CN1673757A - 利用保护电路测量用户线接口电路的电阻的方法 - Google Patents

Abstract

一种确认用户线接口电路(4)中第一和第二触点(2，3)间的电阻值(Z)的方法，在两个触点间设置保护电路(9)，保护电路包括：通过节点(K)串联的两个电阻器(7，8)和保护电容器(5)的并联电路，节点与用户线接口电路(4)的第三触点(10)相连，方法包括步骤：a)将预定充电电压施加到保护电容器；b)根据两个电阻器的电阻值(R₁，R₂)和所施加的充电电压来计算阈值电压；c)当保护电容器放电时，测量两个电阻器之一两端的测量电压；d)将测量电压与计算的阈值电压进行比较；e)确认保护电容器的放电开始和测量电压与阈值电压相同之间的时间段；以及f)利用所确认的时间段和两个电阻器的电阻值来计算电阻值(Z)。

Description

利用保护电路测量用户线接口电路的电阻的方法

技术领域

本发明涉及一种利用保护电路测量用户线接口电路的电阻的方法。

背景技术

本发明的技术领域涉及线路卡(线路卡系统)或用户线接口电路，其基本功能是在线路上从数字PCM接口发送编码语音信号(反之亦然)。在这种情况下，需要利用低频可编程电压来操作包括分接布线(tip wire)和环形布线(ring wire)或A布线和B布线的线路。

另外，线路卡具有监视线路和外部电路上的信号的功能，而无需使用特别设置的测试单元。作为实例，目的是按照预定的电平精度(典型是10％)来测量环形布线和地之间(或分接布线和地之间，或分接布线与环形布线之间)的未知电阻。在测量环形布线和地之间的电阻的公知方法的情况下(同样应用到环形布线和分接布线之间，或分接布线和地之间的电阻的测量)，需要将线路卡设为限定的测量模式，其中作为实例，环形布线具有施加到其的预定电势(例如-50V)，利用线路卡上的控制单元来在环形布线和地之间流动的电流。根据预定电压和所测量的电流的商来计算环形布线和地之间的电阻。

这种公知方法的缺点在于：如果要测量的电阻大于2MΩ，则对于电流测量，会出现临界信噪比。在-50V的预定电势处，则要测量的电流是25μA。出现的较高信噪比意味着该电流电平过低，以至于不能足够准确地测量。有时，不再能保证10％的容差。然而，一些国家的电信公司(例如Telecom Italia)需要这种不超过10％的容差。

通过利用用于用户线接口电路的较大晶体管能够解决上述问题，这对于具有更佳的信噪比特性是公知的。然而，较大晶体管的使用会明显地增加线路卡的芯片面积，这不适于用户线接口电路中元件的大规模集成的所需水平。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种测量用户线接口电路的电阻的简单并且廉价的方法，能够按照较高的精度水平来测量即使是较大的电阻。

利用本发明的方法能够实现上述目的。

本发明所基于的思想在于实质上提供了一种用于确认用户线接口电路中第一触点和第二触点之间的电阻值的方法，其中在两个触点之间设置了用于保护用户线接口电路免于过电压的保护电路，包括：包含通过节点串联的两个电阻器以及保护电容器的并联电路，所述节点与用户线接口电路中的第三触点相连，所述方法包括以下步骤：

a)将预定充电电压施加到保护电容器；

b)根据两个电阻器的电阻值和所施加的充电电压来计算阈值电压；

c)当保护电容器放电时，测量分接两个电阻器之一的两端的测量电压；

d)将测量电压与计算的阈值电压进行比较；

e)确认在保护电容器的放电开始时和测量电压与阈值电压相同时的时间之间的时间段；以及

f)利用所确认的时间段和两个电阻器的电阻值来计算电阻值。

本发明的一个优点在于：由于对于该测量方法，不会出现临界信噪比，本发明的测量方法意味着还可以按照较高的精度水平来测量较大的电阻。因此，本发明的测量方法高度灵敏并且能够用于信令用途。

在一个优选方案的线路中，第一触点与分接布线相连，第二触点将环形布线与用户线接口电路相连，以致于确定了环形布线和分接布线之间的电阻值。

在另一个优选方案的线路中，第一触点与环形布线相连，第二触点将地与用户线接口电路相连，因此确定了环形布线和地之间的电阻值。

在另一个优选方案的线路中，第一触点与分接布线相连，第二触点将地与用户线接口电路相连，以致于确定了分接布线和地之间的电阻值。

在另一个优选方案的线路中，利用用户线接口电路中的内部控制设备或外部控制设备来计算阈值电压。

该优选实施例的一个优点在于：可以同时将用户线接口电路中的内部资源和外部资源用于计算阈值电压。

在另一个优选方案的线路中，通过内部控制设备来控制预定充电电压到保护电容器的施加。

在另一个优选方案的线路中，利用内部控制设备来确认时间段。

在另一个优选方案的线路中，利用用户线接口电路中的内部控制设备来计算电阻值，并将所计算的电阻值发送到外部控制设备。

在另一个优选方案的线路中，从内部控制设备向外部控制设备发送所确认的时间段，随后由外部控制设备计算电阻值。

在另一个优选方案的线路中，当所测量的电压与阈值电压相同时，由用户线接口电路产生中断，将中断发送到外部控制设备，由外部控制设备确认时间段，并据此计算电阻值。

在另一个优选方案的线路中，利用内部控制设备或外部控制设备来预定充电电压。

附图说明

附图中示出了本发明的典型实施例，并且在以下说明中对其进行了更详细的说明。

在附图中：

图1示出了本发明的用于测量线路中电阻值的第一测量设置的方框图；

图2示出了利用U/t图在保护电容器的放电操作中的本发明的测量方法；

图3示出了本发明的用于测量线路中的用户接口电路的环形布线和地之间的电阻值的第二测量设置的方框图；

图4示出了本发明的用于测量线路中的用户接口电路的分接布线和地之间的电阻值的第三测量设置的方框图；以及

图5示出了本发明的用于测量线路中的用户接口电路的环形布线和分接布线之间的电阻值的第四测量设置的方框图。

具体实施方式

在所有附图中，除非另外声明，具有相同或相同功能的组件具有相同的参考符号。

尽管以下参考用户线接口电路或用户线接口系统说明了本发明，其并不局限于此并且能够按照多种方式使用。

图1示出了本发明的用于测量线路中电阻值的第一测量设置的方框图。

将要测量的电阻值表示为参考符号Z。在图1和所有随后的方框图中，可选地，参考符号1表示具有电阻值Z的未知电阻。要测量的电阻1利用用户线接口电路4中的第一触点2和第二触点3与用户线接口电路4相连。

与电阻1并联的是保护电容器5。包含具有第一电阻值R₁的第一电阻器7和具有第二电阻值R₂的串联第二电阻器8的分压器6与保护电容器5并联。

保护电容器5和与其并联的分压器6构成保护电路9。

与RC组件类似，保护电路9和与其并联的电阻1的特征在于时间常数T，通过将总电阻值R_tot和保护电容器5的电容C相乘来构成时间常数T。

T＝R_tot·C

在这种情况下，如下计算保护电路9和与其并联的电阻1的总电阻值R_tot：

$R_{\mathrm{tot}}=\frac{Z\·(R_1+R_2)}{(Z+R_1+R_2)}$

在串联的电阻器(7，8)之间，存在与用户线接口电路4的第三触点10相连的节点K。因此，可以测量在第三触点10和第二触点3之间的第二电阻器8两端的测量电压U_M。

上述测量设置可以用于执行本发明的线路中的以下测量方法：

在第一步骤，将预定充电电压U_Charge施加到保护电容器5。作为实例，保护电容器5的电容是15nF(C＝15nF)，例如，充电电压U_Charge是-50V(U_Charge＝-50V)。

在第二步骤，根据第一电阻值R₁、第二电阻值R₂和所施加的充电电压U_Charge来计算阈值电压U_TH。利用以下公式，根据图1所示的测量设置的几何形状来计算阈值电压U_TH。在这种情况下，应当记住当时间t与保护电路9的时间常数T相对应时，阈值电压U_TH与测量电压U_M相对应。

$U_M\left(t\right)=\frac{R_2}{R_1+R_2}\·U_{\mathrm{Ch}\arg e}\·\exp (-\frac{t}{T})$

$U_{\mathrm{TH}}=U_M(t=T)=\frac{R_2}{R_1+R_2}\·U_{\mathrm{Ch}\arg e}\·\exp (-\frac{T}{T})=\frac{R_2}{R_1+R_2}\·U_{\mathrm{Ch}\arg e}\·0.3679$

作为实例，对于阈值电压U_TH，例如R₁＝10MΩ，R₂＝47KΩ和U_C＝-50V的典型值得到了-86.05mV的数值。

在随后的步骤，放电保护电容器5。同时开始确认时间段Δt的定时器，并测量由于保护电容器5的放电操作引起的第二电阻器8两端的测量电压降U_M。测量在保护电容器的放电开始时和当测量电压U_M等于阈值电压U_TH的时间之间的时间段Δt。

利用以下两个公式，根据第一电阻值R₁、第二电阻值R₂和所记录的时间段Δt来计算电阻值Z，其中需要将时间常数T设为与测量时间段Δt相等：

$R_{\mathrm{tot}}=\frac{T}{C}$

$Z=\frac{R_{\mathrm{tot}}\·(R_1+R_2)}{(R_1+R_2-R_{\mathrm{tot}})}$

图2示出了利用U/t图在保护电容器的放电操作中的本发明的测量方法。

图2所示的U/t图中的x轴示出了用于确认时间段Δt的时间t，从保护电容器5开始放电的时间开始。

图2所示的U/t图中的y轴示出了测量电压U_M(t)的时间轮廓(time profile)。

在时间t＝0处，测量电压U_M是：

$U_M(t=0)=\frac{R_2}{R_1+R_2}\·U_{\mathrm{Ch}\arg e}$

当具有电容C的保护电容器5开始放电时，测量电压U_M的绝对值根据指数函数 来减小。一旦测量电压U_M的绝对值达到阈值电压U_TH的绝对值，记录时间段Δt。

如图1所示，根据所记录的时间段Δt、第一电阻值R₁和第二电阻值R₂来计算电阻值Z。

图3示出了本发明的用于测量线路中的用户接口电路的环形布线和地之间的电阻值的第二测量设置的方框图。

参考图3，参考符号11表示用户线接口电路4中的环形布线，参考符号13表示地。

第一触点2将环形布线11与用户线接口电路4相连，并且第二触点3将地与用户线接口电路4相连，因此，利用上述方法来确认环形布线11和地13之间的电阻值Z。

用户线接口电路4具有内部控制设备14，内部控制设备14用于计算按照预定充电电压U_Charge来控制保护电容器5的充电的阈值电压U_TH，用于记录时间段Δt并用于计算电阻值Z。

另外，用户线接口电路4具有多路复用器16，其具有分别将所讨论的线路与内部控制设备14相连的功能。内部控制设备14通过控制线路17，利用控制信号CTRL来控制多路复用器16。

如图3所示，如果有必要测量利用第一触点2连接的环形布线11和利用第二触点3连接的地13之间的电阻值Z，则用于时间的多路复用器16将环形布线11和地13与内部控制设备14相连，该内部控制设备14用于控制对保护电容器5施加的预定充电电压U_Charge。为了测量此时第二电阻器8两端的测量电压降U_M，代替了环形布线11，与第三触点10相连的线路通过多路复用器16与内部控制设备14相连。

图4示出了本发明的用于测量线路中的用户接口电路的分接布线和地之间的电阻值的第三测量设置的方框图。

保护电路9与分接布线12相连，分接布线12与用户线接口电路4中的第一触点2相连，并且与用户线接口电路4中的第二触点3相连，第二触点3与地相连。在图4所示的典型实施例中，多路复用器16具有连接分接布线12和内部控制设备14的功能，同时对保护电路9中的保护电容器5进行充电。

当保护电容器5开始放电时，利用多路复用器16，将利用第三触点10相连的线路与内部控制设备14相连，与图3的方式相类似。

另外，在图4所示的典型实施例中，将用户线接口电路4中的内部控制设备14与外部控制设备15相连。

利用外部控制设备15，能够计算阈值电压U_TH，与利用用户线接口电路4中的内部控制设备14相同。

可选地，如果记录的测量电压U_M与阈值电压U_TH相对应，内部控制设备14产生中断，在该情况下将中断发送到外部控制设备15，外部控制设备15确认时间段Δt，并据此确认分接布线12和地13之间的电阻值Z。

通过用户线接口电路4中的内部控制设备14或通过外部控制设备15能够预定充电电压U_Charge。

图5示出了本发明的用于测量线路中的用户接口电路的环形布线和分接布线之间的电阻值的第四测量设置的方框图。

图5与图4所示的典型实施例的不同之处仅在于：保护电路9没有如图4所示连接在分接布线12和地13之间，而是保护电路9连接在分接布线12和环形布线11之间，因此能够测量分接布线12和环形布线11之间的电阻值Z。

尽管已经参考优选的典型实施例说明了本发明，并不局限于此，而是能够按照多种方式进行修改。

Claims (11)

1.一种用于确认用户线接口电路(4)中第一触点(2)和第二触点(3)之间的电阻值(Z)的方法，其中在两个触点(2，3)之间设置了用于保护用户线接口电路(4)免于过电压的保护电路(9)，所述保护电路(9)包括：包含通过节点(K)串联的两个电阻器(7，8)以及保护电容器(5)的并联电路，所述节点(K)与用户线接口电路(4)中的第三触点(10)相连，所述方法包括以下步骤：

a)将预定充电电压(U_Charge)施加到保护电容器(5)；

b)根据两个电阻器(7，8)的电阻值(R₁，R₂)和所施加的充电电压(U_Charge)来计算阈值电压(U_TH)；

c)当保护电容器(5)放电时，测量两个电阻器(7，8)之一的两端的测量电压(U_M)；

d)将测量电压(U_M)与计算的阈值电压(U_TH)进行比较；

e)确认保护电容器(5)的放电的开始时和测量电压(U_M)与阈值电压(U_TH)相同的时间之间的时间段(Δt)；以及

f)利用所确认的时间段(Δt)和两个电阻器(7，8)的电阻值(R₁，R₂)来计算电阻值(Z)。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于第一触点(2)与分接布线(12)相连，第二触点(11)将环形布线(11)与用户线接口电路(4)相连，以致于确定环形布线(11)和分接布线(12)之间的电阻值(Z)。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于第一触点(2)与环形布线(11)相连，第二触点(3)将地(13)与用户线接口电路(4)相连，以致于确定了环形布线(11)和地(13)之间的电阻值(Z)。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于第一触点(2)与分接布线(12)相连，第二触点(3)将地(13)与用户线接口电路(4)相连，以致于确定了分接布线(12)和地(13)之间的电阻值(Z)。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于利用用户线接口电路(4)中的内部控制设备(14)或外部控制设备(15)来计算阈值电压(U_TH)。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于通过内部控制设备(14)来控制对保护电容器(5)施加的预定充电电压(U_Charge)。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于利用内部控制设备(14)来确认时间段(Δt)。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于利用内部控制设备(14)来计算电阻值(Z)，并将所计算的电阻值(Z)发送到外部控制设备(15)。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于从内部控制设备(14)向外部控制设备(15)发送所确认的时间段(Δt)，随后由外部控制设备计算电阻值(Z)。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于当所测量的电压(U_M)与阈值电压(U_TH)相同时，由用户线接口电路(4)产生中断，将中断发送到外部控制设备(15)，由外部控制设备确认时间段(Δt)，并据此计算电阻值(Z)。

11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于利用内部控制设备(14)或外部控制设备(15)来预定充电电压(U_Charge)。

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