CN1009897B - 有源阻抗用户线馈电电路 - Google Patents

Abstract

有源阻抗用户线馈电电路含响应控制电路控制的塞尖塞环电压抽头信号以呈现交、直流阻抗的塞尖塞环放大器，用于经塞尖塞环端给双线通信线路中塞尖塞环提供激励电流。响应塞尖塞环端电压并改善纵向干扰和接地故障状态工作容差的直流放大器反相输入端经电阻连于塞尖塞环抽头在工作时完全消除共模信号，补偿放大器连于塞尖塞环抽头间响应控制放大器输出以补偿控制电路正常工作时引入塞尖塞环抽头间的非对称电流，接地故障电流限幅作用阈值在任何工作条件下基本为常数。上述放大器很易由集成电路技术制造。

Description

本发明涉及用于电话系统的用户线电路领域，尤其是关于有源阻抗用户线馈电电路，上述电路已公开在例如美国专利第4，484，032号“有源阻抗变压器辅助的用户线馈电电路”，第4，514，595号“有源阻抗用户线馈电电路”，第4，539，438号“带监控滤波的有源阻抗变压器辅助的用户线馈电电路”，和第4，571，460号“带有改善接地故障保护的有源阻抗用户线馈电电路”中。

典型的有源阻抗用户线馈电电路包括受控而呈现预定交流阻抗和直流电阻特性的塞尖和塞环放大器电路，其目的是通过塞尖和塞环端给双路通信线路提供激励电流。有源阻抗用户线馈电电路是通过塞尖和塞环馈电电阻和塞尖和塞环分压器连在塞尖和塞环端和塞尖和塞环电压抽头上，上述分压器通常由一个镀在电绝缘基片上的薄膜电阻网络提供。美国专利第4，571，460号上公开的用户线馈电电路包括一个输入端通过一对匹配电阻直接连接在塞尖和塞环端的直流放大器。该直流放大器的输出端电阻性地与塞尖和塞环电压抽头相接，并通过一个单向电阻性电流通路连接到塞环放大器电路的输入端。

工作时，上述直流放大器减小了双线通信线路中塞环导线和地之间处于低电阻故障连接情形下的故障电流和伴随的电路发热。这 一状态通常被称作接地故障。且在正常工作时，直流放大器还减少了对控制电路差分输入共模抑制特性的较高要求，从而很容易制造出理想的集成化用户线馈电电路。

如上述专利和标有先有技术的图1所示，该直流放大器由双线通信线路上呈现的并通过电阻连在其反相输入端的电位所控制。因此这些电阻应有非常高的阻值，以帮助直流放大器防护二线通信线路上可能出现的过高电位。此外，匹配电阻的高阻值要求使得把这些元件包含于一个集成电路既使实际上可能但也是很不容易实现的。先有技术中另一个不利因素是控制电路对共模抑制依赖的减小可通过对电阻值的选择在平衡通话状态或非平衡振铃状态下被优化，但并非在两种状态下均可。

本发明的目的是提供一个具有与公开在美国专利第4，571，460号相似工作特性的有源阻抗用户线馈电电路，但本电路方案更经济易造，并进一步消除了塞尖和塞环电压抽头上的共模信号。

按本发明所述的有源阻抗用户线馈电电路包括响应正比于塞尖和塞环馈电电阻上电流的控制信号的塞尖和塞环放大器，它用于通过塞尖和塞环端直接给双线通信线路提供激励电流和交流信息信号，塞尖和塞环端分别由塞尖和塞环馈电电阻连接于塞尖和塞环放大器输出端。塞尖和塞环分压器与塞尖和塞环馈电电阻相互连接并且包括塞尖和塞环电压抽头。一个用于产生控制信号的控制电路包括其输入端跨接在塞尖和塞环电压抽头上的差分放大器。一个直流放大器响应塞尖和塞环上的信号以衰减塞尖和塞环电压抽头上的纵向信号并减小双线通信线路中接地故障状态出现时的故障电流。本有源阻抗用户线馈电电路的特征是直流放大器的反相输入端由第一对具 有相似欧姆值的电阻性元件连接于塞尖和塞环电压抽头，并且直流放大器的输出端由第二对有相似欧姆值的电阻性元件连接于塞尖和塞环电压抽头。当工作时，该直流放大器受到与塞尖和塞环端电位一样的电位衰减。因此该有源阻抗用户线馈电电路中的直流放大器和其余放大器一样在集成电路技术中是很容易制造的。

该有源阻抗用户线馈电电路的进一步特征是：将一个补偿电路连接在塞尖和塞环电压抽头之间，响应控制放大器的输出，用于补偿通常由控制电路工作时引入塞尖和塞环电压抽头之间的非对称电流。由直流放大器产生的接地故障电流限幅作用的阈值基本上不受在塞尖和塞环电压抽头上出现的差分信号变化的影响，因此放宽了控制电路对共模抑制的操作要求。

下面将参照下列附图对一有源阻抗用户线馈电电路的实施例进行讨论，其中：

图1是如前已讨论过的先有技术用户线馈电电路的原理图;

图2是按本发明所述的有源阻抗用户线馈电电路的一个例子的原理图;

图3是按本发明所述的有源阻抗用户线馈电电路的另一个例子的原理图。

图2、3所示的有源阻抗用户线馈电电路在很多方面与前述专利的线路馈电电路的例子相似。因此大部分电路元件使用了相同的标号。而在任何前述专利均未提及的电路元件都使用了不同的标号。

图2和3中，塞尖馈电电阻12串联连接于塞尖端2和塞尖放大大器电路20的输出端4。具有与塞尖馈电电阻相似欧姆值的塞环馈电电阻13串联连接于塞环端3和塞环放大器电路40的输出端 5。塞尖和塞环放大器电路20和40一般由多个用户线电路共用的电话系统的电池供电（未示出）。塞尖分压器14串联连接在端4和3之间，它包括塞尖电压抽头6。塞环分压器15串联连接在端2和5之间，它包括塞环电压抽头7。控制电路60包含一个其差分输入端跨接在电压抽头6和7上的放大器231，如图所示。控制电路60的输出端连于监控和发送引线，用于为相关的电话系统提供交流信息信号和监控信号。控制电路60的输出还电阻性地连接到塞尖放大器电路的正相输入端，做为偏压源V。

电阻45和48串联连接在塞尖和塞环放大器电路20和40的输出端之间，并且电阻45和48的连结点与塞环放大器电路40的反相输入端相连。通常电阻45和48具有相似欧姆值，以使塞环放大器电路40的工作状态为相对于端4上信号增益为1的反相跟随器。因此塞尖和塞环放大器电路工作时的输出交流阻抗和直流电阻特性相似，并主要由交、直流网络78和79确定。如图所示，交、直流网络连接在塞尖放大器电路20的输出端和反相输入端之间。

标号为210至219的电路元件与已描述的有源阻抗用户线馈电电路一起，改善了接地故障保护和共模抑制。

更详细地说，一个其后将被称之为直流放大器210a的差动放大器电路，其输出端通过电阻218a和219a及二极管220和221分别电阻性地连接到塞尖和塞环电压抽头6和7。如图所示，该输出端还通过一条包括串联连接的二极管215和电阻216的单向电阻性电流通路214与塞环放大器电路40的反相输入端相连。此例中，电容217连在电阻216和二极管215的连结 点与地之间。放大器210a的反相输入端由第一对具有相似欧姆值的电阻性元件212a和213a连到塞尖和塞环电压抽头6和7上。直流放大器210a的输出端通过一对反向并联的二极管220、221和第二对有相似欧姆值的电阻性元件218a、219a连接到塞尖和塞环电压抽头上。控制电路60包含一个控制放大器电路和一个补偿放大器电路。控制放大器电路包含一个差动放大器231，而补偿放大器电路包含一个差动放大器235。

图2所示电路的工作原理和图1所示的先有技术电路是基本一样的，不同点是直流放大器210a的输入信号是从塞尖和塞环电压抽头6和7上获得而不是直接从塞尖和塞环端点2和3上获得。直流放大器210a响应任何塞尖和塞环端上出现的共模信号，通过电阻218a和219a在塞尖和塞环电压抽头6和7上实际消除这些信号。电阻218a和219a还充当直流放大器210a的反馈电阻。

因为电阻元件212a、213a、218a和219a对二线通信线路上可能出现的过高电压起到保护作用，所以这些电阻元件值可选择成厚膜技术或集成硅技术很方便形成的值。虽然电阻元件212a和213a应有相同欧姆值，但其实际阻值并不十分严格，因为这些元件通常不通过大电流。超过图1所示电路的一个次要优点是电阻212a和213a不直接跨接于塞尖和塞环端2和3上。从而使该用户线所消耗的“挂机”静态电流略有减少。一个典型的中心局装备了图2所示的用户线电路与装备图1所示的用户线电路相比较，某种程度上减少了能源消耗。图2线路的另一个优点是直流放大器通常与用户线馈电电路的其余电路部分集成于一体。因此 减少了集成电路的引出管脚，并节约了成本。

图2中控制放大器231与电阻232、233相连的连接结构使放大器231通过电阻232得到输出反馈。这一补偿方案是非对称的，以较好地避免通过塞尖和塞环电压抽头6和7的不利的负载效应。如图所示，补偿放大器235与电阻234和236相连。工作时，补偿放大器235的输出与控制放大器231输出相位相反，通过电阻233给塞尖电压抽头6提供所需的对称性。上述补偿作用使塞尖和塞环电压抽头6和7保持恒定电位，并且因此消除了直流放大器210a对不然就会因响应非对称负反馈而出现在塞尖和塞环电压抽头6和7上的差分信号的响应。

图3所示的实施例提供控制放大器231和补偿放大器235另外一种安排的技术方案。控制放大器231与电阻233a和232a相连，这样在工作时，补偿了由电阻232a引入到塞环电压抽头上的非对称电流。在这一实施例中，补偿放大器235与电阻234a和236a相连以提供与控制放大器231的输出反相的模拟信号。所产生的补偿电流通过电阻237流过电阻238和239。

Claims (4)

1、一个有源阻抗用户线馈电电路包括：响应正比于塞尖和塞环馈电电阻(12，13)上电流的控制信号的塞尖和塞环放大器(20，40)，用于分别通过由所述塞尖和塞环馈电电阻连接于所述塞尖和塞环放大器输出端的塞尖和塞环端(2，3)提供激励电流和交流信息信号给二线通信线路，塞尖和塞环分压器(14，15)分别包括塞尖和塞环抽头(6，7)，一个包括一个控制放大器(231)以产生控制信号的控制电路(60)，所述控制放大器具有一个跨接在所述塞尖和塞环电压抽头上的差分输入端，并且有一个直流放大器(210)响应所述塞尖和塞环端上的信号以衰减所述塞尖和塞环电压抽头上的纵向信号，并减小双线通信线路中发生接地故障时的故障电流，所述有源阻抗用户线馈电电路的特征在于：

所述直流放大器的一个反相输入端通过第一对具有相似欧姆值的电阻元件(212a，213a)与所述塞尖和塞环电压抽头相连，且所述直流放大器的输出端还通过第二对具有相似欧姆值的电阻元件(218a，219a)连接到所述塞尖和塞环电压抽头上，从而在工作时所述直流放大器受相对于塞尖和塞环端电位衰减的电位的支配，从而使所述直流放大器和所述有源阻抗用户线馈电电路中的其余放大器一样在集成电路技术中很易制造。

2、如权利要求1所述的有源阻抗用户线馈电电路的进一步特征是：连接在塞尖和塞环电压抽头之间的一补偿电路（235）响应所述控制放大器的输出以补偿非对称电流，所述非对称电流是由所述控制电路在正常工作状态下引入所述塞尖和塞环电压抽头之间的，从而使由所述直流放大器控制的接地故障电流限幅作用的阈值基本上不受所述塞尖和塞环电压抽头上出现的差分信号变化的影响。

3、如权利要求2所述的有源阻抗用户线馈电电路的进一步特征是所述控制放大器的输出端电阻性地连接于所述塞尖和塞环电压抽头，所述补偿电路包括：

其反相输入端与第一和第二电阻元件（234，236）之间的连结点相连的第一放大器（235），所述第一和第二电阻性元件串联连接于所述控制放大器输出端和所述第一放大器输出端之间，所述第一放大器的输出端通过第三电阻元件（233）连接于所述塞尖和塞环电压抽头上。

4、权利要求2所述的有源阻抗用户线馈电电路的进一步特征是所述控制放大器电阻性地连接于所述塞环电压抽头上，上述补偿电路包括：

其反相输入端与第一和第二电阻元件（234a，236a）之间的连结点相连的第一放大器（235），所述第一和第二电阻元件串联连接所述控制放大器输出端和所述第一放大器输出端之间，第三和第四电阻元件（238，239）连接于所述塞尖和塞环电压抽头之间，并且第五电阻元件（237）串联连接于所述第一放大器的输出端和所述第三，第四电阻元件连结点之间。

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