JP2950092B2 - 極性反転検出回路及びこの回路を用いた端末装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電話回線に接続する端
末装置に関するもので、特に、電話回線の給電極性を検
出する手段に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電話機やデータ端末は電話回線（第１の
回線Ｌ１、第２の回線Ｌ２の２つの接続線）で接続され
る。以降、Ｌ１、Ｌ２と記述する。

【０００３】交換機からＬ１、Ｌ２を介して電話機やデ
ータ端末に給電しておりＬ１、Ｌ２間の電圧は解放時に
おいて直流電圧４８Ｖ程度である。電話機のハンドセッ
トを持ち上げるオフフック操作とは、Ｌ１とＬ２間を直
流抵抗５０Ωから３００Ωで終端することである。逆
に、オンフック状態の時、Ｌ１とＬ２間は直流抵抗１Ｍ
Ω以上が確保されている。通常、電話機は、交換機から
の呼出信号を検出してベルを鳴動させ着信したことを通
知する。電話機は、ベルが鳴動する時オンフック状態で
あり、交換機から受信する呼出信号は４８Ｖの直流電圧
に実効値７５Ｖ周波数１６Ｈｚの交流信号として重畳さ
れたものである。

【０００４】さて、同一の電話回線に電話機や端末装置
が接続されている場合に電話機のベルを鳴動させること
なく交換機が端末装置の呼び出しを行うノーリンギング
（ＮＲ）通信サービスがある。

【０００５】交換機は、データ端末を呼び出す場合、呼
出信号を送出するのでなく、ＮＲ専用の呼出手段を用い
ている。まず、交換機はデータ端末へ給電する極性を反
転する。続いて、電話機のプッシュボタン（ＰＢ）信号
と同じ２種類の交流信号を重畳したＮＲＳ信号を送出す
る。よって、データ端末は電話回線の給電極性の反転を
検出する極性反転検出手段を備える必要がある。

【０００６】電話回線にデータ端末を接続する場合、電
話回線の極性を意識しないで接続工事が可能な極性反転
手段がデータ端末に搭載されている。

【０００７】このような、極性反転検出手段の従来技術
について説明する。第１の例を図５に示す。Ｌ１、コン
デンサＣ３、抵抗Ｒ９、フォトトランジスタＰＴＲ１の
ダイオード、Ｌ２が直列接続となるように構成したもの
である。

【０００８】フォトトランジスタＰＴＲ１は、電流がＬ
１からＬ２方向と、Ｌ２からＬ１方向の両方向に流れた
場合にオンとなる。

【０００９】フォトトランジスタＰＴＲ１がオンの時、
直流電源ＶＤＤと抵抗Ｒ１０の直流回路が形成され抵抗
Ｒ１０に電流Ｉが流れる。

【００１０】Ｌ２がＬ１に対して−４８Ｖが印可される
とコンデンサＣ３への充電電流がフォトトランジスタＰ
ＴＲ１のダイオードを介してＬ１からＬ２方向に流れ
る。やがてコンデンサＣ３の両端の電圧は交換機からの
給電電圧と等しくなり電流は止まる。いわゆる過渡電流
のみ流れる。抵抗Ｒ９の大きさとコンデンサＣ３の容量
により電流が流れる時間は決まる。この過渡電流がフォ
トトランジスタＰＴＲ１のダイオードに流れている期間
のみフォトトランジスタＰＴＲ１がオンとなりＤ点にパ
ルス状の電圧が出力される。

【００１１】さて、Ｌ１、Ｌ２を介して給電される電圧
の極性が反転しＬ１がＬ２に対して−４８Ｖに変化した
とする。コンデンサＣ３の充電方向が逆になるため放電
し再び逆方向に充電電流がフォトトランジスタＰＴＲ１
のダイオードを介してＬ２からＬ１方向に流れる。やが
てコンデンサＣ３の両端の電圧が再び交換機からの給電
電圧と等しくなり電流は止まる。そして、この過渡電流
がフォトトランジスタＰＴＲ１のダイオードに流れてい
る期間のみフォトトランジスタＰＴＲ１がオンとなりＤ
点にパルス状の電圧が出力される。

【００１２】その後、Ｌ１、Ｌ２を介して給電される電
圧の極性が復旧しＬ２がＬ１に対して−４８Ｖに変化し
た時も、コンデンサＣ３に過渡電流によりフォトトラン
ジスタＰＴＲ１がオンとなりＤ点にパルス状の電圧が出
力される。

【００１３】このように、給電極性が反転及び復旧され
る都度、Ｄ点にパルス状の電圧が出力される。

【００１４】マイコン等の制御部はこの出力を検出して
極性反転及び復旧があったことを知り、ＮＲ通信処理を
開始する。

【００１５】この原理を応用した極性反転を検出する第
２の従来例に特公開平２−２７８９５７がある。この例
は、Ｌ２の電位がＬ１に対して−４８Ｖの状態から＋４
８Ｖに変化した時、あるいは＋４８Ｖから−４８Ｖに変
化した時にのみ極性反転として判定するように工夫した
ものである。ＮＲ通信サービスの電気的条件として、 （１）直流回路を開いているとき１ＭΩ以上とする。 （２）交流インピーダンスは、ノーリンギング通信を行
っている場合を除き１００ＫΩ以上とする。が規定され
ており、直流インピーダンス、交流インピーダンス共に
無限大であることが好ましく、第２の例に示す従来の技
術は、共に高いインピーダンスを実現している。さら
に、 （３）電話回線に対して直流の電圧を加えるものであっ
てはならない。という規定があり、これを満足させるた
めにＡＣ電源や電池電源等のにより駆動される制御部と
回線間との間がフォトカプラで絶縁される形態となって
いる。

【００１６】さて、半導体技術が進歩すると共に電話機
等の電話回線と接続する通話路の回路の集積化が進んで
いる。次に第３の例、第４の例について集積化のしやす
い極性反転検出手段の従来技術について説明する。

【００１７】制御部を構成する主要な要素であるマイコ
ンの入出力ポートに直接結合可能な集積化の条件は、マ
イコンのグランドを基準に正の電圧を持った制御信号
（例０から５Ｖ）を扱えることである。第３と第４の例
は共に制御部のグランドを基準に正の電圧を持った制御
信号のみを扱うよう工夫されている。

【００１８】第３の例は、特公開平３−１４８９４３
で、Ｌ１とＬ２間を高抵抗で接続して、その高抵抗の両
端の電位の中点を制御部のグランドと共通にすることで
グランドとＬ１間の電位ならびにグランドとＬ２間の電
位を制御部が観測することで極性反転を検出する手段で
ある。

【００１９】第４の例は、特公開平２−９２０６２、特
公開平４−１１９０５１で、全波整流の直流側のグラン
ドと交流側のＬ１間の電位差、そして全波整流の直流側
のグランドと交流側のＬ２間の電位差を検出して極性を
検出する手段である。電位差を検出するためコンパレー
タを使用する例となっており、ＮＲ通信の開始を検出す
るためコンパレータに常に電源を投入しなければならな
い。

【００２０】第３の例、第４の例共に、電話回線から微
少電流を引くことで極性を検出する手段をとっており、
第１の例、第２の例に比べ直流インピーダンスと交流イ
ンピーダンスは小さい。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の技術
には、次のような課題がある。

【００２２】（１）集積化しやすい従来の極性反転検出
手段は、Ｌ１とＬ２間を高抵抗で終端するため、極性反
転の開始前及び終了後の直流交流インピーダンスが十分
に大きくできない。

【００２３】（２）制御部（マイコン等）と電話回線を
フォトカプラで絶縁分離する従来の極性反転手段は、極
性反転の開始前及び終了後の直流交流インピーダンスを
十分に大きくできるが、コストの高いフォトカプラを利
用しなければならず、この手段を用いた端末装置のコス
トは高くなる。

【００２４】そこで、本発明は、集積化しやすく直流交
流インピーダンスを十分大きくとれる極性反転検出回路
を提供することを第１の目的とする。

【００２５】第２の目的は、任意の時点における極性の
判別と極性反転と復旧が生じたことが簡単に判別できる
極性反転検出回路を提供することにある。

【００２６】第３の目的は、端末装置をより安価に実装
する手段を提供することにある。

【００２７】

【課題を解決するための手段】そして上記第１の目的を
達成するために、本発明の極性反転検出回路は、アース
からＬ１方向にのみ電流を流す第１の整流手段と、アー
スからＬ２方向にのみ電流を流す第２の整流手段と、Ｌ
１から第１のコンデンサと第１の抵抗を経由してアース
方向にのみ電流を流す第１のＣＲ整流手段と、Ｌ２から
第２のコンデンサと第２の抵抗を経由してアース方向に
のみ電流を流す第２のＣＲ整流手段と、アースから第１
のコンデンサを経由してＬ１方向にのみ電流を流す第３
の整流手段と、アースから第２のコンデンサを経由して
Ｌ２方向にのみ電流を流す第４の整流手段と、第１の抵
抗に電流が流れたことを検出して第１の検出信号を出力
する第１の検出手段と、第２の抵抗に電流が流れたこと
を検出して第２の検出信号を出力する第２の検出手段と
を備えたものである。

【００２８】また、第２の目的を達成するために、第１
の検出信号と第２の検出信号が交互に入力された場合の
み１と０の論理出力を交互に変化する信号変換手段と、
前記信号変換手段の論理出力の論理値により極性を検出
する判定手段とを備えたものである。

【００２９】さらに、第３の目的を達成するために、電
話回線の直流ループの制御と通信を行う通信手段と、電
話回線のＬ１とＬ２をダイオードブリッジにより全波整
流して通信手段と接続する全波整流手段と、Ｌ１から第
１のコンデンサと第１の抵抗を経由してアース方向にの
み電流を流す第１のＣＲ整流手段と、Ｌ２から第２のコ
ンデンサと第２の抵抗を経由してアース方向にのみ電流
と流す第２のＣＲ整流手段と、アースから第１のコンデ
ンサを経由してＬ１方向にのみ電流を流す第３の整流手
段と、アースから第２のコンデンサを経由してＬ２方向
にのみ電流を流す第４の整流手段と、第１の抵抗に電流
が流れたことを検出して第１の検出信号を出力する第１
の検出手段と、第２の抵抗に電流が流れたことを検出し
て第２の検出信号を出力する第２の検出手段とを備えた
ものである。

【００３０】

【作用】本発明の極性反転検出回路は、Ｌ１の電位がＬ
２の電位に比べ高くなると第１のＣＲ整流手段の第１の
コンデンサに充電するように第２の整流手段を介してＬ
２方向に過渡電流が流れる。この過渡電流が第１の抵抗
に流れることを第１の検出手段が検出して第１の検出信
号を出力する。逆に、Ｌ２の電位がＬ１の電位に比べ高
くなると第２のＣＲ整流手段の第２のコンデンサに充電
するように第１の整流手段を介してＬ１方向に過渡電流
が流れる。この過渡電流が第２の抵抗に流れることを第
２の検出手段が検出して第２の検出信号を出力する。ま
た、第１の整流手段に電流が流れることでアースとＬ１
間の電位は小さくなるため、第３の整流手段を利用して
第１のコンデンサに充電された電荷がＬ１方向に放電す
るように電流が流れる。再び、Ｌ１の電位がＬ２の電位
に比べ高くなった場合、既に第１のコンデンサは放電さ
れているため第１のＣＲ整流手段の第１のコンデンサに
充電するように第２の整流手段を介してＬ２方向に過渡
電流が流れ、第１の検出信号が出力される。この時、第
２の整流手段に電流が流れることでアースと第２の回線
間の電位は小さくなるため、第４の整流手段を利用して
第２のコンデンサに充電された電荷がＬ２方向に放電す
るように電流が流れる。

【００３１】変換手段は、第１の検出信号と第２の検出
信号が交互に入力された場合に１と０の論理出力を交互
に変化させる。判定手段はその論理出力値により極性を
判定する。

【００３２】さらに、第１の目的を達成するための第１
の整流手段と第２の整流手段の代わりに、通信手段の直
流ループ制御と通信のため電話回線の極性を一定にする
全波整流手段を兼用するように作用する。

【００３３】

【実施例】以下、本発明の第１の実施例について、図１
にもとづいて説明する。

【００３４】図１は、本発明の極性反転検出回路の回路
図である。本発明の極性反転検出回路は、アースからＬ
１方向にのみ電流を流すダイオードＤ４の第１の整流手
段１と、アースからＬ２方向にのみ電流を流すダイオー
ドＤ２の第２の整流手段と、Ｌ１から第１のコンデンサ
Ｃ１と第１の抵抗（Ｒ２とＲ３）を経由してアース方向
にのみ電流を流すためのダイオードＤ１を直列接続した
第１のＣＲ整流手段３と、Ｌ２から第２のコンデンサＣ
２と第２の抵抗（Ｒ５とＲ６）を経由してアース方向に
のみ電流を流すためのダイオードＤ３を直列接続した第
２のＣＲ整流手段４と、アースから第１のコンデンサＣ
１を経由してＬ１方向にのみ電流を流すダイオードＤ５
の第３の整流手段５と、アースから第２のコンデンサＣ
２を経由してＬ２方向にのみ電流を流すダイオードＤ６
の第４の整流手段６と、第１の抵抗（Ｒ２とＲ３）に電
流が流れた時に第１の抵抗Ｒ３の両端に現れる電圧がバ
イアス電圧となりトランジスタＴＲ１がオンとなりＡ点
に第１の検出信号を出力する第１の検出手段７と、第２
の抵抗（Ｒ５とＲ６）に電流が流れた時に第２の抵抗Ｒ
６の両端に現れる電圧がバイアス電圧となりトランジス
タＴＲ２がオンとなりＢ点に第２の検出信号を出力する
第２の検出手段８とで構成される。

【００３５】なお、第１のＣＲ整流手段３内のツェナダ
イオードＺＤ１と第２のＣＲ整流手段４内のツェナダイ
オードＺＤ２はツェナ電圧３６Ｖ程度のものが適用され
るものとする。また、トランジスタＴＲ１はエミッタが
アースに接続されコレクタには抵抗Ｒ７を介して直流電
圧ＶＤＤ（５Ｖ）が印加されており、トランジスタＴＲ
１がオフの時Ａ点にはＨレベルが出力される。トランジ
スタＴＲ２もトランジスタＴＲ１と同じである。

【００３６】この第１の実施例の動作について説明す
る。Ｌ１の電位がＬ２の電位に比べツェナダイオードＺ
Ｄ１のツェナ電圧３６Ｖより高くなり４８Ｖになると第
１のＣＲ整流手段３の第１のコンデンサＣ１に充電する
ようにＬ１→Ｃ１→ＺＤ１→Ｒ１→Ｄ１→Ｒ２→Ｒ３→
アース→第２の整流手段２であるダイオードＤ２を介し
てＬ２方向に過渡電流が流れる。この過渡電流は第１の
検出手段７のトランジスタＴＲ１のベースにも流れ、過
渡電流が流れている間トランジスタＴＲ１はオンとなる
ため、第１の検出手段７はＡ点にパルス状の第１の検出
信号を出力する。逆に、Ｌ２の電位がＬ１の電位に比べ
ツェナダイオードＺＤ２のツェナ電圧３６Ｖより高くな
り４８Ｖになると第２のＣＲ整流手段４の第２のコンデ
ンサＣ２に充電するようにＬ２→Ｃ２→ＺＤ２→Ｒ４→
Ｄ３→Ｒ５→Ｒ６→アース→第１の整流手段１のダイオ
ードＤ４を介してＬ１方向に過渡電流が流れる。この過
渡電流は第２の検出手段８のトランジスタＴＲ２のベー
スにも流れ、過渡電流が流れている間トランジスタＴＲ
２はオンとなるため、第２の検出手段８はＢ点にパルス
状の第２の検出信号を出力する。

【００３７】また、第１の整流手段１のダイオードＤ４
に電流が流れるとアースとＬ１間の電位は０．６Ｖ程度
と小さくなるため、第１のコンデンサＣ１に充電されて
いる電荷はアース→第３の整流手段であるダイオードＤ
５→Ｒ１→ＺＤ１→Ｃ１→Ｌ１方向に放電するように電
流が流れる。再び、Ｌ１の電位がＬ２の電位に比べ高く
その電位差が４８Ｖになった場合、既に第１のコンデン
サＣ１は放電されているため第１のＣＲ整流手段３の第
１のコンデンサＣ１に充電するようにＬ１→Ｃ１→ＺＤ
１→Ｒ１→Ｄ１→Ｒ２→Ｒ３→アース→第２の整流手段
２であるダイオードＤ２を介してＬ２方向に過渡電流が
流れ、第１の検出信号がＡ点に出力される。この時、第
２の整流手段であるダイオードＤ２に電流が流れること
でアースとＬ２間の電位は０．６Ｖと小さくなるため、
第２のコンデンサＣ２に充電されている電荷はアース→
第４の整流手段６であるダイオードＤ６→Ｒ４→ＺＤ２
→Ｃ２→Ｌ２方向に放電するように電流が流れる。

【００３８】このように、Ｌ１がＬ２より電位の高い給
電極性になるとＡ点に第１の検出信号を出力し、Ｌ２が
Ｌ１より電位の高い給電極性になるとＢ点に第２の検出
信号を出力するように動作を繰り返す。また、極性反転
が生じる前後の直流インピーダンスは第１のコンデンサ
Ｃ１、第２のコンデンサＣ２によりひじょうに大きな値
となる。交流インピーダンスについてもツェナダイオー
ドＺＤ１とＺＤ２のツェナ電圧以上の変化が無い限りひ
じょうに大きなインピーダンスとなる。

【００３９】また、ツェナダイオードＺＤ１とＺＤ２に
より極性反転検出可能なＬ１とＬ２間の電圧レベルを調
整することもできる。

【００４０】次に第２の実施例について図２、図３によ
り説明する。図２には、第１の実施例の極性反転検出回
路に信号変換手段９と判定手段１０を付加したものであ
る。図２中の第１の整流手段１、第２の整流手段２、第
１のＣＲ整流手段３、第２のＣＲ整流手段４、第３の整
流手段５、第４の整流手段６、第１の検出手段７、第２
の検出手段８は第１の実施例と同じ構成である。図３は
信号変換手段９として通常のＲＳフリップフロップ回路
を適用した例である。セット端子（Ｓ）にパルスが入力
されると出力端子（Ｑ）がＬレベルからＨレベルに変化
し、リセット端子（Ｒ）にパルスが入力されると出力端
子（Ｑ）が再びＬレベルになるように動作するものであ
る。ＱがＨレベルの時、Ｓのパルス入力があってもＱの
出力レベルは変化しない。逆にＱがＬレベルの時、Ｒの
パルス入力があってもＱの出力レベルは変化しない。Ａ
点の信号はＳに入力し、Ｂ点の信号はＲに入力されるよ
うに接続される。判定手段１０は、例えばマイコンで実
現されるものとし、信号変換手段９の出力Ｑ（図２のＣ
点）を入力してＱの出力レベルがＨレベル（論理値１）
からＬレベル（論理値０）に変化した時あるいは論理値
０から論理値１に変化したことを検出した時極性反転が
生じたと判定するものである。また、Ｃ点が論理値１の
時Ｌ１がＬ２より電位が高く、論理値０の時Ｌ２がＬ１
より電位が高いと判定するものである。

【００４１】このように、Ｃ点の１点のみを検出するだ
けで極性反転と極性の判断ができる。

【００４２】次に第３の実施例について図４により説明
する。図４は第３の実施例を示す端末装置のブロック図
である。Ｌ１とＬ２間にダイオードブリッジ（ダイオー
ドＤ２、Ｄ４、Ｄ７、Ｄ８）による全波整流手段１１が
接続され、その全波整流手段の直流側に通話路を形成し
通信するための通信手段１２が接続される。また、Ｌ１
には第１のＣＲ整流手段３と第３の整流手段５と、第１
の検出手段７が接続され、Ｌ２には第２のＣＲ整流手段
４と、第４の整流手段６と、第２の検出手段８が接続さ
れる。通信手段１２は、電話回線の直流ループの開放、
閉結、半閉結の制御、交流インピーダンスの整合、ＰＢ
信号やモデム信号の送受信、通信プロトコルを行うもの
で、全波整流手段を介して接続される構成はよく知られ
たものである。

【００４３】通信手段１２は、第１の検出手段７からの
第１の検出信号または、第２の検出手段８からの第２の
検出信号により起動される。

【００４４】さて、全波整流手段１２のダイオードＤ４
は、第１の実施例と第２の実施例における第１の整流手
段１と兼用した構成となり、ダイオードＤ２についても
第２の整流手段と兼用した構成となる。従って、極性反
転検出が必要な端末装置を実現することができる。

【００４５】

【発明の効果】以上のように本発明の極性反転検出回路
によれば、次のような効果が得られる。

【００４６】（１）極性反転が生じる前後の直流インピ
ーダンスと交流インピーダンスの大きなインピーダンス
を有する極性反転検出回路を提供でき、且つ、アースを
基準にした回路動作を実現できるため端末装置の通信手
段と一体となった集積化が容易となるため、安価な端末
装置を提供することができる。

【００４７】（２）また、極性反転が生じたことならび
に任意の時点における極性の判断がマイコン等の入力ポ
ート一つを利用して実現可能となるためマイコンのソフ
トのＲＯＭサイズの軽減ができる。

【００４８】（３）また、通話路を構成するために必要
なダイオードブリッジのダイオードと極性反転検出回路
に必要なダイオードを兼用使用できるため安価な端末装
置が提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例における極性反転検出回
路の回路図

【図２】本発明の第２の実施例における極性反転検出回
路のブロック構成図

【図３】同回路を説明するための図

【図４】本発明の第３の実施例における極性反転検出回
路を用いた端末装置のブロック図

【図５】従来の極性反転検出回路を示す回路図

【符号の説明】

１ 第１の整流手段 ２ 第２の整流手段 ３ 第１のＣＲ整流手段 ４ 第２のＣＲ整流手段 ５ 第３の整流手段 ６ 第４の整流手段 ７ 第１の検出手段 ８ 第２の検出手段 ９ 信号変換手段 １０ 判定手段 １１ 全波整流手段

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】アースから第１の回線方向にのみ電流を流
   す第１の整流手段と、アースから第２の回線方向にのみ
   電流を流す第２の整流手段と、前記第１の回線から第１
   のコンデンサと第１の抵抗を経由してアース方向にのみ
   電流を流す第１のＣＲ整流手段と、第２の回線から第２
   のコンデンサと第２の抵抗を経由してアース方向にのみ
   電流を流す第２のＣＲ整流手段と、アースから前記第１
   のコンデンサを経由して前記第１の回線方向にのみ電流
   を流す第３の整流手段と、アースから前記第２のコンデ
   ンサを経由して前記第２の回線方向にのみ電流を流す第
   ４の整流手段と、前記第１の抵抗に電流が流れたことを
   検出して第１の検出信号を出力する第１の検出手段と、
   第２の抵抗に電流が流れたことを検出して第２の検出信
   号を出力する第２の検出手段とで構成する極性反転検出
   回路。
2. 【請求項２】極性反転検出回路から第１の検出信号と第
   ２の検出信号が交互に入力された場合のみ１と０の論理
   出力を交互に変化する信号変換手段と、前記信号変換手
   段の論理出力の論理値により極性を検出する判定手段と
   を備えた請求項１記載の極性反転検出回路。
3. 【請求項３】電話回線の直流ループの制御と通信を行う
   通信手段と、前記電話回線の第１の回線と第２の回線を
   ダイオードブリッジにより全波整流して前記通信手段と
   接続する全波整流手段と、前記第１の回線から第１のコ
   ンデンサと第１の抵抗を経由してアース方向にのみ電流
   を流す第１のＣＲ整流手段と、前記第２の回線から第２
   のコンデンサと第２の抵抗を経由てアース方向にのみ電
   流を流す第２のＣＲ整流手段と、アースから前記第１の
   コンデンサを経由して前記第１の回線方向にのみ電流を
   流す第３の整流手段と、アースから前記第２のコンデン
   サを経由して前記第２の回線方向にのみ電流を流す第４
   の整流手段と、前記第１の抵抗に電流が流れたことを検
   出して第１の検出信号を出力する第１の検出手段と、前
   記第２の抵抗に電流が流れたことを検出して第２の検出
   信号を出力する第２の検出手段とを備えた端末装置。