JP3021350B2 - 加入者電話装置用音声回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、加入者電話装置
（subscriber telephone apparatus）に関し、より具体
的には、加入者電話起用の音声回路（speech circuit）
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電話機の音声回路は、回線上を送られる
ローカル信号の生成器（generator）及び回線からくる
信号の受信器（receiver）の両方を、２線式電話回線
（two-wire telephone line）に接続する一般的な機能
を有することが知られている。特に、それは、回線イン
ピーダンスの整合（matching）及び側音（side tone）
すなわちそれにより電話で話している人が受話口（earp
iece）で自分の声を聞く効果の打ち消し（cancelling o
ut）という二つの基本的な機能を果たす。

【０００３】非常に広く使われている音声回路は、ホイ
ートストン・ブリッジを使用しているものであり、それ
は、側音だけでなく、ローカル信号生成器の送信回路の
ノイズ、および関連するほとんどの回路のノイズを効果
的に減衰させる。集積回路として製造するのに適したこ
のタイプの音声回路は、例えば、「電話変換器に適した
プログラム可能な音声回路」（the IEEE Journal of So
lid-State Circuits,Vol. SC-17, No.6, December 198
2, pp.1149-1157）に説明されている。

【０００４】集積回路の外の電気的構成要素の数をでき
るだけ減らすことにより、電話機全体のサイズを小さく
するために、ブリッジ回路が基礎とする方法以外の方法
で前記二つの機能が実行される音声回路が開発されてき
た。例えば、１９９２年７月２２日に、本出願人によっ
て出願された欧州特許出願ＥＰ０５７９８９１に記載さ
れた回路は、単一抵抗器を含む正のフィードバックルー
プ（positive feedback loop）によって、音声回路の終
端インピーダンス（termination impedance）としてコ
ンプレックス・インピーダンス（complex impedance）
を合成すること（synthesizing）によって、インピーダ
ンス整合を達成し、さらに、送信される信号によって影
響されていない信号を受信器に送るために、回線からく
る信号から、送信生成器より直接派生する信号を減ずる
減算器（subtracter）によって、側音を減衰させる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のようにして達成
される側音の減衰は、満足できるものであるが、フィー
ドバックループおよび送信回路の構成要素によって生成
されるノイズが小さいことが必要なことが分かってい
る。この要件を満たすのは、集積回路の外側の構成要素
の数を最小にする等のために、これらの構成要素の中
に、いわゆる交換コンデンサ技術（switched capacitor
technique）によって形成されるフィルタがある場合、
特に難しい。実際、これらのフィルタのノイズを十分小
さく保つためには、使用されるコンデンサの全キャパシ
タンスは、非常に高くなければならないが、そのために
は、集積回路が形成される「チップ」において相応の大
きな領域を使用する必要がある。

【０００６】本発明の目的は、コンプレックス終端イン
ピーダンスを合成するために、前記のような正のフィー
ドバックループを使用するが、側音の打ち消し、あるい
は少なくとも側音の効果的な減衰を達成し、さらにフィ
ードバックループ及び送信回路で生じるノイズに影響さ
れることがなく、よって集積回路の小さな領域で形成す
ることのできる音声回路を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係る加入者電話
装置用音声回路は、２線式電話回線に接続するための２
つの回線端子（Ｌ＋、Ｌ−）と、回線上を送信する信号
を生成する信号生成器（１２、１４）と、回線からくる
信号を受けとるための受信器（１３、１５）と、生成器
及び受信器を回線に結合するための回路とを含み、前記
生成器及び受信器を回線に結合するための回路が、回線
端子（Ｌ＋、Ｌ−）に接続され、出力端子を有する、回
線からくる信号を検出する検出手段（１６）と、回線電
流と実質的に等しい電流が流れるように、回線端子に接
続される抵抗器（１１）と、検出手段（１６）の出力端
子と抵抗器（１１）との間に接続され、検出手段（１
６）および抵抗器（１１）と一緒になって、コンプレッ
クス終端インピーダンスを形成するための正のフィード
バックループを構成することができる、第一のプロセッ
シング・フィルタリング手段（１７、１８）と、抵抗器
（１１）を介して、送信される信号を回線に与えるた
め、送信生成器（１２、１４）と抵抗器（１１）との間
に接続される、第二のプロセッシング・フィルタリング
手段（１９、１７）と、回線からくる信号と相関関係が
ある信号（Ｖａ）を受け取るために、検出手段（１６）
の出力端子に接続される第一の入力と、送信される信号
と相関関係がある信号（Ｖｂ）が与えられる第二の入力
と、回線からくる信号の受信器（１３、１５）に接続さ
れる出力とを有し、二つの入力信号間の差を表す信号
（Ｖｒｘ）を出力することができる減算器（２０’）と
から成り、第一の手段（１８、１７）と抵抗器（１１）
との間の接続点に接続される第一の入力と、回線からく
る信号の経路上の点に接続される第二の入力と、送信さ
れる信号と相関関係のある信号（Ｖｂ）を供給するため
に減算器（２０’）の第二の入力に接続される出力とを
有するフィルタ／減算器（２１、２１’）とから構成さ
れることを特徴とする。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら説明する。

【０００９】図３に示される既知の回路は、自己のイン
ピーダンスＺｌｉｎによって表される電話線に接続する
ための、Ｌ−およびＬ＋で表示される二つの端子（term
inal）を有し、集積回路１０およびいくつかの外部構成
要素から構成され、外部構成要素のうち、抵抗器１１、
マイクロフォン１２、および受信器ユニット１３が図示
されている。

【００１０】同図において、回線端子の一つ（Ｌ−）
は、アース記号で表示される固定電位に接続されている
が、これは通信技術における当業者には明らかなよう
に、説明を簡単にするためのものにすぎなく、実際に
は、電話信号は差分信号（differential signal）であ
る（すなわち、回線の両方の電話線の電位に変動を生じ
させる）。

【００１１】集積回路１０は、マイクロフォン信号増幅
器１４及び受信信号増幅器１５を含み、それぞれ、マイ
クロフォン１２及び受信器ユニット１３と共に、電話機
の送信生成器及び受信器を構成している。集積回路１０
は、さらに生成器と受信器を回線に結合（coupling）す
るための回路を含む。

【００１２】この結合回路は、伝達関数Ｋｐを有する容
量性結合器（capacitive coupler）を含むブロック１６
からなり、それは、回線端子Ｌ＋とＬ−の間に接続さ
れ、回線端子の間にある信号Ｖｌｉｎと相関関係のある
信号Ｖａを出力し、従って、回線信号を検出する機能を
有する。

【００１３】結合回路は、さらに二つの入力を有する加
算器１７を含み、その一方の入力は、伝達関数Ｈを有す
るフィルタ１８によって容量性結合器１６の出力に接続
され、他方の入力は伝達関数Ｈｔを有する第二のフィル
タ１９によって送信増幅器１４の出力に接続される。加
算器１７は、フィルタ１８に接続される入力に対して伝
達関数Ｋを有し、フィルタ１８と共に、伝達関数Ｈ・Ｋ
を有する第一のプロセッシング・フィルタリング回路ユ
ニットを構成し、また、フィルタ１９に接続される入力
に対して伝達関数Ｋｔを有し、フィルタ１９と共に、伝
達関数Ｈｔ・Ｋｔを有する第二のプロセッシング・フィ
ルタリング回路ユニットを構成する。加算器１７の出力
は、抵抗器１１によって回線端子Ｌ＋に接続される。加
算器１７は非常に小さな出力インピーダンスを有するの
で、抵抗器１１が回線端子間に直接接続されているよう
にみなせ、そこを流れる電流が回線電流に実質的に等し
くなるようになる。合成された終端インピーダンスが回
線インピーダンスＺｌｉｎに等しい時、フラット・ゲイ
ン（flat gain）を得るために、フィルタ１９の入力Ｖ
ｔｘと加算器１７の出力Ｖｃの間の伝達関数が、２Ｒｄ
ｃ／Ｚｌｉｎに等しいということを示すことができる。

【００１４】容量性結合器１６の出力及び送信増幅器１
４の出力は、減算器２０の入力に接続され、その出力は
受信器増幅器１５の入力に接続される。減算器２０は、
結合器１６から来る信号に１／Ｋｐを掛けるように形成
される。

【００１５】集積化を容易にするため、フィルタ１８
は、交換コンデンサ技術によって形成されるのが望まし
く、その伝達関数Ｈが、電話機が接続される回線のイン
ピーダンスに依存してプログラム可能な方法で形成され
る。

【００１６】容量性結合器の機能を有するブロック１６
は、実際には、５Ｈｚ以下の周波数を有する信号及び電
話信号とは無関係の高周波信号（＞８０ｋＨｚ）をブロ
ックするように設計された、交換コンデンサを有するフ
ィルタである（フィルタのコンデンサのスイッチングに
よる）。

【００１７】フィルタ１９もまた、交換コンデンサ型で
ある。それは、音声回路が回線に整合される場合、すな
わち終端インピーダンスが実質的に回線インピーダンス
に等しい場合に、フラット・ゲイン、つまり送信される
信号の有用な周波数全てに対して均一なゲインを得る伝
達関数Ｈｔを有する。

【００１８】前記の欧州特許出願で説明されるように、
容量性結合器１６、フィルタ１８、加算器１７、および
抵抗器１１は、一緒になって、１未満のゲインを有する
正のフィードバックループを構成し、その結果、安定し
ており、回線端子の間にコンプレックス・インピーダン
スを生成する機能を有する。このインピーダンスは、抵
抗器１１の抵抗Ｒｄｃと、伝達関数Ｋｐ・Ｈ・Ｋに依存
する。この伝達関数は、回線インピーダンスＺｌｉｎに
等しい音声回路の終端インピーダンスが合成される場
合、（Ｚｌｉｎ−Ｒｄｃ）／Ｚｌｉｎに等しいことが示
され得る。

【００１９】減算器２０は、増幅器１４の出力において
送信生成器により供給される信号Ｖｔｘ、および、Ｋｐ
で割られる容量性結合器１６の出力信号Ｖａを、入力と
して受け取る。この信号は、回線から来る信号Ｖｌｉｎ
に重畳され（superimposed）、フィルタ１９を介して、
送信生成器によって加算器１７に入力される回線上を送
信される信号を含む。減算器は、この信号から、送信生
成器によって生成された信号Ｖｔｘを減算することによ
り、受信される有用な信号Ｖｒｘのみを出力し、それは
その後、増幅器１５によって増幅され、ユニット１３に
与えられる。

【００２０】すでに強調したように、このようにして得
られる側音の打ち消しは、フィードバックループの構成
要素、フィルタ１９及び加算器１７によって生成される
ノイズが低い限りは望ましいものであるが、実際は、そ
うではなく、特に交換コンデンサ・フィルタが使用され
るときが問題になる。

【００２１】次に、図１に示される本発明による回路に
ついて説明する。ここで、図３と同じ参照数字を付した
ブロックは図３のものと同じ機能を有する。コンプレッ
クス・インピーダンスを合成するための正のフィードバ
ックループを有する構造、および送信生成器１２、１４
を回線に接続する、周波数に依存しない伝達関数を有す
る回路ユニットは、既知の回路と変わっていないが、側
音を打ち消す機能を実行する回路部分の構造は、実質的
に異なる。

【００２２】この機能に対しては、２１で表示される追
加ブロックがあり、それは本質的には、抵抗器１１の端
子に接続される二つの入力および減算器２０’に接続さ
れる出力を有する減算器入力段を備えた交換コンデンサ
・フィルタである。減算器２０’は、図３の減算器２０
に対応しているが、減算器２０とは異なり、容量性結合
器１６からくる信号Ｖａに１／Ｋｐを掛けることはな
く、その信号に対して１に等しいゲインを有する。

【００２３】フィルタ／減算器２１の伝達関数Ｓｃは、
次の計算によって得られる。ここで、ＶｃおよびＶｌｉ
ｎは、フィルタの入力信号であり、Ｖｂは出力信号であ
る。

【数１】 Ｖｂ ＝ Ｓｃ・（Ｖｃ−Ｖｌｉｎ） （１）

【００２４】容量性結合器１６のインピーダンスが、回
線インピーダンスＺｌｉｎ（これは、回線に整合される
場合、音声回路の終端インピーダンスに等しい）と比較
して無視できると考えられるならば、次のようになるこ
とを容易に示すことができる。

【数２】

【００２５】（２）を（１）に代入して、次の式が得ら
れる。

【数３】

【００２６】側音を打ち消すためには、減算器２０’の
入力信号、Ｖａ＝Ｋｐ・ＶｌｉｎとＶｂは等しくなけれ
ばならない。すなわち、（３）はＫｐ・Ｖｌｉｎに等し
くなければならない。したがって、次のようになる。

【数４】 これから、求めている伝達関数が以下のように得られ
る。

【数５】

【００２７】このことから分かるように、側音を打ち消
す機能は、インピーダンス合成を決定するパラメーター
とは無関係であり、従ってこの合成動作が行われる精度
に依存しない。さらに、抵抗器１１の上流にある構成要
素によって生成されるノイズ、特に、ブロック１６、１
８、および１９内のフィルタによるノイズは、側音が減
衰されるのと同様にして減衰される。打ち消されない唯
一のノイズは、容量性結合器１６及びフィルタ／減算器
２１によってもたらされるものであるが、これは、打ち
消されるノイズと比較して無視できるほどのものであ
る。この結果は、抵抗器１１に入る電圧の位相が、送信
から受信に変わる時、あるいはその逆に変わる時、反転
するという事実に基づいている。

【００２８】回線から来る信号が、本発明による音声回
路によって減衰されないことが示され得る。特に、減算
器２０’によって出力される信号Ｖｒｘは、減算器の伝
達関数をＨｓｏｔｒとすると下記の通りである。

【数６】Ｖｒｘ＝２・Ｋｐ・Ｈｓｏｔｒ・Ｖｌｉｎ 従って、Ｋｐ＝１、およびＨｓｏｔｒ＝１（実際上は、
大抵これらのように概算され得る）に設定すると、回線
からくる信号は、前記の式から容易に確認できるよう
に、６ｄＢ増幅される。その結果、ユニット１３内で有
用な信号を得るのに必要な増幅は、既知の回路で必要な
増幅より小さい。このことは、減算器２０’により出力
されるノイズは、既知の回路の減算器２０の出力におけ
るノイズ出力よりも、いかなる場合でもかなり小さく、
より少なく増幅されることを意味している。

【００２９】上述のことから明らかなように、ノイズの
減衰に関する限り、本発明による回路の性能は、前記欧
州特許出願で説明された既知の回路より明確に良く、こ
の観点から、実際に得られるもので最高のものである既
知のホイートストン・ブリッジ回路の性能と事実上同じ
であり、受信信号の処理に関しては、本発明による回路
は、欧州特許出願で説明される回路のみならず、ホイー
トストン・ブリッジ回路よりも有利である。実際、後者
の回路においては、回線からくる信号は、終端インピー
ダンスに影響を及ぼさないようにするため、非常に小さ
い抵抗（実際には、数十オーム程度）を有する必要があ
る抵抗器の端子にて拾われ、故に高い増幅を受けなけれ
ばならない。ところが、本発明による回路においては、
回線からくる信号は、より大きい抵抗（例えば、２５０
オーム）を持ち得る抵抗器Ｒｄｃで拾われるため、それ
に対応してより低い増幅ですむ。これは、受信信号と共
に増幅されるノイズが、より低く増幅されることにな
り、受信ユニットに着く有用な信号の質にとっての明ら
かな利点である。つまり、信号／ノイズ比（signal/noi
se ratio）は、本発明による回路では、より高くなる。

【００３０】最後に、図２に示す他形態の回路について
説明する。この回路においては、受信のために送られ
る、回線からくる信号は、結合器１６の下流で拾われ
る。この信号Ｖａは、２２で表示される第二の減算器の
第一の入力に与えられ、第二の減算器２２は、加算器１
７の出力及び抵抗器１１の間の接続点に接続される第二
の入力を有する。減算器２２は、第一の入力に対して１
／Ｋｐのゲイン、および、第二の入力に対して１のゲイ
ンを有する。減算器の出力は、図１の回路のフィルタ／
減算器２１と同じ伝達関数を有するフィルタ２３によっ
て、第一の減算器２０’に接続される。第二の減算器２
２とフィルタ２３は、２１’で表示される長方形の内部
に表され、それらが図１の回路のフィルタ／減算器２１
と同等の機能を有することを示す。

【００３１】第二の減算器２２の出力は、Ｖｃ−Ｖｌｉ
ｎであるので第一の減算器の入力信号が再びＶｂになる
ことが容易に分かる。この別形態の回路は、さらにずっ
と高い電圧にもある回線端子Ｌ＋における信号等のよう
な可変信号よりむしろ、容量性結合器１６の出力信号等
の固定直流点に関連する信号を処理することがより容易
なので、より有益であると言い得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による音声回路を示す構成図である。

【図２】図２の回路の別形態の回路である。

【図３】既知の音声回路を示す構成図である。

【符号の説明】

１０ 集積回路 １１ 抵抗器 １２ マイクロフォン １３ 受信器ユニット １４、１５ 増幅器 １６ 容量性結合器 １７ 加算器 １８、１９、２３ フィルタ ２０、２０’、２２ 減算器 ２１ フィルタ／減算器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 イヴァン ビェッティ イタリア国 46040 カサル ロマノ マントヴァ ヴィア フォッサ レジャ 43 (72)発明者 ジャンカルロ クレリチ イタリア国 20090 ヴィモドローネ ミラノ ストラーダ スタターレ パダ ナ スペリオーレ 59 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04M 1/58 H04M 1/76

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２線式電話回線に接続するための２つの
   回線端子（Ｌ＋、Ｌ−）と、回線上を送信する信号を生
   成する信号生成器（１２、１４）と、回線から来る信号
   を受け取るための受信器（１３、１５）と、前記信号生
   成器及び前記受信器を回線に結合するための回路とを含
   む加入者電話装置用音声回路において、 前記信号生成器及び前記受信器を回線に結合するための
   回路が、 前記回線端子（Ｌ＋、Ｌ−）に接続され、出力端子を有
   し、回線から来る信号を検出する検出手段（１６）と、一方の前記回線端子（Ｌ＋）に接続され、回線電流と実
   質的に等しい電流が流れるように電流を規定する抵抗器
   （１１）と、 前記検出手段（１６）の出力端子と前記抵抗器（１１）
   との間に接続され、コンプレックス終端インピーダンス
   を形成するために前記検出手段（１６）および前記抵抗
   器（１１）を含んで正のフィードバックループを構成
   し、フィルタリング処理を行なうとともに所定の第一の
   伝達関数を備える、第一のプロセッシング・フィルタリ
   ング手段（１８、１７）と、前記信号 生成器（１２、１４）と前記抵抗器（１１）と
   の間に接続され、前記抵抗器（１１）を介して送信され
   る信号を回線に与えるために、フィルタリング処理を行
   うとともに所定の第二の伝達関数を備える、第二のプロ
   セッシング・フィルタリング手段（１９、１７）と、 回線からくる信号と相関関係がある信号（Ｖａ）を受け
   取るために、前記検出手段（１６）の出力端子に接続さ
   れる第一の入力と、送信される信号と相関関係がある信
   号（Ｖｂ）が与えられる第二の入力と、回線からくる信
   号の受信器（１３、１５）に接続される出力とを有し、
   二つの入力信号間の差を表わす信号（Ｖｒｘ）を出力す
   ることができる減算器（２０’）と、 前記第一のプロセッシング・フィルタリング手段（１
   ８、１７）と前記抵抗器（１１）との間の接続点に接続
   される第一の入力と、回線からくる信号の経路上の点に
   接続される第二の入力とを有する減算器入力段を備える
   とともに、減算ののちフィルタリング処理を行って、送
   信される信号と相関関係がある信号（Ｖｂ）を供給する
   ために前記減算器（２０’）の前記第二の入力に接続さ
   れる出力を有するフィルタ／減算器（２１、２１’）
   と、 から構成されることを特徴とする加入者電話装置用音声
   回路。
2. 【請求項２】 電話回線に接続され、終端インピーダン
   スが回線インピーダンス（Ｚｌｉｎ）に等しい場合に、前記検出手段（１６）の伝達関数をＫｐと、前記第一の
   プロセッシング・フィルタリング手段（１７、１８）の
   第一の伝達関数をＨ・Ｋと、前記電話回線のインピーダ
   ンスをＺｌｉｎと、前記抵抗器（１１）の抵抗値をＲｄ
   ｃと、および前記フィルタ／減算器（２１、２１’）の
   伝達関数をＳｃとそれぞれ表わして、 Ｋｐ・Ｈ・Ｋ＝（Ｚｌｉｎ − Ｒｄｃ）／Ｚｌｉｎ および Ｓｃ ＝ Ｋｐ・Ｚｌｉｎ／Ｒｄｃという関係を満たす ことを特徴とする請求項１に記載の
   音声回路。
3. 【請求項３】 回線からくる信号の経路上の点が、前記
   抵抗器（１１）を前記回線端子（Ｌ＋）に接続する点で
   あることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の
   音声回路。
4. 【請求項４】 回線からくる信号の経路上の点が、前記
   検出手段（１６）の出力端子であることを特徴とする請
   求項１または請求項２に記載の音声回路。
5. 【請求項５】 前記フィルタ／減算器（２１’）が、そ
   の第一の入力に与えられる信号に対して１のゲインを有
   し、その第二の入力に与えられる信号に対しては、前記
   検出手段（１６）の伝達関数をＫｐとしたときに１／Ｋ
   ｐのゲインを有することを特徴とする請求項４に記載の
   音声回路。