CN85109745A - 交换机的电池馈给电路 - Google Patents

Abstract

交换机的一种密集的电池馈给电路，包括对二线提供的两个反馈电路，一个用于该二线上的直流电压的直流反馈电路和一个用于该二线上交流电压信号的交流反馈电路。

Description

本发明涉及对交换机的用户线或干线供给语言电流或监控电流的一种内部端接极性变换型的电池馈给电路。

本发明的电池馈给电路的功能不仅对用户线或干线供给语言电流，把话音信号传送给该线和端接来自该线的话音信号，而且还传送极性转换信号。

在先有技术中有一种交换机，装有对电话机供给语言电流的电池馈给电路。对这种电池馈给电路要求的主要功能如下：

（一）供给语言电流和/或监控电流;

（二）把话音信号传送到话路线及其从话路线对它的接收;

（三）用于接收话音信号的话路线的端接;

（四）极性转换信号的传送，等等。

在这种先有技术的电池馈给电路中，对于这些功能的每一个都要求有单独的电路，所以要有许多部件，从而增大了电池馈给电路，增加了它的复杂性和成本。而且，其中的一个部件（即电子电感器电路）具有一个阻止共模信号（纵向信号）的高阻抗，所以不能把话路线中的不希望的共模信号用一个低阻值端接到地。另外，当需要无干扰极性转换时，则需要有LC滤波电路，它的缺点是增加了重量，并使压缩密度变坏。在LC滤波器电路里的电容和电感元件使得很难通过集成电路来构成这种电池馈给电路。

因此，本发明的目的是，以一种密集的结构提供一个能给出上述功能的一种改进的电池馈给电路。

从本发明的基本方面来说，就是提供一种交换机的电池馈给电路，它包括：连接到第一线的第一参考电阻;连接到第二线的第二参考电阻;具有单位增益和求和功能的第一放大器，用于对第一线供给语言电流和话音信号，它的输入端连接到第一直流（DC）放大器、交流（AC）差分放大器和话音信号源;具有适当直流增益和求和功能的第一直流放大器，它的输入端连接到第一线和直流控制信号产生电路;具有适当交流增益的交流差分放大器，它的输入端经过耦合电容连接到第一线和第二线;具有单位增益和求和功能的第二放大器，用于对第二线供给语言电流和话音信号，它的输入端连接到第二直流放大器、交流差分放大器和话音信号源;具有适当直流增益和求和功能的第二直流放大器，它的输入端连接到第二线。

从本发明的另一方面来说，就是提供这样一种交换机的电池馈给电路，它的特征是：通过交流反馈通路把第一和第二线之间呈现的交流信号反馈到为第一和第二线每个设置的第一和第二参考电阻上;通过直流反馈，把第一和第二线上的直流电压独立地反馈到第一和第二参考电阻上，从而实现了所希望的交流端接电阻和直流供电电阻。

下面将参考附图来描述本发明的交换机电池馈给电路的一些实施方案。

图1是一个先有的电池馈给电路的电路图;

图2是本发明一个实施方案的电池馈给电路的电路图;

图3表示一个极性转换控制信号的波形实例，用于从图2电路给出无干扰极性转换信号;

图4是本发明另一实施方案的电池馈给电路的电路图;

图5和图6是本发明电池馈给电路的基本结构的方框图。

在描述这些最佳实施方案之前，首先说明一下用于参考的一个先 有的电池馈给电路。

图1示出了一个先有的极性转换型电池馈给电路。在图1中，21a和21b是电子电感器电路，22是变压器，23为极性转换继电器的触点，24是滤波电路，A和B是连接到电话机的二线。

在这种电池馈给电路中，对于每项功能有其独立的电路。也就是说，电子电感器电路21a和21b的功能是供给语言电流和/或监控电流。即是说，来自地G的语言电流，通过电阻R_4b和晶体管TR_1b流到线B上，并通过晶体管TR_1a和电阻R_4a从线A返回到电源-V_BB。语言电流的值是由电阻R_1b和R_2b之比决定的（也由电阻R_1a和R_2a之比确定）。

变压器22具有的功能是把话音信号传送给话路线，或从话路线接收话音信号，以及为话音信号端接话路线。极性转换继电器23的功能是给出极性转换信号。滤波器电路24用于无干扰极性转换，当把该电池馈给电路用到要求对加载信号进行无干扰转换的公用电话上时，把该滤波器加上。

图5表示本发明的基本结构的方框图。在图5中，A线和B线连接接到用户线或干线。图5的电池馈给电路，通过一对直流反馈电路和一个交流反馈电路，独立地实现了A和B线上交流信号的交流反馈功能以及A、B线上直流电压的直流反馈功能。

即在图5的电池馈给电路中包括：直流反馈电路I_A和I_B，其中的每一个都包括一个放大因子为 (N-1)/(N) 的放大器（10A或10B）;交流反馈电路2，包括两个电容20A和20B以及一个放大因子为 (M-1)/(2M) 的放大器21;极性转换控制信号产生电路3，包括可变电压源30A和30B;一个发生器，用于对用户线给出话音信号;两个缓冲放大器，其放大因子为+1;两个传送电阻（或参考电阻）R_FA和R_FB。

对于确定直流等效传送电阻R_EF和交流端接电阻R_DT来讲，直流反馈电路的数目N和交流反馈电路的数目M是常数。把它们之间的关系表示如下：

R_EF＝R_F×N

R_DT＝R_F×M×2

这里的R_F是传送电阻R_FA和R_FB的阻值。

图5电路的特征如下：

第一，在该电路中，所希望的直流等效传送电阻R_EF和所希望的交流端接电阻R_DT的获得，是通过对传送电阻R_FA和R_FB进行直流正反馈和交流正反馈以控制传送电阻的等效直流电阻值和交流电阻值来实现的。

第二，对于A和B线独立地设置直流反馈电路。由于这种结构，可以把线路中所用的运算放大器的电源电压降低。结果的好处是，使之不需要任何反高压的运算放大器标准，并使升压器线的应用成为可能。

第三，因为可以通过极性转换控制信号来控制A和B线上的电压，所以使得响应信号和加载信号等的传输成为可能。

第四，对A和B线上的交流信号进行差分放大，从而区分开了差分信号（即话音信号）和共模信号（即不希望的感应信号）。因此，通过改变两个信号之间传送电阻的反馈比可以对每个信号形成不同的端接电阻值。结果，对于电池馈给电路不希望的共模信号可用一个低电阻值端接，即是传送电阻R_FA和R_FB，而可用端接电阻R_DT来端接话音信号。

图6表示本发明图5的修改结构的方框图，在该结构中，有一个与图5不同的交流反馈电路2′。也就是说，在图6中，交流反馈电路 2′包括为A和B线设置的两个运算放大器22A和22B。

图2表示从本发明的图5所示的基本结构得出一个实施方案。在图2中，线A和线B连接到用户线或干线上。接收的话音信号V_r被输到A和B线上。图2的这种电池馈给电路是由A线的馈给电路和B线的馈给电路在图2上下方向上对称地构成的。

其输出端经过传送电阻（或参考电阻）R_F1连接到A线的运算放大器Q_a能够对A线供给语言电流。A线控制电压经过端T_a和两个电阻R_c1、R_f1加到运算放大器Q_a的同相输入端。把传送的话音信号V_s经过电容C_s1加到电阻R_c1和R_f1的连接点。

A线连接到运算放大器Q_a的同相输入端，而把B线经过电容C_c1和电阻R_s2连接到运算放大器Q_a的反相输入端。反馈电阻R_f2连接到运算放大器Q_a的反相输入端和输出端之间。

B线的馈给电路的结构与此相同。该馈给电路包括：一个运算放大器Q_b、一个传送电阻R_F2、五个电阻（R_c2、R_f3、R_f4、R_s3和R_s4）和两个电容（C_s2和C_c2）。其不同在于，在B线的馈给电路中，B线经过电阻R_s3连接到运算放大器Q_b的同相输入端，而A线经过电容C_c2和电阻R_s4连接到运算放大器Q_b的反相输入端。端T_b用于接收B线控制电压。

在这个电池馈给电路里，元件值的关系如下：

R_c1，R_c2＝R_c

R_s1到R_s4＝R_s

R_f1到R_f4＝R_f

R_F1，R_F2＝R_F

C_s1，C_s2＝C_s

C_c1，C_c2＝C_c

这些电阻和电容值都是经过选择的，从而获得了如下详细描述的值。例如：对于接收话音信号V_r的端接电阻R_DT是600Ω，等效传送电阻R_EF是200Ω、感应共模信号对地的电阻是50Ω。

现在将描述图2电路的工作方式。

端接电阻R_DT，用于端接从话路线接收的话音信号V_r;从电源向话路线看去的等效传送电阻R_EF，用于对话路线供给语言电流或监控电流;端接电阻R_cT（或者接地电阻），用于感应的共模信号V_c等等，这些都是根据该交换机系统设置在一定的标称值上的。因此，图2电池馈给电路的设计必须实现这些标称值。在这个例子中，该电池馈给电路的设计使得端接电阻R_DT为600Ω，等效传送电阻R_EF为200Ω，端接电阻R_CT为50Ω。

首先考虑从话路线接收的话音信号V_r的收受和端接。该电池馈给电路通过正反馈把接收的话音信号V_r反馈到馈电电阻R_F1和R_F2，从而实现了希望的端接电阻R_DT（600Ω），尽管运用了低阻值（50Ω）的传送电阻R_F1和R_F2。

也就是说，电容C_c1、C_c2、C_s1和C_s2的阻抗与电阻R_s和R_f相比可以忽略，因为对于接收话音信号V_r的频率，它们的阻抗是足够小的。因此，运算放大器Q_a和Q_b对于接收的话音信号V_r起一个同相放大器电路的作用，从而使得接收的话音信号V_r的一部分以同相反馈到传送电阻R_F1和R_F2。结果使对于接收话音信号V_r的端接电阻R_DT变得比传送电阻R_F大。端接电阻R_DT的表示如下：

$R_{\mathrm{DT}}=\frac{{\mathrm{2F\; ·\; R}}_S}{R_S{\mathrm{-2R}}_f}\mathrm{\dots \dots (1)}$

从表示式（1）清楚地看出，端接电阻R_DT是比传送电阻R_F大的。如果给出了R_DT和R_F，则可根据表示式（1）确定R_s和R_f。

其次，为了提高在话路线上反抗共模信号（不希望的感应电流）的容限，本发明的电池馈给电路并不把共模信号V_c反馈到传送电阻R_F1和R_F2上，经过传送电阻R_F1和R_F2把共模信号V_c接地。因此，低阻值的馈电电阻R_F1和R_F2正好成为了地端接电阻R_CT。

也就是说，对于加到A和B线上的共模感应信号V_c来讲，如果电容C_c1和C_c2的阻抗与电阻R_s和R_f相比可以忽略不计，则每一个包括运算放大器Q_a或Q_b的电路起一个差分放大器电路的作用，在每一个差分放大器电路上把输入的共模信号V_c抵消。因此，在运算放大器Q_a和Q_b的每个输出端不出现对应共模感应信号V_c的输出信号。

结果使得对于共模感应信号来讲，在实际上与通过传送电阻R_F1和R_F2接地是一样的。对于共模感应信号V_c的端接电阻R_CT表示如下：

R_CT＝R_F……（2）

因此，如果R_F是50Ω，则通过50Ω把共模感应信号V_c端接到地。所以，由于这个低的地端接电阻，使得抵抗该共模信号（比如感应电流）的容限提高了。

接着我们来考虑用于对A和B线供给电流的传送电阻。在本电池馈给电路中，通过直流正反馈把话路线上的直流（dc）电压反馈到传送电阻上，从而获得了希望的等效传送电阻（比如，200Ω），尽管采用的是低阻值的传送电阻（比如，50Ω）。

也就是说，对于直流电压来讲，由于有电容C_c1和C_c2使得运算放大器Q_a和Q_b的直流反馈环路是断开的，所以运算放大器Q_a和Q_b的功能对于直流电压相当于一个电压跟随器电路。因此，运算放大器Q_a和Q_b的输出电压与加到它的同相输入端的输入电压是相等的。这样，可以把A线的等效传送电阻R_EFA和B线的等效传送电阻R_EFB表示如下：

$R_{\mathrm{E\; F\; A}}\mathrm{=\; R}{}_{\mathrm{E\; F\; B}}=\frac{R_F{\mathrm{·\; (R}}_S{\mathrm{+\; R}}_f{\mathrm{+\; R}}_C)}{R_S}\mathrm{\dots \dots (3)}$

因为这些等效传送电阻R_EFA和R_EFB是根据端T_a和T_b上的电压计算的，于是，当保持等效传送电阻R_EFA和R_EFB为常数时，可通过改变加到端T_a和T_b上的控制电压来改变A和B线上的电压。

因此，通过改变端T_a和T_b上的电压，该电池馈给电路可给出一个极性转换信号。即是说，根据端T_a和T_b上电压极性的转换来转换A和B线上电压的极性，从而把极性转换信号送给话路线。在这种情况，极性转换中的特征与通常极性下的特征完全相同，因为A和B线的供电电路的构成是完全对称的。

这意味着通过把平滑的极性转换控制电压（如图3中所示）加到端T_a和T_a，可以很容易地给出一个无干扰极性转换信号。图3表示在端T_a和T_b上控制电压波形的一个例子。在图3中，纵座标代表端T_a和T_b上的电压值，横座标代表时间，虚线是端T_a上的电压波形，实线为端T_b上的电压波形。

最后，我们来说明对A和B线话音信号的传输。把传送话音信号V_s，经过电容C_s1、C_s2和电阻R_f1、R_f3输入到运算放大器Q_a、Q_b的同相输入端。当电容C_s1、C_s2、C_c1和C_c2对于传送话音信号（V_c）频率的阻抗与其他电阻相比为足够小，并可以忽略不计时，则在A和B线间负载电阻R_e两端呈现的传送话音信号电压V_t可表如下：

$V_t\mathrm{=\; V}{}_S\times \frac{{\mathrm{2R}}_e}{{\mathrm{2R}}_F+\frac{R_S{\mathrm{-\; 2R}}_F}{R_S}{\mathrm{\times \; R}}_e}\mathrm{\dots \dots (4)}$

如果给出了传送话音信号电压V_t和每个电阻值，则从表示式（4）可确定输入的话音信号电压V_s之值。

至此，尽管我们描述了一些最佳实施方案，但在本发明的范围内仍可有各种修改和变化。图4就表示本发明的另一实施方案。在图2的电池馈给电路中，如果从电池馈给电路供给的语言电流和/或监控。电流很大，则就不可能供给来自运算放大器Q_a和Q_b的全部电流。而图4的改进电路使得能够通过采用功率放大器来供给一个较大电流。在图4中，经过一个包含PNP型晶体管TR_a1和NPN型晶体管TR_a2的功率放大电路41，把运算放大器Q_a的输出电压加到传送电阻R_F1上。同样，经过功率放大器42，把运算放大器Q_b的输出电压加到传送电阻R_F2上。从而实现了对A和B线供给电流。

Claims (17)

1、交换机的一种电池馈给电路，其特征在于把第一和第二线之间的交流信号，用交流反馈通过一个差分放大通路反馈到为第一和第二线每个设置的第一和第二参考电阻上；把第一和第二线上的直流电压，用直流反馈对每个线独立地反馈到第一和第二参考电阻上；从而实现了希望的交流端接电阻和希望的直流供电电阻。

2、根据权利要求1的电池馈给电路，其中所说的直流反馈是通过为第一和第二线每个设置的第一和第二直流反馈电路实现的。

3、根据权利要求1的电池馈给电路，其中所说的交流反馈是通过为第一和第二线共同设置的一个差分放大器实现的。

4、根据权利要求1的电池馈给电路，其中所说的交流反馈是通过为第一和第二线每个设置的第一和第二差分放大器实现的。

5、根据权利要求1的电池馈给电路，其中该电路还包括对第一和第二直流反馈电路输入极性转换控制信号的第一和第二极性转换控制电路，从而使该电路能够对第一和第二线传送极性转换信号。

6、根据权利要求5的电池馈给电路，其中通过平稳地转换第一和第二极性转换控制信号的极性，使该电路能够传送一个无干扰极性转换信号。

7、根据权利要求1的电池馈给电路，该电路还包括一个对第一和第二参考电阻供给传送话音信号的电路，从而使该电路能够对第一和第二线传送话音信号。

8、根据权利要求1的电池馈给电路，其中所说的交流反馈和直流反馈是通过对第一和第二线设置一对运算放大器来实现的。

9、根据权利要求5的电池馈给电路，其中所说的交流反馈、直流反馈和极性转换控制是通过对第一和第二线提供的一对运算放大器实现的。

10、交换机的一种电池馈给电路，包括：

连接到第一线的第一参考电阻;

连接到第二线的第二参考电阻;

用于对第一线供给语言电流的第一放大器，其第一输入端连到第一线;

用于对第二线供给语言电流的第二放大器，其第一输入端连接到第二线;

用于耦合第一线和第二放大器的第二输入端的第二电容;

用于耦合第二线和第一放大器的第二输入端的第一电容;

11、根据权利要求10的电池馈给电路，其中所述的第一和第二放大器是运算放大器。

12、根据权利要求10的电池馈给电路，其中第一和第二放大器的第一输入端是同相输入端，而它们的第二输入端是反相输入端。

13、根据权利要求12的电池馈给电路，其中所构成的电路使之第一和第二放大器的功能对于第一和第二线上的直流电压相当于一个电压跟随器，于是通过直流正反馈把直流电压反馈到第一和第二参考电阻上;对于在第一和第二线之间接收的话音信号来说，第一和第二放大器的功能为一个交流正反馈电路，于是通过交流正反馈把接收的话音信号反馈到第一和第二参考电阻上;而第一和第二放大器对共模信号不响应，通过第一和第二参考电阻把共模信号端接到地。

14、根据权利要求10的电池馈给电路，其中第一极性转换控制信号接到第一放大器的第一输入端，第二极性转换控制信号接到第二放大器的第一输入端，并且通过控制第一和第二极性转换控制信号，该电路能够对第一和第二线给出一个极性转换信号。

15、根据权利要求14的电池馈给电路，其中通过平稳地转换第一和第二极性转换控制信号的极性，该电路能够给出一个无干扰极性转换信号。

16、根据权利要求10的电池馈给电路，其中该电路还包括一个在第一和第二放大器的第一输入端之间供给传送话音信号的电路，使得该电池馈给电路能够对第一和第二线传送话音信号。

17、根据权利要求10的电池馈给电路，其中该电路的构成使得第一和第二线的电路完全彼此对称。

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