CN1360789A - 具有发送信号电话线驱动器的电子感应器 - Google Patents

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Abstract

在电子感应器电路中,一个运算放大器驱动电子感应器晶体管的基极,并接收来自晶体管发射极的负反馈。晶体管与运算放大器组合,以形成关于环路电流的压控电流源(VCCS)。连接在整流Tip和振铃电压上的分压器(或等效电压上的电路的另一个节点)向运算放大器提供一个直流参考电压,使线路电流随线路电压增加而自动增加。一个电容器将发送信号驱动器耦合到运算放大器的正向输入端。该电子感应器电路可以使用低压电源来驱动,并且可以为高速调制解调器应用提供足够的直线性。

Description

具有发送信号电话线驱动器的电子感应器
相关申请的交叉引用
本申请涉及以下美国专利申请：1998年12月16日提交的，名为“不用连接开关的电话线接口电路”，申请号为09/212,707的美国专利申请；1999年5月14日提交的，名为“具有有效阻抗的电话线接口电路”，申请号为09/312,218的美国专利申请。这些申请都转让给本申请的受让人，并且每件申请的所披露的内容都明确作为本申请的引用内容。
发明背景
1发明领域
本发明总体上涉及调制解调器电路领域，特别是涉及适合于在高速调制解调器的接口电路中使用的电子感应器。
2相关技术说明
图1示出了现有技术中的被称作回转器的电子感应器10。电子感应器通常包括具有发射极电阻Re 14的晶体管12，并且由电阻分压器16、18进行偏置。电阻分压器16、18连接在整流电压Tip和振铃线上，一个大电容器C2置于晶体管12基极与地之间，以阻止电话线调制晶体管12的集电极电流。电子感应器是电话线接口电路的一部分，电话线接口电路将调制解调器连接到电话线上。在该结构中，电子感应器确定不影响发送信号或接收信号的交流响应的调制解调器或电话线的直流工作点。
为了将信号送入电话线，通常是借助电容器、变压器或两者叠加Tip和振铃线上的信号。由于线路阻抗为600欧姆，因此驱动线路通常需要一个能够驱动5伏峰至峰值那样大电压摆幅的低阻抗信号驱动器。这种摆幅很难用5伏标准电源实现，并且更不可能在使用3伏电源时实现。该电路的另一个缺点包括需要开关20以及电容器C1需要大电容量。
通常使用两个半个预期摆幅的差动发送驱动器来解决电压摆幅问题，一个单驱动器具有实际单线到单线输出摆幅，或者另一个单驱动器具有大于5伏的电源电压。另一种方法是，用合适的电阻40将晶体管基极与分压器36、38隔离之后，用发送信号44驱动电子感应器30中晶体管32的基极，如图2所示。该相似配置目前用于电话应答机。然而，在后一个配置中，晶体管32的非线性特性影响线路上发送的信号，并且该信号缺少高速调制解调器应用所需的直线性。
发明概述
本发明是一种电子感应器，其中，运算放大器驱动电子感应器晶体管的基极，并且接收来自晶体管发射极的负反馈。晶体管与运算放大器组合，以形成关于环路电流的压控电流源(VCCS)。连接在整流Tip和振铃电压上的分压器(或等效电压电路上另一个节点)向运算放大器的正向输入端提供一个直流参考电压，以使线路电流随线流电压的增加而自动增加。电容器将发送信号驱动器耦合到运算放大器的正向输入端。对于交流和直流信号，反馈到晶体管的电压通常是不同的，以便经环路有效地传递不同的交流和直流电流。当装置挂机时，第二晶体管可以用来为交流调制解调器提供增加的隔离度。
在该配置中，运算放大器使晶体管的发射极上的电压信号(经负反馈输入)线性化，并使线路电流线性摆动。特别是，如果集电极电压足够高于Ve，则发送信号的谐波分量或失真至少低于基本信号电平80分贝。
本发明也可以使用复合晶体管对来配置，以便使进入第一晶体管基极的运算放大器驱动器所需的电流最小化。
附图简要描述
通过下面的结合附图的说明，将容易理解本发明的确切特性，以及目的和优点，在附图中相同的标号代表相同的部件，其中：
图1是现有技术的电子感应器电路的示意图；
图2是第二个现有技术的电子感应器电路的示意图；
图3是本发明的第一实施例的示意图；
图4是本发明的第二实施例的示意图；
图5是本发明的第三实施例的示意图；
图6是本发明的第四实施例的示意图。
优选实施例的详细描述
下面的说明使所有熟悉本领域的技术人员能够制造和使用本发明，并且提供了发明人所考虑的实现本发明的最佳方式。然而，对熟悉本领域的技术人员来说，显而易见该说明仍留有各种修改方案的余地，这是因为这里定义了本发明的专门提供适用于高速调制解调器应用的电子感应器电路的基本原理。
图3示出了本发明的优选实施例50。运算放大器52驱动电子感应器晶体管54的基极，并且接收来自晶体管54的负反馈。晶体管与运算放大器组合，以形成关于环路电流的压控电流源(VCCS)。连接在整流Tip和振铃电压上的分压器56、68(或等效电压电路上另一个节点)向运算放大器52的正向输入端提供一个直流参考电压，使线路电流随线路电压的增加而自动增加。电容器60将发送信号驱动器62耦合到运算放大器52的正向输入端。对晶体管54的反馈电压，对交流和直流信号来说通常是不同的，从而经环路有效地传递不同的交流和直流电流。当装置挂机时，第二晶体管66为交流调制解调器提供增加的隔离。
在该配置中，运算放大器52将晶体管54上的电压信号(经负反馈输入)线性化，并且使线路电流根据表达式I＝Ve/Re线性摆动，其中I是线路电流，Ve是发射极电压，Re是射极电阻64的电阻值。如果集电极电压适当高出Ve(可以通过选择合适的电阻分压器比值达到)，则发送信号的谐波分量或失真至少低于基本信号的水平80分贝。这是高速调制解调器应用的可接受失真水平，这种明显改善超出了图2所示的电路。
网络阻抗匹配单元66可以被设计成RC网络或者可以设计成任何其它合适的电路。
图4示出了本发明的第二实施例。除了不使用第二晶体管68外，该实施例与图3所示的实施例相似。不使用第二晶体管68的原因是，网络阻抗匹配单元66被配置为“有效阻抗”。然而，该电路仍然提供了低成本付出的良好性能。
图5示出了本发明的第三实施例。复合配置(复合晶体管)54、82被用于电子感应器晶体管，按照关闭开关S1、S2或S3之一的选择，提供多个反馈点。当外部控制逻辑(未示出)可以选择不同反馈点以便正确设置线路上的需要的直流电压和电流时，该配置为智能线路电压控制提供了方便的平台。
图6示出了本发明的第四实施例。如上所述，上述的运算放大器/晶体管组合可以用来驱动交流信号和设置直流环路电流。然而，分离的运算放大器/晶体管组合将(一个)用于交流信号，以及(一个)用于直流电流，以便独立地控制它们的相应增益和改善失真。第一晶体管100用于按上述方式控制直流线路电流，这种控制是由电阻R1和R2确定的。第二晶体管102控制交流线路电流，包括有效阻抗反馈和调制解调器的发送信号。晶体管100、102和Q2的功效分别经电流ITR和Itr独立地作用于线路。
在该配置中，直流晶体管100可以在任何电流的非线性区域进行偏置，而且不会引起交流信号失真。相反地，交流晶体管102可以用足够低的电流偏置，以便工作于线性区域以及在发送给线路的交流信号中提供极佳的线性。此外，该配置允许晶体管100和102的发射极电阻RE1和RE2分别为交流和直流独立地设置增益。
不论运算放大器的反向输入端是连接晶体管100的发射极还是简单地连接到运算放大器的输出端(单位增益缓冲器)，电子感应器的运算放大器驱动器的使用增加了一个非常重要的好处：在电话线路的调制解调器接口电路中将不需要一个“连接开关”。
连接开关通常被定义为：当调制解调器挂机时，从电话线路接口物理中断调制解调器电路元件的开关。由于运算放大器正向输入端的高阻抗，图6中的电阻R1和R2可以足够大，以便当调制解调器挂机时，对电话线提供一个忽略不计的负载作用。通常，当R1和R2之和大于5兆欧姆(为实际电阻值)时，可以在世界范围内满足对挂机阻抗的要求。因此，如果晶体管的基极经开关接地以防止电流流经该晶体管，则即使挂机，该配置的电子感应器可以永久地连接在电话线路上。
本电路配置具有优良的线性特征，在运算放大器和发送信号源中仅需要相对小的输出电压摆幅，并且可以用1伏的低压电源驱动5伏峰至峰值的线路信号。由于运算放大器的输入阻抗大，发送信号源不必是低阻抗源，因而可以减小体积和降低成本。此外，当获得足够的线路电压摆幅所需的电源可以是较低电源时，该电路适于线路通电的工作。
熟悉本领域的技术人员将明白，在不背离本发明的精神和范围的条件下，可以在结构上对所述的优选实施例进行各种调试和修改。因此，应当理解为，本发明可以在所附的权利要求的范围内实施，而不是像具体说明的那样实施。

Claims (17)

1.一种电子感应器电路，包括：
一个第一晶体管；以及
一个运算放大器，具有正向输入端和反向输入端，和一个
连接第一晶体管的基极的输出端。
2.根据权利要求1所述的电路，其中，第一晶体管与运算放大器组合，以形成关于环路电流的压控电流源。
3.根据权利要求1所述的电子感应器电路，还包括：
一个分压器，它与运算放大器的正向输入端形成一个第一节点；
一个连接第一节点的输入信号；以及
一个将第一晶体管发射极连接到运算放大器反向输入端的第一反馈线路。
4.根据权利要求3所述的电子感应器电路，还包括：
一个连接在分压器与第二节点之间的阻抗，所述的第二节点由二极管电桥的输出线路和第一晶体管的集电极形成。
5.根据权利要求4所述的电子感应器电路，还包括连接在输入信号与第一节点之间的一个电容器。
6.根据权利要求5所述的电子感应器电路，还包括连接第一晶体管发射极的一个电阻。
7.根据权利要求6所述的电子感应器电路，还包括一个第二晶体管，其中，第二晶体管的发射极连接二极管电桥，第二晶体管的集电极连接所述阻抗，并且第二晶体管的基极连接第一晶体管的集电极。
8.根据权利要求6所述的电子感应器电路，其中，运算放大器是TLC2272或等效物，第一晶体管是2N2102或等效物。
9.根据权利要求8所述的电子感应器电路，其中，分压器由10千欧电阻器和1千欧电阻构成。
10.根据权利要求9所述的电子感应器电路，其中，所述阻抗是600欧姆。
11.根据权利要求10所述的电子感应器电路，其中，电子感应器是供高速调制解调器使用的电话线路接口电路的部分。
12.根据权利要求5所述的电子感应电路，还包括：
一个按复合对配置方式与第一晶体管连接的第二晶体管，在此方式中，第二晶体管的集电极连接第一晶体管的集电极，并且第二晶体管的基极连接第一晶体管的发射极；
一个连接在第一晶体管基极与运算放大器反向输入端之间的第二反馈线路；以及
一个连接在第二晶体管发射极与运算放大器反向输入端之间的第三反馈线路；
其中，根据电路需要的电压特性，第二和第三反馈线路一次一个地连接运算放大器的反向输入端。
13.一种使用电子感应器晶体管将交流调制解调器信号送入电话线的方法，该方法包括以下步骤：
将交流信号输入到运算放大器的正向输入端；
将运算放大器的输出输入到电子感应器晶体管的基极；
将信号从电子感应器晶体管的发射极反馈到运算放大器的反向输入端；以及
用来自电子感应器晶体管集电极的信号驱动电话线路。
14.一种具有晶体管类型的电子感应器电路，该晶体管驱动交流信号和/或吸收直流环路电流，其改进特征在于一个具有正向和反向输入端的运算放大器，其中，运算放大器的输出连接晶体管的基极，交流信号连接正向输入端，以及晶体管的发射极信号被反馈到运算放大器的反向输入端。
15.一种电子感应器电路，包括：
控制直流环路电流的第一电路；以及
控制交流电流的第二电路。
16.根据权利要求15所述的电子感应器电路，其中，第一电路包括：
一个第一晶体管；
一个第一运算放大器，具有一个正向输入端和一个反向输入端，和一个连接第一晶体管基极的输出端；
一个分压器，与运算放大器的正向输入端一同形成一个第一节点；
一个连接第一节点的电容器；
一个连接第一晶体管发射极的发射极电阻；以及
一个将第一晶体管发射极连接到第一运算放大器的反向输入端的第一反馈线路。
17.根据权利要求16所述的电子感应器电路，其中，第二电路包括：
一个第二晶体管；
一个第二运算放大器，具有一个正向输入端和一个反向输入端，以及连接第二晶体管基极的一个输出；
一个连接在第二晶体管集电极与第二运算放大器正向输入端之间的阻抗；
一个连接第二晶体管发射极的第二发射极电阻；
一个输入到运算放大器的正向输入端的交流信号；以及
一个将第二晶体管发射极连接到第二运算放大器的反向输入端的第二反馈线路。
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