JP2848492B2

JP2848492B2 - 電話機

Info

Publication number: JP2848492B2
Application number: JP63303300A
Authority: JP
Inventors: 義弘生藤; 尚三宮川
Original assignee: Rohm Co Ltd
Current assignee: Rohm Co Ltd
Priority date: 1988-11-30
Filing date: 1988-11-30
Publication date: 1999-01-20
Anticipated expiration: 2014-01-20
Also published as: JPH02149162A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明は電話機のサイドトーン防止機能、すなわち
自己の送話器の出力が受話器側へ回り込むことを防止す
る機能の改善に関する。

［従来の技術］現在の電話機の大半は、２線の電話回線に接続され、
これを２線−４線変換回路によって受話器側と送話器側
の回路に分離し、信号伝達を行っている。そして、自己
の送話器の出力が受話器側に回り込むと、自己の音声が
受話器側から聞え、良好な通話をすることができない。
このため、従来の電話機においてもこのサイドトーンを
防止するためにインピーダンスブリッジを用いたサイド
トーン防止回路を有している場合が多い。

そこで、従来の電話機におけるサイドトーン防止回路
について、第８図に基づいて説明する。図において、電
話局100は、複数の電話回線間の接続を行う交換器を有
しており、この交換器は１つの接続された電話回線に対
しトランク回路10を有する。そして、この電話局100か
らの電話回線は電話線200を介し各家庭などに備えられ
た電話機300に接続される。

ここで、電話線200は、図において模式的に示したよ
うにその線径、距離などにより変化する電話線自体の抵
抗と、これに乗る浮遊容量からなっている。このため、
電話線200は、図のように抵抗及びコンデンサによっ
て、等価的に表すことができる。

そこで、電話機300の接続端L₁,L₂において電話局100
におけるトランク回路10及び電話線200のインピーダン
ス、すなわち電話機300から見た回線インピーダンスZ_L
が決定される。

電話機300はその内部に接続端L₁,L₂間を接続する内部
回路12を有しており、この内部回路12と電話線200、ト
ランク回路10が並列接続されていることになる。そし
て、接続端L₂は、アースされており、この接続端L₂には
ブリッジ回路を構成するためのバランス用抵抗（バラン
スインピーダンス素子）R₉,R₁₀が直列接続されている。
また、接続端L₁には、バランス調整回路14の一端が接続
され、このバランス調整回路14の他端はバランス用抵抗
R₁₀の他端と接続されている。これによって、バランス
用抵抗R₉,R₁₀、バランス調整回路14及び内部回路12と外
部回線が並列接続された回路がインピーダンスブリッジ
を形成することとなる。

そして、受話器16が接続端L₂と抵抗R₁₀及びバランス
調整回路14の接続点の間に接続され、送話器18が抵抗R₉
と抵抗R₁₀の接続点と接続端L₁の間に接続されている。

従って、これらのインピーダンスが、（Z_LZ_SN）・R₁₀＝Z_BN・R₉ の関係を満せば、このインピーダンスブリッジは平衡条
件を満すこととなり、送話器18の出力が受話器16に入り
込むことはない。

［発明が解決しようとする課題］このような従来のインピーダンスブリッジにおいて
は、上述の平衡条件が満されていれば、充分良好なサイ
ドトーン防止を達成することができる。しかし、電話機
300側から見た回線インピーダンスZ_Lは、電話線200の線
径、距離により大幅に変化する。すなわち、電話線200
の線径は、0.32、0.4、0.5、0.65、0.9mmなどの種類が
あり、また電話線200の距離によって信号レベルのロス
分は０〜7dB程度の変化がある。従って、電話機300の設
置状態によって、電話回線の回線インピーダンスZ_Lは大
幅に変化する。ところが、従来の電話機におけるバラン
ス調整回路14は固定のCR回路網で構成されているため、
大きく変化する電話回線のインピーダンスZ_Lに対応する
ことができない。

すなわち、インピーダンスブリッジが平衡条件を満足
するのは、大きく変化する電話回線のインピーダンスZ_L
の内の一点だけであり、他の条件では平衡しない。従っ
て、回線インピーダンスZ_Lが変化した場合には、良好な
サイドトーン防止を図ることはできないという問題点が
あった。

この発明は、上述のような問題点を解消することを課
題としてなされたものであり、広範囲の電話回線の条件
下で、インピーダンスブリッジを平衡させ良好なサイド
トーン防止特性を得ることができる電話機を提供するこ
とを目的とする。

［課題を解決するための手段］この発明に係る電話機は、受話器（16）と、送話器
（18）と、インピーダンス測定回路（32）と、制御回路
（34）と、インピーダンス測定信号を発生する発振器
（40）とを有する電話機であって、送話器（18）が、イ
ンピーダンス測定信号入力端（38b）とマイクロホンMIC
を接続したマイク入力端（38a）とを有するスイッチ（3
8）を具備し、ブリッジ回路（36）が、電話機内部回路
（12）とバランス調整回路（14）と２つのバランスイン
ピーダンス素子（R₉,R₁₀）とを相互に接続して構成さ
れ、電話機内部回路（12）とバランス調整回路（14）と
の接続部の一方（36a）がインピーダンス測定回路（3
2）を介して電話回線との接続端（L₁,L₂）に接続され、
その他方（36e）と２つのバランスインピーダンス素子
（R₉,R₁₀）の接続部（36b）とは送話器（18）に接続さ
れ、バランス調整回路（14）とバランスインピーダンス
素子（R₁₀）との接続部（36c）と、電話機内部回路（1
2）とバランスインピーダンス素子（R₉）との接続部（3
6d）とは受話器（16）に接続され、発振器（40）は、ス
イッチ（38）のインピーダンス測定信号入力端（38b）
に接続可能であり、制御回路（34）は、回路インピーダ
ンス計測時には、スイッチ（38）をインピーダンス測定
信号入力端（38b）側に切り換えて、発振器（40）を送
話器（18）に接続し、バランス調整回路（14）をブリッ
ジ回路（36）から切り離し、発振器（40）から少なくと
も３種以上の周波数信号を発振供給して、インピーダン
ス測定回路（32）によって、電話回線のインピーダンス
を測定し、その回線インピーダンスの測定データに基づ
いて、ブリッジ回路（36）の平行条件を満たすようにバ
ランス調整回路（14）のインピーダンスを調整し、電話
機の通常使用時には、送話器（18）のスイッチ（38）を
マイク入力端（38a）側に切り換え、インピーダンス測
定回路（32）をバイパスさせ、インピーダンスの調整さ
れたバランス調整回路（14）を再接続してブリッジ回路
（36）を再構成することを特徴とする。

［作用］この発明に係る電話機は、上述のように構成されてい
るため、インピーダンス測定回路によって電話回線のイ
ンピーダンスを測定することができる。そして、この測
定結果によってブリッジ回路におけるバランス調整回路
のインピーダンスを調整する。このため、電話回線にお
ける回線インピーダンスが大きく変動した場合において
も、常にブリッジ回路をバランスさせることができ、良
好なサイドトーン防止を図ることができる。

［実施例］以下、この発明に係る電話機の一実施例について、図
面に基づいて説明する。

第１図は、この発明に係る電話機の一実施例の概略構
成を示すブロック図である。図において、電話回線の接
続端L₁,L₂は、２線の外部電話回線と接続するものであ
り、ダイオードのブリッジ接続からなる整流回路30に接
続されている。そして、この整流回路30のマイナス接続
端はアースされ、プラス接続端はインピーダンス測定回
路32に接続されている。

このインピーダンス測定回路32は、バランス制御回路
34からの指示により、適宜電話回線側のインピーダンス
を測定する。インピーダンス測定回路32の出力側は、サ
イドトーン防止用のブリッジ回路36に接続されている。
なお、通常時は、インピーダンス測定回路32は必要ない
ので、ここをバイパスして信号が伝達されるようにする
と良い。

このサイドトーン防止用のブリッジ回路36は、前述し
た第８図の従来例と同様に内部回路12、バランス調整回
路14、バランス抵抗R₉,R₁₀からなっている。そして、こ
のブリッジ回路36に、受話器16及び送話器18が接続され
ている。

ここで、受話器16は、オペアンプ16a及びスピーカSP
からなっており、送話器18は電流調整器18a、オペアン
プ18b、マイクロホンMICからなっている。そして、この
発明においては、このマイクロホンMICとオペアンプ18b
の間にスイッチ38が挿入配置されており、このスイッチ
38はインピーダンス測定信号入力端38bとマイクロホンM
ICを接続するマイク入力端38aとを有し、前記インピー
ダンス測定信号入力端38bを介してインピーダンス測定
信号を発生する発振器40をオペアンプ18bに接続するこ
とができる。

以上のように構成された電話機において、通常の通話
を行う場合は、送話器18のスイッチ38をマイク入力端38
a側に切り換え、インピーダンス測定回路32をバイパス
させ、バランス調整回路14をブリッジ回路36に接続す
る。この状態で、送話器18のマイクロホンMICに通話者
が音声を入力すると、これに応じて電流調整器18aに所
定の電流が流れ、これが接続端L₁,L₂を介し、電話回線
に出力される。また電話回線から入力された信号は受話
器16のスピーカSPから音声として出力される。

第１図において、ブリッジ回路36は、電話機内部回路
12とバランス調整回路14との接続部の一方36aがインピ
ーダンス測定回路32を介して電話回線との接続端L₁,L₂
に接続され、またその他方36eと２つのパランスインピ
ーダンス素子R₉,R₁₀の接続部36bとが送話器18に接続さ
れ、更にバランス調整回路14とバランスインピーダンス
素子R₁₀との接続部36cと電話機内部回路12とのバランス
インピーダンス素子R₉との接続部36dとが受話器16に接
続されている。

そして、ブリッジ回路36のインピーダンスが平衡条件（Z_LZ_SN）・R₁₀＝Z_BN・R₉ を満足していれば、送話器18から入力された信号が受話
器16から出力されることはない。

ここで、この発明において特徴的なことは、インピー
ダンス測定回路32において電話機が接続される電話回線
のインピーダンス、すなわち回線インピーダンスZ_Lを測
定することができることである。このようなインピーダ
ンス測定回路32による回線インピーダンスZ_Lの測定は、
例えば電話機を設置する時や適宜タイミングで行なわれ
る。

そして、この測定は制御回路34によって制御される。
すなわち、制御回路34の指令によってスイッチ38のイン
ピーダンス測定信号入力端38bが発振器40側に切換えら
れ、発振器40は少なくとも３種以上の周波数の信号を発
信する。そして、この時、制御回路34からの信号によっ
てバランス調整回路14が回路から切り離される。従っ
て、発振器40から出力された所定の信号が電話回線に対
し出力され、インピーダンス測定回路32によって回線イ
ンピーダンスZ_Lの測定を行うことができる。

このようにしてインピーダンス測定回路32において測
定した電話回線の回線インピーダンスZ_Lは制御回路34に
入力される。制御回路34はこの電話回線のインピーダン
スより所定の演算を行いバランス調整回路14における抵
抗値及びキャパシタンスを決定する。そして、バランス
調整回路14内のスイッチの操作などによってバランス調
整回路14における抵抗値及びキャパシタンスを所定のも
のに調整する。

このようにして、バランス調整回路14が調整された
後、電話機は通常の使用状態に戻り、送話器18のスイッ
チ38をマイク入力端38a側に切り換え、インピーダンス
測定回路32をバイパスさせ、インピーダンスの調整され
たバランス調整回路14を再接続してブリッジ回路36を再
構成する。

以上のようにして電話回線の回線インピーダンスZ_Lを
測定しそれに応じてバランス調整回路14の抵抗値及びキ
ャパシタンスを調整するため、この発明におけるブリッ
ジ回路36は常にインピーダンスZ_Lが平衡することにな
る。従って、外部電話回線の回線インピーダンスZ_Lが大
きく変動しても常に良好なサイドトーン防止を達成する
ことができる。

回線インピーダンスZ_Lの測定ここで、回線インピーダンスZ_Lの測定について説明す
る。この測定の方法としては、例えば抵抗置換法、電圧
電流を測定する方法などがある。

そこで、まず抵抗置換法による回線インピーダンスZ_L
の測定について第２図（Ａ）に基づいて説明する。図に
おいて、電話機300の接続端子L₁,L₂における電話回線の
回線インピーダンスを模式的にZ_Lとして示す。そして、
切換スイッチ50によって電話機の通常の電話機としての
動作を行うための電話回路52を切り離し、発振器40を接
続する。この例では、インピーダンス測定回路32は発振
器40をその内部に含んでいる。また、第２図（Ｂ）に示
すように通常時には、インピーダンス測定回路32をバイ
パスするスイッチ50を設けていても良い。

そして、インピーダンス測定回路32は、抵抗Ｒおよび
２つの電圧測定器54,56を有しており、抵抗Ｒの発振器4
0側の電圧V₁と抵抗Ｒを通過した後の電圧V₂を測定でき
るようになっている。このため、発振器40によって所定
の周波数ｆの信号を発振すれば、その周波数ｆにおける
回線インピーダンスZ_Lを次の式から求めることができ
る。

|Z_L|_f＝R/（V₁/V₂−１）また、電圧電流測定法による回路インピーダンスZ_Lを
測定する場合には、第２図（Ｃ）に示すように電圧測定
器60及び電流測定器62を発振器40から外部電話回線に至
る経路に設けている。そして、これら電圧測定器60及び
電流測定器62の検出値である電圧Ｖ及び電流Ｉによって
次式のように回路インピーダンスZ_Lを求めることができ
る。

|Z_L|＝V/I 回線インピーダンスZ_Lの算出このようにして回線インピーダンスZ_Lを求める訳であ
るが、この回線インピーダンスZ_Lは抵抗成分R₁,R₂と浮
遊容量Ｃの組合せからなっている。そこで、これらの値
の算出について、以下に説明する。

ここで、回線インピーダンスZ_Lは、第３図に示す抵抗
とコンデンサの組合せの回路と等価である。すなわち、
抵抗R₁と抵抗R₂及びコンデンサＣの並列接続回路が直列
接続された回路が回線インピーダンスZ_Lと等価である。
そして、このような回路においては、そこに印加される
信号の周波数ｆによって回線インピーダンスZ_Lが異なる
こととなる。

この回線インピーダンスZ_Lの周波数特性を第４図に示
す。コンデンサは、高周波においてインピーダンスが低
く低周波においてそのインピーダンスが大きい。このた
め、第４図に示すように300Hz程度の周波数の場合、コ
ンデンサＣの値はほぼ無限大であり、10kHz程度の周波
数においてはほぼ０Ωの短絡状態となる。従って、10kH
zの際の回線インピーダンスZ_Lを計測すれば、回路の抵
抗R₁を求めることができる。

R₁＝|Z_L|_10k また、300Hzの際の回路インピーダンスZ_Lは、抵抗R₁
と抵抗R₂の直列接続したインピーダンスとなっている。
従って、その時の回線インピーダンスZ_Lより抵抗R₁の値
を減算した値が抵抗R₂の値となる。

R₂＝|Z_L|₃₀₀−R₁ 次に、回線インピーダンスZ_Lの中のコンデンサＣの値
を求めるのであるが、これは周波数1kHzの場合の回線イ
ンピーダンスZ_Lより求めることができる。第４図に示す
ように、周波数1kHzの際の回線インピーダンスZ_Lは、抵
抗R₁と抵抗R₂及びコンデンサＣの並列結合回路の場とな
っている。ここで、抵抗R₂とコンデンサＣの並列結合の
回路のインピーダンスをZ_Cとする。そして、この回路の
インピーダンスの軌跡は、第５図に示すようになる。

従って、回線インピーダンスZ_Lは次のように表すこと
ができる。

|Z_L|＝（R₁＋Z_C・cosθ）^２＋（Z_C・sinθ）^２そして、これを変形すれば、次式が得られる。

|Z_L|−R₁ ²＝２・R₁・Z_C・cosθ＋Z_C ² 一方、抵抗R₂とコンデンサＣは並列接続されているた
め、そのインピーダンスは次のように示される。

1/Z_C ²＝1/X_C ²＋1/R₂ ² ここで、X_C＝|1/ω・C|である。

また、抵抗R₂とコンデンサＣの並列回路については次
の関係がある。

θ＝tan^-1R₂/X_C 従って、次の関係が導かれる。

cosθ＝X_C/（X_C ²＋R₂ ²）^1/2 この関係式を用いてXCについて求めると、次のように
なる。

XC＝｛R₂ ²・（Z_L ²−R₁ ²）／（２・R₂・R₂＋R₂ ²−Z_L ²
＋R₁ ²）｝^1/2 そして、ω＝２πｆ（ｆは周波数）であるので、コン
デンサＣの値が次のように求められる。

Ｃ＝1/2πｆ・｛R₂ ²・（Z_L ²−R₁ ²）／（２・R₁・R₂＋
R₂ ²−Z_L ²＋R₁ ²）｝^1/2 この式に上述の周波数1kHz（ｆ＝1kHz）の時の回線イ
ンピーダンスZ_Lの値を代入することによってブリッジ回
路におけるコンデンサＣの値を求めることができる。

このようにして、回線インピーダンスZ_Lを求めること
ができる。

内部回路におけるインピーダンスZ_SNの調整次に、電話機の内部回路12についてもそのインピーダ
ンスが所定の範囲にないとバランス調整回路36における
インピーダンスZ_BNと他の回路との整合性をとることが
できない。この内部回路のインピーダンスZ_SNは例え
ば、620Ω程度に設定したい場合がある。この場合は、
内部回路に所定の場所に抵抗を挿入し、その値を調整す
ると良い。

バランス調整回路Z_Lの調整このようにして、回線インピーダンスZ_L及び内部回路
12のインピーダンスZ_SNが決定された場合には、これに
応じてバランス調整回路14における抵抗値R₁₂,R₁₁及び
キャパシタンスC₁₃を調整する。すなわち、制御回路34
から指令により、第６図におけるスイッチ群S₁,S₂,S₃を
制御し、抵抗R₁₂₁〜R₁₂₄,R₁₁₁〜R₁₁₄及びコンデンサC
₁₃₁〜C₁₃₄の接続を適宜調整することによって、バラン
ス調整回路14における抵抗値及びキャパシタンスを調整
する。例えば、抵抗R₁₂₁〜R₁₂₄,R₁₁₁〜R₁₁₄及びコンデ
ンサC₁₃₁〜C₁₃₄の値をそれぞれ1:2:4:8に設定しておけ
ば抵抗値及びキャパシタンスはそれぞれ１〜15倍の値に
セットすることができる。

また、バランス調整回路14における抵抗R_OB,R₁₂,R₁₁,
C₁₃の値の例としては、内部回路12のインピーダンス
Z_SN、回路インピーダンスZ_Lとの関係で、次のような値
が挙げられる。

例えば、バランス抵抗R₉,R₁₀を R₉＝47Ω R₁₀＝470Ω と10倍の値を採用し、内部回路12の抵抗値を620Ωに設
定すれば、内部回路12における抵抗に対応するバランス
調整回路14における抵抗R_OBは、 R_OB＝10×Z_SN＝10×620Ω＝6.2kΩ のように設定すれば良い。

また、バランス調整回路14の抵抗R₁₂,R₁₁及びコンデ
ンサC₁₃はそれぞれ回線インピーダンスZ_Lの抵抗R₁,R₂、
浮遊容量Ｃに対応して、次のように決定すれば良い。

R₁₂＝10×R₁ R₁₁＝10×R₂ C₁₃＝C/10 このようにして、バランス調整回路14における抵抗
値、キャパシタンスが決定され、制御回路34からの指令
によってこの値に設定される。従って、このバランス調
整回路14のインピーダンスの調整によって、常にブリッ
ジ回路36は平衡条件（Z_LZ_SN）・R₁₀＝Z_BN・R₉ を満足するように調整できる。

また、バランス抵抗R₉,R₁₀の値を適当に選択すること
によって、バランス調整回路14における抵抗値を調整し
やすいものとできることが理解される。なお、上記実施
例においては、バランスインピーダンス素子として、バ
ランス抵抗R₉,R₁₀を採用したが、上記式からも明らかな
ように一定の比率を持ったインピーダンス素子であれ
ば、同様の効果が得られる。

第７図にこの発明における実施例によるブリッジ回路
のサイドトーン防止特性について示す。この図は、横軸
に電話回線における信号レベルのロス（回線インピーダ
ンス）、縦軸にサイドトーンをとったものである。これ
より、この発明によれば、電話回線の信号レベルのロス
の大きさが変化しても常に良好なサイドトーンの防止が
行えることができることが理解される。なお、従来例に
よれば、回線インピーダンスが変化した場合には、一点
においてのみしか良好なサイドトーン防止が図れない。

従って、常に良好なサイドトーン防止を達成すること
ができる。

なお、この調整は、常時行う必要はなく、電話機の設
置時の他、所定の頻度で行えば良い。

［発明の効果］以上説明したように、この発明に係る電話機によれ
ば、電話回線のインピーダンスが変化しても、常に良好
なサイドトーン防止を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る電話機のサイドトーン防止回路
の一実施例を示す構成図、第２図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は同実施例におけるイン
ピーダンス測定回路の例を示す構成図、第３図は回線インピーダンスZ_Lの等価回路を示す回路
図、第４図は、回線インピーダンスZ_Lの周波数特性を示す特
性図、第５図は回線インピーダンスZ_Lの軌跡を示す説明図、第６図はバランス調整回路の例を示す回路図、第７図は実施例のサイドトーン防止特性を示す特性図、第８図は従来の電話機のサイドトーン防止回路の例を示
す構成図である。 12……内部回路 14……バランス調整回路 16……受話器 18……送話器 32……インピーダンス測定回路 34……制御回路 36……ブリッジ回路 38……スイッチ 40……発振器

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】受話器（16）と、送話器（18）と、インピ
ーダンス測定回路（32）と、制御回路（34）と、ブリッ
ジ回路（36）と、インピーダンス測定信号を発生する発
振器（40）とを有する電話機であって、送話器（18）は、インピーダンス測定信号入力端（38
b）とマイクロホンMICを接続したマイク入力端（38a）
とを有するスイッチ（38）を具備し、ブリッジ回路（36）は、電話機内部回路（12）とバラン
ス調整回路（14）と２つのバランスインピーダンス素子
（R₉,R₁₀）とを相互に接続して構成され、電話機内部回
路（12）とバランス調整回路（14）との接続部の一方
（36a）がインピーダンス測定回路（32）を介して電話
回線との接続端（L₁,L₂）に接続され、その他方（36e）
の２つのバランスインピーダンス素子（R₉,R₁₀）の接続
部（36b）とは送話器（18）に接続され、バランス調整
回路（14）とバランスインピーダンス素子（R₁₀）との
接続部（36c）と、電話機内部回路（12）とバランスイ
ンピーダンス素子（R₉）との接続部（36d）とは受話器
（16）に接続され、発振器（40）は、スイッチ（38）のインピーダンス測定
信号入力端（38b）に接続可能であり、制御回路（34）は、回路インピーダンス計測時には、ス
イッチ（38）をインピーダンス測定信号入力端（38b）
側に切り換えて、発振器（40）を送話器（18）に接続
し、バランス調整回路（14）をブリッジ回路（36）から
切り離し、発振器（40）から少なくとも３種以上の周波
数信号を発振供給して、インピーダンス測定回路（32）
によって、電話回線のインピーダンスを測定し、その回
線インピーダンスの測定データに基づいて、ブリッジ回
路（36）の平行条件を満たすようにバランス調整回路
（14）のインピーダンスを調整し、電話機の通常使用時
には、送話器（18）のスイッチ（38）をマイク入力端
（38a）側に切り換え、インピーダンス測定回路（32）
をバイパスさせ、インピーダンスの調整されたバランス
調整回路（14）を再接続してブリッジ回路（36）を再構
成する電話機。