二开关从它们的各自第一位置转换到它们的各自第二位置。

17.根据权利要求16的电路，其特征包括：

第一输出缓冲器，它连接在第一开关的输出端和电话线路的一个塞尖端子之间，和第二输出缓冲器，它连接在第二开关的输出端和电话线路的一个塞环端子之间。

18.根据权利要求17的电路，其特征在于包括，一个电流传感器，它具有两个输出端，该电流传感器被连接以检测通过塞尖端和塞环端的电流，该电流传感器在第一输出端产生与通过塞尖和塞环端的电流之和成比例的电流，并在第二输出端产生与通过塞尖和塞环端之间电流之差成比例的电流。

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