CN101427464A - 用于在开关应用中使用的电子滤波器和电路 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于在开关应用中使用的电子滤波器和电路。该电子滤波器100包括：滤波器部102和104；阻抗校正部106和108，其电连接到所述滤波器部102和104；以及电路改变部110至116，其被布置成改变所述阻抗校正部106和108的至少一个性质，以实现所述阻抗校正部106和108的谐振频率从所述滤波器部的通带内到所述滤波器部102和104的阻带内的偏移。

Description

用于在开关应用中使用的电子滤波器和电路
技术领域
本发明总体上涉及用于在开关应用中使用的电子滤波器和电路的领域，具体地而绝非排他地应用于客户端设备所使用的非对称数字用户线(ADSL)滤波器的领域。
背景技术
电子滤波器用于基于信号的频率来选择和拒绝信号。电子滤波器通常包括用于确定滤波器的频率响应特性的分立元件(例如，电容器、电感器和/或电阻器)的组合。然而，近来已经发展了基于数字信号处理(DSP)技术的电子滤波器。基于滤波器的DSP的频率响应特性由DSP所执行的软件来确定。
通常基于滤波器的频率响应特性来将其分类到若干类别中的一个中。这些类别例如包括低通、高通、带通以及带阻。如同类别名称所表明的，低通滤波器允许(选择)低频信号通过而阻止(拒绝)高频信号。与低通滤波器相对照的是，高通滤波器阻止低频信号而允许高频信号通过。带通滤波器允许特定频率范围内的信号通过而阻止该频率范围之外的信号。与带通滤波器相对照的是，带阻滤波器阻止频率范围内的信号而允许该频率范围之外的信号通过。
电子滤波器的应用范围很宽，作为新近应用的示例，其已经用于对在形成普通老式电话系统(POTS)的一部分的基于铜的用户线上提供的非对称数字用户线服务进行滤波。更具体地说，用于对非对称数字用户线服务进行滤波的滤波器被设计成连接到诸如电话的客户端设备(CPE)。此外，非对称数字用户线滤波器本质上是低通滤波器，其允许DC和语音信号(在DC至约4KHz的频率范围中)通过到达客户端设备，而阻止非对称数字用户线信号(对于ADSL在约25KHz至1104KHz的频率范围中，对于ADSL 2+在约25KHz至2208KHz的频率范围中)使得它们不通过到达客户端设备。
尽管当今的非对称数字用户线滤波器通常很好地执行作为低通滤波器，但是它们具有一些缺点。一个显著的缺点在于，许多非对称数字用户线滤波器不适合于安装在客户端处的分布式装置中。在分布式装置中，单独的滤波器插入到位于客户端的各电话插孔中，这本质上导致多个滤波器彼此并联地连接到单条用户线。不幸的是，当现存的非对称数字用户线滤波器彼此并联地连接时，各单独的滤波器的滤波性能会劣化。更具体地说，滤波性能的劣化可以归因于低通滤波电路(彼此并联)的阻抗所导致的并联加载效应。
许多当今的电子滤波器包括用于将电子元件选择性地切换到滤波电路之中或之外的基于半导体的开关电路(通常基于晶体管)。半导体装置例如可以用在非对称数字用户线滤波器中，用于响应于用户线回路电流的存在或不存在而将电子元件切换进来或出去。在考查许多当今的电子滤波器中所使用的现存的基于半导体的开关电路时，本发明人惊奇地发现，现存的基于半导体的开关电路可以将显著的噪声引入到滤波器的通带中。在进一步研究时，本发明人发现，在不存在用户线回路电流(例如，连接到处于挂机(on-hook)状态的CPE且与同一线路上的其他滤波器相并联的滤波器)的情况下，噪声通常是基于半导体的开关电路中所使用的晶体管的集电极与基极之间存在的pn结构的非线性特性的结果。
在非对称数字用户线滤波器的情况下，本发明人发现，传统的基于半导体的开关电路在与早期非对称数字用户线技术(信号)相结合地使用时几乎不产生非期望噪声。然而，本发明人还发现，当为后来的诸如ADSL 2+的非对称数字用户线技术(信号)所使用时，在不存在用户线回路电流(例如，连接到处于挂机状态的CPE且与同一线路上的其他滤波器相并联的滤波器)的情况下，传统的基于半导体的开关电路会在滤波器的通带中产生相当多的非期望噪声，本发明人所发现的是ADSL 2+中所使用的较高的信号功率的结果。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供了一种电子滤波器，其包括：
滤波器部；
阻抗校正部，其电连接到所述滤波器部；以及
电路改变部，其被布置成改变所述阻抗校正部的至少一个性质，以实现所述阻抗校正部的谐振频率从所述滤波器部的通带内到所述滤波器部的阻带内的偏移。
根据本发明第一方面的实施方式的滤波器的优点在于，例如，当连接到滤波器的电话(或任意其他客户先前设备)处于挂机状态时，通过偏移阻抗校正部的谐振频率，可以增加滤波器的阻带衰减。增加阻带衰减的效果在于，滤波器仍可以对语音频带之外的信号提供合理的衰减量，这对于促使挂机通信信号(例如，经编码的DTMF信号、计费脉冲信号或主叫ID信号)的交换特别有用。
优选的是，所述电路改变部被布置成改变所述滤波器部的至少一个性质，以实现所述滤波器部的阻带阻抗的增加。
增加阻带阻抗的优点在于，使对可能连接到或并联于滤波器的其他滤波器的并联加载效应最小化。
优选的是，所述滤波器部的所述性质包括电容，并且其中，所述电路改变部被布置成通过将所述电容减小到比零法拉大的值来实现阻带阻抗的增加。
将电容减小到零法拉的优点在于，作为完全去除电容(减小到零)的替代，确保例如当连接到滤波器的电话处于挂机状态时，滤波器部保持某一阻带衰减。
优选的是，所述电路改变部被布置成基于用户线回路电流来改变所述阻抗校正部的性质并改变所述滤波器部的性质。
基于用户线环路电流来改变性质的优点在于，提供了一种用于基于电话是处于挂机状态还是离钩(off-hook)状态来进行开关的容易的方法。
优选的是，所述阻抗校正部的性质包括阻尼电阻和电容，并且其中，所述电路改变部被布置成通过减小电容来实现谐振频率的偏移，并且其中，所述电路改变部进一步被布置成增加阻尼电阻。
优选的是，所述滤波器部包括：按照使得与通带和阻带相关联的截止频率为约12KHz的方式布置的多个级联低通滤波器。
优选的是，所述阻抗校正部包括：并联谐振电路，其电连接到级联低通滤波器的第一个和级联低通滤波器的第二个。
优选的是，所述电路开关部包括：至少一个半导体装置，其被布置成改变所述阻抗校正部的性质并改变所述滤波器部的性质。
根据本发明的第二方面，提供了一种电子滤波器，其包括：
滤波器部；以及
电路改变部，其被布置成改变所述滤波器部的至少一个性质，以实现所述滤波器部的阻带阻抗的增加。
优选的是，所述滤波器部进一步包括阻抗校正部，并且其中，所述电路改变部被布置成改变所述阻抗校正部的至少一个性质，以实现所述阻抗校正部的谐振频率从所述滤波器部的通带内到所述滤波器部的阻带内的偏移。
优选的是，所述滤波器部的所述性质包括电容，并且其中，所述电路改变部被布置成通过将所述电容减小到比零法拉大的值来实现阻带阻抗的增大。
优选的是，所述电路改变部被布置成基于用户线回路电流来改变所述阻抗校正部的性质并改变所述滤波器部的性质。
优选的是，所述阻抗校正部的所述性质包括阻尼电阻和电容，并且其中，所述电路改变部被布置成通过减小所述电容来实现谐振频率的偏移，并且其中，所述电路改变部被布置成增加阻尼电阻。
优选的是，所述滤波器部包括按照使得与通带和阻带相关联的截止频率为约12KHz的方式布置的多个级联低通滤波器。
优选的是，所述阻抗校正部包括：并联谐振电路，其电连接到级联低通滤波器的第一个和级联低通滤波器的第二个。
优选的是，所述电路开关部包括：至少一个半导体装置，其被布置成改变所述阻抗校正部的性质并改变所述滤波器部的性质。
根据本发明的第三方面，提供了一种用于在开关应用中使用的电路，该电路包括：
晶体管开关布置，其包括第一类型的半导体基区；以及
半导体装置，其具有包括电连接到所述半导体基区的所述第一类型的半导体区的pn结构。
具体实现本发明的第三方面的电路的优点在于，其具有改善现存的基于半导体的开关电路有可能产生的通带噪声的潜力。
优选的是，所述半导体装置包括：晶体管激励器(actuator)布置，其被布置成使所述晶体管开关布置在开状态与关状态之间切换。
优选的是，所述晶体管开关布置和所述晶体管激励器布置限定了互补的晶体管对，其中：所述晶体管激励器布置的集电极电连接到所述晶体管开关布置的基极；并且，所述晶体管激励器布置的基极电连接到所述晶体管开关布置的发射极，所述晶体管开关布置的发射极还电连接到所述晶体管激励器布置的发射极。
附图说明
尽管任何其他的实施方式可能落入本发明的范围内，但是下面将参照附图仅通过示例的方式来描述本发明的实施方式，在附图中：
图1(a)是根据本发明的滤波器的实施方式的图示；
图1(b)至图1(e)是图1(a)中描绘的滤波器的一部分的另选实施方式的图示；以及
图2(a)至图2(e)是基于晶体管的开关电路的图示。
具体实施方式
图1(a)描绘了根据本发明的实施方式的电子滤波器100的示意图，该滤波器100特别适合于用作用于客户端设备(例如，家庭电话)的非对称数字用户线滤波器。如此，本领域技术人员易于理解，滤波器100是用来电连接到普通老式电话系统的用户线并电连接到客户端设备。
本领域技术人员还应理解，滤波器100本质上用作允许用户线上的DC和语音频带中的信号(大致上指DC至约4KHz)通过到达客户端设备、而阻止(衰减)非对称数字用户线带中的信号(大致上在25KHz至超过2208KHz之间延伸)通过到达客户端设备的低通滤波器。
如从图1(a)中可以看到的，滤波器100包括一起形成滤波器部的倒L型低通滤波器102和T型低通滤波器104。除了滤波器102和104之外，滤波器100还包括一起形成电插入在倒L型滤波器102与T型滤波器104之间的阻抗校正部的一对并联谐振电路106和108。滤波器100还包括一起形成电路改变部的若干基于晶体管的电路110至116。电路中的一个电路110电连接到倒L型低通滤波器102，而电路中的两个电路112和114电连接到并联谐振电路106和108。此外，电路中的一个电路116电连接到T型低通滤波器104。
倒L型低通滤波器102包括电感分别为约4mH的两个电感器118和120。其中一个电感器118用来以串联方式电连接到用户线的“尖(tip)”线，而另一电感器120用来以串联方式电连接到用户线的“环(ring)”线。设想尖线和环线可以颠倒。低通滤波器102包括用于保持用户线的平衡方面的两个电感器118和120。除了电感器118和120之外，倒L型低通滤波器102还包括以串联方式彼此电连接的两个电容器122和124。电容器122和124还电跨接电感器118和120，以形成倒L型低通滤波器布置。其中一个电容器122的电容为22nF，而另一电容器124的电容为6.8nF。电容器122和124还称作“旁路电容器”。
本领域技术人员易于理解，电感器118和120的值以及电容器122的值导致低通滤波器102的通带大致上在DC至12KHz的频率范围中且阻带在约25KHz至超过20MHz的频率范围中。低通滤波器102的通带使得用户线上的DC和语音(音频)信息通过低通滤波器102，而阻带将阻止(衰减)用户线上的非对称数字用户线信号通过低通滤波器102。
如在本说明书的前面段落中所概述的，滤波器100还包括一对并联谐振电路106和108。其中一个谐振电路106以串联方式与倒L型低通滤波器102的电感器中的一个118相连接，而另一谐振电路108以串联方式与倒L型低通滤波器102的另一电感器120相连接。滤波器100包括用于保持用户线的平衡特性的两个谐振电路106和108。每个谐振电路106和108包括均以并联方式彼此电连接的电感器126和128、阻尼电阻器130和132以及电容器134和136。电感器126和128中的每一个的值约为4.7mH(1:1变压器的两个绕组)，而电阻器130和132每一个的值分别为5.1kOhm。电容器134和136每一个的值分别为1.5nF。谐振电路106和108每个还包括另一电阻器138和140以及另一电容器142和144。附加电阻器138和140以及附加电容器142和144以并联方式彼此连接。此外，附加电阻器138和140以及附加电容器142和144电连接到电感器126和128、电阻器130和132以及电容器134和136。附加电阻器138和140以及附加电容器142和144还电连接到基于晶体管的电路112和114。
本领域技术人员易于理解，电感器126和128以及电容器134、136、142和144的值确定了谐振电路106和108的谐振频率，而阻尼电阻器130、132、138和140确定了谐振电路106和108的阻尼系数(Q)。谐振电路106和108的主要目的是确保滤波器100的阻抗近似等于用户线的阻抗，从而将滤波器100的回波损耗设定得尽可能高。如在本说明书的后续段落中更详细地概述的，谐振电路106和108还(选择性地)用于将信号(ADSL)在阻带中的衰减增加约30KHz至1104KHz。
如在本说明书的前面段落中所描述的，滤波器100还包括T型滤波器104。T型滤波器104包括四个并联的谐振电路146至152以及两个电容器154和156。谐振电路中的两个146和148以串联方式彼此电连接，并且还以串联方式与形成阻抗校正部的、谐振电路中的一个106电连接。T型滤波器104的另两个谐振电路150和152也以串联方式彼此电连接，并且还以串联方式与形成阻抗校正部的另一谐振电路108电连接。使谐振电路146至152按照电连接到谐振电路106和108的对称的对的方式组织，保持了用户线的平衡特性。两个电容器154和156以串联方式彼此电连接。此外，两个电容器电布置在第一对谐振电路146和150与第二对谐振电路148和152之间，由此形成T型低通滤波部。
并联谐振电路146至152分别包括均以并联方式彼此电连接的电感器158至164、电容器166至172以及阻尼电阻器174至180。谐振电路中的两个146和150中的电感器158和162的电感约为2700μH，而谐振电路146和150的电容器166和170的电容约为10nF。此外，两个谐振电路146和150的每一个中的电阻器174和178的电阻约为5.1kOhm。另两个谐振电路148和152中的电感器160和164的电感约为1100μH，而另两个谐振电路148和152中的电容器168和172的电容约为15nF。另两个谐振电路148和152中的电阻器176和180的电阻约为680Ohms。
本领域技术人员易于理解，电感器158至164、电容器166至172以及电阻器174至180的值导致T型滤波器104的截止频率约为13KHz，并且还在约30KHz处提供了锐而深的衰减。T型滤波器104的通带使得通带中的包括DC在内的语音(音频)信息(即，DC至约13KHz)通过滤波器104，而阻带将阻止(严重衰减)用户线上的非对称数字用户线信号通过滤波器104。
如在本说明书的前面段落中所概述的，滤波器100包括若干基于晶体管的电路110至116。如在本说明书的后文中更详细地描述的，基于晶体管的电路中的两个电路112和114所提供的主要功能是引致阻抗校正器106和108的至少一个性质的改变，以实现电路的谐振频率的改变。另两个晶体管电路110和116所提供的主要功能是引致倒L型滤波器102和T型滤波器104的至少一个性质的改变，以实现滤波器102和104的阻带阻抗的增加。
用于引致阻抗校正电路106和108的性质的改变的晶体管电路112和114分别包括NPN晶体管182和184以及PNP晶体管186和188。另外的晶体管电路110和116分别包括两个PNP晶体管190至196。此外，基于晶体管的电路110和116分别包括被布置成形成全桥的两个二极管198至204(或者在另选的实施方式中，二极管198至204反向的情况下的两个NPN晶体管)以及三个电阻器206至216。NPN晶体管182和184为3904系列晶体管的形式，而PNP晶体管186至196为3906系列晶体管的形式。二极管198至204为1N4148型。各晶体管电路110和116中的电阻器中的两个电阻器206、210、212和216的电阻为68Ohms，而另一电阻器的电阻为100kOhms。
关于用于引致倒L型滤波器102和T型滤波器104的性质的改变的晶体管电路110和116，各电路110和116中的两个晶体管190至196使它们的集电极电连接在一起，并电连接在滤波器102和104的两个电容器(旁路电容器)122、124、154和156之间，使得集电极电布置在两个电容器122、124、154和156之间。此外，晶体管190至196的集电极电连接到二极管198和200的共阳极。当不存在通过滤波器100的回路电流(即，客户端设备处于挂机状态)时，晶体管电路110和116处于关闭状态，二极管198和200的共阳极以及晶体管190和196的集电极表现出高阻抗，旁路电容器122和156被绝缘而不能电连接到倒L型低通滤波器102和T型滤波器104，只是通过与122和156相串联的小电容124和154而泄漏，从而形成弱倒L型滤波器102和弱T型滤波器104，这是减小有效旁路电容器的结果。然而，在客户端设备的该挂机状态的过程中，滤波器100的Line端口与POTS端口之间的任何信息交换经由电跨接晶体管—二极管桥电路110和116的旁路电阻器226和228以及230和232而得以保持。当存在通过滤波器100的回路电流(CPE离钩)时，晶体管—二极管桥110和116打开，晶体管—二极管桥110和116的共阳极以及集电极连接点表现出低阻抗，旁路电容器122连接到倒L型滤波器102的电感器120以及阻抗校正谐振电路108，并成为强倒L型滤波器102，旁路电容器156连接到两个相邻的谐振电路146和148，并成为强T型滤波器104。
晶体管电路中的一个110中的晶体管190和192的发射极电布置(连接)在倒L型低通滤波器102的电感器120与以串联方式电连接到电感器120的并联谐振电路108之间。另一晶体管电路116中的晶体管194和196的发射极电布置(连接)在T型滤波器104中的串联连接的谐振电路中的两个电路146与148之间。各晶体管190至196的基极经由电阻器206、210、212和216中的一个而电连接到相关联的基于晶体管的电路110和116中的另一晶体管190至196的基极。基于晶体管的电路110和116中的各二极管198至204电跨接晶体管电路110和116中的唯一的晶体管190至196的发射极和集电极。
关于用于引致阻抗校正电路106和108的性质的改变的晶体管电路112和114，这些电路112和114中的每一个中的两个晶体管182至188的基极电连接在一起。此外，电路中的一个电路112中的晶体管182和186的基极经由1kOhm的电阻器218而电布置(连接)在T型滤波器104中的串联连接的谐振电路中的两个电路146与148之间。除了电连接在一起之外，另一晶体管电路114中的晶体管184和186的基极经由1kOhm的电阻器220而电布置(连接)在倒L型滤波器102的电感器120与相对应的串联连接的并联谐振电路108之间。
晶体管电路中的一个电路112中的晶体管182和186的发射极电连接在一起，并且还电连接到倒L型滤波器102中的电感器中的一个电感器118。在形成阻抗校正部的、谐振电路中的一个电路106中，相同晶体管182和186的集电极也电连接在一起，并电连接到附加电阻器140和附加电容器142。另一晶体管电路114中的晶体管184和188的发射极电连接在一起，并且还电连接到T型滤波器104中的谐振电路中的一个电路150。在形成阻抗校正部的、并联谐振电路中的一个电路108中，相同晶体管184和188的集电极电连接在一起，并且还电连接到附加电阻器138和附加电容器144。
基于晶体管的电路中的两个电路112和114所提供的主要功能是选择性地将附加电阻器138和140以及附加电容器142和144切换到并联谐振电路106和108之中或之外，由此改变电路106和108的性质(是电阻和电容)，以使电路106和108的谐振频率在倒L型滤波器102和T型滤波器104的通带与阻带之间偏移。另两个晶体管电路110和116所提供的主要功能是选择性地将电容器124和154“切换”到倒L型滤波器102和T型滤波器104之中或之外。将电容器124和154切换到滤波器102和104之中或之外的目的是引致滤波器102和104的性质(电容)的改变，以增加或减小滤波器102和104的阻带阻抗。
关于晶体管电路110和116的操作，每个都包括形成桥的两个二极管198至204、两个晶体管190至196及其基极电阻器206至216，使得当存在通过滤波器100的回路电流(CPE离钩)时，该桥中串联的晶体管190至196以及二极管198至204正向偏压，并且桥中心连接点(集电极与阳极连接在一起)通过正向偏压的晶体管和二极管198至204而导通(打开)。当不存在通过滤波器100的回路电流(CPE挂机)时，晶体管190至196以及二极管198至204中的任一个都不正向偏压，桥中心连接点(集电极与阳极连接在一起处)为高阻抗(关闭)，然而，在CPE挂机状态的过程中，通过滤波器100的信息交换经由电跨接电路110和116的旁路电阻器226至232而得以保持。
关于晶体管电路110和116，PNP晶体管的晶体管190至196为3906系列晶体管的形式；然而，当二极管198至204的极性颠倒时，3904系列形式的NPN型晶体管(在本发明的另选实施方式中)也可以实现相同的效果。NPN晶体管182和184为3904系列晶体管的形式，而PNP晶体管186至196为3906系列晶体管的形式。二极管198至204为IN4148型。
关于用于引致倒L型滤波器102和T型滤波器104的性质的改变的晶体管电路110和116，晶体管电路110和116使晶体管190至196的集电极与二极管198至204的阳极电连接在一起(桥中心连接点)，并且还电连接在滤波器102和104的两个电容器(旁路电容器)122、124、154和156之间。晶体管电路中的一个电路110中的晶体管190和192的发射极以及二极管198和200的阴极电布置(连接)在倒L型低通滤波器102的电感器120与以串联方式电连接到电感器120的并联谐振电路108之间。另一晶体管电路116中的晶体管194和196的发射极以及二极管202和204的阴极电布置(连接)在T型滤波器104中的串联连接的谐振电路中的两个电路146与148之间。
基于晶体管的电路中的两个电路110和116所提供的主要功能是选择性地改变倒L型低通滤波器102的旁路电容并改变T型低通滤波器104的旁路电容。当不存在通过滤波器100的回路电流(CPE挂机)时，晶体管—二极管桥110和116关闭，电路110和116的桥中心(晶体管190至196的集电极与二极管198至204的阳极电连接在一起处)表现出高阻抗，旁路电容器122和156被绝缘而不能连接到倒L型低通滤波器102和T型滤波器104，只是通过与122和156串联的小电容器124和154而泄漏，从而形成弱的倒L型滤波器102和弱的T型滤波器104，这是减小有效旁路电容器的结果。然而，在CPE的挂机状态的过程中，Line端口与POTS端口之间的任何信息交换经由跨接晶体管—二极管桥110和116的旁路电阻器226至230和232而得以保持。当存在通过滤波器100的回路电流(CPE离钩)时，晶体管—二极管桥110和116打开，电路110和116的桥中心(晶体管190至196的集电极与二极管198至204的阳极电连接在一起处)表现出低阻抗，旁路电容器122布置(连接)在倒L型滤波器102的电感器129与阻抗校正谐振电路108之间，从而成为强的倒L型滤波器102。旁路电容器156布置(连接)在两个谐振电路146与148之间并成为强的T型滤波器104。
关于用于引致阻抗校正谐振电路106和108的性质的改变的晶体管电路112和114，这些电路112和114中的每一个电路中的两个晶体管182至188使它们的发射极电连接到谐振电路106和108的电感器126和128的一端，并使它们的集电极电连接到依次连接到电感器126和128的另一端的并联谐振电容器142和144以及阻尼电阻器138和140。晶体管电路112和114的基极经由基极电阻器218和220而连接到晶体管电路110和116的远端，作为对连接到滤波器100的CPE的挂机/离钩状态进行检测的源。晶体管电路112和114包括3906和3904系列晶体管形式的互补的晶体管对NPN和PNP。然而，取决于用户线的尖和环终端上的DC极性，晶体管中的仅一个充当基于晶体管的开关。
基于晶体管的电路中的两个112和114所提供的主要功能是取决于连接到滤波器100的CPE是“离钩”还是“挂机”而选择性地将谐振电容器142和144以及阻尼电阻器138和140“切换”到并联谐振电路106和108之中或之外，由此改变谐振电路106和108的性质(是谐振电容器和阻尼电容器)，从而使电路106和108的谐振频率偏移。当连接到滤波器100的CPE为“离钩”时，基于晶体管的电路112和114导通(打开)，导致总谐振电容器是电容器134和140的总和以及电容器136和144的总和，电路112和114的谐振频率在语音频带内，并且在电路112中阻尼电阻是并联电阻器130和140，在电路114中阻尼电阻器是并联电阻器132和138。电路112和114用于补偿滤波器100到线的阻抗(当连接到滤波器100的CPE为离钩时)。当连接到滤波器100的CPE为“挂机”时，基于晶体管的电路112和114关闭(不导通)，电容器142和144以及电阻器138和140从电路112和114中去除，利用电路106和108中的仅电容器134和136的小得多的电容，电路106和108的谐振频率偏移到阻带中的约30kHz处的高得多的频率。电路106和108用作对T型低通滤波器104的附加并联谐振储能电路，即使在CPE处于挂机状态时也向ADSL信号提供衰减更大的滤波器100而不会对任何其他并联的滤波器造成并联加载效应。
当滤波器100电连接到用户线及客户端设备(例如，家庭电话)时，用户线回路电流将流经滤波器100。此外，当客户端设备处于离钩状态时，用户线回路电流将流动。当客户端设备处于挂机状态时，用户线回路电流将不流经滤波器100。
本领域技术人员易于理解，本发明并不限于图1(a)中所描绘的电子元件的具体布置。例如，设想作为使用图1(a)中所描绘的谐振电路106和108的替代，滤波器100可以使用图1(b)至图1(e)中所描绘的另选的谐振电路106和108。
如本说明书的“背景技术”部分中所指出的，本发明人已经令人惊讶地发现，基于半导体的开关电路(例如，图1(a)中所描绘的基于晶体管的电路110至116)在没有用户线回路电流(例如，连接到处于挂机状态的CPE并与同一线路上的其他滤波器相并联的滤波器)的情况下易在滤波器部102和104的通带中产生非期望噪声。尽管基于晶体管的电路110至116在与早期非对称数字用户线技术(信号)相结合地使用时不趋向产生非期望噪声，但是电路110至116在为诸如ADSL 2+的后来的非对称数字用户线技术(信号)所使用时有在滤波器102和104的通带中产生非期望噪声的趋势。为了改善在为后来的非对称数字用户线技术(信号)所使用时的非期望噪声，基于晶体管的电路110至116可以由基于图2(a)和图2(b)中所描绘的电路200的开关布置来替代。
参照图2(a)和图2(b)，各电路200包括晶体管开关布置202，晶体管开关布置202包括具有集电极206、基极208及发射极210的晶体管204。图2(a)中所描绘的晶体管204是PNP晶体管，因此集电极206和发射极210分别与独立的P型半导体区相关联。另一方面，基极208与N型半导体区相关联。与图2(a)相对照，图2(b)中所描绘的晶体管204是NPN晶体管，这样，集电极206和发射极210分别与独立的N型半导体区相关联。而基极208与P型半导体区相关联。
除了晶体管开关布置202之外，各电路200还包括具有pn结构的半导体装置212，该pn结构包括类型与晶体管204的基极208所关联的区相同的半导体区。结果，该pn结构在图2(a)中所描绘的晶体管204的情况下具有N型区，而在图2(b)中所描绘的晶体管204的情况下具有P型区。更具体地说，在图2(a)的电路200中，半导体装置212是NPN晶体管的形式，或者在图2(b)的电路200中，是PNP晶体管。结果，晶体管开关布置202和半导体装置212形成互补的晶体管对；即，由NPN晶体管和PNP晶体管组成的两个不同类型的晶体管。
晶体管开关布置202的基极208电连接到半导体装置212的集电极214，同时半导体装置212的基极216经由电阻器218而电连接到晶体管开关布置202的发射极210。半导体装置212的发射极220经由另一电阻器222而电连接到晶体管开关布置202的发射极210。
半导体装置212被布置成通过设定晶体管204的基极208相对于晶体管204的发射极210的电势来使晶体管开关布置202在开状态与关状态之间切换。在开状态，电流或信号可以经由晶体管204的集电极206和发射极210而流经晶体管204。在关状态，电流或信号不能经由晶体管204的集电极206和发射极210而流经晶体管204。
图2(a)和图2(b)中所描绘的电路200的优点在于，晶体管204的集电极206与基极208之间的pn结构的非线性特性为半导体装置212的集电极214与基极216之间的pn结构所改善。通过改善pn结构的非线性特性，开关电路200在与诸如ADSL2+的后来的非对称数字用户线技术(信号)相结合地使用时在滤波器102和104的通带中产生非期望噪声的可能性较小。
本领域技术人员易于理解，可以使用图2(a)和图2(b)中所示的基本电路200的各种不同的实施方式。在这点上，图2(c)至图2(e)描绘了另选的实施方式。本领域技术人员还应理解，图2(a)至图2(e)中所示的各种电路并不限于使用晶体管来实现。设想可以使用其他合适的半导体装置，例如包括场效应晶体管或分立的二极管的适当排列。本领域技术人员应进一步理解，图2(a)至图2(e)中所描绘的电路并不限于为滤波器100所使用，而可以应用于需要基于半导体的开关电路的其他领域。
尽管参照上述实施方式而描述了本发明，但是本领域技术人员应当理解，可以在不脱离本发明的范围的前提下做出改变和改进，并且本发明的元件和步骤可以由等同物来替代。另外，在不脱离本发明的中心范围的前提下，可以对本发明的教示做出许多变型以适合于具体的情况或材料。尽管上文中没有特地描述这种更改、改变、变型和改进，但是仍然意指并暗指它们在本发明的范围和精神内。因此，意指本发明并不限于作为用于实现本发明的实施方式而公开的具体实施方式，而本发明将包括落入独立权利要求的范围内的所有的实施方式。

Claims (21)

1、一种电子滤波器，其包括：
滤波器部；
阻抗校正部，其电连接到所述滤波器部；以及
电路改变部，其被布置成改变所述阻抗校正部的至少一个性质，以实现所述阻抗校正部的谐振频率从与所述滤波器部的通带到所述滤波器部的阻带内的偏移。
2、根据权利要求1所述的电子滤波器，其中，所述电路改变部被布置成改变所述滤波器部的至少一个性质，以实现所述滤波器部的阻带阻抗的增加。
3、根据权利要求2所述的电子滤波器，其中，所述滤波器部的所述性质包括电容，并且其中，所述电路改变部被布置成通过将所述电容减小到比零法拉大的值来实现阻带阻抗的增加。
4、根据权利要求3所述的电子滤波器，其中，所述电路改变部被布置成基于用户线回路电流来改变所述阻抗校正部的性质并改变所述滤波器部的性质。
5、根据权利要求4所述的电子滤波器，其中，所述阻抗校正部的性质包括阻尼电阻和电容，并且其中，所述电路改变部被布置成通过减小所述电容来实现所述谐振频率的偏移，并且其中，所述电路改变部进一步被布置成增加所述阻尼电阻。
6、根据权利要求5所述的电子滤波器，其中，所述滤波器部包括：按照使得与通带和阻带相关联的截止频率为约12KHz的方式布置的多个级联低通滤波器。
7、根据权利要求6所述的电子滤波器，其中，所述阻抗校正部包括：并联谐振电路，其电连接到级联低通滤波器的第一个和级联低通滤波器的第二个。
8、根据权利要求7所述的电子滤波器，其中，所述电路开关部包括：至少一个半导体装置，其被布置成改变所述阻抗校正部的性质并改变所述滤波器部的性质。
9、一种电子滤波器，其包括：
滤波器部；以及
电路改变部，其被布置成改变所述滤波器部的至少一个性质，以实现所述滤波器部的阻带阻抗的增加。
10、根据权利要求9所述的电子滤波器，其中，所述滤波器部进一步包括阻抗校正部，并且其中，所述电路改变部被布置成改变所述阻抗校正部的至少一个性质，以实现所述阻抗校正部的谐振频率从所述滤波器部的通带内到所述滤波器部的阻带内的偏移。
11、根据权利要求10所述的电子滤波器，其中，所述滤波器部的性质包括电容，并且其中，所述电路改变部被布置成通过将所述电容减小到比零法拉大的值来实现阻带阻抗的增大。
12、根据权利要求11所述的电子滤波器，其中，所述电路改变部被布置成基于用户线回路电流来改变所述阻抗校正部的性质并改变所述滤波器部的性质。
13、根据权利要求12所述的电子滤波器，其中，所述阻抗校正部的性质包括阻尼电阻和电容，并且其中，所述电路改变部被布置成通过减小所述电容来实现谐振频率的偏移，并且其中，所述电路改变部被布置成增加阻尼电阻。
14、根据权利要求13所述的电子滤波器，其中，所述滤波器部包括按照使得与通带和阻带相关联的截止频率为约12KHz的方式布置的多个级联低通滤波器。
15、根据权利要求14所述的电子滤波器，其中，所述阻抗校正部包括：并联谐振电路，其电连接到级联低通滤波器的第一个和级联低通滤波器的第二个。
16、根据权利要求15所述的电子滤波器，其中，所述电路开关部包括：至少一个半导体装置，其被布置成改变所述阻抗校正部的性质并改变所述滤波器部的性质。
17、一种用于在开关应用中使用的电路，该电路包括：
晶体管开关布置，其包括第一类型的半导体基区；以及
半导体装置，其具有包括电连接到所述半导体基区的所述第一类型的半导体区的pn结构。
18、根据权利要求17所述的电路，其中，所述半导体装置包括：晶体管激励器布置，其被布置成使所述晶体管开关布置在开状态与关状态之间切换。
19、根据权利要求18所述的电路，其中，所述晶体管开关布置和所述晶体管激励器布置限定了互补的晶体管对，其中：所述晶体管激励器布置的集电极电连接到所述晶体管开关布置的基极；并且，所述晶体管激励器布置的基极电连接到所述晶体管开关布置的发射极，所述晶体管开关布置的发射极还电连接到所述晶体管激励器布置的发射极。
20、根据权利要求1或9所述的电子滤波器，本质上如这里参照附图所描述的。
21、根据权利要求17所述的电路，本质上如这里参照附图所描述的。
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