JP3666876B2 - 電話機スイッチ・フック・インターフェース回路 - Google Patents

Description

産業上の利用分野
本発明は、電話機のスイッチ・フック・インターフェース回路において、フックの掛け外しの際に得られる電流の変化率を制御する回路に関する。
発明の背景
現在の消費者用電子機器、例えば、直接衛星受信システム（ＤＳＳシステム）は時折、加入者電話回線へアクセスする必要がある。このアクセスはサービス・プロバイダーに料金請求情報を報告するために、あるいは視聴者が、双方向テレビ番組へのアクセスの間、中央のコンピュータ・システムと対話するためのものである。これを行うために、コンピュータのモデムは、既知の方法で、視聴者の電話回線にアクセスする。
しかしながら、このような自動化されたシステムは、誰かが既に加入者電話回線を使用しているかどうか知ることができない。電話回線が空いているかどうかを確かめるために、従来技術によるモデム・システムはフックから外され、電話の発信音を検出しようとする。発信音が検出されれば、モデムはその電話回線に単独に在ることになり、ダイヤルして中央のコンピュータへの接続が開始される。もしモデムが発信音を検出しなければ、モデムはその電話回線に単独に在るのでなく、モデムは切る（ｈａｎｇ ｕｐ）ことができ、またあとで試みることになる。
従来技術のモデムは、普通の電話機と同じように、例えば、リレーを作動させることにより、フックから外される。リレーがフックから外れるとき、聞き取れるクリック音が電話回線に発生される。モデムがその電話回線に単独に在るのでないことが確かめられてフックに掛けられるとき、また別のクリック音が発生される。このクリック音はやかましく、そのとき電話回線を使用している加入者にとって煩わしい。電話回線が使用できるかどうかを確かめるために自動制御式モデムがフックから外されるときに聞こえる音を最小限度に抑えることが望ましい。
リレーを使用する、従来技術のスイッチ・フック・インターフェース回路の一例は、１９９５年６月６日発行の米国特許第５，４２２，９３９号、名称「両ラインを利用する並列オフ・フック検出およびフォーン・ピックアップ検出」においてクレーマー（Ｋｒａｍｅｒ）外により記述されている。クレーマー外の装置は、オフ・フック状態を示す第１の状態およびオン・フック状態を示す第２の状態を有するオフ・フック信号源；およびオフ・フック信号源と加入者電話回線との間に結合されて、加入者電話回線の“チップ”導体と直列に接続されるライン捕捉リレーを働かせる制御回路を含んでいる。しかしながら、上述のように、電話回線餓使用中であるかどうか調べるためにリレーを働かせると、煩わしい“クリック”音を発生する傾向がある。
本発明の原理は、オフ・フック状態を示す第１の状態（低いとき有効）およびオン・フック状態を示す第２の状態（高いとき無効）を有するオフ・フック信号源（ＯＨ）；およびオフ・フック信号源と加入者電話回線との間に結合される制御回路（Ｔ１，Ｒ４，Ｔ３，Ｃ１，Ｔ２）を含むタイプの、電話スイッチ・フック・インターフェース回路に応用される。
本発明によるインターフェース回路の特徴は、オフ・フック信号（ＯＨ）がオフ・フック状態（ＯＨ 低い）を示すと、制御回路（Ｔ１，Ｒ４，Ｔ３，Ｃ１，Ｔ２）が、加入者電話回線（ＰＨ１，ＰＨ２）から得られる電流を最小電流から最大電流にまで次第に増加させ、オフ・フック信号がオン・フック状態（ＯＨ 高い）を示すと、加入者電話回線から得られる電流を最大電流から最小電流にまで次第に減少させる。
発明の概要
フックから外されるとき加入者電話回線から得られる電流を次第に増加させ、フックに掛けられるとき加入者電話回線から得られる電流を次第に減少させることにより、従来技術のスイッチ・フック・インターフェース回路から発生される煩わしいクリック音は最小限度に抑えられ、あるいは除去される。
発明の構成
端末線を加入者電話回線（ＰＨ１，ＰＨ２）に結合するための電話機スイッチ・フック・インターフェース回路であって、オフ・フック状態を示す第１の状態（低いとき有効）とオン・フック状態を示す第２の状態（高いとき無効）を有するオフ・フック制御信号（／ＯＨ）の信号源と、該信号源と前記加入者電話回線の間に結合される制御回路（Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｃ１，Ｒ４，Ｒ５，Ｄ１）を含み、前記制御回路は、前記オフ・フック制御信号が前記オフ・フック状態（低い）を示すと前記加入者電話回線から引き込む前記末端線への電流を第１電流値から該値よりも大きい第２電流値まで次第に増加させ、かつ、前記オフ・フック制御信号が前記オン・フック状態（高い）を示すと前記加入者電話回線から引き込む前記端末線への電流を前記第２電流値から前記第１電流値まで次第に減少させることを特徴とする電話機スイッチ・フック・インターフェース回路。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明による、オフ・フック動作を制御する回路の概略図である。
発明の詳細な説明
第１図で、オフ・フック信号入力端子ＯＨ（すなわち、ＯＦＦ−ＨＯＯＫ）はモデム（図示せず）の出力端子に結合される。第１図に示す実施例において、この信号は、“ＯＨ”上の線で示すように、低いときに有効である。すなわち、この信号は、低いときに有効で、高いときに無効である。このオフ・フック信号入力端子ＯＨは、第１の抵抗Ｒ１と第２の抵抗Ｒ２のそれぞれの第１の端子に結合される。第２の抵抗Ｒ２の第２の端子は、第１のＮＰＮトランジスタＴ１のベース電極に結合される。第１のＮＰＮトランジスタＴ１のエミッタ電極は、基準電位（大地）に結合される。第１のＮＰＮトランジスタＴ１のコレクタ電極は、第３の抵抗Ｒ３および第４の抵抗Ｒ４のそれぞれの第１の端子に結合される。第４の抵抗の第２の端子は、第１のコンデンサＣ１および第５の抵抗Ｒ５のそれぞれの第１の端子に結合される。第５の抵抗Ｒ５の第２の端子は第１のダイオードＤ１のアノードに結合される。第１のダイオードＤ１のカソードはＮＰＮトランジスタＴ２のベース電極に結合される。第２のＮＰＮトランジスタＴ２のエミッタ電極は接地される。
動作電圧Ｖccの電源（図示せず）は、第１の抵抗Ｒ１および第３の抵抗Ｒ３のそれぞれの第２の端子と、第６の抵抗Ｒ６の第１の端子に結合される。第６の抵抗の第２の端子は、ソリッドステート・リレーＫ１の一部である発光ダイオードＬＥＤ１に結合される。発光ダイオードＬＥＤ１のカソードは第２のＮＰＮトランジスタＴ２のコレクタ電極に結合される。
イネーブル入力端子ＥＮＢは、低速オフ・フック・イネーブル信号の信号源（図示せず）の出力端子に結合される。イネーブル入力端子ＥＮＢは第７の抵抗Ｒ７の第１の端子に結合される。第７の抵抗Ｒ７の第２の端子は第２のダイオードＤ２のアノードに結合される。第２のダイオードＤ２のカソードは第３のＮＰＮトランジスタＴ３のベース電極に結合される。第３のＮＰＮトランジスタＴ３のエミッタ電極は接地される。第１のコンデンサＣ１の第２の端子は第３のＮＰＮトランジスタＴ３のコレクタ電極に結合される。
第１の電話回線端子ＰＨ１および第２の電話回線端子ＰＨ２は、加入者電話回線（図示せず）のそれぞれの信号ラインに結合される。第１と第２の電話回線端子のいずれか一方、ＰＨ１またはＰＨ２はチップ（ｔｉｐ）線に結合され、他の一方は加入者電話回線のリング（ｒｉｎｇ）線に合される。第１の電話回線端子ＰＨ１は、第３のダイオードＤ３のアノードと第４のダイオードＤ４のカソードに結合される。第３のダイオードＤ３のカソードはフォトダーリントン・ペアＰＤ１（やはりソリッドステート・リレーＤ１の一部である）のコレクタに結合される。フォートダーリントン・ペアＰＤ１のエミッタ電極は、ウエット（ｗｅｔ）モデム変成器ＴＲの第１の巻線の第１の端子に接合される。変成器ＴＲの第１の巻線の第２の端子は第４のダイオードＤ４と第６のダイオードＤ６のそれぞれのアノードに結合される。第２の電話回線の端子ＰＨ２は、第５のダイオードＤ５のアノードと第６のダイオードＤ６のカソードに結合される。第５のダイオードＤ５のカソードは、フォトダーリントン・ペアＰＤ１のコレクタ電極に結合される。変成器ＴＲの第２の巻線はモデム（図示せず）のデータ・トランシーバ回路に結合される。
図示された実施例において、ソリッドステート・リレーＫ１は、単方向性のデバイスであるフォトダーリントン・ペアＰＤ１を（上述のように）含んでいる。これは、他の双方向性のスイッチ（例えば、ＦＥＴ）よりもずっと安価である。しかしながら、これは、チップおよびリング加入者電話回線信号の極性に敏感である。ソリッドステート・リレーＫ１においてフォトダーリントン・ペアＰＤ１に加入者電話回線信号を適正に結合させるために、第３、第４、第５、第６のダイオードＤ３，Ｄ４，Ｄ５，Ｄ６は全波ブリッジを形成し、既知の方法で動作し、加入者電話回線をソリッドステート・リレーＫ１に結合させる。
動作を説明すると、モデム（図示せず）は、オフ・フック信号ＯＨを制御し、制御論理（これも図示せず）は、低速イネーブル信号ＥＮＢを制御する。モデムは、その静止状態で、オン・フック状態にあり、低速イネーブル信号は不能となる。従って、オフ・フック信号ＯＨ（低いとき有効）はＶcc電圧にあり、これは図示された実施例では＋５ボルトであり、低速イネーブル信号ＥＮＢ（高いとき有効）は大地電位にある。従って、スイッチとして動作する第１のＮＰＮトランジスタＴ１はオンであり、やはりスイッチとして動作する第３のＮＰＮトランジスタＴ３はオフである。第３のＮＰＮトランジスタＴ３はオフなので、コンデンサＣ１は浮いており、回路から接続を切られる。コンデンサＣ１は、その静止状態において、放電し、その両端の電圧は零ボルトである。第１のＮＰＮトランジスタＴ１はオンなので、第２のＮＰＮトランジスタＴ２（これはその能動領域においてバイアスされ、増幅器として動作する）のベース電極は大地電位にあり、第２のＮＰＮトランジスタＴ２はオフである。従って、発光ダイオードＬＥＤ１は、フォトダーリントン・ペアＰＤ１と同様に、オフである。従って、この回路はオン・フックの状態のままである。
モデムが外部コンピュータへの自動的な接続を開始する状態になると、低速イネーブル信号ＥＮＢはアサート（ａｓｓｅｒｔ）され、５ボルトになる。イネーブル信号ＥＮＢは高い状態なので、第３のＮＰＮトランジスタＴ３はオンになり、このためコンデンサＣ１の第２の端子は接地される。これでコンデンサＣ１はこの回路に接続される。次にモデムはオフ・フックになり、発信音を検出することにより、電話回線が空いているかどうかを検査する。オフ・フック信号ＯＨはアサートされ、ＯＨ入力端子における信号は接地される。これで第１のＮＰＮトランジスタＴ１はオフになる。コンデンサＣ１両端の電圧は、上述のように、最初ゼロであり、第２のＮＰＮトランジスタＴ２はオフのままである。コンデンサＣ１は、第３と第４の抵抗Ｒ３とＲ４をそれぞれ介して充電される。コンデンサＣ１が充電されるにつれて、その電圧は次第に上昇する。コンデンサＣ１両端の電圧が次第に上昇するにつれて、第２のＮＰＮトランジスタＴ２のベース電流が次第に増加し、能動領域に入る。従って、第２のＮＰＮトランジスタＴ２の主導通路（コレクタ−エミッタ）を通る電流も次第に増加する。このため、発光ダイオードＬＥＤ１の光出力は次第に増加し、そのため、加入者電話回線からフォトダーリントン・ペアＰＤ１を通って引き出される電流が次第に増加する。
図示された実施例において、コンデンサＣ１は、上述のように、第３と第４の抵抗Ｒ３とＲ４を通って充電され、Ｖccすなわち５ボルトに達する。コンデンサＣ１が十分に充電されて１．８ボルトに達すると、トランジスタＴ２は飽和状態に達し、完全にオンになる。この時点で、ＬＥＤ１およびフォトダーリントン・ペアは完全にオンになり、モデムは加入者電話回線に完全に接続される。この時点で、他の回路（図示せず）は、モデムがその電話回線に単独に在るかどうかを確かめるために発信音を検出しようとする。
好ましい実施例では、２０ミリアンペア（ｍａ）のループ電流に対し、加入者電話回線へ完全にアクセスする前に約３００ミリセカンド（ｍｓ）の時間期間が得られるように第３の抵抗Ｒ３と第４の抵抗Ｒ４およびコンデンサＣ１の時定数を調節し、１２０ｍａのループ電流に対し、加入者電話回線への完全なアクセスの前に約１００ｍｓが経過する。この好ましい実施例において、ソリッドステート・リレーＫ１は最少利得１０を有し、ＬＥＤ１を通る電流は最大１２ｍａに調節される。このため、フォトダーリントン・ペアＰＤ１を通る１２０ｍａの電流を発生することができ、１．２ボルトの電圧降下を生じる。
もし発信音が検出されると、モデムはその電話回線に単独に在り、ダイヤルすることにより、モデムは外部のコンピュータに接続するプロセスを開始する。音声ダイヤル方式を使用する場合、ダイヤリングは正常に進行する。発信音が検出されなければ、加入者が現在その電話回線を使用中であることを意味し、あるいはもし外部のコンピュータへの接続が完了すると、モデムは再びオン・フックになる。この場合、オフ・フック信号（低いとき有効）は無効となり、再び５ボルトになる。この結果、第１のＮＰＮトランジスタＴ１は再びオンになる。コンデンサＣ１は２つの通路：第４の抵抗Ｒ４と第１のＮＰＮトランジスタＴ１を通り、そして第５の抵抗Ｒ５と第１のダイオードＤ１と第２のＮＰＮトランジスタＴ２のベース・エミッタを通り、放電する。
上述のように、コンデンサＣ１が次第に放電するにつれ、コンデンサＣ１両端の電圧は次第に減少する。このため、第２のＮＰＮトランジスタＴ２のベース電流は次第に減少し、そのため、ＬＥＤ１を通る電流は次第に減少し、その結果、フォトダーリントン・ペアＰＤ１を通る電流は次第に減少する。コンデンサＣ１を放電させるための時定数は、コンデンサＣ１を充電させるための時定数よりもわずかに短い。
オフ・フックになる（フックから外される）ときに、１００ｍｓから３００ｍｓの期間にわたって加入者電話回線から得られる電流を次第に増加させ、そして再びオン・フックになる（フックに掛けられる）ときに同様な期間にわたり加入者電話回線から得られる電流を次第に減少させることにより、これらの状態のもとで従来技術の電話機インターフェース回路から発生される可聴クリック音は除去される。ソリッドステート・リレーＫ１が次第にオフ・フックになり、そして再びオン・フックに戻るとき、電話で話し中の加入者にはかすかな雑音が聞こえ、加入者電話回線にこの更なる負荷（ａｄｄｉｔｉｏｎａｌ ｌｏａｄ）がかかると、音量は約６ｄＢ低下する。しかしながら、このかすかな雑音および音量の低下は、通常の会話の間、最悪の場合でも、やっと聞こえる程度である。
音声ダイヤル方式が使用されると、この回路の動作は上述の通りである。しかしながら、パルスダイヤル方式が使用されると、加入者電話回線が適正にパルスされるようにするために、その低速イネーブル信号を除去しなければならない。この場合、このイネーブル信号は無効にされ、接地される。イネーブル信号を無効にすることにより、ＮＰＮトランジスタＴ３はオフにされる。しかしながら、コンデンサＣ１は充電されたままであり、その両端に５ボルトを有する。パルスダイヤル方式を行うために、ＯＨ信号は、既知の方法で、パルス・オフ（ｐｕｌｓｅ ｏｆｆ）／パルス・オン（ｐｕｌｓｅ ｏｎ）される。ＯＨ信号が最初にパルス・オフ（ｐｕｌｓｅ ｏｆｆ）されると、コンデンサＣ１の第１の端子は、第４の抵抗Ｒ４と第１のＮＰＮトランジスタＴ１のコレクタ−エミッタ路を介して接地される。その結果、コンデンサＣ１の第２の端子は−１．８ボルトの電圧を有する。この電圧は、ベース・エミッタ接合部を順方向にバイアスする。この電圧は、第７の抵抗Ｒ７と第２のダイオードＤ２と第３のＮＰＮトランジスタＴ３を介して放電し、ゼロになる。
この好ましい実施例で、ソリッドステート・リレーＫ１は約３００マイクロセカンド（μｓ）の最少応答時間を有する。これは標準的なアマチュア（ａｒｍａｔｕｒｅ）機械式リレーよりも早く、ソリッドステート・リレーは、焼ける接点を持っていない。従って、この回路からコンデンサＣ１を切り離して、この回路を標準的なパルスダイヤル方式のために使用することもできる。
本発明による回路は、電話回線を同時に使用している加入者に聞こえるほど顕著にならずに、オフ・フックおよびオン・フックする自動制御されるモデムに使用することができる。その上、本発明による回路は、従来技術のスイッチ・フック・インターフェース回路よりも安価な部品を使用し、そして標準的なパルスダイヤル方式にも使用できる。
下の表１は、第１図に例示する部品についての好ましい値を示す。

Claims (1)

1. 端末線を加入者電話回線に結合するための電話機スイッチ・フック・インターフェース回路であって、
   オフ・フック状態を示す第１の状態とオン・フック状態を示す第２の状態を有するオフ・フック制御信号の信号源と、該信号源と前記加入者電話回線の間に結合される制御回路を含み、
   前記制御回路は、前記オフ・フック制御信号が前記オフ・フック状態を示すと前記加入者電話回線から引き込む前記端末線の電流を第１電流値から該値よりも大きい第２電流値まで漸次増大させ、かつ、前記オフ・フック制御信号が前記オン・フック状態を示すと前記加入者電話回線から引き込む前記端末線の電流を前記第２電流値から前記第１電流値まで漸次減少させる
   ことを特徴とする電話機スイッチ・フック・インターフェース回路。

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