一種用戶線接口電路及實現極性反轉的方法
2023-08-13 16:56:31 3
專利名稱：一種用戶線接口電路及實現極性反轉的方法
技術領域：
本發明涉及電話通信技術領域，特別是涉及一種適宜集成電路(IC)化的用戶線接口電路及其方法。
圖1是程控交換機用戶側基本示意圖，示出了用戶電路的基本體系結構。如圖1所示，用戶電話線經過過流過壓的保護器件進入到用戶線接口電路，由用戶線接口電路完成必要的2/4線轉換後，送到語音編解碼晶片進行AD、DA轉換以及A/u律的編解碼，最後到數字的PCM Highway。
用戶線接口電路也簡稱為SLIC(Subscriber Line Interface Circuit)，語音編解碼晶片也簡稱為CODEC(Coding Decoding)或COMBO。
在圖1中TIP為塞尖，和RING(塞環)構成由交換機到用戶話機的兩根線；RING為塞環，和TIP(塞尖)構成由交換機到用戶話機的兩根線，直流饋電以及語音信號的雙向傳輸通過這兩根線進行；VTX為四線發送模擬信號線，語音由VTX經ADC(Analog Digital Converter)後再A/u律編碼，送到數字交換網絡；VRX為四線接收模擬信號線，A/u律PCM信號經解碼後，經DAC(Digital Analog Converter)變成模擬信號，送到用戶線接口電路SLIC。
保護器件、用戶線接口電路，語音編解碼晶片以及其他的輔助器件共同完成眾所周知的BORSCHT這七個功能B，直流饋電(Battery Feeding)；O，過壓過流保護(Overvoltage Protecting Overcurrent Protecting)；R，振鈴(Ring)；S，檢測環路狀態(Supervise)；C，編解碼(Codec)；H，混合平衡(Hybrid balance)；T，測試(Testing)。
極性反轉的功能是指電話的TIP、RING兩線電壓，在正常情況下，TIP的電壓要高於RING線的電壓，在極性反轉情況下，RING線電壓高於TIP線的電壓。該功能用於計費電話中的計費信號提供。
在通常的厚膜SLIC方案中，要實現極性反轉需要增加繼電器來控制TIP、RING兩線的切換，從而達到控制極性反轉的目的。如圖2所示，繼電器選擇切換外部的TIP、TING兩線和厚膜TIP、RING兩線的連接選擇，來實現極性反轉。這種實現極性反轉方案的缺點在於需要增加反極繼電器，而繼電器的體積較大，難以在用戶板上實現高密度的集成；使用繼電器也會帶來成本的上升；繼電器在進行反極動作的瞬間會聽到「咔嗒」的聲音。
本發明的目的在於提供一種適於IC化的可以簡便實現極性反轉的用戶線接口電路，以及相應的實現極性反轉的方法。
根據本發明的一個方面，提供了一種用戶線接口電路，至少包含RING驅動器和TIP驅動器，其特徵在於RING驅動器接成反相放大器的形式，將TIP驅動器輸出的交直流信號反相放大。
根據本發明的另一個方面，提供了一種在用戶線接口電路中實現極性反轉的方法，其特徵在於RING驅動器接成反相放大器的形式，將TIP驅動器輸出的交直流信號反相放大，以在TIP驅動器的輸出電位和RING驅動器的輸出電位之間建立關聯；並通過調整TIP驅動器的輸出直流電位實現極性反轉。
本發明的核心思想在於將RING驅動器接成反相放大器的形式，對TIP驅動器輸出的交直流信號反相放大，以此在TIP驅動器的輸出電位和RING驅動器的輸出電位之間建立關聯。這樣，通過調整TIP驅動器的輸出直流電位即可簡便地實現電話環路的極性反轉功能。
本發明避免了使用繼電器作為極性反轉器件，從而成為一種適宜集成電路(IC)化的極性反轉方案，可以低成本且簡便地實現用戶線接口電路的集成電路化，避免了由於使用繼電器作為極性反轉器件導致的各種缺點。本發明實現極性反轉功能的電路規模較小，相關電路不僅用於簡便地實現極性反轉，實際上由於TIP驅動器的輸出電位和RING驅動器的輸出電位之間所建立的關聯，同時也可以實現2線差分信號，這種對元件的高效率的使用可以進一步降低用戶線接口電路的電路規模，降低生產成本及故障率。
為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下舉實施例，並結合附圖，對本發明進一步詳細說明。所應理解的是，其僅用於對本發明的闡述說明而非限制。其中圖1示出了位於程控交換機用戶側的用戶電路的基本體系結構；圖2示出了現有技術中採用繼電器實現極性反轉功能的方案；圖3示出了依照本發明的第一較佳實施例的用戶線接口電路中，其TIP驅動器和RING驅動器的電路圖；圖4示出了依照本發明的第一較佳實施例的用戶線接口電路中使用的限流電路的電路圖；圖5示出了依照本發明的第二較佳實施例的用戶線接口電路中，TIP驅動器的電路圖；圖6示出了依照本發明的第三較佳實施例的用戶線接口電路中，其TIP驅動器和RING驅動器的電路圖；圖7示出了依照本發明的第四較佳實施例的用戶線接口電路中，其TIP驅動器和RING驅動器的電路圖。
根據本發明的一個方面提供的一種用戶線接口電路，至少包含RING驅動器和TIP驅動器，其特徵在於RING驅動器接成反相放大器的形式，將TIP驅動器輸出的交直流信號反相放大。此種電路設計在TIP驅動器的輸出電位和RING驅動器的輸出電位之間建立了緊密關聯，可以達到通過調節TIP驅動器的輸出直流電位，而調節RING驅動器輸出電位的目的，以非常簡單的實現極性反轉。
較佳地，RING驅動器的反相輸入端分別經電阻R1接到RF端/RING端，和經電阻R2接到TF端/TIP端；TIP驅動器接成包含負反饋迴路的放大器形式，其反相輸入端經電阻R3接到TF端/TIP端，TIP驅動器的一個輸入端連接VRX端，利用VRX端的直流電位產生TIP驅動器的輸出直流電位。
較佳地，TIP驅動器的一個輸入端並且連接VREF端。其中VREF為一般語音編解碼晶片的一個輸出。
較佳地，進一步包含一限流電路，連接在RING驅動器或TIP驅動器的正相輸入端或反相輸入端，該限流線路可以調節該輸入端的電位，以限制電話環路的電流。
較佳地，TIP驅動器的反相輸入端並且連接到四線發送端VTX。
較佳地，所述的電阻R1和電阻R2的阻值相同，且RING驅動器的正相輸入端電壓為VBAT/2可調。其中VBAT為直流饋電的電源電壓。
較佳地，TIP驅動器可以接成相對於VRX端的反相放大器、同相放大器、或跟隨器的形式，其正相輸入端連接VREF端。
較佳地，TIP驅動器的反相輸入端經電阻R4連接到VRX端，正相輸入端連接VREF端。
較佳地，TIP驅動器的正相輸入端經電阻R5接到VRX端，該正相輸入端並且經電阻R6接到VREF端。
根據本發明的另一個方面提供的一種在用戶線接口電路中實現極性反轉的方法，其特徵在於RING驅動器接成反相放大器的形式，將TIP驅動器輸出的交直流信號反相放大，以在TIP驅動器的輸出電位和RING驅動器的輸出電位之間建立關聯；並通過調整TIP驅動器的輸出直流電位實現極性反轉。
較佳地，TIP驅動器接成包含負反饋迴路的放大器形式，利用VRX輸入直流電位來產生TIP驅動器的輸出直流電位。
較佳地，利用VREF和/或VRX的直流電位確定TIP驅動器的輸出的直流電位，以實現極性反轉。
圖3示出了依照本發明的第一較佳實施例的用戶線接口電路中，其TIP驅動器和RING驅動器的電路圖。如圖3所示，RING放大器接成反相放大的形式，正相輸入端接一個用於電話環路限流的限流電路，在該限流電路不啟動限流的情況下，正相輸入端的電位為VBAT/2，RING放大器的反相輸入端分別接等值電阻R1和R2到RF和TF端。RING放大器對TF的輸出的交流和直流同時進行反相放大。推導RF和TF端點電壓滿足以下公式VRF＝VBAT-VTF，其中TF和RF為TIP、RING放大器的輸出端點，經過外接的兩個採樣電阻就到了TIP、RING兩線。
因此RING放大器輸出的AC信號和TIP放大器的AC信號相位相差180度，TIP、RING構成差分輸出。假設TF端的直流電位比BGND(Battery Ground，負電源地，電池地)低V1，則RF端的直流電位比VBAT高V1。通過RING放大器的反相放大形式，達到了控制兩線交直流信號的目的。
由於以上RING放大器的特性，極性反轉可以通過只控制TIP的直流電位而實現，如果把TF端的電位降低至比VBAT高V1，則RF端的電位就比BGND低V1。在本實施例中，TIP驅動器採用運算放大器接成相對於VRX的反相放大器的形式，其反相輸入端經電阻R4連接到VRX端，正相輸入端連接語音編解碼晶片的VREF端。通常CODEC的輸出是一定的交流疊加一定的直流，本實施例通過合理利用VREF和VRX的直流電位來決定TF埠的直流電位。
在TIP、RING驅動器為電壓饋電形式的情況下，如果TIP、RING輸出直流電壓不變，則隨著電話環路的環阻變化，TIP、RING饋出的電流會有相當大的變化，為了避免短環路時饋出的電流太大，需要合適的反饋控制，在環路電流達到一定的程度時，通過減小TIP/RING兩線的壓差來減小饋電電流。因此本實施例中在RING驅動器的正相輸入端接一個限流電路。
圖4示出了依照本發明的第一較佳實施例的用戶線接口電路中使用的限流電路的電路圖。R11和R12的阻值相等，在Gm模塊不輸出電流時，中間電位就是VBAT/2，R13和外接電容C11決定了低通濾波的轉折頻率，Gm是一個電壓變電流的模塊，Vdc為經測量出的電話環路的直流電壓，Vdc和內定的一個閾值電壓進行比較，當Vdc＜Vth時，環路電流較小，不必進行限流，Gm模塊不輸出電流，當Vdc＞Vth時，環路電流較大，這時Gm模塊輸出電流抬升VBAT/2的電位，從而RING驅動器的輸出直流電位抬升，TIP和RING之間壓差減小，達到限流的目的。在這個電路中，除了電容C1是需要外接，其餘的電路都可以集成在IC內部。
圖5示出了依照本發明的第二較佳實施例的用戶線接口電路中，TIP區動器的電路圖。如圖5所示，TIP驅動器相對於VRX接成正相放大器的形式，其正相輸入端經電阻R5接到VRX，該正相輸入端並且經電阻R6接到VREF。在本實施例中，較佳地，TIP驅動器的反相輸入端並且經電阻R7連接到四線發送端VTX，當然將從VTX取出的交流信號輸入TIP驅動器的反相輸入端也是可以的。
圖6示出了依照本發明的第三較佳實施例的用戶線接口電路中，其TIP驅動器和RING驅動器的電路圖。如圖6所示，反饋電阻R3的一端接在TIP驅動器的反相輸入端，另一端接在TIP端，這樣更加減小了Rsense的匹配誤差對「對地平衡」這項指標的影響。在TIP驅動器採用這種形式時，如圖6所示，RING驅動器的外接電路也要做相應改變。
圖7示出了依照本發明的第四較佳實施例的用戶線接口電路中，其TIP驅動器和RING驅動器的電路圖。在TIP驅動器通過運算放大器的形式實現了交流和直流信號的疊加，交流輸入端有VTX和VRX，VTX是四線發送端信號，VRX信號在這裡的出現是為了實現一定的交流阻抗匹配。在本實施例中，將限流電路和反轉控制電路合併成一個限流及反轉控制電路，該電路控制TIP驅動器正輸入端的電位，從而實現極性反轉，和兩種極性下的限流饋電等功能。
以上實施例僅用以說明本發明而非限制，儘管參照較佳實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，依據本發明的原則和精神可以對本發明的實施例進行各種修改或者等同替換，而不脫離本發明的精神和範圍，其均應涵蓋在本發明的權利要求範圍當中。
權利要求
1.一種用戶線接口電路，至少包含RING驅動器和TIP驅動器，其特徵在於RING驅動器接成反相放大器的形式，將TIP驅動器輸出的交直流信號反相放大。
2.如權利要求1所述的用戶線接口電路，其特徵在於RING驅動器的反相輸入端分別經電阻R1接到RF端/RING端，和經電阻R2接到TF端/TIP端；TIP驅動器接成包含負反饋迴路的放大器形式，其反相輸入端經電阻R3接到TF端/TIP端，TIP驅動器的一個輸入端連接VRX端，利用VRX端的直流電位產生TIP驅動器的輸出直流電位。
3.如權利要求1或2所述的用戶線接口電路，其特徵在於TIP驅動器的一個輸入端並且連接VREF端。
4.如權利要求1或2所述的用戶線接口電路，其特徵在於進一步包含一限流電路，連接在RING驅動器或TIP驅動器的正相輸入端或反相輸入端，該限流線路可以調節該輸入端的電位，以限制電話環路的電流。
5.如權利要求1或2所述的用戶線接口電路，其特徵在於TIP驅動器的反相輸入端並且連接到四線發送端VTX。
6.如權利要求2所述的用戶線接口電路，其特徵在於所述的電阻R1和電阻R2的阻值相同，且RING驅動器的正相輸入端電壓為VBAT/2可調。
7.如權利要求2所述的用戶線接口電路，其特徵在於TIP驅動器可以接成相對於VRX端的反相放大器、同相放大器、或跟隨器的形式，其正相輸入端連接VREF端。
8.如權利要求2所述的用戶線接口電路，其特徵在於TIP驅動器的反相輸入端經電阻R4連接到VRX端，正相輸入端連接VREF端。
9.如權利要求2所述的用戶線接口電路，其特徵在於TIP驅動器的正相輸入端經電阻R5接到VRX端，該正相輸入端並且經電阻R6接到VREF端。
10.一種在用戶線接口電路中實現極性反轉的方法，其特徵在於RING驅動器接成反相放大器的形式，將TIP驅動器輸出的交直流信號反相放大，以在TIP驅動器的輸出電位和RING驅動器的輸出電位之間建立關聯；並通過調整TIP驅動器的輸出直流電位實現極性反轉。
11.如權利要求10所述的在用戶線接口電路中實現極性反轉的方法，其特徵在於TIP驅動器接成包含負反饋迴路的放大器形式，利用VRX輸入直流電位來產生TIP驅動器的輸出直流電位。
12.如權利要求10或11所述的在用戶線接口電路中實現極性反轉的方法，其特徵在於利用VREF和/或VRX的直流電位確定TIP驅動器的輸出的直流電位，以實現極性反轉。
全文摘要
一種適於IC化的可以簡便實現極性反轉的用戶線接口電路,以及相應的實現極性反轉的方法。其中RING驅動器接成反相放大器的形式,將TIP驅動器輸出的交直流信號反相放大,以在TIP驅動器的輸出電位和RING驅動器的輸出電位之間建立關聯;並通過調整TIP驅動器的輸出直流電位實現極性反轉。
文檔編號H04M1/738GK1358013SQ00136230
公開日2002年7月10日 申請日期2000年12月14日 優先權日2000年12月14日
發明者孫洪軍, 林武源, 王波, 盧寧 申請人:華為技術有限公司