FI85085B - Effektkaella foer en telefon. - Google Patents

Description

1 85085

PUHELIMEN TEHOLÄHDE

Tämän keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan mukainen elektroninen piiri. Tämä 5 on tarkoitettu käytettäväksi tilaajalaitteessa, erityisesti silloin, kun on tarpeen aikaansaada "erikois"-puhelin sellaisia telehallintoja varten, jotka vaativat pienjännitteisen puhelimen.

Monet telehallinnot vaativat, että puhelin-10 kojeella on hyvin pieni jännitepudotus linjajohtimien napojen yli silloin, kun puhelin on auki (esim. USA:ssa vaatimus on 6 volttia 20 mA:lla) - takaamaan linjan varaus puhelinkeskuksessa. Vaikka on mahdollista suunnitella pienjännitteinen yksinkertainen tavallinen 15 puhelin (plain ordinary telephone, POT), markkinavaati-mukseen yhä monipuolisemmista puhelimista (jotka tarvitsevat enemmän tehoa) on vastattu joko määräyksiä rikkomalla, akkua/verkkovirtaa käyttämällä tai suuria induktoreita käyttämällä (esim. 12 Henryä, 100 mA:n 20 nimellisvirralla).

Monet tavalliset puhelimet (POT) voivat antaa 1 tai 2 mA lisäpiireille, kuten esim. integroiduille merkinantopiireille (integrated circuit, IC). Erikois-puhelimen mikroprosessori (mikäli sellainen on asennet-25 tu) tarvitsee kuitenkin 2 tai 3 mA ja mahdollisimman paljon tehoa (esim. 12 - 15 mA ja vähintään 3,5 volttia) käynnissä olevan puhelun tarkkailua (call progress monitor, CPM), täyden puheen tarkkailua (full speech monitor, FSM) tai kaiutinpuhelintoimintoa (handsfree, 30 HF) varten, jotta saavutetaan tyydyttävä äänen lähtö-teho. Olemassaolevat tavallisten puhelimien (POT) integroidut piirit eivät voi vastata näitä nykyisiä vaatimuksia.

Kuvio 1 esittää yhden tällaisen integroidun 35 piirin lähtöasteen kokoonpanoa. Tässä VL on johtojännite, IL on johtovirta ja Ic on puhelimen elektronisiin piireihin syötetty virta. Tämän vuoksi kaikki teho 2 85085 sisävirtapiirejä varten lasketaan puhelinjohdosta verkon Zc kautta. Tämä rakenteen rajoitus johtuu puhelinjohdossa esiintyvästä modulaatiosta, joka vie hetkellisen johtojännitteen VL jännitelähteen positiivisen napa-5 jännitteen alapuolelle (joka johtojännite täytyy saada puhelinjohdosta, kun muuta jännitelähdettä ei ole). Siirtämisen aikana tehoa myös kuluu, kun siirtolaitteen lähtövirtaa syötetään passiiviseen verkkoon Zc. Kuviossa 1/ VL = VREF + (xc ' zc)' j°ssa zc on tyypillisesti 10 600...1000 ohmin rajoissa, mikä rajoittaa Ic:n enintään 1-2 mAjiin. Vastusta käytetään havaitsemaan virtaa IL esimerkiksi vahvistuksen säätämiseksi, ja jos Ic on suuri niin syntyy virhe.

Niillä markkinoilla, jotka sen sallivat, on 15 mahdollista suunnitella sarjakytketty lähetin ja kaiu-tintehovahvistin. Vaikeutena on jännitepudotus, ja jopa silloin, kun käytetään kalliita VMOS napaisuussiltoja piidiodien asemesta, ei sittenkään ole mahdollista tyydyttää vaatimuksia jännitepudotuksen osalta.

20 Lisäksi näiden erikoispuhelimien kohdalla on ongelma, joka johtuu "puhelin suljettu" toiminnosta. Tällöin puhelin on mekaanisesti "suljettu", mutta sähköisesti "auki", koska kuuloke on telineessään, vaikka elektroniikka saa täysin tai osittain virtaa. Tästä 25 ovat esimerkkeinä CPM/FSM- ja HF-toiminteet, joihin edellä viitattiin. Perinteisesti tässä käytetään monimutkaista mekaanista kuulokekytkintä, joka vaikkakaan ei ole kovin kallis, on vaikea konstruoida ja vaatii muutoksia kutakin puhelintyyppiä varten. Tämä rakenne-30 ongelma on eliminoitu elektronisen kuulokekytkimen avulla, mutta menetelmä on tähän asti ollut komponenttien osalta melko kallis.

Keksinnön tarkoituksena on aikaansaada lähtö-piiri puhelinkojepiiriä varten, jonka avulla on mahdol-35 lista minimoida tai voittaa edellä mainitut vaikeudet.

Keksinnön mukaiseen elektroniseen piiriin tasavirran syöttämiseksi tilaajan puhelinkojeessa ole- 3 85085 viin elektronisiin piireihin kuuluu kondensaattori, joka on kytketty puhelinkojeen tulonapojen yli, joka kondensaattori on varattavissa johtotasavirralla puhe-linkojeen ollessa kytkettynä mainittuun johtoon siten, 5 että tehon syöttöä kojeeseen ylläpidetään, kun puhelin-koje on suljettu; ensimmäinen transistori, jonka emit-teri-kollektoritien kautta yksi puhelinkojeen mainituista tulonavoista on yhdistetty yhteen linjajohtimen napaan siten, että kondensaattori voidaan varata johto-10 tasavirralla, joka kulkee tuon transistorin emitteri-kollektoritien kautta; toinen transistori, jonka emit-teri-kollektoritie on yhdistetty ensimmäisen transistorin kannan ja sen linjajohdon väliin, joka on muu kuin se, johon ensimmäinen transistori on kytketty; ja 15 kytkentä puhelinkojeen puhelähdöstä toisen transistorin kantaan siten, että tasavirran syöttäminen puhelinko-jeeseen ja puhelähtö puhelinjohtoon ovat rinnakkaisia. Keksinnön mukaisesti johtotasavirta on ohjattu joko kondensaattoriin mainitun emitteri-kollektoritien kaut-20 ta, jos kondensaattorin jännite on alhainen, tai takaisin toiseen linjajohtoon, jos johtojännite on alle kondensaattorin jännitteen.

Tässä ratkaisussa lähettimen tehoa on parannettu kuviossa 1 esitettyyn tunnettuun piiriin nähden, 25 ja teho otetaan rinnan lähettimen lähtöasteen kanssa. Koska suurjännitelaitteita voidaan käyttää lähtöastees-sa ja tehonotossa, piiri sopii myös silmukkamerkinantoa /ajastettua toistosoiton katkoa ja kuulokekytkintä varten.

30 Kuvio 1, joka jo kuvattiin, esittää tunnettua järjestelyä tilaajakojeen lähtökytkennäksi, so johto-kytkennäksi, kun taas kuvioista 2, 3 ja 4 kukin koskee keksinnön mukaisen piirin suoritusmuotoa. Kukin kuvio 2, 3 ja 4 esittää tilaajakojeen lähtökytkentäjärjes-35 telystä sen verran kuin on tarpeellista keksinnön ymmärtämiseksi.

Kuvio 2 esittää keksinnön yksinkertaista suo- 4 85085 ritusmuotoa. Voidaan osoittaa, että piirin tasavirta-ominaiskäyrä on VL = τΑ + X ReXt) ja impedanssi 5 (R2 + z3) 2 = Κεχτ x---------' Z3 10 jonka rinnalle on kytketty (Rx + R3), joka voi olla huomattavasti suurempi kuin Z.

Johtovirta IL viedään transistorin T2 läpi. Jos kohta (A) on positiivisempi kuin kohta (D), joka puo-15 lestaan on kohtaa (E) positiivisempi, silloin johtuminen kohdasta (A) kohtaan (E) on mahdollista ja johto-virta varaa kondensaattorin Cpsu. Jos jännitteen kohdassa (A) kuitenkin pitää olla pienempi kuin jännite kohdassa (E) takaisinkytkentäpiirin pakottamana, sil-20 loin johtovirta kulkee transistorin T2 kannan kautta transistorin Τχ kollektoriin. Tämän vuoksi virran syöttö näihin liittyviin piireihin on peräisin transistorin T2 kollektorivirrasta ja sitä ylläpidetään niiden jaksojen aikana, jolloin kohdan A jännite on pienempi kuin jän-25 nite kohdassa E, kondensaattorin varauksella.

Laitteen puhelähtö, joka on merkitty V1N, on liitetty operaatiovahvistimen A yhteen tuloon, jonka operaatiovahvistimen lähtö on yhdistetty transistorin Tl kantaan niin, että tasavirran syöttö ja puhelähtö 30 ovat rinnakkaiset. Vahvistimen A toinen tulo on yhdistetty yhteen linjajohtoon vakiovirtalaitteen CC kautta, joka voisi olla esim. sopivasti esijännitetty transistori. Piirin muihin komponentteihin, so Rt, Z3, on viitattu edellä. Vaikka tämä piiri on parannus kuvion 1 35 piiristä, sen huonoja puolia ovat: 1) Vahvistuksessa tapahtuu suuri muutos, kun transistori T2 lakkaa johtamasta johtovirtaa kollekto-rin kautta ja kyllästyy kannan kautta johtovirralla.

5 85085 Tämä tuottaa ongelmana ristiriitaisen vaatimukset sil-mukkavahvistuksen riittävyydestä antaa hyvä suurtaa-juusvaste ja ylläpitää silmukan stabiilisuus.

2) Vaihtovirtasignaalin jyrkän vaihtelun huippu 5 johdossa rajoitetaan transistorin Tl kollektorin kyllästymisellä ja transistorin T2 kanta-emitterijännite-häviöllä (suuri virta) - se voi kuitenkin ulottua transistorin T2 yli.

3) Diodi Dl aiheuttaa liitoksestaan johtuen 10 saatavilla olevan jännitteen pienenemisen kohdassa (E).

Tämä voitaisiin minimoida käyttämällä diodina Dl Schot-tky-diodia.

Kuvio 3 esittää kuvion 2 pienjännitemuunnosta, jonka avulla voitetaan edellä esitetyt haitat. Kun 15 transistori T2 kyllästyy, transistorin T3 emitteri-kan-taliitos heijastaa transistorin T2 kollektori-kantaa, ja transistori T4 syöttää ohjauksen johtoon vahvistaen transistorin T3 kollektorivirtaa. Näin ongelmana oleva vahvistuksen muutos, joka aiheutuu elektroniikan saa-20 vuttavista tasajännitten muutoksista, on minimoitu, vaihtovirran jyrkän vaihtelun huippu kasvaa ja diodista Dl (kuvassa 2) johtuva jännitehäviö eliminoidaan. Diodi ZD1 on lisätty estämään transistorin T2 emitteri-kanta-vyöry ja ehkäisemään vauriot pienjännitepiireille, 25 jotka on kytketty kondensaattorin Cpsu yli. Se voitaisiin korvata intergroituun piiriin kytketyllä rinnak-kaissäätöpiirillä.

Kuviossa 4 esitetään suurjännitemuunnos, joka monissa suhteissa on samanlainen kuin kuviossa 3 esi-30 tetty piiri. Normaalin puhelin auki-toiminnon aikana kohtaa (F) syötetään vakiovirralla, joka pakottaa transistorit T5 ja T6 kyllästystilaan ja kytkee näin vastuksen Rl kohtaan (A). Kondensaattori C 2 pitää transistorin T6 johtavassa tilassa, kun suuri signaali 35 ilmaantuu kohtaan (A) ja potentiaaliero kohdan (A) ja (B) välillä on pieni.

Puhelin suljettu-olosuhteiden vallitessa koh- 6 85085 dasta (F) poistetaan virransyöttö kuulokekytkimestä tulevilla kytkennöillä (ei esitetty) tai sen elektronisella vastineella, ja vahvistin A on suljettu. Tämä katkaisee virrankulun transistorien T4 ja T2 kautta.

5 Koska johtojännite puhelimen ollessa auki on tavallisesti 50 volttia tasajännitettä ja tämän lisäksi soitto jännite, tämä ilmaantuu transistorin T2 kannalle: diodi D3 suojaa sen vuoksi transistorin T3 emitteri-kantatietä ja diodi D2 sopii yhteen diodin D3 ominais-10 käyrän kanssa. Poistamalla virransyöttö kohdasta (F) vuotovirtatien mahdollisuus komponentin Rx kautta vahvistimeen eliminoidaan. Niitä markkinoita varten, joilla ei tällä vuodolla ole merkitystä tai joilla vaaditaan silmukkamerkinanto ilman elektronista kuulokekyt-15 kintä, on mahdollista eliminoida transistorit T5 ja T6 ja kytkeä vastus R1 suoraan kohtaan A.

Kun puhelin on suljettu, pieni määrä virtaa tarvitaan mahdollistamaan se, että vahvistin A saa virtaa taas kun puhelin avataan: tämä virta voidaan 20 saada suurarvovastuksella kohdasta A tai sisäisestä akusta.

Silmukkamerkinanto suoritetaan ohittamalla vahvistin A/poistamalla virransyöttö vahvistimelle A ja antamalla virtausysäyksiä transistorin Tl kantaan.

25 Transistorit Tl:stä T6:een ja diodit D2 ja D3 voivat olla joko erillisiä tai sopivalla suurjännite-valmistustavalla integroituja.

Järjestelyt, jotka on esitetty kuvioihin 2, 3, 4 viittaamalla, voivat myös toimia kuulokekytkimen 30 elektronisena vastineena niin, että tarve käyttää mekaanista kuulokekytkintä silloin, kun puhelin on suljettu, esim. silloin, kun puhelinta käytetään kaiutinpuhelimena, vältetään. Tämän toteuttamiseksi eri komponentit, jotka on kytketty linja johdon yli, kuten 35 esim. transistorit ja niihin liittyvät piirielementit, ovat suurjännitelaitteita. Niinpä silloin kun tilaaja "avaa puhelimen" aikaansaatu jännitteen muutos on enem- 7 85085 män kuin riittävä, jotta se voidaan havaita puhelinkeskuksessa puhelimen varauksena. Piirin äuurin osa on integroidun piirin sisällä, joka "näkee" ainoastaan pienet jännitteet, mutta se ohjaa myös näitä ulkopuoli-5 siä suurjännitelaitteita.

Yhdistelmä, johon kuuluu tehon ottaminen käyttämään puhelinkojeen integroidun piirin eri osia, esim. vahvistinta A, ja puheen siirtäminen, on toteutettu niin, etteivät linjalla olevaan puhelinsignaaliin vai-10 kuta näiden eri elementtien tehontarpeen vaihtelut. Tämä johtuu piirin rakenteesta, jonka avulla sen säätöpiiri aina pyrkii takaamaan sen, että linjalla vallitsevat oikeat olosuhteet. Lisäksi aina, kun on mahdollista, kaikki ylimääräinen teho ohjataan varauskonden-15 saattoriin Cpsu.

Claims (5)

8 85085

1. Elektroninen piiri tasavirran syöttämiseksi tilaajan puhelinkojeessa oleviin elektronisiin piirei- 5 hin, johon elektroniseen piiriin kuuluu kondensaattori (Cpsu), joka on kytketty puhelinkojeen tulonapojen yli, joka kondensaattori , on varattavissa johtotasavirralla puhelinkojeen ollessa kytkettynä mainittuun johtoon siten, että tehon syöttöä kojeeseen ylläpidetään, kun 10 puhelinkoje on suljettu; ensimmäinen transistori (T2), jonka emitteri-kollektoritien kautta yksi puhelinkojeen mainituista tulonavoista on yhdistetty yhteen linja-johtimen napaan siten, että kondensaattori voidaan varata johtotasavirralla, joka kulkee tuon transistorin 15 emitteri-kollektoritien kautta; toinen transistori (Tl), jonka emitteri-kollektoritie on yhdistetty ensimmäisen transistorin kannan ja sen linjajohdon väliin, joka on muu kuin se, johon ensimmäinen transistori on kytketty; ja kytkentä puhelinkojeen puhelähdöstä (VIN, 20 A) toisen transistorin kantaan siten, että tasavirran syöttäminen puhelinkojeeseen ja puhelähtö puhelinjohtoon ovat rinnakkaisia, tunnettu siitä, että johtotasavirta on ohjattu joko kondensaattoriin mainitun emitteri-kollektoritien kautta, jos kondensaattorin 25 jännite on alhainen, tai takaisin toiseen linjajohtoon, jos johtojännite on alle kondensaattorin jännitteen.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen piiri, tunnettu siitä, että ensimmäisen transistorin (T2) kollektori-emitteritie on yhdistetty mainittuun 30 kondensaattoriin (Cpsu) diodin (Dl) kuten esim. Schot-tky-diodin kautta, joka diodi on napaisuudeltaan sellainen, että se eristää kondensaattorin johdosta silloin, kun johtojännite putoaa sen jännitteen alapuolelle, johon kondensaattori on varattu.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen piiri, tunnettu siitä, että siihen kuuluu resistiivi-nen impedanssi (R4), joka on kytketty ensimmäisen tran- 9 65085 sistorin (T2) kannan ja toisen transistorin (Tl) väliin; kolmas transistori (T3), jonka kanta on kytketty resistiivisen impedanssin ja toisen transistorin väliseen liitokseen ja jonka emitteri on kytketty ensimmäi-5 sen transistorin ja kondensaattorin väliseen liitokseen; ja neljäs transistori (T4), jonka emitteri-kol-lektoritie on kytketty linjajohtojen väliin ensimmäisen transistorin johdon puoleisella sivulla, ja jonka kanta on yhdistetty kolmannen transistorin kantaan.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen piiri, tunnettu siitä, että siihen kuuluu operaatio-vahvistin (A), jonka kautta puhelähtö on yhdistetty toisen transistorin (Tl) kantaan; viides transistori (T5), jonka kanta on yhdistetty vakiovirtalähteeseen, 15 joka yhteys katkaistaan silloin, kun puhelinkoje on suljettu; kytkentä viidennen transistorin emitteristä toiseen linjajohtoon; kytkentä viidennen transistorin kollektorista resistiivisen impedanssin (R5) ja kondensaattorin (C-EXT 2) kautta ensimmäiseen Iinjajohtoon; 20 ja kuudes transistori (T6), jonka kanta-emitteritie on kytketty viimeksi mainitun kondensaattorin yli ja jonka kollektori on yhdistetty resistiivisen impedanssin (Rl) kautta operaatiovahvistimen vastaavaan tuloon.

5. Patenttivaatimuksen 1, 2, 3 tai 4 mukainen 25 piiri, tunnettu siitä, että komponenttien impedanssit ja muut parametrit johdon yli ovat sellaiset, että kun puhelin on auki, tai piiriä käyttävän kojeen toimiessa, impedanssi linjan yli on sellainen, että puhelin varattu-tila saadaan aikaan puhelinkeskuk-30 seen. 10 Ö 5 0 8 5