CN87101944A - 振铃电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电话系统中所用的一电子振铃电路。一电容器连接到感应地耦合到一晶体管控制的电源线的第一线圈的中间抽头。电容器的另一边连接到两开关之间的接头，每个开关经过感应线圈连接到第一线圈的一端，使得当该两开关是在相反方向接通时，负载电流以交变的方向从电容器中抽取。

Description

本发明涉及用于电话系统的电路，而具体来说涉及所谓的振铃电路。

振铃电路用于产生传送到电话网络中各个用户的信号，以使被拨号的电话响铃。

以往，机械转动发生器与电子装置已被利用来提供必需的信号。转动发生器体积大、笨重、而又易被磨损。先有技术的电子解决办法是在一对感应耦合到由一晶体管控制的供电线的中间轨线（rail）之间有一对大的存储电容器。而负载电流是经过一对MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）交替地从该电容器中取得的。

这种安排有一些缺点。该MOSFET开关晶体管不能用一单个接地基准的波形来驱动。而且其输出不是防短路的，因而需要限制电流以防止损坏输出级。同时，该MOSFET开关晶体管也不直接控制输出电压，因为需要一个中间感应器。

本发明是以克服上述缺点作为一个目的。

因此，本发明是用于电话系统中供产生振铃信号的电路，该电路中包含一电容器，该电容器的一端连接到感应地耦合到晶体管控制的供电线的一个第一线圈的中间抽头，而其另一端连接到两个开关之间的接点，而各开关又分别经过一个感应线圈连接到所述第一线圈的一端，该安排是这样的，使得当该两开关交替地在相反方向接通时，便以交变的方向从电容器中抽取负载电流。

该两开关最好为MOSFET晶体管。

该电路安排可以包括用以探测抽取的负载电流和用以改变驱动该两个晶体管开关的波形的传号-空号（mark-to-space）比的装置。

为了使本发明更易于理解，现将通过举例并参照附图对本发明的一个实施例进行叙述，其中：

图1为用于一电话系统并根据本发明而构成的振铃电路的电路图，

图2和图3示出在图1的电路的工作过程中产生的驱动波形，和

图4为与图1的电路配合工作的控制电路的电路图。

现参阅附图，图1示出一用于电话系统的振铃电路。该电路包括一伸展于接地线与负48伏特直流电源之间的供电轨线10。轨线10包括一开关晶体管11和一线圈12。线圈12感应地耦合于一分离线圈13，该线圈的中间抽头连接到电容器14的一端。而电容器14的另一端连接到一对MOSFET晶体管15和16之间的结点。晶体管15和16则分别连接到轨线17和18，该轨线17和18又分别连接到分离线圈13的相应各端。该电路还包括二极管19至22。

在电路工作时，如图2所示的一波形被施加在开关晶体管11的基极上，而如图3所示的波形被施加在晶体管15和16上。关于后两个晶体管，该开关波形是安排成使得当晶体管15导通时，晶体管16截止，反之亦然。值得注意的是：当晶体管15接通时，电流将从电容器14沿箭头d所指的方向流动，而当晶体管16接通时，电流则将沿箭头c所指的方向流动。

负载可以不同方法从刚被描述的电路中抽取。当需要一接地基准输出信号时，可将点A或点B接地，而从不接地的点上取得输出。图1示出点A接地而点B用作输出，因为这种构型使晶体管15和16更易于驱动。晶体管16可以是一个NPN双极性或N沟道MOSFET，而晶体管15可以是一个PNP双极性或P沟道MOSFET。

该电路可用来提供一用于产生振铃电流的25赫兹的有效值为75伏特的输出电压。为实现这目的，晶体管11在50千赫时导通而晶体管15和16在25千赫时导通。在图2中示出的波形是基于所用的晶体管11为一MOSFET晶体管。窄脉冲表示一轻的输出负载而较宽的输出脉冲则表示重的输出负载。这一波形的传号-空号比的变化是通过探测输出电流I与利用负反馈来实现的。对于非常低输出则可能将某些驱动脉冲省略去。图4示出该探测电路。

现参照图4，可从中看到该图包括了图1中的某些部件，即在振铃电路的一端上的晶体管15、16及电阻48、49和50，和在另一端上的输出晶体管11和线圈12。振铃电路的输出电流I也流过电阻50，而这是监控该电流的方便的地方，这是通过监控点A相对于零伏特的电压而完成的。电阻50有一低电阻值，这样它对输出电压贡献的电压是可以忽略的。

由于电流是交变的，相对于零伏特而言，在点A的电压也将是交变的，并可通过诸如电路51加以整流。运算放大器52作为非倒相放大器被连接到电路中，而运算放大器53作为倒相放大器也被连接到电路中，这样在与二极管54和55结合的情况下使点56的电压相对零伏特而言永远是正的值。电阻57和58向运算放大器52和53的倒相输入端施加一负偏压，因此在点56提供了一正的偏置电压。这样，当没有输出电流I流动时，点56便有一正的偏置电压。如下文将要指出的那样，这电压将被用来控制开关晶体管11，使得当零输出电流流动时，晶体管11仍具有提供电流的能力。

点60上的电压与点56上电压成比例，但点60上的电压不能调节到比由二极管59和该二极管所连接的电压V_ref所设定的电压更正。V_ref为一固定的或预先调节在适当值的预置电压。如下文将要指出的那样，这一电压限定的目的是为在晶体管11的开关上设定一最大限制。因此它起着一电流限制的作用。

如先前已说明的那样，从晶体管11接通的电流是感应地耦合到轨线17和18上，并通过接通晶体管15或晶体管16而容许该电流在相应的那个轨线上流通。当晶体管16接通时，点62上的电压相对于点A为正，而这一电压差的大小将是通过晶体管16的电流的表征。晶体管15将处在截止态，因此，将没有电流通过电阻48，从而使点63与点A之间没有电压差。因此，点62与点63之间的电压差值是通过晶体管16的电流的表征。按同样的理由，当晶体管15是在导通态而晶体管16是在截止态时，这一电压差值是通过晶体管15的电流的表征。在晶体管15和16交替导电之间的过渡期间内，要求它们的导电态是重叠的。在这瞬态中，被监控的电流是被电阻48和49所分配，而点62和63之间的电压差代表了这一被分配电流的总值。因此，此电压差值代表了流过轨线17和18之一或通过两者的电流。显然，这一电路图当电阻48和49有同一阻值时更为现实。这一电压差可通过和在电路61中连接的运算放大器80转变成一个单端信号。这电压出现在点64上，并相对于零伏特来说是正值的，而且代表了在恒定电流源中的电流。

运算放大器65在点66上产生一输出电压，倘若在提供这电压的电路中采用了适宜的电阻值时，这输出电压与点60上的电压减去点64上的电压的差值是成正比的。

如早先叙述过的那样，点60上的电压代表负载电流I加上一偏置电压。点64上的电压代表了在恒定电流源中的环流。该环流包括负载电流加上通过电容器14的电流。如果通过电容器的电流与上述的偏置电压有关，那么，显然点66上的电压对应于控制回路中的一误差信号，该控制回路正把恒定电流源中的电流水平调节在一个能充分提供负载电流加上电容器电流的值上。如将要叙述的那样，如果对增加的电流的需要出现时，在点66上误差信号的电压将变为更加正，而这具有在一较长的时间间隔内接通晶体管11的效果，使得恒定电流源中的电流能增长到一适宜的较高的值。

二极管59的限制性作用已于早先描述过。这对于供应给负载的增加的电流所提出的要求做出一种限制。当负载电流的增加超过了这个值时，附加的电流初始时仅仅由降低通过电容器14的电流来实现供给。这造成输出电压降低，因为输出电压是由电容器14的电流设定的，振铃电路产生一电流限制的输出，而晶体管11是保持在它的设计限制范围内。

这些是发生在当点66上的误差信号变得更加为正时的事件。当负载电流下降时会发生相反的情况。误差信号变为更加负，晶体管11接通一个较短的时间，而恒定电流源中的电流降低到一较低的值。

通过采用一个如将于下文描述的那样的脉冲宽度调制器可将误差信号转换成一适宜于驱动晶体管11的信号。

可通过电路67从一列适宜的例如频率为50千赫的方波产生一三角形波。通过比较器69将轨线68上的这种三角形波与误差信号66进行比较。而比较器的输出70必须在适宜的电平之间转换，以便对于“与非”门72来说，起逻辑高电平和逻辑低电平作用。调制器69的工作是在它的输出70上产生一列具有与三角形波相同的重复频率、但具有变化的传号-空号比的方波，使得当点66变为更加正时，就会在点70出现较长时间的正偏移，反之亦然。另一个到“与非”门72的输入71，可以用例如用于三角形波发生器67的方波波形，该输入并在晶体管73的栅极上有强迫逻辑低的效果。因此，在轨线70上出现的一个逻辑高在晶体管73的栅极上只出现至50%的时间。这个所谓静寂时间的特点经常用于脉冲变压器被驱动的电源中。

通过上面描述的脉冲宽度调制的波形把可以是一个N-沟道MOSFET晶体管的晶体管73驱动成“开”和“关”。它可通过变压器74连接到一作为电压隔离装置的晶体管11的栅极。通常该电路是接到晶体管73的漏极，以便当该管截止时能减缓迅速升高的波形。并且也容许变压器磁化电流在静寂时间中衰减。

变压器74将脉冲宽度调制的信号耦合到晶体管11的栅极。根据振铃电路的功率，晶体管11可以是一个大功率器件，在这种情况下在门电路中将有部件。有多种用于驱动这种晶体管的技术，但这不属于本发明说明书的范畴。

晶体管11的漏极是接到线圈12的。如已对晶体管73描述的一样，也须有部件与晶体管11的漏极相结合，参与减缓波形和在静寂时间中消除变压器的磁通。这种反馈安排，在低负载的状况下有改善节约的效果。

在所描述的电路中，晶体管11产生一恒定电流源，而晶体管15和16用于控制输出电压的极性和大小。然而也可以让晶体管15和16只控制极性，而输出电压的大小则由晶体管11来控制，但这不是最佳的安排。

上述被描述的振铃电路较先有技术安排有更多的优点。除了采用简单且较便宜的部件外，它相对地可免除外电流，并且尽管有从负载返回的故障电流，其输出电压也能被控制成提供25赫兹的有效值为75伏特的电压，当然也可能使它轻易地适配其它标准。因此上述所给出的开关频率只不过是个典型，但可根据实际情况而加以改变。

Claims (7)

1、用于在电话系统中产生振铃信号的电路，其特征在于该电路包括：一用于连接在地与直流电压源之间的电源轨线；一在所述电源轨线中的第一线圈；一感应地耦合到所述第一线圈的第二线圈；一电容器，其一端连接到第二线圈的一抽头；一对串联连接的晶体管开关，所述一对晶体管开关之间的结点连接到所述电容器的另一端；各自将一对应的所述开关晶体管连接到所述第二线圈的一独立端的第一和第二轨线；电路安排成这样：使得当该两开关晶体管交替地在相反方向接通时，便以交变的方向从电容器中抽取负载电流。

2、按权利要求1所要求的振铃电路，其特征在于，其中所述第一和第二轨线是彼此相互地感应耦合。

3、按权利要求2所要求的振铃电路，其特征在于，其中所述开关晶体管为MOSFET晶体管。

4、按权利要求3所要求的振铃电路，其特征在于，其中所述电源轨线还包括一开关晶体管。

5、按上述各权利要求中的任意一个所要求的电路，其特征在于，包括用以探测电路的输出电流和用以改变振铃电路的输出波形的传号-空号比的装置。

6、按权利要求5所要求的电路，其特征在于，该探测装置包括用于将振铃电路的输出进行整流的整流电路。

7、按权利要求6所要求的电路，其特征在于，该整流电路包括一对运算放大器，一个作为非倒相放大器连接而另一个则作为倒相放大器连接，所述一对放大器的输出按这样的方式连接到与二极管相联的公共点上，使得在所述公共点上的电压在电路工作过程中相对于地永远为正值。

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