DE69309788T2

DE69309788T2 - Modem mit digitaler Isolation

Info

Publication number: DE69309788T2
Application number: DE69309788T
Authority: DE
Inventors: Dale E Folwell; Raphael Rahamim
Original assignee: Rockwell International Corp
Current assignee: Boeing North American Inc
Priority date: 1992-06-09
Filing date: 1993-06-08
Publication date: 1997-11-20
Anticipated expiration: 2013-06-09
Also published as: DE69309788D1; JPH0698038A; US5369666A; EP0576882A3; EP0576882B1; EP0576882A2

Description

Hintergrund der Erfindung

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf Modems, und insbesondere eliminiert die Erfindung relativ große Trenn- bzw. Isolationstransformatoren aus dem Modem, während sie die Isolation aus dem analogen Signalbereich zu dem digitalen Signalbereich verändert, um analoge Verzerrung zu verhindem und den Isolationstransformator überflüssig zu machen.

Ausgangspunkt

Ein Problem des Standes der Technik ist die Tatsache, daß die Datenzugriffsanordnung (DAA = Data Access Arrangement), die sich zwischen den Telefonleitungen und dem Mo dem befindet, zu groß und zu schwer ist für die neuen Modemkarten mit minimaler Größe des "Kreditkarten"-Typs.
Gerade während sich die Datengeschwindigkeiten erhöhen, wird die Modemgröße verringert. Modems werden ein inte graler Teil aller Laptop/Palmtop Computer. Da diese Computer klein sind, sind Größe und Gewicht extrem wichtig. Mit den ansteigenden Datenraten ist ein Minimum an Verzerrung absolut notwendig. Verzerrungen sind ein einschränkender Faktor für Hochgeschwindigkeitsmodems.
Viele Modems, die heute auf dem Markt sind, verwenden einen Isolationstransformator in dem DAA-Abschnitt. Während der Transformator die elektronischen Schaltungen bzw. Schaltkreise schützt, erzeugt er auch Verzerrungen bzw. führt diese ein, er verbraucht Raum und er ist das schwerste Teil in dem Modemabschnitt. In dem Fall eines tragbaren Computers ist ein Minimum an Gewicht eine Hauptanforderung.
Durch Eliminieren des Transformators und der Verzerrung, die dadurch entsteht, wird ein Anstieg der Datenratenkapazität bzw. Fähigkeit des Modems realisiert. Ferner werden die Größe, das Gewicht und die Kosten auch erheblich reduziert.
Obwohl erhebliche Fortschritte bei der Verbesserung der Leistung und der Größenreduzierung von Modems gemacht wurden, ist die DAA-Interface bzw. Schnittstellenschaltung relativ unverändert geblieben. Tatsächlich nimmt bei einigen Laptops die DAA fast soviel Raum ein, wie der Rest der Modemschaltung bzw. der Schaltkreise.
Bisher konnten Konstrukteure innerhalb der Verpackungseinschränkungen bzw. des verfügbaren Raums bleiben, indem sie die Teile enger zueinander plazierten. Konstrukteure erreichen aber rasch Grenzen, da sie nun Probleme beim Erfüllen der UL und Part 68 Hochspannungszusammenbrechtests (UL and Part 68 high voltage breakdown test) erfahren. Zusätzlich verhindert die physikalische Grzße der DAA-Bauteile den Einbau eines Modems in den neuen Taschencomputern.
Einer der größten Bauteile in dem DAA ist der Transformator. Der Transformator erfüllt funktionell zwei Konstruktions- bzw. Designanforderungen.
Zuerst sieht er die notwendige Hochspannungsisolierung zwischen dem Telefonnetzwerk und dem Verwender vor. In den Vereinigten Staaten wird dies durch FCC Part 68 spezifiziert, was 1500 Volt benötigt. In anderen Länder kann diese Isolierung auf 3750 Volt ansteigen.
Zweitens sieht der Transformator die Ausgleichsinterfacebzw. Schnittstellenschaltung vor, die notwendig ist, um Part 68 zu erfüllen, sowie eine gute Gemeinschaftsmodusrückweisung von Stör- oder Rauschsignalen, die normalerweise in den Telefonleitungen auftreten.
Damit diese beide Anforderungen unterstützt werden und trotzdem sehr geringe Verzerrungsniveaus beibehalten werden, wurden relativ große Transformatoren vorgesehen. Die neuen Hochleistungsmodems, wie zum Beispiel v32 benötigen Stör- bzw. Verzerrungsniveaus von -70dBm oder tiefer. Zur Erreichung dieser Niveaus sind spezielle Magnetmaterialien und eine große physikalische Größe notwendig.
Basierend auf diesen Problemen ergibt sich deutlich, daß es einer Alternative zu dem analogen Isolationstransformator bedarf.
Erfahrungen haben gezeigt, daß, wenn man eine Isolier schaltung in dem analogen Schaltungspfad hinzufügt, es immer das Problem zusätzlicher Verzerrung gibt.

Die Erfindung

Die Erfindung eliminiert den großen Isolationstransformator und sieht eine Isolation bzw. Isolierung oder Trennung an der digitalen Schnittstelle vor, und zwar nach der Umwandlung von einem analogen eintreffenden Signal und vor der Umwandlung zu einem herausgehenden analogen Signal. An diesem Punkt ist es möglich, die Isolierung mit viel weniger Bedenken hinsichtlich einer analogen Verzerrung vorzusehen. Die neue Isolierung ist vorzugsweise magnetisch in der Form von zwei kleinen Impulstransformatoren. Andere digitale Isolierverfahren, wie zum Beispiel optische Verfahren sind auch neu und anwendbar.
Es wird auf US-A-4,646,721 hingewiesen, das sich auf eine telefonaktivierte Leistungssteuerung bezieht. Die telefonaktivierte Leistungssteuerung weist einen elektrischen Leistungseinlaß und eine Anzahl von Leistungsausgängen bzw. -Auslässen vor, um Leistung für die Geräte oder Einrichtungen eines Computers oder eines anderen Systems zu liefern. Eine Detektierschaltung detektiert das Läuten des Telefons und "ABHEB"-Zustände und versorgt das System mit Leistung. Die Steuerung besitzt auch eine Stoß- bzw. Spitzenschutzschaltung, um zu verhindern, daß große Spannungen oder Strom den Leistungsauslaß erreichen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Modem ohne einen herkömmlichen Isolations- bzw. Trenntransformator gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 und ein Verfahren zum Schutz vor einem Anstieg oder Stoß und zum Minimieren analoger Störungen oder Verzerrungen in einem Modem gemäß dem unabhängigen Anspruch 10 vorgesehen. Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen offenbart.
Die Rockwell Modem Architektur sieht eine ideale Struktur zum Einbeziehen der Isolier- bzw. Trennschaltung vor. Diese befindet sich zwischen dem digitalen Signalprozessor (DSP oder CSPX) und der integrierten Analog-(IA)-Vorrichtung. Funktionel sind die Signale an dieser Schnittstelle digital und die Datenraten sind moderat bzw. mäßig. Derzeitig besteht das Interface bzw. die Schnittstelle zwischen dem CSPX und dem IA aus ungefähr 15 diskreten Linien oder Leitungen, die Daten, Zeitsteuerung bzw. Timing und Steuerung umfassen. Diese parallelen Signale werden in zwei digitalen seriellen Datenströmen kombiniert, und zwar einem Eingangsstrom und einem Ausgangsstrom. Die Daten werden in einem Zeiteinteilungsmultiplexselbsttaktschema bzw. einem Time Division Multiplex Self Clocking Schema kodiert. Die gesamte Kodierung und Dekodierung befindet sich in den CSPX und IA-Vorrichtungen.
Für über dem Wasser bzw. dem Boden befindliche Telefonsy sterne muß das Modem einen metallischen Spannungsanstiegbzw. Stoßtest überstehen, der aus einem Impuls von 800 Volt besteht, der zwischen TIP (Anschluß) (Klingel) und RING des Modems angelegt wird. Während das Modem in dem "AUFGELEGTEN"-Zustand ist, gibt es kein Problem, da das Belegungsrelais aus (offen) ist und somit verhindert, daß der Stoß bzw. die Stoßspannung in die elektronischen Schaltungen kommt. Dieser 800 Volt Stoß wird auch angelegt, während das Modem sich in dem "ABHEB"-Zustand befindet, wobei zu dieser Zeit der Linien- bzw. Leitungs schalter geschlossen ist und die 800 Volt eine nichtumkehrbare Beschädigung unserer elektronischen Schaltungen bewirken kann.
Ein synergistisches Ergebnis bzw. eine Synergie wird erhalten, wenn die obige Erfindung kombiniert wird mit einer Detektorschaltung, die das Auftreten eines stark ansteigenden Stoßes bzw. einer Stoßspannung mit hohem Niveau in der DAA abfühlt. Die Schaltung trennt die Elektronik bzw. die elektronischen Bauteile von der Linie bzw. Leitung bevor der Stoß bzw. die Stoßpannung beschädigende Größen erreichen kann. Die aktive Abstoß- bzw. Zurückweisschaltung dient als eine Stoß- bzw. Stoßspannungschutzeinheit - sie ersetzt den Metalloxyidvaristor (MOV) und den Isolier- bzw. Trenntransformator und sieht einen Ersatz eines Leitungsbelegungsschalters für das traditionelle Relais vor. Die Anzahl der Bauteile wird reduziert durch Entfernen des Transformators, des NOV und des Relais.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

In der Zeichnung zeigt:
Fig. 1 Ein Blockdiagramm eines Modems des Standes der Technik;
Fig. 2 ein Blockdiagramm der vorliegenden Erfindung;
Fig. 3 den Anstiegs- bzw. Stoßdetektor und einen Leitungs-FET;
Fig. 4 eine typische Rechteckwelle;
Fig. 4A die Welle in differenzierter Form, um Leistung bzw. Energie zu sparen;
Fig. 5 Spulen für einen Impulstransformator;
Fig. 5A eine Querschnittsansicht eines Impulstransformators;
Fig. 6 eine Anstiegs- bzw. Stoßschutzschaltung des Standes der Technik, wenn der Isolier- bzw. Trenntransformator vorhanden ist;
Fig. 7 die Anstiegs- bzw. Stoßschutzschaltung bei Abwesenheit eines Isolier- bzw. Trenntransformators; und
Fig. 8 ein Schaltungsdiagramm einer transformatorlosen DAA-Schaltung mit Anstiegs- bzw. Stoßschutz.

Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels

Derzeitig besitzt das Rockwell Modem eine Datenzugriffs anordnung (Data Access Arrangement = DAA) 9, eine integrierte Analog-(IA)-Vorrichtung 11 (Fig. 1) und den Digitalsignalprozessor 13 (DSP). DDA 9 ist über Drähte 10 mit der IA 11 verbunden und die IA 11 und der DSP 13 sind über 15 individuelle Drähte 15 miteinander verbunden, wo bei der Mikroprozessor 14 über mehrere Drähte 16 mit dem DSP 13 verbunden ist. Alle Datenzugriffsanordnungs-(DAA) Vorrichtungen 9 und 17 (Fig. 2) benötigen eine Hochspannungsisolier- bzw. Trennvorrichtung zwischen den Telefonleitungen 19, 21 und einem Modem. Normalerweise sieht der Transformator 21 (in dem DAA-Abschnitt 9) diese Isolierung bzw. Trennung vor.
Die Figuren 3, 7, und 8 zeigen im Detail die überkreuz in Beziehung stehenden Erfindung, die einen FET verwendet, um eine Leitung oder Durchführung von dem Telefonleitungssystem beim Detektieren eines Anstiegs bzw. Stoßes in dem DAA-Abschnitt zu öffnen und sieht eine synergistische Kombination bzw. Synergie mit der vorliegenden Erfindung vor, die am besten in den Figuren 2, 5 und 5A zu sehen ist.
In Figur 2 wurde der Isolier- bzw. Trenntransformator 21 eliminiert und stattdessen werden kleine Impulstransformatoren 25, 27 zwischen der IA-Vorrichtung 11' und dem DSP 13' verwendet. Das empfangene integrierte Analogsignal wird digitalisiert und dann in dem Kasten 29 multiplext und in dem Kasten 31 demultiplext, wohingegen das übertragene Signal in dem Kasten 31A multiplext und in dem Kasten 29A demultiplext wird, wodurch die 15-drahtige Zwischenverbindung und die gesamte analoge Störung bzw. Verzerrung vermieden wird.
Somit ist zu sehen, daß die parallen Signale auf diesen Leitungen (15) in zwei serielle Datenströme kombiniert werden, und zwar einen Eingangsstrom und einen Ausgangsstrom. Die Daten werden in einer selbsttaktenden Zeitmultiplexanordnung (time division multiplex self docking arrangement) kodiert. Die gesamte serielle Kodierung und Dekodierung ist in die integrierte Analog- und Digitalsignalverarbeitungsvorrichtungen 11' und 13' eingebaut, so daß die Isolier- bzw. Trennschaltung nur aus zwei Impulstransformatoren 25, 27 oder zwei optischen Kopplern (nicht gezeigt) bestehen kann. Gepulste Signale sparen auch Energie bzw. Leistung. Es ist nur notwendig, daß kurze Spitzen 35, 37 (Fig. 4A) hindurchgehen, was hochund tief-übergänge der Originalwelle 39 darstellt, anstatt das die gesamte Welle 39 (Fig. 4) hindurchgeht. Eine Gemeinschaftsmoduszurückweisung, sowie eine Hochspannungsisolierung bzw. -trennung werden durch die Impulstransformatoren erhalten.
Die Figuren 5 und 7 zeigen den Aufbau der Impulstransformatoren 25 und 27 auf einer herkömmlichen aus Glas bestehen PC-Karte oder -Platte 41 mit einer Dicke von ungefähr 0,62 Zoll. Die Mittellöcher 36, 38 in der Platte nehmen die Beine oder Schenkel 42, 43 und 44, 45 der U-Stangen 40, 46, auf um die "Spalte" oder "gaps" zu bilden, wo sie anliegen. Die Spulen 37, 39, die die jeweiligen Schenkel umgeben, weisen nur einige wenige Metallwindungen auf, die auf die Platte 41 gelegt werden und weggeätzt werden um die Spulen zu hinterlassen, die Durchmesser von ungefähr 1/8 Zoll aufweisen können. Die U-Stangen besitzen eine Lnge von ungefähr 1/2 Zoll. Der andere Impulstransformator 27 ist von dem Transformator soweit wie möglich beabstandet und die Bauteile die dieselben sind, sind mit einem Apostroph an denselben Bezugszeichen gekennzeichnet. Die besten magnetischen Materialien werden für den Magnetpfad verwendet, wie zum Beispiel Ferrit und die Abmessungen passen leicht in minimale Räume.
Die Betriebsfrequenz ist im Megazyklusbereich und die Leistungsverluste sind extrem gering, da die Impulstech nik viel weniger Leistung benötigt als die Handhabung der gesamten Welle. Die Impulstechnik wird auch mit Gemeinschaftsmodusstörungs- bzw. verzerrungsproblemen fertig.
Anstelle der bevorzugten Impulstransformatoren an der digitalen Schnittstelle können andere Typen einer Isolierung oder Trennvorrichtung verwendet werden. Zwei optische Koppler wären auch wirksam bei zwei seriellen Datenströmen, d. h. einem Eingangs- und einem Ausgangsstrom, aber die Impulstransformatorisolierung benötigt weniger Leistung bzw. Energie.
Für einen Nicht-Gemeinschaftsmodus, zum Beispiel für einen durch einen Blitz bewirkten Anstieg oder Stoß, d. h. in oberirdischen Telefonsystemen, zeigen die Blockdiagramme der Figuren 3 und 7 Anstiegs- bzw. Stoßzurückweisungs- bzw. Abstoßschaltungen zur Verwendung in einer DAA-Vorrichtung 17 gemäß Fig. 2. In Figur 3 umfaßt eine TIP-(Anschluß-)Leitung 50 einen FET 52 (oder einen schnell arbeitenden Transistor), um diese Leitung zu öffnen. Ein Detektor 53 zwischen der TIP-(Anschluß-)Leitung 51 und der RING oder Klingelleitung 54 fühlt den Anstieg oder den Stoß ab und öffnet rasch den FET 52.
Figur 6 zeigt einen bekannten Anstiegs- oder Stoßschutz für Modems zum Beispiel ein Modem 57, das an Telefonleitungen 58, 59 gekoppelt ist. Der herk-mmliche Isolier- oder Trenntransformator 60 ist derart gezeigt, daß er zwischen den Telefonleitungen 58, 59 und dem Modem 57 verbunden ist. Ein MOV 61 (Metalloxydvaristor) ist gezeigt, wie er über die Leitungen hinweg verbunden ist, um als eine Anstiegs- oder Stoßabsorbiervorrichtung zu wirken. Ein Klingeldetektor 62 ist vorgesehen, um dem Modem 57 anzuzeigen, daß es geklingelt hat und der DSP 13 betätigt über IA 11 das Leitungsbelegungsrelais 63.
Figur 7 zeigt eine bevorzugte Stoßschutzschaltung der Erfindung ohne Isolier- oder Trenntransformator 60. Die Einzelheiten dieses Stoßrückweisungs- und Leitungsbelgungsschalters 65 sind in Figur 8 dargestellt.
In Figur 8 ist die "ABHEB" und "AUFLEG"-Leitung bei 101 gezeigt, die plus 5 Volt in dem "ABHEB"-Zustand liefert, und die DC-Leistungsleitung 103 empfängt plus 5 Volt über Erde 105, wenn das Modem an ist. Der FET 107 (BUZ 68) dient zum Öffnen und Schließen der TIP-Leitung in der Signalisierschaltung für unerwartete Anstiege bzw. Stöße.
Der Kondensator 110 in der Parallelleitung 111, der den Serienwiderstand 112 über die TIP-Leitung 109 und die Klingelleitung 113 umfaßt, ist ein 0,33 µf, 250 Volt-Kondensator und der Widerstand 112 besitzt einen Widerstand von 10.000 Ohm. Das Paar weist eine fiktive Belastung (dummy load) für das Klingelsignal auf.
Als nächstes weist ein Vollwellenbrückengleichrichter die vier 1N4006-Dioden 115, 117, 119 und 121 auf, um eine po sitive Spannung an dem Drain 123 des FET 107 sicherzustellen, wobei die Source 125 bei 105 über die Leitung 127 geerdet ist.
Die Schaltung gemäß Fig. 8 muß unter unterschiedlichen Umständen einen Schutz vorsehen:
1. Die Leistungsversorgung des Modems ist bei 103 aus. Zu diesem Zeitpunkt ist der FET 107 (Q1) schon in dem AUS- Zustand. In dem AUS-Zustand verhindert der FET, daß eine hohe Spannung dorthindurch geht. Wenn der schnelleinsteigende Stoß bzw. die Stoßspannung ankommt, versucht sie, das FET-Gate 129 aufzuladen, und zwar durch die interne Kapazität des FET 107. Normalerweise würde dies bewirken, daß sich der FET anschaltet. Die Diode (1N1148) D12 hält den FET 107 in dem AUS-Zustand, in dem das Gate 129 an Erde 105 geklemmt ist über die 5 Volt Leistungsversorgung, wordurch irgendeine Ladungsansammlung an dem Gate 129 verhindert wird.
2. Die Leistungsversorgung des Modems ist bei 103 AN und das Modem ist bei 101 AUFGELEGT. Dieser Fall ist ähnlich zu dem vorhergehenden insofern, daß der FET 107 noch immer aus ist und kein DC-Strom dorthindurch läuft. Der FET ist aus, da das "AUFGELEGT"-Signal, das durch die Leitung 101 kommt, das Gate 129 auf dem Niveau von Erde 105 hält. Zu diesem Zeitpunkt wird das JK-Flip Flop 133 (U2) (74HC112) von der Leitung 103 mit Leistung versorgt und es kann dabei helfen, den FET 107 im AUS-Zustand zu halten.
Wenn der Stoß bzw. die Stoßspannung ankommt, geht sie durch C4, der bei 135 (100 pf) gezeigt wird, und wird zu einem Takt bzw. Taktimpuls für den JK-Flip Flop 133. Der bei 161 gezeigte Widerstand R6 besitzt einen Widerstand von 47.000 Ohm und der bei 162 gezeigte Widerstand besitzt einen Widerstand von 10.000 Ohm. Dieses 5:1 Ver hältnis bestimmt das Ausmaß der Stoßspannung, die notwendig ist, um den JK-Flip Flop 133 über die Leitung 137 zu takten und dieses Verhältnis kann einstellbar ausgebildet sein, wenn dies zweckmäßig bzw. wünschenswert ist. Infolgedessen geht der Q-Ausgang des JK 133 hoch und dies schaltet Q2 140 (2H1222) über die Leitungen 138 und 127 und 131 an. Q2 140 hält das Gate 129 von Q1 auf dem Niveau von Erde geklemmt, was zur Folge hat, daß der FET 107 in dem AUS-Zustand gehalten wird.
3. Die Leistungsversorgung des Modems ist bei 103 AN und es ist bei 101 "ABGEHOBEN". Diesmal leitet der FET 107 Leitungsstrom, da dessen Gate 5 Volt von der Leitung 101 empfängt. Der Stoß bzw. die Stoßspannug geht wiederum durch C4 135 und taktet den JK 133. Der Q-Ausgang von JK geht hoch und bewirkt, daß Q2 140 angeschaltet wird. Q2 140 schaltet den FET 107 aus, und zwar so schnell wie möglich bevor die Spannung ansteigt bzw. sich aufbaut.
4. Die Leistungsversorgung des Modems ist bei 103 AN und es ist bei 101 "ABGEHOBEN" es fließt aber kein Strom durch TIP und RING bzw. Klingel. Diesmal arbeitet die Schaltung auf die selbe Art und Weise wie in dem letzten Fall. Es ist unwahrscheinlich, daß diese Situation während der normalen Verwendung des Modems auftritt, aber FCC-Labore testen das Modem, wenn die Leistungsversorgung an ist ohne TIP- und RING- bzw. Klingelstrom.
Um die obigen Aktivitäten zu unterstützen schaltet sich Q12 142 (2N4403) jedesmal an, wenn der JK-Flip Flop 133 getaktet wird und sehr schnell Q14 144 (MJD 47) anschaltet. Diese Aktion entlädt die Streukapazität und die Kapazität des FET 107, was einen Spannungsaufbau verhindert.
R10 145 (47K) und C6 147 (0,01 µf) halten den Q-Ausgang des JK-Flip Flops 133 auf einem hohen Niveau, was den FET 107 für ungefähr 1 ms in dem AUS-Zustand hält. Auf diese Art und Weise wird der FET 107 für eine Zeitdauer ausgeschaltet, die länger ist als die erwartete Zeitdauer des Stoßes bzw. der Spitze. In dem Fall, daß der Stoß oder die Spitze über (1 ms) hinaus fortbesteht, wurde die R7 und R5C5 Kombination so aufgebaut, daß sie den JK in dem getakteten Zustand hält, was wiederum Q4 107 in dem AUS- Zustand hält.
Es sei bemerkt, daß für AC-Zwecke Erde 105 mit der plus 5 Volt Leitung 103 verbunden ist, so daß eine Spitze oder ein Stoß mit hohem Potential über TIP-RING bewirkt, daß die negative Seite des Impulses über irgendeinen oder mehre Pfade in der elektronischen Induktorbox 950 zur Erde 105 und zur Leitung 103 geht. Somit befindet sich der Impuls an dem 5:1 Spannungsteiler R4 162 R61 61.
Auch wenn der FET 107 von dem AN Zustand zu dem AUS-Zustand geht, geht noch immer etwas Energie dorthindurch und es bildet sich eine Spannung über Q14 144 auf. Nach dem Takt schaltet sich der Transistor Q12 142 hart an durch Q, Q geht hoch und Q14 144 wird dann hart angeschaltet was Energie absorbiert.
Die Stoßschutzschaltung kann in irgendeiner Schaltung oder einem Modem arbeiten, um zum Beispiel Kundenprodukte gegenüber nicht-Gemeinschaftsmodus-Stößen oder -Stoßspannungen zu schützen. Somit verhindert die Kombination aus transformatorlosem DAA mit digitalen Impulstransformatoren und der Stoßschutzschaltung sowohl nicht-Gemeinschaftsmodus- als auch Gemeinschaftsmodusprobleme. Die digitale Isolierung oder Trennung gemäß der Erfindung ist auf fast alle Modems anwendbar.
Die Erfindung kann derart zusammengefaßt werden, daß sie ein Modem ohne herkömmlichen Isolier- bzw. Trenntransformator vorsieht bei, dem eine integrierte Analogvorrichtung mit der Datenzugriffsanordnung verbunden ist und ein Mikroprozessor mit einem digitalen Signalprozessor verbunden ist.
Die Erfindung ist in den Ansprüchen offenbart.

Claims

1. Modem ohne konventionellen Trenntransformator, wobei in Kombination folgendes vorgesehen ist:

eine transformatorlose Daten-Zugriffsanordnung (Data Access Arrangement) (9, 17) in Verbindung mit dem Telefon-leitungssystem (19, 21; 109, 113)

eine integrierte Analogvorrichtung (11');

ein digitaler Signalprozessor (13');

ein Mikroprozessor;

wobei die integrierte Analogvorrichtung mit der Daten-Zugriffsanordnung verbunden ist und der Mikroprozessor mit dem Digital-Signalprozessor verbunden ist;

Impulstransformatormittel verbunden zwischen der integrierten Analogvorrichtung und dem digitalen Signalprozessor;

Anschluß- und Läuteleiter zur Verbindung zwischen den Telefonleitungen und dem Modem;

ein FET (107) angeschaltet zum Öffnen und Schließen eines der Leiter;

eine Aufgelegt/Abgehoben- (ON/OFF HOOK) Schaltung zur Lieferung einer Betriebsspannung an das FET, wenn die Abgehoben-Betriebsart vorliegt; und

eine erste Schaltung (140) und eine zweite Schaltung (150);

eine Flip-Flop-Schaltung zum Aktivieren der ersten Schaltung in einen Zustand und der zweiten Schaltung in ihren anderen Zustand;

Abfühlmittel (135, 161, 162) verbunden mit den Leitern zur Aktivierung der Flip-Flop-Schaltung in den einen Zustand beim Abfühlen einer Anstiegsspannung;

wobei die erste Schaltung (140) das FET daran hindert, Strom dann zu leiten, wenn die erste Schaltung aktiviert ist; und

wobei die zweite Schaltung die Flip-Flop-Schaltung nach einer vorbestimmten Zeit zurücksetzt,

2. Modem nach Anspruch 1, wobei ferner folgendes vorgesehen ist:

Multiplexermittel (29) in der integrierten Analogvorrichtung für ein Empfangssignal und Demultiplexermittel (31) in dem Digital-Signalprozessor für das Empfangssignal;

ferner Multiplexermittel in dem Digital-Signalprozessor für ein übertragenes Signal und ferner Demultiplexermittel in der integrierten Analogvorrichtung für das Übertragungssignal, wobei sämtliche übertragenen Signale und empfangenen Signale durch die Impulstransformatormittel laufen und digital sind, wodurch Analog-Signalstörungen vermieden wird.

3. Modem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ferner folgendes vorgesehen ist:

ein mit der Flip-Flop-Schaltung verbundener erster Transistor (142), der gesättigt wird, wenn die Flip-Flop- Schaltung getaktet ist;

ein zweiter Transistor (144) verbunden mit dem ersten Transistor, um durch das Leiten des zweiten Transistors schnell eingeschaltet zu werden;

ein Kurzschlußpfad der durch die ersten und zweiten Transistoren von der Läuteleitung oder dem Läuteleiter zur Erde geschlossen wird zur Entladung der Streukapazität einschließlich jedweder FET-Kapazität.

4. Modem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ferner folgendes vorgesehen ist:

eine Gleichrichter-Brückenschaltung (115, 117, 119, 121) geschaltet zwischen die Anschluß- und Läuteleiter zur Sicherstellung einer positiven Spannung an einer Drain des FET.

5. Modem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ferner folgendes vorgesehen ist:

eine Widerstands-Kondensator-Serienschaltung verbunden zwischen den Anschluß- und Läuteleitern, um als eine Ersatzlast für ein Läutesignal zu dienen.

6. Modem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ferner folgendes vorgesehen ist:

eine elektronische Induktivität (150) für das Modem einschließlich der ersten und zweiten Transistoren und einer parallelen Widerstands-Kondensator-Schaltung.

7. Modem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei folgendes vorgesehen ist:

die Abfühlmittel (135, 161, 162) weisen eine Serien- Schaltung auf, die einen Kondensator und zwei Widerstände besitzt, und zwar mit einem gemeinsamen Punkt beider Widerstände verbunden mit einem Takteingang der Flip-Flop- Schaltung, wobei Relativwerte der Widerstände einen Punkt in der Anstiegsspannung bestimmen, der das Flip-Flop aktiviert.

8. Modem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Schaltung einen Festleg- oder Klemmtransistor (140) aufweist, dessen Basis mit einem Q-Ausgang der Flip-Flop-Schaltung verbunden ist und der verbunden ist über ein Source-Gate des FET, um das Gate des FET dann zu erden, wenn die Flip-Flop-Schaltung getaktet ist.

9. Modem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite Schaltung ein Widerstands-Kondensator-Netzwerk (145, 147) aufweist, und zwar angeschaltet an einen Q- Ausgang der Flip-Flop-Schaltung, um den Q-Ausgang des Flip-Flop auf einem hohen Pegel zu halten, der das Gate des FET geerdet hält, bis die Anstiegsspannung verschwunden ist.

10. Verfahren zum Anstiegsschutz und zur Minimierung analoger Störungen in einem Modem, verbunden mit einem Telefonleitungs-system, wobei die folgenden Schritte vorgesehen sind:

Eliminieren des konventionellen Trenn-Transformators aus dem DAA-Abschnitt (9, 17); und:

Ändern der Signaltrennung oder Isolation von Analog- Signaltrennung zu Digitalsignal-Trennung;

Anordnen eines FET (107) in einer der ankommenden Telefonleitungen zum Öffnen und Schließen der Leitung;

Abfühlen einer Anstiegsspannung;

Hindern des FET am Stromleiten dann, wenn die Anstiegsspannung abgefühlt wird; und

Aufrechterhaltung der Verhinderung solange, bis der Anstieg vorübergegangen ist, wodurch sowohl übliche als auch unübliche Probleme eliminiert werden.

11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Digital-Signaltrennung durch Verwendung einer magnetischen und optischen Isolation oder Trennung erreicht wird.

12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, wobei ferner der folgende Schritt vorgesehen ist:

Erreichung der Trennung zwischen dem integrierten Analog-Abschnitt und dem digitalen Signalprozessor-Abschnitt.

13. Verfahen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ferner der folgende Schritt vorgesehen ist:

Umwandlung des ankommenden Analogsignals auf der Telefonleitung in einen ersten Serienstrom oder eine Serienfolge von Digitaldaten vor der Digitalsignal-Trennung, und Umwandlung des abgegebenen Digitalsignals in einen zweiten Serienstrom von Digitaldaten vor der digitalen Signaltrennung.

14. Verfahren nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ferner der folgende Schritt vorgesehen ist:

Vorsehen der Digitalsignal-Trennung durch Verwendung von mindestens einem Impulstransformator für jeden Datenstrom.