限流用戶接口電路的製作方法

2023-06-03 02:30:31

專利名稱：限流用戶接口電路的製作方法
技術領域：
本發明涉及電話電路，特別是涉及一種在一條電話用戶線和主交換機控制器之間的限流電子接口電路。
一條電話用戶線通過一個二線線路連接到一個主交換機，該用戶線終端根據來自主交換機控制器的命令可以被連接到一個直流電壓源或交換機電池組上，它向線路供電以操作這些裝置。
上述線路與交換機之間的耦合是通過所謂的用戶線來完成的。在一般的電話交換機中，用戶線基本上由機電式元件組成。
一個與交換機電池組連接的機電式用戶線的等效直流(DC)電路在附

圖1中被示出。
符號LN代表一條電話線路，它的一側連接有一個電話機U，另一側它的兩個端子A和B經過一個含有兩個相同的繼電器的用戶線AU連接到一個主交換機電池組UB，該繼電器由一個串聯的電感L和電阻RP來表示。電池組UB具有一個從40V至60V範圍的預定電壓值，以適應來自電話業務公司的不同規範，該電池組UB的正極端子與該交換機的地連接。
對於現代電話交換機來說，用戶線由電子電路構成，它通常由稱作SLIC(用戶線接口電路)的單塊集成電路裝置構成。它把用戶線與主交換機控制器連接起來，並且執行多種功能，包括直流電壓饋電控制和發送振鈴信號，提供2-4線轉換，過載保護，執行操作性檢查等。
上述的這種電子用戶線路，如果它要確保與主交換機完全地耦合連接，即使用戶裝置是被設計為與機電式用戶線路相匹配的，它也應該提供基本的可以與機電式用戶線相比較的電特性和工作特性。尤其是一個電子用戶接口或線路，應該具有一個內部電阻，該內部電阻等於通常用戶線的繼電線圈電阻RP的總合。這些電阻RP(稱作橋路電阻)在200至500歐姆範圍內具有一個預定值，它取決於不同電話公司的規範。
通常的電子用戶接口電路分成兩種類型平衡的和不平衡的。平衡電路具有一個等效直流電路，它基本上類似於通常的機電式用戶線內阻的等效直流電路。也就是說，它具有兩個相同的橋路電阻RP，每個電阻RP都與線路中的一根導線串聯。不平衡電路具有作為不平衡電路內阻的一個兩倍於橋路電阻RP的電阻，該電阻僅與線路的導線中的一根相串聯，通常主交換機電池組的負電位被提供給這根導線。在這種情況下，這種電路結構可以驅動一個提供線路電壓降的外部電晶體，從而從接口電路提取必須被耗散的功率。在前面的例子中，其優點是可靠的對使用機電式用戶線而設計的所有用戶話機的完全的兼容性，但這一優點是以某些電路的複雜和需要相當尺寸的耗散器為代價的。因為所有的功率必須通過接口電路來耗散。另一方面，在後一種例子中，與現有話機的兼容性受到了限制，但是其電路卻可以作的簡單以及耗散更為有效。
本發明的目的是提供一種限流電子用戶接口電路，它組合了上述兩種類型的接口電路的優點，並且克服了它們的不足。
按照本發明，這一發明目的是通過在本說明書附加的權利要求中限定和描述的一種電子接口電路來實現的。
在下面通過舉例方式給出的一個實施例的詳細描述中，本發明將可以被更清楚地理解，並且本發明將不受參考附圖限制的。其中圖1示出了一種機電式類型的通常的用戶線的等效直流電路;
圖2是一個按照本發明描述的用戶接口電路的總體方框圖;
圖3示出了圖2中電路的電壓對電流的特性;
圖4以原理圖的形式示出了一個按照本發明的用戶接口電路。
在圖2中，一個概括地在圖1中示出的按照本發明的電子用戶接口電路具有兩個與用戶線LN連接的輸出端子1A和1B。該用戶線LN把一個用戶話機U連接至一個主交換機(未示出)，並且它還有兩個饋電端子，其中標記為1C的端子連接到與交換機地相接的電話交換機電池組的正極，而另一個標記為1D的端子則經一通常閉合的電子開關S連接到同一電池組的負極。
在輸出端子1A與饋電端子1C之間，以及在輸出端子1B和饋電端子1D之間，電路1有一個與電話交換機用戶線的橋路電阻規定值(如400歐姆)相同阻值的等效電阻RP。電路1包括如方框3示出的電路裝置，它與輸出端子1A和1B連接，且能夠有效地檢測經線路LN流動的電流IL，並從中提取有用的成份，即橫向電流IT。電路1還包括產生一預定值電流ILIM的電流源5和一個電流比較器7，該電流比較器7與電路裝置3及電流源5連接，以便對橫向線路電流IT和門限電流ILIM進行相互比較並將比較結果提供給它的輸出端。其輸出端連接到電子開關S的控制端。當電流IT達到門限電流電平值ILIM時，一個有效的信號將使開關S斷開。
現在將參照圖3來描述本發明電路的工作。如果線路上沒有負載，即如果IL＝0，則端子1A和1B兩端呈現電池組的電壓UB。當線路上具有負載時，即電流IL大於0時，會使得在每個橋路電阻RP兩端產生一個相等的電壓降IL×RP。因此，對應於無負載的情況，端子1A具有更負的電位，而端子1B則具有不太負的電位。如果線路的負載增加到使得線路電流IT(取自電流IL)等於限制電流ILIM的程度時，比較器7則控制開關S斷開。因而，即使負載進一步增加，線路電流也將被限制在值ILIM。在這種情況中，端子1A點的電位保持在當IT＝ILIM時它所具有的值-VAL，而端子1B點的電位取決於負載的大小，在IT＝ILIM時的電位值-VBL與電位值-VAL之間變化。
這樣就得到了含有與交換機電池組UB耦合的接口電路1的饋電橋路電壓對電流的特性。它可以與電流限制「混合」定義，即在限流前是平衡的，在限流過程中是不平衡的。我們很欣賞這種特性，值得重視的是，用戶話機的使用無需考慮為適應操作而需要變化兩線路端子的電位。另一方面，對於一個類似的具有完全平衡特性的電路而言，該接口電路1可以由少量的元件構成，特別是恰好在具有完全不平衡特性的電路情況下，該接口電路1僅需要一個單獨的電子開關去限制電流，而且如後者那樣，它具有同樣低的功率耗散。
按照本發明接口電路1的一個最佳實施例在圖4中示出，圖4示出了僅限於共同執行饋電橋路和電流限制器功能的那些電路元件。
電路1包括作為它的輸出級的兩個被緩衝連接的運算放大器OPA和OPB，它們各自的反相端與其各自的輸出端連接在一起，並與線路連接進入所謂的橋路結構，即用它們各自的輸出端(電路的輸出1A和1B)與線路LN相接。每個運算放大器OPA和OPB的同相輸入端通過各自的電阻RA和RB連接到饋電端子上。電阻RA被直接接到交換機電池組的正極，該正極又與交換機的地相連接。電阻RB經一個PnP型三極體TRS連接到交換機電池組UB的負極，該三極體TRS起著一個電子開關的作用。
與運算放大器OPA和OPB耦合的是一個電路方框3。它有效地拾取經線路LN流動的電流信息，並從中提取橫向成份IT。對含有能提供這種功能的電路裝置-用戶接口電路的詳細描述，在1985年3月20日由SGS-MICRELETTRONICASPA申請的申請號為19983-A/85的專利申請中給出。方框4示出了一個電流源，它產生一個與橫向電流IT成正比的電流KIT，並且被連接在交換機地與電壓/電流轉換器9的一個第一端子和電阻RDC的一個端子的結點之間，電阻RDC的另一個端子與轉換器9的第二端子連接。轉換器9將它的輸出連接到運算放大器OPA的同相輸入端和一個反相器電路的輸入端。該反相器電路包括一個運算放大器OP11和一個PNP型三極體TR11。運算放大器OP11將它的同相輸入端設置成反相器電路的輸入端，將它的反相輸入端連接到三極體TR11的發射極。而它的輸出被連接到三極體TR11的基極。TR11的發射極經一個與電阻RA有相同阻值的電阻連接到地，而TR11的集電極被連接到運算放大器OPB的同相輸入端。
此外，該電路1還包括一個其一個端子與交換機地連接的門限電流源5和用標號7概括表明的電流比較器裝置。該裝置7包括兩個二極體D1和D2，它們的陽極被共同連接到電流源5的另一個端子上。二極體D1的陰極接地，二極體D2的陰極與電壓/電流轉換器9的第二端子連接，並且還連接到PnP型三極體TR12的基極。該三極體的發射極經一電阻R1接地，而它的集電極經一電阻R2連接到電池組UB，並且還連接到運算放大器OP8的同相輸入端。運算放大器OP8將它的輸出端連接到三極體TRS的基極，並將它的反相輸入端連接到同一三極體TRS的發射極。
現在來看一下圖4中電路1的工作。假設線路LN上的負載是這樣的，即端子1A和1B兩端的電壓引起一個經該線路流動的電流，該電流在電流源4內產生一個與橫向線路電流IT成正比的電流KIT，其中K小於1。該電流KIT低於由電流5產生的門限電流的預定值KILIM。這樣，電壓/電流轉換器9的兩個輸入端之間呈現出電壓Vi＝KIT×RDC，並且一電流經該轉換器9的輸出端流動。該電流在電阻RA兩端產生一個電壓降nVI，其中n是一個整數或者是1。該電壓被輸入給放大器OPA，經隨後的反相器11反相後被輸入給放大器OPB。從而，在輸出端1A和1B上的電位VA和VB隨經線路導線流動的電流IA和IB以一種相對於電壓UB/2的對稱方式進行變化。至於電流比較器7，只要電流KIT低於門限電流KILIM，二極體D1和D2就將導通，從而三極體TR12的基極將基本呈現地電位，且在比較器的輸出端，即在三極體TRS的基極上，將呈現一個接近於電池組電壓的負電位。
當線路LN上的負載是這樣一種負載，即電流KIT等於門限電流KILIM時，二極體D1將被關斷，而比較器7的輸入端變負，以至於在它的輸出端，即在三極體TRS的基極，呈現一個正電壓，也就是一個接近於交換機地的電平。該正電壓使三極體TRS關斷。在這種情況下，由於電阻RDC兩端的電壓降保持不變，所以輸出端1A上的電位將保持固定在當KIT＝KILIM時它所具有的電位上。相反，由於三極體TRS被斷開，所以使得通常處於接近電池組負極電位的饋電端子變得不那麼負，因而輸出端子T的電位可以進一步變的更正。
雖然本發明就單一的實施例進行了圖解和描述，但顯然，基於本發明概念的一些變化和改進是可能的。
權利要求
1.一種在電話用戶線和主交換機之間可以與一個主交換機電池組連接以便為該電話線提供一個饋電橋路的電子接口電路，它把該線路電流限制為一個預定的門限值，其特徵在於該饋電橋路的電壓/電流特性對於比該門限電流低的線路電流是平衡的，而對於達到所說門限電流電平的線路電流是不平衡的。
2.一種在電話用戶線和主交換機之間的電子接口電路，它包括適於與一個主交換機電池組(UB)的電極連接的第一(1C)和第二(1D)饋電端子;適於與一條電話用戶線(LN)的導線連接的第一(1A)和第二(1B)輸出端子;電路裝置(1)，在該第一饋電端子(1C)和該第一輸出端子(1A)之間有效地提供一個第一等效電阻(RP)，以及在該第二饋電端子(1D)和該第二輸出端子(1B)之間有效地提供一個第二等效電阻(RP)，所說的等效電阻基本上具有相同的預定值;檢測裝置(3)，用於有效地檢測流經該電話線(LN)的電流(IL)，並從該電流(IL)中提取橫向成份(IT);用於產生一個具有一預定值的門限電流(ILIM)的裝置(5);比較器(7)，用於有效地將該被檢測線路電流(IL)的橫向成份(IT)與該門限電流(ILIM)進行比較，並且在這兩個被比較電流彼此相等時產生一個門限信號;和限幅裝置(S)，用於有效地把該線路電流 的值;其特徵在於該第一等效電阻(RP)被直接接到該交換機電池組(UB)的一個電極(1C)上，該電池組連接在該第一(1C)和第二(1D)饋電端子之間;和該限幅器裝置(S)含有一個與該第二等效電阻(RP)串聯連接的通常閉合的電子開關，並且它還有一個與該比較器(7)的輸出端連接的控制端，因此，每當所述門限信號在它的控制端出現時，所說的電子開關就被斷開。
3.根據權利要求2所說的一種電子線路，其特徵在於所說的電路裝置(1)包括一對運算放大器(OPA，OPB)，它們適於以該橋路結構連接到該用戶線(LN)，並且它們的輸出被分別連接到該第一(1A)和該第二(1B)輸出端;一個電壓/電流轉換器(9)，它的輸出端直接與那兩個運算放大器中的一個(OPA)的輸入端相連接，並且經過一個反相器(11)與那兩個運算放大器中的另一個(OPB)的輸入端相連接;一個具有一預定阻值的電阻器(RDC)，它被連接在該電壓/電流轉換器(9)的兩個輸入端之間;一個電流源(4)，它與所述的線路電流(IL)的檢測裝置(3)耦合，以產生一個與該線路電流的橫向成份比例的電流(KIT)，並且它還與電阻(RPC)的一端相連接，所說的預定阻值和電路的其它部分被選擇為能提供所說的同樣的等效電阻(RP);其特徵在於該電流比較器裝置(7)包括第一(D1)和第二(D2)二極體，它們的相同極性的一端與裝置(5)連接，以產生一個門限電流(KILIM)，該第一二極體(D1)的另一端與該第一饋電端子(1C)連接，該第二二極體(D2)的另一端與該電阻(RDC)的另一端連接;和轉換器裝置(TR12，OP8)，它具有一個與所說的該第二二極體(D2)的另一端連接的輸入端和一個形成該比較器裝置(7)的輸出的輸出端;並且該電子開關(S)包括一個三極體(TRS)，它的發射極-集電極部分與該第二饋電端子(1D)串聯，而它的基極構成了所說的控制端，當與該線路電流的橫向成份成比例的電流低於該門限電流(KILIM)時，所說的三極體(TRS)被加上偏壓而導通。
全文摘要
本發明公開了一種在電話用戶線和主交換機之間的電子接口電路，它利用主交換機電池組(UB)為電話線路(LN)構成一個饋電橋路，並且把線路電流(IL)限制在一個預定的門限值(ILIM)上。該饋電橋路的電壓/電流特性對於低於該門限電流(ILIM)的線路電流(IL)值是平衡的，而每當線路電流(IL)達到所說的門限電流(ILIM)時，該饋電橋路的電壓/電流特性是不平衡的。
文檔編號H04Q3/42GK1068460SQ9210395
公開日1993年1月27日 申請日期1992年4月30日 優先權日1991年6月25日
發明者M·西利貢尼, V·薩維奧蒂 申請人:Sgs-湯姆森微電子有限公司