專利名稱：具有發(fā)送信號(hào)電話線驅(qū)動(dòng)器的電子感應(yīng)器的制作方法
相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用本申請(qǐng)涉及以下美國(guó)專利申請(qǐng)1998年12月16日提交的，名為“不用連接開關(guān)的電話線接口電路”，申請(qǐng)?zhí)枮?9/212,707的美國(guó)專利申請(qǐng)；1999年5月14日提交的，名為“具有有效阻抗的電話線接口電路”，申請(qǐng)?zhí)枮?9/312,218的美國(guó)專利申請(qǐng)。這些申請(qǐng)都轉(zhuǎn)讓給本申請(qǐng)的受讓人，并且每件申請(qǐng)的所披露的內(nèi)容都明確作為本申請(qǐng)的引用內(nèi)容。
2相關(guān)技術(shù)說(shuō)明

圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)中的被稱作回轉(zhuǎn)器的電子感應(yīng)器10。電子感應(yīng)器通常包括具有發(fā)射極電阻Re 14的晶體管12，并且由電阻分壓器16、18進(jìn)行偏置。電阻分壓器16、18連接在整流電壓Tip和振鈴線上，一個(gè)大電容器C2置于晶體管12基極與地之間，以阻止電話線調(diào)制晶體管12的集電極電流。電子感應(yīng)器是電話線接口電路的一部分，電話線接口電路將調(diào)制解調(diào)器連接到電話線上。在該結(jié)構(gòu)中，電子感應(yīng)器確定不影響發(fā)送信號(hào)或接收信號(hào)的交流響應(yīng)的調(diào)制解調(diào)器或電話線的直流工作點(diǎn)。
為了將信號(hào)送入電話線，通常是借助電容器、變壓器或兩者疊加Tip和振鈴線上的信號(hào)。由于線路阻抗為600歐姆，因此驅(qū)動(dòng)線路通常需要一個(gè)能夠驅(qū)動(dòng)5伏峰至峰值那樣大電壓擺幅的低阻抗信號(hào)驅(qū)動(dòng)器。這種擺幅很難用5伏標(biāo)準(zhǔn)電源實(shí)現(xiàn)，并且更不可能在使用3伏電源時(shí)實(shí)現(xiàn)。該電路的另一個(gè)缺點(diǎn)包括需要開關(guān)20以及電容器C1需要大電容量。
通常使用兩個(gè)半個(gè)預(yù)期擺幅的差動(dòng)發(fā)送驅(qū)動(dòng)器來(lái)解決電壓擺幅問(wèn)題，一個(gè)單驅(qū)動(dòng)器具有實(shí)際單線到單線輸出擺幅，或者另一個(gè)單驅(qū)動(dòng)器具有大于5伏的電源電壓。另一種方法是，用合適的電阻40將晶體管基極與分壓器36、38隔離之后，用發(fā)送信號(hào)44驅(qū)動(dòng)電子感應(yīng)器30中晶體管32的基極，如圖2所示。該相似配置目前用于電話應(yīng)答機(jī)。然而，在后一個(gè)配置中，晶體管32的非線性特性影響線路上發(fā)送的信號(hào)，并且該信號(hào)缺少高速調(diào)制解調(diào)器應(yīng)用所需的直線性。
在該配置中，運(yùn)算放大器使晶體管的發(fā)射極上的電壓信號(hào)(經(jīng)負(fù)反饋輸入)線性化，并使線路電流線性擺動(dòng)。特別是，如果集電極電壓足夠高于Ve，則發(fā)送信號(hào)的諧波分量或失真至少低于基本信號(hào)電平80分貝。
本發(fā)明也可以使用復(fù)合晶體管對(duì)來(lái)配置，以便使進(jìn)入第一晶體管基極的運(yùn)算放大器驅(qū)動(dòng)器所需的電流最小化。
圖3示出了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例50。運(yùn)算放大器52驅(qū)動(dòng)電子感應(yīng)器晶體管54的基極，并且接收來(lái)自晶體管54的負(fù)反饋。晶體管與運(yùn)算放大器組合，以形成關(guān)于環(huán)路電流的壓控電流源(VCCS)。連接在整流Tip和振鈴電壓上的分壓器56、68(或等效電壓電路上另一個(gè)節(jié)點(diǎn))向運(yùn)算放大器52的正向輸入端提供一個(gè)直流參考電壓，使線路電流隨線路電壓的增加而自動(dòng)增加。電容器60將發(fā)送信號(hào)驅(qū)動(dòng)器62耦合到運(yùn)算放大器52的正向輸入端。對(duì)晶體管54的反饋電壓，對(duì)交流和直流信號(hào)來(lái)說(shuō)通常是不同的，從而經(jīng)環(huán)路有效地傳遞不同的交流和直流電流。當(dāng)裝置掛機(jī)時(shí)，第二晶體管66為交流調(diào)制解調(diào)器提供增加的隔離。
在該配置中，運(yùn)算放大器52將晶體管54上的電壓信號(hào)(經(jīng)負(fù)反饋輸入)線性化，并且使線路電流根據(jù)表達(dá)式I＝Ve/Re線性擺動(dòng)，其中I是線路電流，Ve是發(fā)射極電壓，Re是射極電阻64的電阻值。如果集電極電壓適當(dāng)高出Ve(可以通過(guò)選擇合適的電阻分壓器比值達(dá)到)，則發(fā)送信號(hào)的諧波分量或失真至少低于基本信號(hào)的水平80分貝。這是高速調(diào)制解調(diào)器應(yīng)用的可接受失真水平，這種明顯改善超出了圖2所示的電路。
網(wǎng)絡(luò)阻抗匹配單元66可以被設(shè)計(jì)成RC網(wǎng)絡(luò)或者可以設(shè)計(jì)成任何其它合適的電路。
圖4示出了本發(fā)明的第二實(shí)施例。除了不使用第二晶體管68外，該實(shí)施例與圖3所示的實(shí)施例相似。不使用第二晶體管68的原因是，網(wǎng)絡(luò)阻抗匹配單元66被配置為“有效阻抗”。然而，該電路仍然提供了低成本付出的良好性能。
圖5示出了本發(fā)明的第三實(shí)施例。復(fù)合配置(復(fù)合晶體管)54、82被用于電子感應(yīng)器晶體管，按照關(guān)閉開關(guān)S1、S2或S3之一的選擇，提供多個(gè)反饋點(diǎn)。當(dāng)外部控制邏輯(未示出)可以選擇不同反饋點(diǎn)以便正確設(shè)置線路上的需要的直流電壓和電流時(shí)，該配置為智能線路電壓控制提供了方便的平臺(tái)。
圖6示出了本發(fā)明的第四實(shí)施例。如上所述，上述的運(yùn)算放大器/晶體管組合可以用來(lái)驅(qū)動(dòng)交流信號(hào)和設(shè)置直流環(huán)路電流。然而，分離的運(yùn)算放大器/晶體管組合將(一個(gè))用于交流信號(hào)，以及(一個(gè))用于直流電流，以便獨(dú)立地控制它們的相應(yīng)增益和改善失真。第一晶體管100用于按上述方式控制直流線路電流，這種控制是由電阻R1和R2確定的。第二晶體管102控制交流線路電流，包括有效阻抗反饋和調(diào)制解調(diào)器的發(fā)送信號(hào)。晶體管100、102和Q2的功效分別經(jīng)電流ITR和Itr獨(dú)立地作用于線路。
在該配置中，直流晶體管100可以在任何電流的非線性區(qū)域進(jìn)行偏置，而且不會(huì)引起交流信號(hào)失真。相反地，交流晶體管102可以用足夠低的電流偏置，以便工作于線性區(qū)域以及在發(fā)送給線路的交流信號(hào)中提供極佳的線性。此外，該配置允許晶體管100和102的發(fā)射極電阻RE1和RE2分別為交流和直流獨(dú)立地設(shè)置增益。
不論運(yùn)算放大器的反向輸入端是連接晶體管100的發(fā)射極還是簡(jiǎn)單地連接到運(yùn)算放大器的輸出端(單位增益緩沖器)，電子感應(yīng)器的運(yùn)算放大器驅(qū)動(dòng)器的使用增加了一個(gè)非常重要的好處在電話線路的調(diào)制解調(diào)器接口電路中將不需要一個(gè)“連接開關(guān)”。
連接開關(guān)通常被定義為當(dāng)調(diào)制解調(diào)器掛機(jī)時(shí)，從電話線路接口物理中斷調(diào)制解調(diào)器電路元件的開關(guān)。由于運(yùn)算放大器正向輸入端的高阻抗，圖6中的電阻R1和R2可以足夠大，以便當(dāng)調(diào)制解調(diào)器掛機(jī)時(shí)，對(duì)電話線提供一個(gè)忽略不計(jì)的負(fù)載作用。通常，當(dāng)R1和R2之和大于5兆歐姆(為實(shí)際電阻值)時(shí)，可以在世界范圍內(nèi)滿足對(duì)掛機(jī)阻抗的要求。因此，如果晶體管的基極經(jīng)開關(guān)接地以防止電流流經(jīng)該晶體管，則即使掛機(jī)，該配置的電子感應(yīng)器可以永久地連接在電話線路上。
本電路配置具有優(yōu)良的線性特征，在運(yùn)算放大器和發(fā)送信號(hào)源中僅需要相對(duì)小的輸出電壓擺幅，并且可以用1伏的低壓電源驅(qū)動(dòng)5伏峰至峰值的線路信號(hào)。由于運(yùn)算放大器的輸入阻抗大，發(fā)送信號(hào)源不必是低阻抗源，因而可以減小體積和降低成本。此外，當(dāng)獲得足夠的線路電壓擺幅所需的電源可以是較低電源時(shí)，該電路適于線路通電的工作。
熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員將明白，在不背離本發(fā)明的精神和范圍的條件下，可以在結(jié)構(gòu)上對(duì)所述的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行各種調(diào)試和修改。因此，應(yīng)當(dāng)理解為，本發(fā)明可以在所附的權(quán)利要求的范圍內(nèi)實(shí)施，而不是像具體說(shuō)明的那樣實(shí)施。
權(quán)利要求
1.一種電子感應(yīng)器電路，包括一個(gè)第一晶體管；以及一個(gè)運(yùn)算放大器，具有正向輸入端和反向輸入端，和一個(gè)連接第一晶體管的基極的輸出端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其中，第一晶體管與運(yùn)算放大器組合，以形成關(guān)于環(huán)路電流的壓控電流源。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子感應(yīng)器電路，還包括一個(gè)分壓器，它與運(yùn)算放大器的正向輸入端形成一個(gè)第一節(jié)點(diǎn)；一個(gè)連接第一節(jié)點(diǎn)的輸入信號(hào)；以及一個(gè)將第一晶體管發(fā)射極連接到運(yùn)算放大器反向輸入端的第一反饋線路。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電子感應(yīng)器電路，還包括一個(gè)連接在分壓器與第二節(jié)點(diǎn)之間的阻抗，所述的第二節(jié)點(diǎn)由二極管電橋的輸出線路和第一晶體管的集電極形成。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電子感應(yīng)器電路，還包括連接在輸入信號(hào)與第一節(jié)點(diǎn)之間的一個(gè)電容器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電子感應(yīng)器電路，還包括連接第一晶體管發(fā)射極的一個(gè)電阻。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電子感應(yīng)器電路，還包括一個(gè)第二晶體管，其中，第二晶體管的發(fā)射極連接二極管電橋，第二晶體管的集電極連接所述阻抗，并且第二晶體管的基極連接第一晶體管的集電極。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電子感應(yīng)器電路，其中，運(yùn)算放大器是TLC2272或等效物，第一晶體管是2N2102或等效物。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電子感應(yīng)器電路，其中，分壓器由10千歐電阻器和1千歐電阻構(gòu)成。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電子感應(yīng)器電路，其中，所述阻抗是600歐姆。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電子感應(yīng)器電路，其中，電子感應(yīng)器是供高速調(diào)制解調(diào)器使用的電話線路接口電路的部分。
12.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電子感應(yīng)電路，還包括一個(gè)按復(fù)合對(duì)配置方式與第一晶體管連接的第二晶體管，在此方式中，第二晶體管的集電極連接第一晶體管的集電極，并且第二晶體管的基極連接第一晶體管的發(fā)射極；一個(gè)連接在第一晶體管基極與運(yùn)算放大器反向輸入端之間的第二反饋線路；以及一個(gè)連接在第二晶體管發(fā)射極與運(yùn)算放大器反向輸入端之間的第三反饋線路；其中，根據(jù)電路需要的電壓特性，第二和第三反饋線路一次一個(gè)地連接運(yùn)算放大器的反向輸入端。
13.一種使用電子感應(yīng)器晶體管將交流調(diào)制解調(diào)器信號(hào)送入電話線的方法，該方法包括以下步驟將交流信號(hào)輸入到運(yùn)算放大器的正向輸入端；將運(yùn)算放大器的輸出輸入到電子感應(yīng)器晶體管的基極；將信號(hào)從電子感應(yīng)器晶體管的發(fā)射極反饋到運(yùn)算放大器的反向輸入端；以及用來(lái)自電子感應(yīng)器晶體管集電極的信號(hào)驅(qū)動(dòng)電話線路。
14.一種具有晶體管類型的電子感應(yīng)器電路，該晶體管驅(qū)動(dòng)交流信號(hào)和/或吸收直流環(huán)路電流，其改進(jìn)特征在于一個(gè)具有正向和反向輸入端的運(yùn)算放大器，其中，運(yùn)算放大器的輸出連接晶體管的基極，交流信號(hào)連接正向輸入端，以及晶體管的發(fā)射極信號(hào)被反饋到運(yùn)算放大器的反向輸入端。
15.一種電子感應(yīng)器電路，包括控制直流環(huán)路電流的第一電路；以及控制交流電流的第二電路。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的電子感應(yīng)器電路，其中，第一電路包括一個(gè)第一晶體管；一個(gè)第一運(yùn)算放大器，具有一個(gè)正向輸入端和一個(gè)反向輸入端，和一個(gè)連接第一晶體管基極的輸出端；一個(gè)分壓器，與運(yùn)算放大器的正向輸入端一同形成一個(gè)第一節(jié)點(diǎn)；一個(gè)連接第一節(jié)點(diǎn)的電容器；一個(gè)連接第一晶體管發(fā)射極的發(fā)射極電阻；以及一個(gè)將第一晶體管發(fā)射極連接到第一運(yùn)算放大器的反向輸入端的第一反饋線路。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的電子感應(yīng)器電路，其中，第二電路包括一個(gè)第二晶體管；一個(gè)第二運(yùn)算放大器，具有一個(gè)正向輸入端和一個(gè)反向輸入端，以及連接第二晶體管基極的一個(gè)輸出；一個(gè)連接在第二晶體管集電極與第二運(yùn)算放大器正向輸入端之間的阻抗；一個(gè)連接第二晶體管發(fā)射極的第二發(fā)射極電阻；一個(gè)輸入到運(yùn)算放大器的正向輸入端的交流信號(hào)；以及一個(gè)將第二晶體管發(fā)射極連接到第二運(yùn)算放大器的反向輸入端的第二反饋線路。
全文摘要
在電子感應(yīng)器電路中,一個(gè)運(yùn)算放大器驅(qū)動(dòng)電子感應(yīng)器晶體管的基極,并接收來(lái)自晶體管發(fā)射極的負(fù)反饋。晶體管與運(yùn)算放大器組合,以形成關(guān)于環(huán)路電流的壓控電流源(VCCS)。連接在整流Tip和振鈴電壓上的分壓器(或等效電壓上的電路的另一個(gè)節(jié)點(diǎn))向運(yùn)算放大器提供一個(gè)直流參考電壓,使線路電流隨線路電壓增加而自動(dòng)增加。一個(gè)電容器將發(fā)送信號(hào)驅(qū)動(dòng)器耦合到運(yùn)算放大器的正向輸入端。該電子感應(yīng)器電路可以使用低壓電源來(lái)驅(qū)動(dòng),并且可以為高速調(diào)制解調(diào)器應(yīng)用提供足夠的直線性。
文檔編號(hào)H04L25/02GK1360789SQ00810277
公開日2002年7月24日 申請(qǐng)日期2000年5月9日 優(yōu)先權(quán)日1999年5月14日
發(fā)明者弗蘭克·薩克, 拉斐爾·拉哈明 申請(qǐng)人:科勝訊系統(tǒng)公司