CN1083646C - 具有改进的收发间隔的数据存取装置 - Google Patents

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Abstract

一种具有混合转换电路的数据存取装置(DAA)，用于通过向DAA的接收信道上的伺服反馈差动放大器的反相输入端提供一发送抵消信号而使发送信号与接收信号相分离。该抵消信号由可与DAA的发送信道上的光学隔离器内的发光二极管相光耦合的光电二极管提供。抵消信号增益可被独立地控制。

Description

具有改进的收发间隔的数据存取装置
本发明一般涉及一种称作“数据存取装置”(或“DAA”)的装置，用于把数据终端设备(“DTE”)与电话线相连接。本发明尤其涉及一种包含具有改进的收发分离的光学绝缘的混合转换(transhybrid)的光学数据存取装置(DAA)。
电话信号经公用电话交换网(“PSTN”或“网络”)提供给用户。网络的用户部分具有称作“塞尖(tip)”和“塞环(ring)”的两条线。这两个线路传输与传送给用户和从用户传送的信息，以及诸如接续请求(或“振铃”)信号那样的控制信号。该网络的带宽在300Hz至3.4KHz之间。所以，任何数据终端设备(DTE)，如，数据调制解调器，传真机，(非蜂窝)便携电话机，扬声器电话，信息应答机必须与该网络(PSTN)相兼容以便正确地实现其功能。为此目的，数据存取装置(DAA)提供一个接口，用于在数据终端设备(DTE)与网络(PSTN)之间桥接任何不相容性。
此外，网络(PSTN)必须防止因有故障的数据终端设备(DTE)或从数据终端设备(DTE)到其电源线的不小心短路造成的损坏。实际上，美国联邦通信委员会(“FCC”)要求在数据终端设备(DTE)与公用电话交换网(PSTN)之间应有1500伏的绝缘。在过去，数据存取装置(DAA)使用变压器提供这种电绝缘。尽管变压器足以使该网络与DTE隔离，及尽管变压器允许双向信号传输(即，在初级侧上的AC信号将在次级侧感应一个信号，次级侧上的AC信号将在初级侧上感应一个信号)，但这仍有许多缺点。首先变压器比固态器件造价高。其次，变压器比较大和笨重。因而，变压器不能很好地适应要求接口有最小体积和重量的应用，例如便携式DTE，如，便携个人计算机，便携传真机，和便携调制解调器。因此，需要便宜的、小的、和重量轻的数据存取装置(DTE)。
然而，数据终端设备通常是四线装置，具有分离的发射和接收线对。所以，数据存取装置(DAA)必须包含双工电路，或混合转换电路，以桥接该二线网络和四线数据终端设备(DTE)。由于数据可以同时发送和接收，因此，该混合转换电路必须分离发送和接收信号路径。这种分离是通过抑制在混合转换电路输出端的发送信号电平，并把该信号倒相以形成发送抵消信号来实现的。该信号被加到混合转换电路的接收输入端，从而使发送的信号与接收信号相分离。在已知的DAA中，发送抵消信号从线路驱动电路的输出端得到。遗憾的是，这种抵消信号不能被独立地控制。因而，需要具有改进的发送-接收分离电路的DAA。
数据存取装置(DAA)理想的情况应该具有：平坦的频率响应、恒定的群延迟、极小的振幅和频率失真，并应该与网络线路的阻抗相匹配。
简单地说，本发明提供了一种数据存取装置，该数据存取装置包含一个产生与线路驱动电路无关的发送抵消信号的混合转换电路，以达到发送-接收分离。因而，例如可以独立地控制混合转换电路产生的抵消信号的增益。
为了更好地理解本发明，下面参照附图说明本发明的示例性实施例。
图1是根据本发明构成的设置了收发分离电路的数据存取装置(DAA)的方框图。
图1是本发明的数据存取装置(DAA)的方框图。要从数据终端设备(DTE)发送的数据被供给第一差动(或伺服反馈)放大器10的第一(同相)输入端11。第一差动放大器10根据提供给其第一(同相)输入端11的数据与提供给其第二(反相)输入端12的反馈信号之间的差值产生一个输出信号。第一差动放大器10的输出与发光二极管(或“LED”)21的负极相连接。LED21的正极接电源电压Vs。因而，在第一差动放大器10的输出端提供的电压控制了流过LED21的电流量。或者，第一差动放大器的输出端可与LED21的正极连接，而LED21的负极接地，以便第一差动放大器10源输出流经LED21的电流。因此，LED21根据第一差动放大器10的输出信号发出具有光强的光。然而，由于这些LED的伏-安特性是非线性的，所以，LED21的输出相对该输入也是非线性的。
LED21是第一光学隔离电路20的一部分。第一光学隔离电路20还包含一个第一光电二极管22，一个第二光电二极管23，和一个第三光电二极管24，其每一个都与LED21光耦合。因而，当LED21根据第一差动放大器10输出的信号发光时，第一，第二，和第三光电二极管(分别为22，23，24)都根据LED21发射的光强产生电流。在图中所示的实施例中，光电二极管22-24是反向偏置耗尽层二极管，在低于击穿电压的范围内工作。然而，本技术领域人员可以理解，在其它实施例中，可以使用其它类型的光电二极管和偏置。第二光电二极管23产生的电流被反馈到第一差动放大器10的第二(反相)输入端12。第二光电二极管23产生的反馈电流有利于第一光学隔离电路20的线性工作。
第二光电二极管22的产生的电流被供给第一运算放大器(输出运算放大器)30的第一输入端31。第一运算放大器30的输出信号经第一电容器90送给线路驱动电路50。第一电容器90起高通滤波器的作用，阻止输出信号的直流分量通过。驱动公用电话交换网(PSTN)的本地电话线路的线路驱动电路50可以是传统的线路驱动电路。线路驱动电路50可以包含一个阻抗缓冲器，例如，像双极晶体管那样的阻抗缓冲器。诸如分压器网络那样的偏置网络可以设置在双极晶体管的栅极上，以便双极晶体管在其最大线性范围内工作。
第三光电二极管24产生的电流送给第二运算放大器(opamp)的第一输入端41。第二运算放大器40的输出信号送给第二差动(或伺服反馈)放大器60的第一(反相)输入端61。第二运算放大器40的增益可以适当地调整，以适当地放大发送抵消信号。第二差动放大器60的第二(同相)输入端62经第二电容器100与本地公用电话交换网(PSTN)连接。第二电容器100起高通滤波器的作用，以阻断信号的直流分量。
第二差动放大器60的输出信号送给LED71的负极，LED71的正极接电源电压Vs。因而，第二差动放大器60提供的输出电压可控制流经LED71的电流量。如上所述，第二差动放大器60可以与LED71的正极连接，以便其源输出经过LED71的电流。LED71被包含在第二光学隔离电路70中。第二光学隔离电路70还包含第一光电二极管72和第二光电二极管73，它们的每一个可与LED71光耦合。当LED71发光时，基于该发光光强的电流由光电二极管72产生。光电二极管72的正极与第三运算放大器80的第一输入端81连接。第三运算放大器80的输出信号供给一接收器。
第二光电二极管73还产生基于LED71发光的光强的电流。第二光电二极管的正极与第二差动(伺服)放大器60的第二(同相)输入端62连接，从而提供了一个便于第二光学隔离电路70线性工作的反馈信号。
如上所述。在附图所示的实施例中，光电二极管72和73是低于击穿电压工作的反向偏置耗尽层二极管。然而，在其它实施例中可以使用其它类型的光电二极管和偏置，这不难被本技术领域的熟练人员所理解。
如图中的虚线框所示，一个延迟均衡器200可以设置在第二运算放大器40与第三运算放大器60之间，用于均衡带有发送信号的发送抵消信号，即延迟发送抵消信号使它与发送信号同步。
这里所述的实施例仅仅是说明本发明的原理。在不背离本发明的范围和精神的条件下，本领域技术人员可对本发明的实施例做出各种改型。

Claims (13)

1.一种设在用于把具有发送和接收线的数据终端设备与一网络连接的数据存取装置中的电路，包括：
(a)一个第一光学隔离电路，其具有
i)一个发光二极管，
ii)一个输出光-光学器件，与所述发光二极管光学耦合，用于根据其检测的光提供一输出信号，
iii)一个伺服反馈光-光学器件，与所述发光二极管光学耦合，用于根据其检测的光提供一输出信号，和
iv)一个抵消信号光-光学器件，与所述发光二极管光学耦合，用于根据其检测的光提供一输出信号；
(b)一个第二光学隔离电路，其具有
i)一个发光二极管，
ii)一个输出光-光学器件，与所述第二光学隔离电路的发光二极管光学耦合，用于根据其检测的光提供输出信号，
iii)一个伺服反馈光-光学器件，与所述第二光学隔离电路的发光二极管光耦合，用于根据其检测的光提供输出信号；
(c)一个第一差动电路，其具有
i)与所述数据终端设备的发送线相连接的第一输入端，
ii)一个接收所述第一光学隔离电路的伺服反馈光-光学器件的输出信号的第二输入端，和
iii)一个与所述第一光学隔离电路的发光二极管连接的输出端，用于提供一代表其第一输入信号与第二输入信号之间差值的输出信号；
(d)一个具有输入端和输出端的第一驱动器，该输入端接收所述第一光学隔离电路的输出光-光学器件的输出信号，该输出端与所述网络连接；
(e)一个具有输入端和输出端的第二驱动器，该输入端接收所述抵消信号光-光学器件的输出信号；
(f)一个第二差动电路，其具有
i)一个接收所述第二光学隔离电路的伺服反馈光-光学器件的输出信号的第一输入端，该输入端与所述网络连接，
ii)一个与所述第二驱动器的输出端连接的第二输入端，
iii)一个与所述第二光学隔离电路的发光二极管连接的输出端，用于提供代表其第一输入信号与第二输入信号之间差值的输出信号；和
(g)一个第三驱动器，其具有
i)一个接收所述第二光学隔离电路的输出光-光学器件的输出信号的输入端，和
ii)一个与所述数据终端设备的接收线路连接的输出端。
2.根据权利要求1所述的电路，其中所述第二驱动器提供的输出信号是发送抵消信号。
3.根据权利要求1所述的电路，其中所述第一和第二光学隔离电路的输出光-光学器件和所述伺服反馈光-光学器件以及所述抵消信号光-光学器件是光电二极管。
4.根据权利要求3所述的电路，还包括向每个所述光电二极管提供反相偏置电压的电源。
5.根据权利要求4所述的电路，其中所述提供反相偏置电压的电源使各光电二极管在低于其击穿电压下工作。
6.根据权利要求1所述的电路，其中所述第一和第二差动电路是差动放大器。
7.根据权利要求1所述的电路，其中所述第一，第二，和第三驱动器是运算放大器。
8.根据权利要求1所述的电路，其中还包括一个具有输入端和输出端的线路驱动电路，其输入端与所述第一驱动器的输出端连接，其输出端与所述网络连接。
9.根据权利要求8所述的电路，其中所述线路驱动电路包含一个阻抗缓冲器。
10.根据权利要求9所述的电路，其中所述阻抗缓冲器是晶体管。
11.根据权利要求10所述的电路，进一步包括一个连接在所述晶体管输入级的偏置网络，用于提供一偏置电压给所述晶体管，使得所述晶体管在其最线性的范围内工作。
12.根据权利要求1所述的电路，进一步包括：
一个第一电容器，其具有连接所述第一驱动器的输出端的第一端子，和可连接所述网络的第二端子；和
一个第二电容器，其具有连接所述第二差动电路的第一输入端和连接所述第二光学隔离电路的伺服反馈光-光学器件的第一端子，和可连接所述网络的第二端子。
13.根据权利要求2所述的电路，进一步包括一个延迟均衡器，其接在所述第二驱动器的输出端与所述第二差动电路的第二输入端之间，用于用加给所述第二差动电路的第一输入端的信号的一个延迟来均衡所述发送抵消信号的延迟。
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