JP4024477B2 - 直流保持作用を有する電話線接続用のデーエイエイ回路とその方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の技術分野】
本発明はデジタルアクセスアレンジメント（digital access arrangement）回路の分野に関する。特に本発明は種々の電話線規格へ接続するためのデジタルアクセスアレンジメント回路に関する。該デジタルアクセスアレンジメント回路は更にキャパシタ結合されたアイソレーションバリヤ（isolation barrier）を使用するアイソレーションバリヤを含んでいる。
【０００２】
【背景】
ダイレクトアクセスアレンジメント（Direct Access Arrangement）｛デーエイエイ（DAA）｝回路は電話線へのそして電話線からの信号用通信路を提供するために電話線ユーザーの端部で電話接続を成端する（terminate）ため使用される。デーエイエイ回路は該ユーザー端部での電話接続を成端するため必要な回路を含みそして、例えば、アイソレーションバリヤと、直流成端回路（DC termination circuitry）と、交流成端回路（AC termination circuitry）と、リング検出回路（ring detection circuitry）と、そして該電話線へのそして該電話線からの信号用通信路を提供する処理回路（processing circuitry ）とを含んでいる。
【０００３】
一般に、政府規制は電話インターフース要求（telephone interface requirements）と、交流成端、直流成端、リンガーインピーダンス（ringer impedance）、リンガーしきい値（ringer threshold）、他を含む種々のパラメータ用の仕様とを指定する。例えば、連邦通信委員会（Federal Communications Commission）｛エフシーシー（FCC）｝パート（part）６８は米国内の電話用インターフエース要求を統制する。しかしながら、世界全体のインターフエース要求は規格化されておらず、かくして米国以外の国では適用可能な規格はテービーアール（TBR）２１，エヌイーテー（NET）４，ジェーエイテーイー（JATE）、及び種々の国の特定ピーテーテー（PTT）仕様書を含んでいる。国から国でインターフエース要求が規格化されてないので、適切な規格に適合するために各国での使用用に屡々種々のデーエイエイ回路が要求される。種々のデーエイエイ回路の要求は、しかしながら、種々の国での１つの電話線インターフエースの使用を制限する。かくして、例えば、１つの国の電話線とインターフースするよう構成されたラップトップコンピユータのモデム（modem）はもう１つの国では必ずしも適切に動作しないかも知れない。更に、種々の国での異なるデーエイエイ回路の要求は世界中での使用のための１つの集積化され費用効率の高いデーエイエイ解決策の設計を妨げる。
【０００４】
上述の様に、電話インターフエースの要求は一般に電話線の直流成端に対する仕様を含んでいる。例えば、該デーエイエイ回路が電話線に呈する直流インピーダンス（典型的には≦３００Ω）は該デーエイエイ回路が該電話線に呈する交流インピーダンス（典型的には６００Ωに概略等しい）より小さくあるべきことが規制により要求される。その結果、誘導的作用が、該デーエイエイ回路の直流ループ電流をシンクする（that sinks DC loop current）部分から要求され、該部分は直流成端部（DC termination）又は直流保持回路（DC holding circuitry） と呼ばれるのが典型的である。該直流保持回路のこの誘導的作用は音声帯域信号に高いインピーダンスと低い歪みとの両者を提供すべきである。該直流成端部仕様は又最大の電流と電力消費について制限含んでいる。例えば、テービーアール（TBR）−２１仕様は該直流保持回路に直流電流を６０ｍＡより低く制限し、約２Ｗを最大電力放散とすることを要求している。
【０００５】
直流保持回路を実現する従来技術はバイポーラトランジスタ（例えば、ＰＮＰトランジスタ）の実施例を含んで来た。しかしながら、これらの従来技術は種々の欠点に悩まされて来た。例えば、バイポーラトランジスタの実施例は音声帯域信号用電話網に望ましい高いインピーダンス（例えば、＞＞６００Ω）を典型的に呈するが、この様な実施例は限定される。対照的に、ＣＭＯＳ技術が、例えば他の電話線インターフエース機能との、高水準の集積を可能とするのでＣＭＯＳ設計は好ましい。しかしながら、ＣＭＯＳ集積回路によるＣＭＯＳ実施例は該直流保持回路により消費される電力の放散で可成りの問題に当面する。多数の規格で使用するための直流保持回路の設計は、種々の国際的仕様がオフフック安定時間（off-hook settling times）とパルスダイアルテンプレート（pulse dial template）｛速い安定時定数（fast settling time constant）を要するかも知れない｝そして非常な低い周波数の動作（すなわち、概略１０Ｈｚ程に低い）を要求する高速インターフエース設計（モデムでの使用のための様な）に関して矛盾する点で更に複雑になる。更に、低い及び高い周波数での過剰な歪みを起こさない仕方でこの様な直流保持回路を実現することが望ましい。
【０００６】
又、標準の２線式電話網に直接接続され、標準の住宅壁アウトレットを通して給電される通信回路では電気的アイソレーションバリヤ（electrical isolation barrier）が存在せねばならないので該デーエイエイ回路はアイソレーションバリヤとして作用することが望ましい。特に、回路網障碍を防止するために電話網への電気的接続を統制する連邦通信委員会パート６８との規制的な適合を達成するために、１０ｍＡ以下の電流流れで６０Ｈｚで実効値１０００Ｖに耐えることが出来るアイソレーションバリヤが、該２線式電話網に直接接続される回路と住宅壁アウトレットに直接接続される回路との間に存在せねばならない。
【０００７】
多数の電話線規格用の直流成端特性を実現するための信頼性のある、精確なそして低廉なデーエイエイ回路と必要な電気的アイソレーションバリヤも提供するデーエイエイ回路のニーヅが存在する。
【０００８】
【発明の概要】
上記で参照した問題に本発明は向けられているが、本発明は多数の電話インターフエース規格と共に使用され信頼性のある、低廉なデーエイエイ回路を提供し、そしてアイソレートする素子を横切って伝送される信号のタイミング及び／又は振幅に影響するノイズを実質的に免れ、かくして入力信号が該アイソレーションシステムの出力に精確に再生されるのを可能にするアイソレーションシステムを提供する。
【０００９】
本発明は、電話線へのそして電話線からの信号用の通信路を提供するためにユーザーの端部で電話接続を成端するよう使用されるデジタルダイレクトアクセスアレンジメント（digital direct access arrangement）｛デーエイエイ（DAA）｝回路を提供する。簡潔に説明すると、本発明は種々の国際電話規格用に直流成端部を供給するための手段を提供する。本発明は又容量性アイソレーションバリヤっを横切って信号を送信、受信する手段で使用される。特に、プログラム可能な直流電流制限モードが利用可能な直流保持回路が提供される。該電流制限モードでは、電力がデーエイエイ集積回路の外部の素子内で放散される。更に、電力の多くは抵抗器の様な、外部の受動的素子内で放散される。もう１つの実施例では、切替可能な時定数を有する直流保持回路が提供される。第１の時定数は、急速な安定時間を可能にするためオフフック状態直後の第１動作位相中に使用される。次いで、第２の時定数が使用される第２の動作位相に入る。該第２の動作位相中は該直流保持回路は改善された低周波特性を創るためによりゆっくり動作する。
【００１０】
１つの実施例では、電話線に接続される電話線側回路とアイソレーションバリヤを通して該電話線側回路と接続される被給電側回路とを含む通信システムが提供される。該システムは更に該電話線側回路内に直流保持回路を含んでおり、該直流保持回路は該直流保持回路を複数のモードで動作させるために該アイソレーションバリヤを横切って伝送されるデータに応答してプログラム可能である。該直流保持回路は、少なくとも、第１の電話線インターフエース規格を充たす第１モードと第２の電話線インターフエース規格を充たす第２モードとで動作可能であり、該第２の電話線インターフエース規格は直流電流制限要求を有している。
【００１１】
もう１つの実施例では、電話線に接続される通信システムを供給する方法が提供される。該方法は、被給電回路と電話線側回路間にアイソレーションバリヤを接続する過程と、該電話線側回路内に直流保持回路を形成する過程とを含んでおり、該直流保持回路は電話線側集積回路と該集積回路の外部の外部回路とを含んでいる。該方法は更に該直流保持回路を少なくとも動作の第１と第２のモード間で切り替えるためのプログラム回路を提供する過程を含んでおり、動作の第１のモードは少なくとも第１の電話線インターフエース規格用であり、動作の第２のモードは少なくとも第２の電話線インターフエース規格用であり、該第２の規格は直流成端電流制限を有する。該方法は更にもし該直流保持回路が動作の第２のモードで動作させられるならば、動作の第１モード中よりも動作の第２モード中により多くの電力が該外部回路内で放散されるように、該内部回路と外部回路とを接続する過程を含んでいる。
【００１２】
なおもう１つの実施例では、電話線に接続される通信システム内の集積回路の電力放散要求を減少させるための直流保持回路が提供される。該直流保持回路は少なくとも１つの切替可能な回路を含んでおり、該切替可能な回路は動作の非電流制限モード用の第１の状態と動作の電流制限モード用の第２の状態とを有しており、該直流保持回路は又該集積回路の外部の外部回路と、そして該集積回路の内部の内部回路とを含んでおり、該外部回路と該内部回路とは一緒に接続されており、該外部回路は該電流制限モードに於いては非電流制限モードに於けるよりより大きな電力を放散する。
【００１３】
なおもう１つの実施例では、直流保持回路を供給する方法が提供される。該方法は、集積回路の内部の内部回路と該集積回路の外部の外部回路とを有する直流保持回路を形成する過程を含んでいる。該方法は更に、該直流保持回路を少なくとも動作の第１と第２のモード間で切り替えるためのプログラム回路を提供する過程を含んでおり、該動作の第１のモードは少なくとも第１の電話線インターフエース規格用であり、該動作の第２のモードは少なくとも第２の電話線インターフエース規格用であり、第２の規格は直流成端電流制限を有している。該方法は更にもし該直流保持回路が動作の第２のモードで動作させられるならば動作の第１のモード中には動作の第２のモード中よりもより多くの電力が該外部回路内で放散されるように該内部回路と外部回路とを接続する過程を含んでいる。
【００１４】
もう１つの実施例では、直流保持回路を形成する方法が提供される。該方法は該直流保持回路を含むために集積回路と非集積回路とを供給する過程を具備しているが、該直流保持回路は少なくとも第１と第２電話線インターフエース規格を少なくとも充たすことが出来て、該少なくとも２つの電話線インターフエース規格は異なる電流制限仕様を有し、該第２規格は直流電流を該第１規格より低い量に制限している。該方法は更に該直流保持回路が少なくとも１つの電話線インターフエース規格用にプログラムされるように少なくとも１つの切替可能な回路を使用する過程と、そして該直流保持回路が該第２電話線インターフエース規格用にプログラムされる時は該直流保持回路が第１電話線インターフエース規格用にプログラムされる時に比較して外部回路の少なくとも１つの回路素子は追加的直流電流を受けるように該集積回路と該非集積回路を一緒に接続する過程とを具備している。
【００１５】
代わりの実施例では、電話線に接続される通信システム内で集積回路の電力放散要求を減少させるために電流制限要求を有する電話線規格に適合する直流保持回路が提供される。該直流保持回路は該集積回路の外部の外部回路と該集積回路の内部の内部回路とを含んでおり、該外部回路と該内部回路とは一緒に接続されており、該外部回路は動作の少なくとも１つのモードではより多くの電力を放散する。
【００１６】
もう１つの実施例は直流保持回路を提供する。該方法は集積回路の内部の内部回路と該集積回路の外部の外部回路とで該直流保持回路を形成する過程を具備しており、該直流保持回路は直流電流制限要求を有する少なくとも１つの電話線インターフエース規格に適合している。該方法は更に該内部回路内より該外部回路内でより多くの電力が放散されるように該内部回路と該外部回路とを接続する過程を含んでいる。
【００１７】
直流保持回路を動作させる方法も又提供される。該方法は該直流保持回路を含むために集積回路と非集積回路とを提供する過程と、該集積回路と該非集積回路とを接続する過程と、そしてもし該直流保持回路が直流電流制限要求を有する電話線インターフエース規格用に使用されるならば該内部回路内より該外部回路内でより多くの電力を放散させる過程とを含んでいる。
【００１８】
１つの実施例では、通信システムが提供される。該システムは電話線に接続される電話線側回路とアイソレーションバリヤを通して該電話線側回路に接続される被給電側回路とを含んでいる。該システムは又該電話線側回路内に直流保持回路を含んでおり、該直流保持回路は複数の位相で動作するよう切替可能であり、該直流保持回路は第１の時定数を有する少なくとも第１位相と第２の時定数を有する少なくとも第２位相とで動作可能である。
【００１９】
もう１つの実施例では、電話線に接続される通信システムを供給する方法が提供される。該方法は被給電回路と電話線側回路との間にアイソレーションバリヤを接続する過程と、直流保持回路を第１及び第２オフフック位相（in first and second off-hook phases）で動作させる過程と、そして第１位相中は第１の直流保持回路時定数を使用する過程とを具備している。該方法は更に第２位相中は第２の直流保持回路時定数を使用する過程を具備しており、該第１時定数は該第２時定数よりも該直流保持回路の速い安定を提供する。
【００２０】
なおもう１つの実施例では、電話線に接続される通信システム用の直流保持回路が提供される。該直流保持回路は更に該直流保持回路内に少なくとも第１回路を含んでおり、該第１回路は該直流保持回路の安定時間に影響し、該直流保持回路は又少なくとも１つの切替可能な回路を含んでおり、該切替可能な回路は該直流保持回路の動作の第１位相用の第１状態と該直流保持回路の動作の第２位相用の第２状態とを有しており、該少なくとも１つの切替可能な回路は該第１回路に接続されている。又該回路は該切替可能な回路により該第１回路に選択的に接続可能な少なくとも１つの被切替素子を含んでおり、該直流保持回路の時定数は該少なくとも１つの切替可能な回路の状態により変化する。
【００２１】
なおもう１つの実施例では、直流保持回路を供給する方法が提供される。該方法は更に集積回路の内部の内部回路と該集積回路の外部の外部回路とで該直流保持回路を形成する過程と、該直流保持回路を少なくとも動作の第１及び第２位相間で切り替えるためのプログラム可能な回路を供給する過程と、そして該直流保持回路が該第１位相中はより速く該第２位相中はよりゆっくりと動作することを可能にするよう該直流保持回路を構成する過程とを含んでいる。
【００２２】
もう１つの実施例では、デーエイエイ（DAA）回路を動作させる方法が提供される。該方法は直流保持回路を供給する過程と、該直流保持回路の動作の第１位相中は該直流保持回路の第１時定数を使用し、そして該直流保持回路の動作の第２位相中は該直流保持回路の第２時定数を使用する過程とを具備しており、該直流保持回路の安定時間は第２より第１位相中により速くなっている。
【００２３】
【好ましい実施例の説明】
この説明を理解するための背景を提供するために、図１は本発明の典型的応用：電話システム外の電源により給電される回路を含む電話、を図解している。基本的電話回路１１８は公共電話システムにより供給され、別の電力接続を有しない”バッテリー（battery）”電圧により給電される。しかしながら、多くのモデム電話１１０は、該電話を典型的１１０ボルト住宅壁アウトレット（residential wall outlet）に差し込むこと（又は電源変圧器／整流器）により典型的に得られる外部電源１１２を要する、ラジオ（コードレス）、スピーカ電話（speakerphone）、又はアンサーリング機械（answering machine）の特徴を含んでいる。公共電話システム１１４を保護するために(そして政府規制に適合するために）、危険な又は破壊的電圧又は電流レベルが該電話システムに入ることを防止するために、外部給電される”被給電回路（powered circuitry）”１１６を電話線に接続され”アイソレートされた回路（isolated circuitry）”１１８からアイソレートする（isolate）ことが必要である。（同様な配慮は、本発明が有利に適用される通信、医療及び計測の応用を含めた多くの他の応用で同様に行われる。）必要なアイソレーションはアイソレーションバリヤ１２０で提供される。該アイソレーションバリヤ１２０を通過する信号は典型的電話応用ではアナログの音声信号であるが、それはデジタル信号か又は種々の応用でのアナログとデジタルの両成分を有する多重化された信号（multiplexed signa）でもよい。幾つかの応用では、アイソレーションバリヤ１２０を横切る通信は単方向（何れかの方向の）であるが、テレフオニー（telephony）を含む多くの応用では双方向通信が要求される。双方向通信は１対の単方向アイソレータチャンネルを使用するか、又は１つのアイソレーションチャンネルを形成し、該チャンネルを通して双方向信号を多重通信化することにより提供される。該アイソレーションバリヤ１２０に課される主な要求はそれが有害なレベルの電力がそれを横切り通過することを有効に防止する一方、該被給電側１２２から該アイソレートされた側１２４へ又はもし望ましいならその逆方向に望ましい信号を精確に通すことである。
【００２４】
図２は本発明による、電話線側回路１１８，アイソレーションバリヤ１２０、そして被給電側回路１１６を含むデジタルデーエイエイ回路１１０の総ブロック図である。該アイソレーションバリヤ１２０は１つ以上のキャパシターを含んでも良く、該電話線側回路のアイソレーションインターフエース１６１４と該被給電側回路内の該アイソレーションインターフエース１６１０の間のデジタル情報の伝送を可能にする。該電話線側回路１１８は電話網システムの電話線に接続され、該被給電側回路１１６は、電話又はモデムの様な通信装置の１部であってもよい、デジタルシグナルプロセサー｛デーエスピー（DSP）｝の様な、外部制御器に接続される。
【００２５】
集積回路｛アイシー（IC）｝として実現されてもよい該被給電側回路１１６は、デジタルインターフエース１６０６と制御インターフエース１６０８を通して外部制御器と通信する。例えば、該デジタルインターフエース１６０６は、マスタークロック入力ピン（ＭＣＬＫ）、直列ポートビットクロック出力（ＳＬＣＫ）、直列ポートデータアイエヌピン（ＳＤＩ）、直列ポートデータアウトピン（ＳＤＯ）、フレームシンク出力ピン（ＦＳＹＮＣ＿バー）（低論理レベルにある時に表明されるのが典型的な信号を示すためにサフイックス”＿バー（bar）”が使用されることを注意する）、そして第２次転送要求入力ピン（ＦＣ）の様な、外部制御器への直列ポートインターフエースを提供する多数の外部ピンを有する。同様に、制御インターフエース１６０８は、リング検出ステイタスピン（ＲＧＤＴ＿バー）、オフフックステイタスピン（ＯＦＨＫ＿バー）、リセットピン（ＲＥＳＥＴ＿バー）、及び多数モード選択ピン（ＭＯＤＥ）の様な、外部制御器へそして外部制御器から制御及びステイタス情報を提供する多数の外部ピンを有する。加えて、該デジタルインターフエース１６０６と制御インターフエース１６０８とは、制御、ステイタス、信号及び他の望ましい情報が該アイソレーションバリヤ１２０を横切り該電話線側回路１１８へそしてそれから伝送されるように該アイソレーションインターフエース１６１０に接続されている。
【００２６】
集積回路｛アイーシー（IC）｝として実現されてもよい、電話線側回路１１８はハイブリッド及び直流成端回路１６１７（該直流成端回路は内部電源で電圧を供給する）を通して該電話線と通信し、オフフック（off-hook）／リング検出（ring-detect）ブロック１６２０を通してリング検出及びオフフックステイタス情報を判定する。加えて、該ハイブリッド及び直流成端回路１６１７とオフフック／リング検出ブロック１６２０は、制御、ステイタス、信号及び他の望まれる情報が該アイソレーションバリヤ１２０を横切り該被給電側回路１１６との間で送受信されるように、該アイソレーションインターフエース１６１４へ接続されている。
【００２７】
描かれた実施例では、該ハイブリッド及び直流成端回路１６１７のハイブリッド部分は、フックスイッチ回路及びダイオードブリッジの様な外部電話インターフエース回路へ接続される出力ピンＱＥ２（ピンＱＥ２は下記で説明する様に直流成端機能用にも使用される）と入力ピン（ＲＸ）を有する。該ハイブリッド回路は電話上にあり、典型的に送信及び受信両アナログ情報を含む、差動信号（differential signal）を内部の送信信号（ＴＸINT）と受信信号（ＲＸINT）とに分割するよう機能する。該ＱＥ２出力ピンがアナログ情報を該電話線へ送信するために使用されること、そして該ＲＸピンがそれが該電話線からアナログ情報を受信するため使用されることを示すようラベル付けされることを注意する。これらの外部ピン信号は該内部アナログ送信信号（ＴＸINT）及びアナログ受信信号（ＲＸINT）とは異なる。
【００２８】
該ハイブリッド及び直流成端回路１６１７は多数の外部ピンを有するがそれらも図２及び４に示す様にフックスイッチ回路及びダイオードブリッジの様な外部電話インターフエース回路に接続する。例えば、該ハイブリッド及び直流成端回路１６１７は直流成端ピン（ＤＣＴ）、電圧調整器ピン（ＶＲＥＧ）、２つの外部抵抗器ピン（ＲＥＸＴ及びＲＥＸＴ２）、２つのフイルターピン（ＦＩＬＴ及びＦＩＬＴ２）及びアイソレートされた接地ピン（ＩＧＮＤ）を有する。該直流成端回路は該電話線上の直流電圧を成端し、該電話線側回路１１８用内部電源を供給する。該直流成端ピン（ＤＣＴ）は該電話線直流電流の１部を受け残りは、該成端モード及び直流電流レベルに依ってピンＱＥ２とＱＢ２とを通って流れる。該電圧調整器ピン（ＶＲＥＧ）は、キャパシターの様な外部調整器回路が該直流成端回路１６１７に接続されることを可能にする。それぞれ実数（real）及び複素数（complex）交流成端インピーダンスを設定するために外部の抵抗器とキャパシターが該２つの外部抵抗器ピン（REXT及びREXT2）に接続される。該フイルターピンＦＩＬＴ（該キャパシターＣ５と共に）は該直流成端回路用の時定数を設定する。該フイルターピンＦＩＬＴ２はパルスダイアル動作用のオフフック（off hook）／オンフック（on hook）過渡応答を設定する。該アイソレートされた接地ピン（ＩＧＮＤ）は該アイソレーションバリヤ１２０内のキャパシターを通して被給電側回路１１６用システム接地へ接続されそして又外部ダイオードブリッジ回路内接地接続を通して電話線へ接続される。
【００２９】
オフフック／リング検出ブロック１６２０は、ステイタス情報が、リング及びコーラー（caller）識別信号の様な電話線ステイタス情報（ＲＮＧ１、ＲＮＧ２）に関して提供されることを可能にする外部入力ピンを有する。例えば、第１リング検出ピン（ＲＮＧ１）はキャパシターと抵抗器を通して電話線のチップ（tip）（Ｔ）リードに接続され、第２リング検出ピン（ＲＮＧ２）はキャパシターと抵抗器を通して該電話線のリング（Ｒ）リードに接続される。加えて、オフフック／リング検出ブロック１６２０は、外部オフフック回路が、例えば、オフフック状態に入るか又はコーラー識別情報を得るために制限電力モードに入るかを制御する外部出力ピン（ＱＢ，ＱＥ）を有する。特に、該出力ピン（ＱＢ，ＱＥ）は外部フックスイッチ回路内のバイポーラートランジスタのそれぞれベース及びエミッターに接続される。
【００３０】
図３は本発明のデジタルデーエイエイ回路１１０内の内部の送信（ＴＸ）及び受信（ＲＸ）信号通路の総ブロック図である。描かれた実施例では、情報は該アイソレーションバリヤ１２０を横切り何れの方向にも通信される。図３は被給電側回路１１６と電話線側回路１１８内の機能ブロックの全てを描いてはいない。描かれたブロックは同様な機能を実行する多くの追加的ブロックとして実現されてもよいことを注意する。
【００３１】
図３の実施例では、電話線側回路１１８から被給電回路１１６への通信は受信信号と考える。電話線側回路１１８内では、デルタシグマ（delta-sigma）Ａ−Ｄ変換器｛エイデーシー（ADC）｝１７１０が、例えばハイブリッド回路１６１７により提供される内部アナログ受信信号（ＲＸINT）を受信する。該デルタシグマエイデーシー（delta-sigma ADC）１７１０の出力はパルス密度変調フーマット（pulse density modulation format）でオーバサンプル（oversampled）されたデジタルデータ流れ（digital data stream）である。該デコーダ／エンコーダー回路１７０８はこのデジタル情報を、エンコードされたデジタル情報として該アイソレーションバリヤ１２０を横切りそれを送る前に、望まれる様に処理しフオーマットする。例えば、デコーダー／エンコーダー１７０８はそれが該アイソレーションバリヤ１２０を横切って送られる前にデジタル流れを有する制御データを多重通信化する。この制御データは、リング検出信号、オフフック検出信号、他の電話線ステイタス情報又は該デーエイエイが使用される（適切な電話線インターフエース規格が充たされるように）国を示すデータの様な、望まれるどんな情報であってもよい。被給電側回路１１６内では、該デコーダー／エンコーダー１７０６は該アイソレーションバリヤ１２０を横切って受信されるこのエンコードされたデジタル情報をデコードする。該デジタルフイルター１７０２はこのデコードされたデジタル流れを処理し、それを内部デジタル受信データ（ＲＸD）に変換するがそれは該デジタルインターフエース１６０６を通して外部制御器へ供給される。
【００３２】
被給電側回路１１６から電話線側回路１１８への通信は送信信号と考える。被給電側回路１１６内では、デルタシグマ変調器１７０４は、例えば外部制御器からデジタルインターフエース１６０６を通して供給される内部デジタル送信信号（ＴＸD）を受信する。デルタシグマ変調器１７０４の出力はパルス密度変調フオーマットでオーバサンプルされたデジタルデータ流れである。該デコーダー／エンコーダー回路１７０６は、エンコードされたデジタル情報として該アイソレーションバリヤ１２０を横切ってそれを送信する前に望まれるようにこのデジタル情報を処理しフオーマットする。例えば、デコーダー／エンコーダー１７０６はデジタル流れを有する制御データを多重通信化する。この制御データは、リング検出信号、オフフック検出信号、又は他の電話線ステイタス情報の様な、どんな望まれる情報であってもよい。加えて、デコーダー／エンコーダー１７０６は該デジタル流れに、それが該アイソレーションバリヤ１２０を横切って送信される前に、同期化目的用フレーム化情報（framing information）を付加してもよい。なお更に、デコーダー／エンコーダー１７０６は、クロック信号が該電話線側回路１１８内で回復されるように該デジタルデータ流れをフオーマットしてもよい。電話線側回路１１８内では、該デコーダー／エンコーダー１７０８はクロック信号を回復させてもよく、フレーム化、制御又はステーアツ情報を得るために該アイソレーションバリヤ１２０を横切って受信されたエンコードされたデジタル情報をデコードしてもよい。Ｄ−Ａ変換器（ＤＡＣ）１７１２は該デコードされたデジタル流れを変換しそれを内部アナログ送信データ（ＴＸINT）に変換するがそれはアナログ信号として該ハイブリッド回路１６１７を通して最終的に電話線へ供給される。
【００３３】
図４は本発明により２つの集積回路（ＩＣｓ）と容量性アイソレーションバリヤ１２０で実現されたデジタルデーエイエイ回路１１０の総回路図である。特に、被給電側回路１１６は被給電側集積回路（ＩＣ）１８０２Ａを含んでおり、電話線側回路１１８は電話線側ＩＣ１８０２Ｂを含んでいる。フックスイッチ回路１８０４とダイオードブリッジ回路１８０６の様な外部回路も又該電話線側ＩＣ１８０２Ｂの外部ピンに接続されて示されている。描かれた実施例では、被給電側ＩＣ１８０２Ａの外部ピン１８１０は外部デジタルシグナルプロセサー（digital signal processor）（ＤＳＰ）に接続され、該外部ピン１８０８は外部の特定用途向けＩＣ（application specific IC）（ＡＳＩＣ）又は制御器に接続されている。該アイソレーションバリヤ１２０は、該被給電側ＩＣ１８０２Ａ上の外部信号（Ｃ１Ａ）ピンを該電話線側ＩＣ１８０２Ｂ上の外部信号（Ｃ１Ｂ）ピンに接続する第１のキャパシター（Ｃ１）を含んでいる。加えて、該アイソレーションバリヤ１２０は該電話線側ＩＣ１８０２Ｂ上のアイソレートされた接地（ＩＧＮＤ）ピンを該被給電側ＩＣ１８０２Ａ上のシステム接地（ＧＮＤ）ピンに接続する第２のキャパシター（Ｃ２）を含んでいる。加えて、該アイソレートされた接地（ＩＧＮＤ）ピンはダイオード回路１８０６内の節（node）１８１２と該電話線側回路１１８の外部回路の残りの接地接続部に接続されている。図４の回路用の種々の外部キャパシター、抵抗器、トランジスタ、及びダイオードに付いての典型的部品値を表１に示す。
【００３４】
【表１】
【００３５】
種々の規制規格への適合を達成するために種々の特性のデーエイエイがプログラム可能である。かくして、種々の規制規格への適合を達成するために直流成端特性、交流成端特性、リンガーインピーダンス（ringer impedance）、又は該デーエイエイ回路１１０のビリングトーン検出器（billing tone detector）がプログラム可能である。例えば、フランスの直流電流制限要求とテービーアール（TBR）２１規格が得られるようプログラム可能である。更に、日本、イタリー、ノルウエー、及び他の国の低電圧の要求も得られるようプログラム可能である。特に、直列ポートデータアイエヌピン（ＳＤＩ）の使用を通してプログラム可能レジスターの２ビットを設定することにより４つの直流成端モード（モード０，１，２，及び３）がプログラムされる。特に、モード２は電流制限が無く、送信信号が−１ｄＢｍに制限される標準ループ電圧モードである。このモードはエフシーシー（FCC）と多くの欧州の国の要求を充たすため使用される。図５Ｃはモード２の電流−電圧（Ｉ−Ｖ）特性を図解している。図５Ａ−５Ｄに示す様に、該テーアイピー（TIP）とリング（Ring）線間の直流電圧が該電話線からの直流ループ電流の関数としてプロットされる。１５ｍＡから１００ｍＡの動作範囲内で、該直流保持回路の直流インピーダンスは約５０Ω（該Ｉ−Ｖ曲線の傾斜）である。幾つかの国（例えばノルウエー）用に要求される低電圧規格は−５．２２ｄＢｍに制限された送信信号を用いる図５Ａに示す低電圧モード０により対応される。他の国（例えば日本とイタリー）の僅かにより高い（より約０．３Ｖ高い）低電圧要求は−２．７１ｄＢｍに制限された送信レベルを有する図５Ｂに示す低電圧モード１により対応される。モード２に於ける様に、両低電圧モード０と１は約５０Ωにある直流保持回路の直流インピーダンスで動作する。図５Ｄはフランスでテービーアール（TBR）２１規格の下で要求される様な電流制限モードであるモード３のＩ−Ｖ特性を図解している。図５Ｄに示す様に、該Ｉ−Ｖ曲線の第１セグメントＡは５０Ωで動作し、該Ｉ−Ｖ曲線の第２セグメントＢは３２００Ωのインピーダンスで動作するので該直流成端電流は約３５ボルト以下で６０ｍＡに到達する前で（すなわち６０ｍＡより少なく）制限する。該曲線の２つの部分ＡとＢとの間のクロスオーバ点（crossover point）は点Ｃとして示される。図５ＤのＩ−Ｖ曲線の第３のセグメントＤは８００Ωインピーダンスで動作する。
【００３６】
該デーエイエイが使用される特定の国用のデータは種々の他のデーエイエイ制御信号で該容量性バリヤ１２０を横切って送信される。その時電話線側回路１１８は異なる種々の国際的直流成端要求を充たすようプログラム式に構成出来る。かくして、広範な種類の電話線インターフエース規格が充たされる様な仕方で該電話線側回路１１８をプログラムするよう制御ビットが該アイソレーションバリヤを横切って供給される様なデジタル的にプログラム可能なシステムが提供される。更に、該電話線側回路１１８のプログラム可能な性質は該電話線側回路１１８を電話線テーアイピー（TIP）及びアールアイエヌジー（RING）線へ接続するために使用される外部部品を変更する必要性を最小化する。この仕方で１つのデーエイエイシステムが世界全体での使用のために費用効果のあるソフトウエアでプログラム可能な仕方で使用される。
【００３７】
図５Ａから５Ｃの直流成端特性をプログラム式に達成するために、本発明の直流成端部又は直流保持回路は従来技術を越えた種々の改善を提供する。例えば、｛テービーアール（TBR）２１規格の様な｝電流制限要求を達成するために、該電話線側回路回路１１８は約２ワット迄の電力を放散せねばならない。エフシーシー（FCC）規格の様な典型的な非電流制限仕様は起こる電力放散のその量の単に１部分となる。しかしながら、この電力放散増加が該電話線側集積回路１８０２Ｂにより行われるよう要求することは望ましくない。図６の回路は電流制限規格の増加した電力放散要求が該集積回路の外部で追加的電力を放散させることにより達成される機構を提供する。この仕方で、１つのデーエイエイシステムは、集積回路内で過剰な電力放散を要求することなしに、電流制限直流成端規格と非制限規格との両者用に使用される。
【００３８】
図６に示す様に、電話線側集積回路１８０２Ｂは、該ＤＣＴ、ＱＥ２及びＱＢ２ピンに接続された直流成端部又は直流保持回路６００を含んでいる。該ＤＣＴピンは抵抗器ＲＡ、例えば１６００Ω抵抗器に接続される。該ＱＢ２ピンは抵抗器ＲＢ、例えば１６００Ω抵抗器に接続される。１つの抵抗器として示されているが、各抵抗器ＲＡとＲＢは図４に示す様なそれぞれ抵抗器Ｒ１、Ｒ１１，及びＲ１７とＲ４、Ｒ１９，及びＲ２０の様な複数の抵抗器から形成されてもよい。抵抗器ＲＡとＲＢは図６に示す様にフックスイッチ回路に接続される。該ＱＥ２及びＱＢ２ピンはそれぞれトランジスタＱ４のエミッターとベースに接続される。動作時は、電話線から見た直流インピーダンスを調節するためにトランジスタＱ４の制御を通して種々の量で該電話線からの直流電流が抵抗器ＲＡとＲＢを通るよう向けられる。例えば、図５ＤのＩ−Ｖ曲線の５０Ωインピーダンス部分（セグメントＡ）は該トランジスタＱ４が完全にオンとなる時得られ、該直流電流のバルク（bulk）がトランジスタＱ４を通過する。図５ＤのＩ−Ｖ曲線の３２００Ωインピーダンス部分（セグメントＢ）は該トランジスタＱ４がオフに替わりつつあり、かくして抵抗器ＲＡとＲＢを通る電流を能動的に導いている時に得られる。図５Ｄの該Ｉ−Ｖ曲線の８００Ωインピーダンス部分（セグメントＤ）は、該トランンジスタＱ４が完全にオフに替わり、かくして直流電流が抵抗器ＲＡとＲＢの間に分割される時得られる。
【００３９】
該直流成端モードは被給電側回路１１６と該容量性バリヤ１２０を横切って該直流保持回路６００へ送信された制御情報とを通して選択的にプログラムされる。特に、該直流保持回路は該選択モードによりトランジスタＱ４を制御する。かくして、電流制限が望まれると、追加電流が該抵抗器ＲＡとＲＢへ導かれる。この仕方で、図５ＤのＩ−Ｖ曲線の３２００Ωインピーダンス部分の様な電流制限仕様のために必要とされるより高いインピーダンスが精確に達成される。更に、追加的電力放散が該電話線側集積回路１８０２Ｂの外で抵抗器ＲＡ、抵抗器ＲＢ、及びトランジスタＱ４により行われる。かくして１例では、抵抗器ＲＡと抵抗器ＲＢは各々約４分の３ワットまで放散し、トランジスタＱ４は２分の１ワットまで放散するが、一方該集積回路は１０分の３ワットまで放散するだけでよい。この技術は電力の大部分が単に能動素子内でより受動素子（抵抗器）で放散される点で特に有利である。かくして、該直流保持回路により放散される直流電力の５０％より多くが該集積回路１８０２Ｂの外部の素子で放散され、特に該直流電力の５０％より多くが受動的抵抗素子で放散される。
【００４０】
上記で論じた直流成端特性を実現するための直流保持回路７００が図７に示されている。図７は図４に示すと同様な参照の数字と文字を用いて該デーエイエイシステムの部分を図解している。見られる様に、図７は該電話線側集積回路１８０２Ｂに対し内部及び外部の両回路を含んでいる。特に、図７はＲＸ、ＤＣＴ、ＱＢ２、ＱＥ２、及びＦＩＬＴピンと付随する内部及び外部回路（フックスイッチ回路は示されてない）を含んでいる。図７に示す様に、該直流保持回路７００はスイッチＳ１、Ｓ２，Ｓ３、Ｓ４，Ｓ５、Ｓ６、及びＳ７を含んでいる。下記で詳細に論ずる様に、急速な安定時間と低周波動作を達成するためのそして動作の低電圧モードを選択するために該直流保持回路を切替可能式に動作させる目的で、該スイッチが動作の電流制限か非電流制限かのモードを選択するよう使用される。
【００４１】
又該直流保持回路７００は電流制限回路ブロック７０５と、歪み調節回路ブロック７１０と、そして電圧選択回路ブロック７１５とを含んでいる。下記で更に論じる様に、該電流制限回路ブロック７０５は、選択された電流制限クロスオーバ点で望ましい電流制限効果を達成するために該直流保持回路の高い有効なインピーダンスを実現するスイッチの適切な選択と連携して動作する。外部トランジスタＱ４は、電力が該集積回路１８０２Ｂの外部で放散されるよう電流が動作の電流制限モード内で両抵抗器ＲＢ（上記説明の様に各々多数抵抗器で形成されていてもよい）へ導かれるように制御される。歪み調節回路ブロック７１０は該クロスポイントで全調波歪みを下げるよう動作する。電圧選択回路ブロック７１５は低電圧モード（モード０と１）又は標準電圧モード（モード２又は３）の何れかを選択するため使用される。該直流保持回路７００の残り部分は、極の周波数に影響する外部キャパシターＣ１２及びＣ５を有する第２次（２極）システムとして電流制限及び非電流制限の両モードで動作する。
【００４２】
該直流保持回路の部品はここで開示した本発明の利点を得るために広範な種類の仕方で構成され、図７の実施例は単に例示である。同様に広い種類の部品値が使用されてもよい。１実施例では、部品値は下記表２で示す様に選択されてもよい。トランジスタは図７で”＿Ｘ”とラベル付けされたようにサイズ化されて（sized）いる。
【００４３】
【表２】
【００４４】
図７の直流保持回路７００が該非電流制限モード（モード０，１，又は２）で動作している時、スイッチＳ３は開いている。電流制限モード（モード３）動作中はスイッチＳ３は閉じている。下記でより詳細に説明する様に、スイッチＳ１，Ｓ２，及びＳ４は、非常な低周波の動作と矛盾するピーテーテー（PTT）仕様で使用するために該直流保持回路７００の時定数を選択的に制御するために動作する。スイッチＳ５とＳ６は動作の低電圧モード（モード０と１）を選択するため使用される。特に、標準電圧レベル動作（モード２と３）で両スイッチＳ５とＳ６は閉じている。低電圧モード０では、スイッチＳ５とＳ６は両方共開いている。低電圧モード１では、スイッチＳ５は開き、スイッチＳ６は閉じている。動作時、スイッチＳ５とＳ６の状態の選択はオペアンプＯＡ２の負入力から見た抵抗を変え、かくして該ＤＣＴピンの直流電圧を替えるが、それは今度は直流ループ電流の与えられた値に対するＴＩＰとＲＩＮＧと間の電圧を替える。モード０では該ＤＣＴピンでの直流電圧は２．８Ｖで、モード１では３．１Ｖで、そしてモード２と３では４．０Ｖである。
【００４５】
電流制限
上述の様に、動作の電流制限モード（モード３）ではスイッチＳ３は閉じており、非電流制限モード（モード０−３）ではスイッチＳ３は開いている。下記では該電流制限モードの動作が、図解の目的でＳ１が開き、Ｓ２が閉じそしてＳ４が開いた（時定数位相１）動作に設定された時定数制御スイッチを用いて論じられる。しかしながら、又電流制限モードは選択された時定数位相２（Ｓ１が閉じ，Ｓ２が開きそしてＳ４が閉じる）で動作させられてもよい。
【００４６】
非電流制限モードの動作中（トランジスタＱ４は完全に切り替えられている）は、図７の直流保持回路７００の直流インピーダンスは、表１と２の図解された部品値を使用すると、約５０Ωである。このインピーダンス値は下記説明の様に得られる。ＯＡ１とＯＡ２のオペアンプ回路は、図解された実施例で選択された抵抗器比で該ＤＣＴピンに該ＴＩＰ及びＲＩＮＧ線上の交流信号を辿らせようと企てる。又該オペアンプ回路はトランジスタＭ１（及びトランジスタＭ１のゲートへ結ばれているトランジスタＭ３）を通る電流の交流電流成分を妨げようと企てる。かくしてトランジスタＭ１を通る最終直流電流、Ｉ（Ｍ１）、は該直流線電圧に比例するが理由はＩ（Ｍ１）＝（Ｖline（ＤＣ）−Ｖhookswitch（ＤＣ）−Ｖdiode bridge（ＤＣ）−ＶDCT（ＤＣ））／ＲＡ）であるからで、ここでＶhookswitch（ＤＣ）はフックスイッチ回路を横切る直流電圧降下、Ｖdiode bridge（ＤＣ）はダイオードブリッジ回路を横切る直流電圧降下そしてＶDCTはＤＣＴピンでの直流電圧である。
【００４７】
更に、ピンＱＥ２での直流電流はカレントミラートランジスタ（current mirror transisters）Ｍ６とＭ７の関数である。特に、図７で示すカレントミラートランジスタが１Ｘ：６３Ｘとサイズ化（sizing）された場合は、ピンＱＥ２での直流電流，Ｉ（ＱＥ２）は概略６４×Ｉ（Ｍ３）である。Ｉ（Ｍ３）＝Ｉ（Ｍ１）／２なので、Ｉ（ＱＥ２）＝３２×Ｉ（Ｍ１）である。更に、Ｉ（Ｍ１）＝Ｖline／ＲＡ＋ｋなので、Ｉ（ＱＥ２）＝Ｖline／（ＲＡ／３２）＋ｋとなり、ここでｋは定数である。かくして、１６００Ωとなるよう選ばれたＲＡを用いると、５０Ωの望まれた直流成端インピーダンスは非電流制限モード動作となる。
【００４８】
電流制限モード動作に入ると、スイッチＳ３は閉じられる。これは電流が抵抗器Ｒ１０８とトランジスタＭ１０を通ってシンク（sink）することを可能とする。かくして、トランジスタＭ１とＭ３のゲート電圧は必ずしも同じでなくなる。特に、スイッチＳ３が閉じると、電流制限効果は直流電流源Ｉ１の値の関数として起こり始めるがそれは電流制限回路ブロック７０５がＩ１≧Ｉ（Ｍ２）＋Ｉ（Ｍ４）を維持しようと企てるからである。該ループ電流が低く、かくしてトランジスタＭ２とＭ４とのゲート電圧がＩ１≧Ｉ（Ｍ２）＋Ｉ（Ｍ４）となるレベルにあると、電流はトランジスタＭ１０を通してシンク（sunk）されずそして電流制限ブロック７０５は効果を持たない。この点で該回路は図５Ｄに示すモード３の動作のセグメントＡの領域で動作している。
【００４９】
しかしながら、直流ループ電流が増加すると、トランジスタＭ２とＭ４を通る電流は増加する。Ｉ（Ｍ２）＋Ｉ（Ｍ４）の全電流がＩ１の値に到達すると、Ｉ（Ｍ２）の増加につれて抵抗器Ｒ１０８とトランジスタＭ１０を通って電流をシンクすることによってＩ（Ｍ４）を減じることにより電流制限効果が始まる。この仕方で関係Ｉ１＝Ｉ（Ｍ２）＋Ｉ（Ｍ４）は維持される。これはトランジスタＭ３を通る電流を減じる効果を有しかくして電流をＱＥ２ピンから抵抗器ＲＡとＲＢへ能動的に導く。この点で該回路は図５Ｄに示すモード３の動作のセグメントＢの領域内で動作している。図５Ｄのクロスオーバ点Ｃの位置はかくしてＩ１の値に依存している。示した図解的実施例では、直流ループ電流の約４５ｍＡでの電流制限クロスオーバ点を達成するためにＩ１は４３０μＡである。
【００５０】
電流クロスオーバに於ける歪み制限作用
上記で論じた電流制限技術は図５Ｄの直流Ｉ−Ｖ曲線のクロスオーバ｛又は”膝（knee）”｝点での調波歪み（harmonic distorsion）を増加させる可能性を有する。特に、理想的にはトランジスタＭ３を通る電流は交流成分を有しないが、実際には理想的でない回路部品、整合不良（msimatches）他からＭ３を通る電流の幾らかの交流成分がもたらされる。かくして、全電話線電流、ｉLINE、は保持回路の直流ループ電流、交流電話信号、及びＭ３の中の電流の交流成分を含んでいる。Ｍ３の中の電流の交流成分内の歪みは従って電話線信号へ調波歪みを付加する。上記で論じた電流制限技術は、該直流ループ電流が該クロスオーバ点上に又はそれの近くにある時該Ｍ３電流の交流成分に歪みを付加する。特に、この様な状況ではトランジスタＭ３の電流の交流成分は電流制限効果を繰り返しオンオフと切り替えることになる。これはやはり繰り返し制限され制限を解かれるトランジスタＭ３内電流の交流成分となり、かくして該交流成分を歪ませる。例えば、直流ループ電流が該クロスオーバ点に置かれ、低周波正弦波が該電話線に印加されると、トランジスタＭ３を通る電流の交流成分は図８の曲線Ａにより示される様にクリップされる。図８に示す様に、曲線Ａのクリップ動作はＭ３を通る全電流が電流制限レベルの値、Ｉ１を越える時起こる。この歪みは比較的低い周波数信号（概略１００Ｈｚより低い）にとって最も重要であるがそれはより高い周波数成分を除く傾向にあるＯＡ２の出力上のキャパシターＣ５のローパスフイルター効果のためである（Ｃ５はノードＲＸへのハイパスフイルターを提供するがそれは今度はＯＡ１とＯＡ２の使用を通してトランジスタＭ１のゲートにローパスフイルター効果を発揮することを注意すること）。
【００５１】
図７の歪み調節回路ブロック７１０は該ＱＥ２ピンにも接続されているトランジスタＭ１４の制御を通してこのクリップ効果を補償する。該歪み調節回路ブロック７１０はスイッチＳ７が閉じることを通してモード３の電流制限モードで動作する。他のモードでは、スイッチＳ７は開いており、該歪み調節回路ブロック７１０は該直流保持回路に影響しない。該歪み調節回路ブロック７１０は、トランジスタＭ１４を通る電流が図８の曲線Ｂで示す様なトランジスタＭ３を通る電流のそれと反対の応答を有する様に動作する。トランジスタＭ３とＭ１４は共にＱＥ２ピンに接続されているのでトランジスタＭ３とＭ１４を通る電流の全交流成分の効果は一緒に加算される。図８の曲線ＡとＢは反対のクリップ効果を示すので、これらの電流の合計は、少なくとも第１次の桁では、クリップ動作と付随歪みに比較的に無関係である。曲線Ｂの電流応答はトランジスタＭ３，Ｍ１２，Ｍ１１及びＭ１４での電流を導く関係を通して得られる。かくして、図７に示すようサイズ化されたトランジスタでは関係ｉ（Ｍ１４）＝（１０×Ｉ２）−ｉ（Ｍ３）となり、トランジスタＭ３とＭ１４内の電流の交流成分による電話線で見られる最終交流成分は１０×Ｉ２である。Ｉ２の値はＩ２がクロスオーバ点でＩ（Ｍ３）／１０より大きくなるように選ばれる。
【００５２】
第２次直流保持回路
図７の直流保持回路７００はそれが第２次の直流保持回路である点で更に有利である。特に、該回路の周波数応答での第１及び第２の極はそれぞれキャパシターＣ５とＣ１２の使用により提供される。該第１の極は、キャパシターＣ５と、付随してＲＸピンに接続された抵抗器とで、もたらされる該ＲＸピンでのフイルター作用から来ている。このフイルター作用は、トランジスタＭ１とＭ３の共通のゲート線上の非常に小さい交流信号をもたらすには、高周波（例えば１００Ｈｚ以上）に於いては比較的充分である（かくしてこれらのトランジスタを通る低い交流電流成分となる）。しかしながら、低い周波数ではトランジスタＭ１とＭ３により多くの交流電流成分が存在しそれは低い周波数での歪みとなる。第２の周波数の極を該システムに付加することにより改良された周波数応答が得られる。例えば、トランジスタＭ３のゲート信号をより強く（more heavily）フイルターするためにトランジスタＭ１とＭ３のゲート間にもう１段のローパスフイルター作用が付加出来る。代わりに、図７に示す様に、該ＱＥ２ピンに接続されたキャパシターＣ１２の使用により追加のローパスフイルター作用が提供される。又該ＱＥ２ピンに接続されたフイルターキャパシターＣ１２の使用は、大きな電流シンク素子として使用される大型のＰＭＯＳ素子Ｍ７のノイズフイルター作用を提供する。
【００５３】
かくして、第２次の直流保持回路が提供される。第２次周波数応答回路の使用は１００Ｈｚ、２０ｍＡ、−１ｄＢｍで６０ｄＢｍより大きいＴＨＤを有する直流保持回路を提供する。１つの実施例で該電話線側集積回路１８０２Ｂの外部に置かれた２つのフイルターキャパシター（Ｃ５とＣ１２）を有する該第２次直流保持回路が示されるが、しかしながら、第２次直流保持回路を達成するために他の回路技術が使用されてもよい。３００Ｈｚで又はそれより下で、特に５０Ｈｚの下での様に低い周波数の極により周波数がポールする（poles）ことは望ましい。図解された実施例では、キャパシターＣ５でもたらされる第１のフイルターは１６Ｈｚの第１の極を提供する（トランジスタＭ１のゲート上のローパスフイルター効果）。キャパシターＣ１２でもたらされる第２のフイルターは０．４４Ｈｚで第２の極を提供する。
【００５４】
切替可能な時定数
直流保持回路が直流でインピーダンスを示し、交流周波数では該直流回路は該信号通路から除かれることが一般的には望ましい。この様な動作を達成する１つの方法は、数ヘルツから上の周波数でカットオフされる様に非常にゆっくり動作する直流回路を提供することである。これは、３００Ｈｚ（フルスケールで）より高い周波数では７５ｄＢのＴＨＤ、１００Ｈｚ（フルスケールで）より高い周波数では６０ｄＢのＴＨＤ、そして１００Ｈｚ（−９ｄＢｍで）より高い周波数では８０ｄＢのＴＨＤより大きい様な低歪み要求を有する非常に低い周波数のモデム信号（下方に約１０Ｈｚまで）を送信する時、特に重要である。しかしながら、非常にゆっくりした直流保持回路の使用は多くのピーテーテー（PTT）仕様での電話線インターフエース規格と矛盾する。例えば、迅速なオンフックとオフフックの切替を要求する幾つかのインターフエース規格である。例えば、オンフックとオフフック条件間の切替の安定時間（settling time）はオフフックイベントから２０ｍｓ内に９０％より大きいループ電流の安定があることが要求される。この様な時間の制約はパルス式ダイアル動作用には特に重要である。
【００５５】
本発明は該直流保持回路の速度に影響する切替可能な時定数の使用を含んでいる。かくして、該直流保持回路は、速い安定時間を有する第１の位相（位相１）と低い周波数動作を可能にするため遅い安定時間を有する第２の位相（位相２）とで動作する。かくして、該直流保持回路は迅速なオン／オフフック動作用の規格を充たすため使用されそして次いで該電話線がオフフックに行った後該直流保持回路は低い周波数の電話線信号動作を可能にするよりゆっくりした回路動作に切替られる。この仕方で可変動作周波数を有する直流保持回路が提供される。
【００５６】
動作の位相、高速位相１又は低速位相２、はスイッチＳ１，Ｓ２，及びＳ４により制御される。高速位相１の間は、スイッチＳ１は閉じられ、Ｓ２は開きそしてＳ４は閉じる。スイッチＳ１を閉じ、スイッチＳ２を開くことは該直流保持回路から第１の周波数の極（キャパシターＣ５により引き起こされた）を除去することになる。更に、スイッチ４ｗｐ閉じることは第２周波数極を３６０Ｈｚへ増加させるがそれは該ループ電流安定の時定数が今やキャパシターＣ１２及び抵抗器Ｒ１０９と並列の抵抗器１１０により設定されるからである。該キャパシターと抵抗器の値は、高速パルスダイヤル安定動作を与えるために２−３ｍｓ内の適切な安定を提供するよう選択される（上に示す様に）。位相１中に、キャパシターＣ５とＣ１２はそれらの適当な値に充電することは注意を要する。この充電が位相１から位相２への切替時に過渡的なグリッチ（glitch）を最小化することを助ける。該直流保持回路が位相２に切替られると、上記説明の標準的第２次直流保持回路動作がもたらされる。位相２はオフフック条件が起こった後約２００ｍｓで賦活するよう設定される。位相１と位相２の条件の間の切替は上記説明の全ての動作モード（モード０−３）で使用されてもよい。
【００５７】
かくして、２つの位相で動作可能なデーエイエイの直流保持回路が提供される。第１の位相は、オフフック条件の確立又はパルスダイヤル動作の様な信号情報の送信中に使用される動作の高速モードである。第２の位相は、電話ユーザーデータ（例えば、音声データ又はモデムの様な）の送信用に使用される動作のゆっくりしたモードである。該直流保持回路は、オフフック条件が最後に検出された後幾らかの時間まで第１位相にある（例えば２００ｍｓ）。その後該直流保持回路は第２位相に切り替えられる。オフフック条件（第１位相）を確立するための回路の時定数は比較的速く又は短く、典型的には１０ｍｓより少なく、より好ましくは５ｍｓより少なくそして図解された実施例では１ｍｓより少ない。ユーザーデータ送信（第２位相）中の回路の時定数は比較的ゆっくりで又は長く、典型的には１００ｍｓより大きく、より好ましくは２００ｍｓより大きくそして図解された実施例では約４００ｍｓである。
【００５８】
本発明の更に進んだ変型と代替え実施例は本説明を見た当業者には明らかである。従って、この説明は、図解としてのみ解釈され、そして本発明を実施する仕方を当業者に開示する目的用である。ここで示し説明された本発明の形は現在の好ましい実施例と取られるべきことは理解されるところである。形状、寸法及び部品配備では種々の変更がなされてもよい。本発明のこの説明の利点を得た後当業者に全て明らかなように、例えば、ここで図解され説明されたものが等価な要素で置き換えられてもよく、そして本発明の或る特徴は他の特徴の使用と独立に使用されてもよい。更に、ここで開示された本発明の種々の側面は、当業者には又明らかなように、組み合わせで又は別々に使用されてもよい。例えば、電流の導きはプログラマブルデーエイエイに関連してここで示されたが、直流電流制限規格用に電力の実質的な量を放散する外部素子の使用が非プログラム式デーエイエイ内で利用されてもよい。
【００５９】
他の事項のみならず、ここに説明される本発明の利点と特徴も明らかになる仕方が得られ、詳細に理解され得るように、上記で概説された本発明のより特定的説明が、付属する図面に図解され、その図面がこの明細書の１部を形成するその実施例を参照することにより得られる。
【００６０】
しかしながら、該付属する図面は本発明の単に例示的実施例を図解しており、従ってそれらはその範囲を限定すると考えられるべきでなく、何故なら本発明は他の等しく有効な実施例を認めているからである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の典型的応用を図解する電話セットのブロック図である。
【図２】 本発明の、電話線側回路と、アイソレーションバリヤと、そして被給電側回路とを有するデジタルデーエイエイ回路の総ブロック図である。
【図３】 本発明のデジタルデーエイエイ回路内の送信、受信信号通路の総ブロック図である。
【図４】 本発明の２つの集積回路｛アイシーエス（ICs）｝と、容量性アイソレーションバリヤと、そして外部回路とで実現されたデジタルデーエイエイ回路の総回路図である。
【図５−５Ｄ】 本発明の種々の直流成端モードの直流成端特性カーブである。
【図６】 本発明の電流制限を実施するための技術の総ブロック図である。
【図７】 本発明の直流保持回路の回路図である。
【図８】 本発明の歪み制限技術を電流特性のグラフである。
【発明の技術分野】
本発明はデジタルアクセスアレンジメント（digital access arrangement）回路の分野に関する。特に本発明は種々の電話線規格へ接続するためのデジタルアクセスアレンジメント回路に関する。該デジタルアクセスアレンジメント回路は更にキャパシタ結合されたアイソレーションバリヤ（isolation barrier）を使用するアイソレーションバリヤを含んでいる。
【０００２】
【背景】
ダイレクトアクセスアレンジメント（Direct Access Arrangement）｛デーエイエイ（DAA）｝回路は電話線へのそして電話線からの信号用通信路を提供するために電話線ユーザーの端部で電話接続を成端する（terminate）ため使用される。デーエイエイ回路は該ユーザー端部での電話接続を成端するため必要な回路を含みそして、例えば、アイソレーションバリヤと、直流成端回路（DC termination circuitry）と、交流成端回路（AC termination circuitry）と、リング検出回路（ring detection circuitry）と、そして該電話線へのそして該電話線からの信号用通信路を提供する処理回路（processing circuitry ）とを含んでいる。
【０００３】
一般に、政府規制は電話インターフース要求（telephone interface requirements）と、交流成端、直流成端、リンガーインピーダンス（ringer impedance）、リンガーしきい値（ringer threshold）、他を含む種々のパラメータ用の仕様とを指定する。例えば、連邦通信委員会（Federal Communications Commission）｛エフシーシー（FCC）｝パート（part）６８は米国内の電話用インターフエース要求を統制する。しかしながら、世界全体のインターフエース要求は規格化されておらず、かくして米国以外の国では適用可能な規格はテービーアール（TBR）２１，エヌイーテー（NET）４，ジェーエイテーイー（JATE）、及び種々の国の特定ピーテーテー（PTT）仕様書を含んでいる。国から国でインターフエース要求が規格化されてないので、適切な規格に適合するために各国での使用用に屡々種々のデーエイエイ回路が要求される。種々のデーエイエイ回路の要求は、しかしながら、種々の国での１つの電話線インターフエースの使用を制限する。かくして、例えば、１つの国の電話線とインターフースするよう構成されたラップトップコンピユータのモデム（modem）はもう１つの国では必ずしも適切に動作しないかも知れない。更に、種々の国での異なるデーエイエイ回路の要求は世界中での使用のための１つの集積化され費用効率の高いデーエイエイ解決策の設計を妨げる。
【０００４】
上述の様に、電話インターフエースの要求は一般に電話線の直流成端に対する仕様を含んでいる。例えば、該デーエイエイ回路が電話線に呈する直流インピーダンス（典型的には≦３００Ω）は該デーエイエイ回路が該電話線に呈する交流インピーダンス（典型的には６００Ωに概略等しい）より小さくあるべきことが規制により要求される。その結果、誘導的作用が、該デーエイエイ回路の直流ループ電流をシンクする（that sinks DC loop current）部分から要求され、該部分は直流成端部（DC termination）又は直流保持回路（DC holding circuitry） と呼ばれるのが典型的である。該直流保持回路のこの誘導的作用は音声帯域信号に高いインピーダンスと低い歪みとの両者を提供すべきである。該直流成端部仕様は又最大の電流と電力消費について制限含んでいる。例えば、テービーアール（TBR）−２１仕様は該直流保持回路に直流電流を６０ｍＡより低く制限し、約２Ｗを最大電力放散とすることを要求している。
【０００５】
直流保持回路を実現する従来技術はバイポーラトランジスタ（例えば、ＰＮＰトランジスタ）の実施例を含んで来た。しかしながら、これらの従来技術は種々の欠点に悩まされて来た。例えば、バイポーラトランジスタの実施例は音声帯域信号用電話網に望ましい高いインピーダンス（例えば、＞＞６００Ω）を典型的に呈するが、この様な実施例は限定される。対照的に、ＣＭＯＳ技術が、例えば他の電話線インターフエース機能との、高水準の集積を可能とするのでＣＭＯＳ設計は好ましい。しかしながら、ＣＭＯＳ集積回路によるＣＭＯＳ実施例は該直流保持回路により消費される電力の放散で可成りの問題に当面する。多数の規格で使用するための直流保持回路の設計は、種々の国際的仕様がオフフック安定時間（off-hook settling times）とパルスダイアルテンプレート（pulse dial template）｛速い安定時定数（fast settling time constant）を要するかも知れない｝そして非常な低い周波数の動作（すなわち、概略１０Ｈｚ程に低い）を要求する高速インターフエース設計（モデムでの使用のための様な）に関して矛盾する点で更に複雑になる。更に、低い及び高い周波数での過剰な歪みを起こさない仕方でこの様な直流保持回路を実現することが望ましい。
【０００６】
又、標準の２線式電話網に直接接続され、標準の住宅壁アウトレットを通して給電される通信回路では電気的アイソレーションバリヤ（electrical isolation barrier）が存在せねばならないので該デーエイエイ回路はアイソレーションバリヤとして作用することが望ましい。特に、回路網障碍を防止するために電話網への電気的接続を統制する連邦通信委員会パート６８との規制的な適合を達成するために、１０ｍＡ以下の電流流れで６０Ｈｚで実効値１０００Ｖに耐えることが出来るアイソレーションバリヤが、該２線式電話網に直接接続される回路と住宅壁アウトレットに直接接続される回路との間に存在せねばならない。
【０００７】
多数の電話線規格用の直流成端特性を実現するための信頼性のある、精確なそして低廉なデーエイエイ回路と必要な電気的アイソレーションバリヤも提供するデーエイエイ回路のニーヅが存在する。
【０００８】
【発明の概要】
上記で参照した問題に本発明は向けられているが、本発明は多数の電話インターフエース規格と共に使用され信頼性のある、低廉なデーエイエイ回路を提供し、そしてアイソレートする素子を横切って伝送される信号のタイミング及び／又は振幅に影響するノイズを実質的に免れ、かくして入力信号が該アイソレーションシステムの出力に精確に再生されるのを可能にするアイソレーションシステムを提供する。
【０００９】
本発明は、電話線へのそして電話線からの信号用の通信路を提供するためにユーザーの端部で電話接続を成端するよう使用されるデジタルダイレクトアクセスアレンジメント（digital direct access arrangement）｛デーエイエイ（DAA）｝回路を提供する。簡潔に説明すると、本発明は種々の国際電話規格用に直流成端部を供給するための手段を提供する。本発明は又容量性アイソレーションバリヤっを横切って信号を送信、受信する手段で使用される。特に、プログラム可能な直流電流制限モードが利用可能な直流保持回路が提供される。該電流制限モードでは、電力がデーエイエイ集積回路の外部の素子内で放散される。更に、電力の多くは抵抗器の様な、外部の受動的素子内で放散される。もう１つの実施例では、切替可能な時定数を有する直流保持回路が提供される。第１の時定数は、急速な安定時間を可能にするためオフフック状態直後の第１動作位相中に使用される。次いで、第２の時定数が使用される第２の動作位相に入る。該第２の動作位相中は該直流保持回路は改善された低周波特性を創るためによりゆっくり動作する。
【００１０】
１つの実施例では、電話線に接続される電話線側回路とアイソレーションバリヤを通して該電話線側回路と接続される被給電側回路とを含む通信システムが提供される。該システムは更に該電話線側回路内に直流保持回路を含んでおり、該直流保持回路は該直流保持回路を複数のモードで動作させるために該アイソレーションバリヤを横切って伝送されるデータに応答してプログラム可能である。該直流保持回路は、少なくとも、第１の電話線インターフエース規格を充たす第１モードと第２の電話線インターフエース規格を充たす第２モードとで動作可能であり、該第２の電話線インターフエース規格は直流電流制限要求を有している。
【００１１】
もう１つの実施例では、電話線に接続される通信システムを供給する方法が提供される。該方法は、被給電回路と電話線側回路間にアイソレーションバリヤを接続する過程と、該電話線側回路内に直流保持回路を形成する過程とを含んでおり、該直流保持回路は電話線側集積回路と該集積回路の外部の外部回路とを含んでいる。該方法は更に該直流保持回路を少なくとも動作の第１と第２のモード間で切り替えるためのプログラム回路を提供する過程を含んでおり、動作の第１のモードは少なくとも第１の電話線インターフエース規格用であり、動作の第２のモードは少なくとも第２の電話線インターフエース規格用であり、該第２の規格は直流成端電流制限を有する。該方法は更にもし該直流保持回路が動作の第２のモードで動作させられるならば、動作の第１モード中よりも動作の第２モード中により多くの電力が該外部回路内で放散されるように、該内部回路と外部回路とを接続する過程を含んでいる。
【００１２】
なおもう１つの実施例では、電話線に接続される通信システム内の集積回路の電力放散要求を減少させるための直流保持回路が提供される。該直流保持回路は少なくとも１つの切替可能な回路を含んでおり、該切替可能な回路は動作の非電流制限モード用の第１の状態と動作の電流制限モード用の第２の状態とを有しており、該直流保持回路は又該集積回路の外部の外部回路と、そして該集積回路の内部の内部回路とを含んでおり、該外部回路と該内部回路とは一緒に接続されており、該外部回路は該電流制限モードに於いては非電流制限モードに於けるよりより大きな電力を放散する。
【００１３】
なおもう１つの実施例では、直流保持回路を供給する方法が提供される。該方法は、集積回路の内部の内部回路と該集積回路の外部の外部回路とを有する直流保持回路を形成する過程を含んでいる。該方法は更に、該直流保持回路を少なくとも動作の第１と第２のモード間で切り替えるためのプログラム回路を提供する過程を含んでおり、該動作の第１のモードは少なくとも第１の電話線インターフエース規格用であり、該動作の第２のモードは少なくとも第２の電話線インターフエース規格用であり、第２の規格は直流成端電流制限を有している。該方法は更にもし該直流保持回路が動作の第２のモードで動作させられるならば動作の第１のモード中には動作の第２のモード中よりもより多くの電力が該外部回路内で放散されるように該内部回路と外部回路とを接続する過程を含んでいる。
【００１４】
もう１つの実施例では、直流保持回路を形成する方法が提供される。該方法は該直流保持回路を含むために集積回路と非集積回路とを供給する過程を具備しているが、該直流保持回路は少なくとも第１と第２電話線インターフエース規格を少なくとも充たすことが出来て、該少なくとも２つの電話線インターフエース規格は異なる電流制限仕様を有し、該第２規格は直流電流を該第１規格より低い量に制限している。該方法は更に該直流保持回路が少なくとも１つの電話線インターフエース規格用にプログラムされるように少なくとも１つの切替可能な回路を使用する過程と、そして該直流保持回路が該第２電話線インターフエース規格用にプログラムされる時は該直流保持回路が第１電話線インターフエース規格用にプログラムされる時に比較して外部回路の少なくとも１つの回路素子は追加的直流電流を受けるように該集積回路と該非集積回路を一緒に接続する過程とを具備している。
【００１５】
代わりの実施例では、電話線に接続される通信システム内で集積回路の電力放散要求を減少させるために電流制限要求を有する電話線規格に適合する直流保持回路が提供される。該直流保持回路は該集積回路の外部の外部回路と該集積回路の内部の内部回路とを含んでおり、該外部回路と該内部回路とは一緒に接続されており、該外部回路は動作の少なくとも１つのモードではより多くの電力を放散する。
【００１６】
もう１つの実施例は直流保持回路を提供する。該方法は集積回路の内部の内部回路と該集積回路の外部の外部回路とで該直流保持回路を形成する過程を具備しており、該直流保持回路は直流電流制限要求を有する少なくとも１つの電話線インターフエース規格に適合している。該方法は更に該内部回路内より該外部回路内でより多くの電力が放散されるように該内部回路と該外部回路とを接続する過程を含んでいる。
【００１７】
直流保持回路を動作させる方法も又提供される。該方法は該直流保持回路を含むために集積回路と非集積回路とを提供する過程と、該集積回路と該非集積回路とを接続する過程と、そしてもし該直流保持回路が直流電流制限要求を有する電話線インターフエース規格用に使用されるならば該内部回路内より該外部回路内でより多くの電力を放散させる過程とを含んでいる。
【００１８】
１つの実施例では、通信システムが提供される。該システムは電話線に接続される電話線側回路とアイソレーションバリヤを通して該電話線側回路に接続される被給電側回路とを含んでいる。該システムは又該電話線側回路内に直流保持回路を含んでおり、該直流保持回路は複数の位相で動作するよう切替可能であり、該直流保持回路は第１の時定数を有する少なくとも第１位相と第２の時定数を有する少なくとも第２位相とで動作可能である。
【００１９】
もう１つの実施例では、電話線に接続される通信システムを供給する方法が提供される。該方法は被給電回路と電話線側回路との間にアイソレーションバリヤを接続する過程と、直流保持回路を第１及び第２オフフック位相（in first and second off-hook phases）で動作させる過程と、そして第１位相中は第１の直流保持回路時定数を使用する過程とを具備している。該方法は更に第２位相中は第２の直流保持回路時定数を使用する過程を具備しており、該第１時定数は該第２時定数よりも該直流保持回路の速い安定を提供する。
【００２０】
なおもう１つの実施例では、電話線に接続される通信システム用の直流保持回路が提供される。該直流保持回路は更に該直流保持回路内に少なくとも第１回路を含んでおり、該第１回路は該直流保持回路の安定時間に影響し、該直流保持回路は又少なくとも１つの切替可能な回路を含んでおり、該切替可能な回路は該直流保持回路の動作の第１位相用の第１状態と該直流保持回路の動作の第２位相用の第２状態とを有しており、該少なくとも１つの切替可能な回路は該第１回路に接続されている。又該回路は該切替可能な回路により該第１回路に選択的に接続可能な少なくとも１つの被切替素子を含んでおり、該直流保持回路の時定数は該少なくとも１つの切替可能な回路の状態により変化する。
【００２１】
なおもう１つの実施例では、直流保持回路を供給する方法が提供される。該方法は更に集積回路の内部の内部回路と該集積回路の外部の外部回路とで該直流保持回路を形成する過程と、該直流保持回路を少なくとも動作の第１及び第２位相間で切り替えるためのプログラム可能な回路を供給する過程と、そして該直流保持回路が該第１位相中はより速く該第２位相中はよりゆっくりと動作することを可能にするよう該直流保持回路を構成する過程とを含んでいる。
【００２２】
もう１つの実施例では、デーエイエイ（DAA）回路を動作させる方法が提供される。該方法は直流保持回路を供給する過程と、該直流保持回路の動作の第１位相中は該直流保持回路の第１時定数を使用し、そして該直流保持回路の動作の第２位相中は該直流保持回路の第２時定数を使用する過程とを具備しており、該直流保持回路の安定時間は第２より第１位相中により速くなっている。
【００２３】
【好ましい実施例の説明】
この説明を理解するための背景を提供するために、図１は本発明の典型的応用：電話システム外の電源により給電される回路を含む電話、を図解している。基本的電話回路１１８は公共電話システムにより供給され、別の電力接続を有しない”バッテリー（battery）”電圧により給電される。しかしながら、多くのモデム電話１１０は、該電話を典型的１１０ボルト住宅壁アウトレット（residential wall outlet）に差し込むこと（又は電源変圧器／整流器）により典型的に得られる外部電源１１２を要する、ラジオ（コードレス）、スピーカ電話（speakerphone）、又はアンサーリング機械（answering machine）の特徴を含んでいる。公共電話システム１１４を保護するために(そして政府規制に適合するために）、危険な又は破壊的電圧又は電流レベルが該電話システムに入ることを防止するために、外部給電される”被給電回路（powered circuitry）”１１６を電話線に接続され”アイソレートされた回路（isolated circuitry）”１１８からアイソレートする（isolate）ことが必要である。（同様な配慮は、本発明が有利に適用される通信、医療及び計測の応用を含めた多くの他の応用で同様に行われる。）必要なアイソレーションはアイソレーションバリヤ１２０で提供される。該アイソレーションバリヤ１２０を通過する信号は典型的電話応用ではアナログの音声信号であるが、それはデジタル信号か又は種々の応用でのアナログとデジタルの両成分を有する多重化された信号（multiplexed signa）でもよい。幾つかの応用では、アイソレーションバリヤ１２０を横切る通信は単方向（何れかの方向の）であるが、テレフオニー（telephony）を含む多くの応用では双方向通信が要求される。双方向通信は１対の単方向アイソレータチャンネルを使用するか、又は１つのアイソレーションチャンネルを形成し、該チャンネルを通して双方向信号を多重通信化することにより提供される。該アイソレーションバリヤ１２０に課される主な要求はそれが有害なレベルの電力がそれを横切り通過することを有効に防止する一方、該被給電側１２２から該アイソレートされた側１２４へ又はもし望ましいならその逆方向に望ましい信号を精確に通すことである。
【００２４】
図２は本発明による、電話線側回路１１８，アイソレーションバリヤ１２０、そして被給電側回路１１６を含むデジタルデーエイエイ回路１１０の総ブロック図である。該アイソレーションバリヤ１２０は１つ以上のキャパシターを含んでも良く、該電話線側回路のアイソレーションインターフエース１６１４と該被給電側回路内の該アイソレーションインターフエース１６１０の間のデジタル情報の伝送を可能にする。該電話線側回路１１８は電話網システムの電話線に接続され、該被給電側回路１１６は、電話又はモデムの様な通信装置の１部であってもよい、デジタルシグナルプロセサー｛デーエスピー（DSP）｝の様な、外部制御器に接続される。
【００２５】
集積回路｛アイシー（IC）｝として実現されてもよい該被給電側回路１１６は、デジタルインターフエース１６０６と制御インターフエース１６０８を通して外部制御器と通信する。例えば、該デジタルインターフエース１６０６は、マスタークロック入力ピン（ＭＣＬＫ）、直列ポートビットクロック出力（ＳＬＣＫ）、直列ポートデータアイエヌピン（ＳＤＩ）、直列ポートデータアウトピン（ＳＤＯ）、フレームシンク出力ピン（ＦＳＹＮＣ＿バー）（低論理レベルにある時に表明されるのが典型的な信号を示すためにサフイックス”＿バー（bar）”が使用されることを注意する）、そして第２次転送要求入力ピン（ＦＣ）の様な、外部制御器への直列ポートインターフエースを提供する多数の外部ピンを有する。同様に、制御インターフエース１６０８は、リング検出ステイタスピン（ＲＧＤＴ＿バー）、オフフックステイタスピン（ＯＦＨＫ＿バー）、リセットピン（ＲＥＳＥＴ＿バー）、及び多数モード選択ピン（ＭＯＤＥ）の様な、外部制御器へそして外部制御器から制御及びステイタス情報を提供する多数の外部ピンを有する。加えて、該デジタルインターフエース１６０６と制御インターフエース１６０８とは、制御、ステイタス、信号及び他の望ましい情報が該アイソレーションバリヤ１２０を横切り該電話線側回路１１８へそしてそれから伝送されるように該アイソレーションインターフエース１６１０に接続されている。
【００２６】
集積回路｛アイーシー（IC）｝として実現されてもよい、電話線側回路１１８はハイブリッド及び直流成端回路１６１７（該直流成端回路は内部電源で電圧を供給する）を通して該電話線と通信し、オフフック（off-hook）／リング検出（ring-detect）ブロック１６２０を通してリング検出及びオフフックステイタス情報を判定する。加えて、該ハイブリッド及び直流成端回路１６１７とオフフック／リング検出ブロック１６２０は、制御、ステイタス、信号及び他の望まれる情報が該アイソレーションバリヤ１２０を横切り該被給電側回路１１６との間で送受信されるように、該アイソレーションインターフエース１６１４へ接続されている。
【００２７】
描かれた実施例では、該ハイブリッド及び直流成端回路１６１７のハイブリッド部分は、フックスイッチ回路及びダイオードブリッジの様な外部電話インターフエース回路へ接続される出力ピンＱＥ２（ピンＱＥ２は下記で説明する様に直流成端機能用にも使用される）と入力ピン（ＲＸ）を有する。該ハイブリッド回路は電話上にあり、典型的に送信及び受信両アナログ情報を含む、差動信号（differential signal）を内部の送信信号（ＴＸINT）と受信信号（ＲＸINT）とに分割するよう機能する。該ＱＥ２出力ピンがアナログ情報を該電話線へ送信するために使用されること、そして該ＲＸピンがそれが該電話線からアナログ情報を受信するため使用されることを示すようラベル付けされることを注意する。これらの外部ピン信号は該内部アナログ送信信号（ＴＸINT）及びアナログ受信信号（ＲＸINT）とは異なる。
【００２８】
該ハイブリッド及び直流成端回路１６１７は多数の外部ピンを有するがそれらも図２及び４に示す様にフックスイッチ回路及びダイオードブリッジの様な外部電話インターフエース回路に接続する。例えば、該ハイブリッド及び直流成端回路１６１７は直流成端ピン（ＤＣＴ）、電圧調整器ピン（ＶＲＥＧ）、２つの外部抵抗器ピン（ＲＥＸＴ及びＲＥＸＴ２）、２つのフイルターピン（ＦＩＬＴ及びＦＩＬＴ２）及びアイソレートされた接地ピン（ＩＧＮＤ）を有する。該直流成端回路は該電話線上の直流電圧を成端し、該電話線側回路１１８用内部電源を供給する。該直流成端ピン（ＤＣＴ）は該電話線直流電流の１部を受け残りは、該成端モード及び直流電流レベルに依ってピンＱＥ２とＱＢ２とを通って流れる。該電圧調整器ピン（ＶＲＥＧ）は、キャパシターの様な外部調整器回路が該直流成端回路１６１７に接続されることを可能にする。それぞれ実数（real）及び複素数（complex）交流成端インピーダンスを設定するために外部の抵抗器とキャパシターが該２つの外部抵抗器ピン（REXT及びREXT2）に接続される。該フイルターピンＦＩＬＴ（該キャパシターＣ５と共に）は該直流成端回路用の時定数を設定する。該フイルターピンＦＩＬＴ２はパルスダイアル動作用のオフフック（off hook）／オンフック（on hook）過渡応答を設定する。該アイソレートされた接地ピン（ＩＧＮＤ）は該アイソレーションバリヤ１２０内のキャパシターを通して被給電側回路１１６用システム接地へ接続されそして又外部ダイオードブリッジ回路内接地接続を通して電話線へ接続される。
【００２９】
オフフック／リング検出ブロック１６２０は、ステイタス情報が、リング及びコーラー（caller）識別信号の様な電話線ステイタス情報（ＲＮＧ１、ＲＮＧ２）に関して提供されることを可能にする外部入力ピンを有する。例えば、第１リング検出ピン（ＲＮＧ１）はキャパシターと抵抗器を通して電話線のチップ（tip）（Ｔ）リードに接続され、第２リング検出ピン（ＲＮＧ２）はキャパシターと抵抗器を通して該電話線のリング（Ｒ）リードに接続される。加えて、オフフック／リング検出ブロック１６２０は、外部オフフック回路が、例えば、オフフック状態に入るか又はコーラー識別情報を得るために制限電力モードに入るかを制御する外部出力ピン（ＱＢ，ＱＥ）を有する。特に、該出力ピン（ＱＢ，ＱＥ）は外部フックスイッチ回路内のバイポーラートランジスタのそれぞれベース及びエミッターに接続される。
【００３０】
図３は本発明のデジタルデーエイエイ回路１１０内の内部の送信（ＴＸ）及び受信（ＲＸ）信号通路の総ブロック図である。描かれた実施例では、情報は該アイソレーションバリヤ１２０を横切り何れの方向にも通信される。図３は被給電側回路１１６と電話線側回路１１８内の機能ブロックの全てを描いてはいない。描かれたブロックは同様な機能を実行する多くの追加的ブロックとして実現されてもよいことを注意する。
【００３１】
図３の実施例では、電話線側回路１１８から被給電回路１１６への通信は受信信号と考える。電話線側回路１１８内では、デルタシグマ（delta-sigma）Ａ−Ｄ変換器｛エイデーシー（ADC）｝１７１０が、例えばハイブリッド回路１６１７により提供される内部アナログ受信信号（ＲＸINT）を受信する。該デルタシグマエイデーシー（delta-sigma ADC）１７１０の出力はパルス密度変調フーマット（pulse density modulation format）でオーバサンプル（oversampled）されたデジタルデータ流れ（digital data stream）である。該デコーダ／エンコーダー回路１７０８はこのデジタル情報を、エンコードされたデジタル情報として該アイソレーションバリヤ１２０を横切りそれを送る前に、望まれる様に処理しフオーマットする。例えば、デコーダー／エンコーダー１７０８はそれが該アイソレーションバリヤ１２０を横切って送られる前にデジタル流れを有する制御データを多重通信化する。この制御データは、リング検出信号、オフフック検出信号、他の電話線ステイタス情報又は該デーエイエイが使用される（適切な電話線インターフエース規格が充たされるように）国を示すデータの様な、望まれるどんな情報であってもよい。被給電側回路１１６内では、該デコーダー／エンコーダー１７０６は該アイソレーションバリヤ１２０を横切って受信されるこのエンコードされたデジタル情報をデコードする。該デジタルフイルター１７０２はこのデコードされたデジタル流れを処理し、それを内部デジタル受信データ（ＲＸD）に変換するがそれは該デジタルインターフエース１６０６を通して外部制御器へ供給される。
【００３２】
被給電側回路１１６から電話線側回路１１８への通信は送信信号と考える。被給電側回路１１６内では、デルタシグマ変調器１７０４は、例えば外部制御器からデジタルインターフエース１６０６を通して供給される内部デジタル送信信号（ＴＸD）を受信する。デルタシグマ変調器１７０４の出力はパルス密度変調フオーマットでオーバサンプルされたデジタルデータ流れである。該デコーダー／エンコーダー回路１７０６は、エンコードされたデジタル情報として該アイソレーションバリヤ１２０を横切ってそれを送信する前に望まれるようにこのデジタル情報を処理しフオーマットする。例えば、デコーダー／エンコーダー１７０６はデジタル流れを有する制御データを多重通信化する。この制御データは、リング検出信号、オフフック検出信号、又は他の電話線ステイタス情報の様な、どんな望まれる情報であってもよい。加えて、デコーダー／エンコーダー１７０６は該デジタル流れに、それが該アイソレーションバリヤ１２０を横切って送信される前に、同期化目的用フレーム化情報（framing information）を付加してもよい。なお更に、デコーダー／エンコーダー１７０６は、クロック信号が該電話線側回路１１８内で回復されるように該デジタルデータ流れをフオーマットしてもよい。電話線側回路１１８内では、該デコーダー／エンコーダー１７０８はクロック信号を回復させてもよく、フレーム化、制御又はステーアツ情報を得るために該アイソレーションバリヤ１２０を横切って受信されたエンコードされたデジタル情報をデコードしてもよい。Ｄ−Ａ変換器（ＤＡＣ）１７１２は該デコードされたデジタル流れを変換しそれを内部アナログ送信データ（ＴＸINT）に変換するがそれはアナログ信号として該ハイブリッド回路１６１７を通して最終的に電話線へ供給される。
【００３３】
図４は本発明により２つの集積回路（ＩＣｓ）と容量性アイソレーションバリヤ１２０で実現されたデジタルデーエイエイ回路１１０の総回路図である。特に、被給電側回路１１６は被給電側集積回路（ＩＣ）１８０２Ａを含んでおり、電話線側回路１１８は電話線側ＩＣ１８０２Ｂを含んでいる。フックスイッチ回路１８０４とダイオードブリッジ回路１８０６の様な外部回路も又該電話線側ＩＣ１８０２Ｂの外部ピンに接続されて示されている。描かれた実施例では、被給電側ＩＣ１８０２Ａの外部ピン１８１０は外部デジタルシグナルプロセサー（digital signal processor）（ＤＳＰ）に接続され、該外部ピン１８０８は外部の特定用途向けＩＣ（application specific IC）（ＡＳＩＣ）又は制御器に接続されている。該アイソレーションバリヤ１２０は、該被給電側ＩＣ１８０２Ａ上の外部信号（Ｃ１Ａ）ピンを該電話線側ＩＣ１８０２Ｂ上の外部信号（Ｃ１Ｂ）ピンに接続する第１のキャパシター（Ｃ１）を含んでいる。加えて、該アイソレーションバリヤ１２０は該電話線側ＩＣ１８０２Ｂ上のアイソレートされた接地（ＩＧＮＤ）ピンを該被給電側ＩＣ１８０２Ａ上のシステム接地（ＧＮＤ）ピンに接続する第２のキャパシター（Ｃ２）を含んでいる。加えて、該アイソレートされた接地（ＩＧＮＤ）ピンはダイオード回路１８０６内の節（node）１８１２と該電話線側回路１１８の外部回路の残りの接地接続部に接続されている。図４の回路用の種々の外部キャパシター、抵抗器、トランジスタ、及びダイオードに付いての典型的部品値を表１に示す。
【００３４】
【表１】
種々の規制規格への適合を達成するために種々の特性のデーエイエイがプログラム可能である。かくして、種々の規制規格への適合を達成するために直流成端特性、交流成端特性、リンガーインピーダンス（ringer impedance）、又は該デーエイエイ回路１１０のビリングトーン検出器（billing tone detector）がプログラム可能である。例えば、フランスの直流電流制限要求とテービーアール（TBR）２１規格が得られるようプログラム可能である。更に、日本、イタリー、ノルウエー、及び他の国の低電圧の要求も得られるようプログラム可能である。特に、直列ポートデータアイエヌピン（ＳＤＩ）の使用を通してプログラム可能レジスターの２ビットを設定することにより４つの直流成端モード（モード０，１，２，及び３）がプログラムされる。特に、モード２は電流制限が無く、送信信号が−１ｄＢｍに制限される標準ループ電圧モードである。このモードはエフシーシー（FCC）と多くの欧州の国の要求を充たすため使用される。図５Ｃはモード２の電流−電圧（Ｉ−Ｖ）特性を図解している。図５Ａ−５Ｄに示す様に、該テーアイピー（TIP）とリング（Ring）線間の直流電圧が該電話線からの直流ループ電流の関数としてプロットされる。１５ｍＡから１００ｍＡの動作範囲内で、該直流保持回路の直流インピーダンスは約５０Ω（該Ｉ−Ｖ曲線の傾斜）である。幾つかの国（例えばノルウエー）用に要求される低電圧規格は−５．２２ｄＢｍに制限された送信信号を用いる図５Ａに示す低電圧モード０により対応される。他の国（例えば日本とイタリー）の僅かにより高い（より約０．３Ｖ高い）低電圧要求は−２．７１ｄＢｍに制限された送信レベルを有する図５Ｂに示す低電圧モード１により対応される。モード２に於ける様に、両低電圧モード０と１は約５０Ωにある直流保持回路の直流インピーダンスで動作する。図５Ｄはフランスでテービーアール（TBR）２１規格の下で要求される様な電流制限モードであるモード３のＩ−Ｖ特性を図解している。図５Ｄに示す様に、該Ｉ−Ｖ曲線の第１セグメントＡは５０Ωで動作し、該Ｉ−Ｖ曲線の第２セグメントＢは３２００Ωのインピーダンスで動作するので該直流成端電流は約３５ボルト以下で６０ｍＡに到達する前で（すなわち６０ｍＡより少なく）制限する。該曲線の２つの部分ＡとＢとの間のクロスオーバ点（crossover point）は点Ｃとして示される。図５ＤのＩ−Ｖ曲線の第３のセグメントＤは８００Ωインピーダンスで動作する。
【００３６】
該デーエイエイが使用される特定の国用のデータは種々の他のデーエイエイ制御信号で該容量性バリヤ１２０を横切って送信される。その時電話線側回路１１８は異なる種々の国際的直流成端要求を充たすようプログラム式に構成出来る。かくして、広範な種類の電話線インターフエース規格が充たされる様な仕方で該電話線側回路１１８をプログラムするよう制御ビットが該アイソレーションバリヤを横切って供給される様なデジタル的にプログラム可能なシステムが提供される。更に、該電話線側回路１１８のプログラム可能な性質は該電話線側回路１１８を電話線テーアイピー（TIP）及びアールアイエヌジー（RING）線へ接続するために使用される外部部品を変更する必要性を最小化する。この仕方で１つのデーエイエイシステムが世界全体での使用のために費用効果のあるソフトウエアでプログラム可能な仕方で使用される。
【００３７】
図５Ａから５Ｃの直流成端特性をプログラム式に達成するために、本発明の直流成端部又は直流保持回路は従来技術を越えた種々の改善を提供する。例えば、｛テービーアール（TBR）２１規格の様な｝電流制限要求を達成するために、該電話線側回路回路１１８は約２ワット迄の電力を放散せねばならない。エフシーシー（FCC）規格の様な典型的な非電流制限仕様は起こる電力放散のその量の単に１部分となる。しかしながら、この電力放散増加が該電話線側集積回路１８０２Ｂにより行われるよう要求することは望ましくない。図６の回路は電流制限規格の増加した電力放散要求が該集積回路の外部で追加的電力を放散させることにより達成される機構を提供する。この仕方で、１つのデーエイエイシステムは、集積回路内で過剰な電力放散を要求することなしに、電流制限直流成端規格と非制限規格との両者用に使用される。
【００３８】
図６に示す様に、電話線側集積回路１８０２Ｂは、該ＤＣＴ、ＱＥ２及びＱＢ２ピンに接続された直流成端部又は直流保持回路６００を含んでいる。該ＤＣＴピンは抵抗器ＲＡ、例えば１６００Ω抵抗器に接続される。該ＱＢ２ピンは抵抗器ＲＢ、例えば１６００Ω抵抗器に接続される。１つの抵抗器として示されているが、各抵抗器ＲＡとＲＢは図４に示す様なそれぞれ抵抗器Ｒ１、Ｒ１１，及びＲ１７とＲ４、Ｒ１９，及びＲ２０の様な複数の抵抗器から形成されてもよい。抵抗器ＲＡとＲＢは図６に示す様にフックスイッチ回路に接続される。該ＱＥ２及びＱＢ２ピンはそれぞれトランジスタＱ４のエミッターとベースに接続される。動作時は、電話線から見た直流インピーダンスを調節するためにトランジスタＱ４の制御を通して種々の量で該電話線からの直流電流が抵抗器ＲＡとＲＢを通るよう向けられる。例えば、図５ＤのＩ−Ｖ曲線の５０Ωインピーダンス部分（セグメントＡ）は該トランジスタＱ４が完全にオンとなる時得られ、該直流電流のバルク（bulk）がトランジスタＱ４を通過する。図５ＤのＩ−Ｖ曲線の３２００Ωインピーダンス部分（セグメントＢ）は該トランジスタＱ４がオフに替わりつつあり、かくして抵抗器ＲＡとＲＢを通る電流を能動的に導いている時に得られる。図５Ｄの該Ｉ−Ｖ曲線の８００Ωインピーダンス部分（セグメントＤ）は、該トランンジスタＱ４が完全にオフに替わり、かくして直流電流が抵抗器ＲＡとＲＢの間に分割される時得られる。
【００３９】
該直流成端モードは被給電側回路１１６と該容量性バリヤ１２０を横切って該直流保持回路６００へ送信された制御情報とを通して選択的にプログラムされる。特に、該直流保持回路は該選択モードによりトランジスタＱ４を制御する。かくして、電流制限が望まれると、追加電流が該抵抗器ＲＡとＲＢへ導かれる。この仕方で、図５ＤのＩ−Ｖ曲線の３２００Ωインピーダンス部分の様な電流制限仕様のために必要とされるより高いインピーダンスが精確に達成される。更に、追加的電力放散が該電話線側集積回路１８０２Ｂの外で抵抗器ＲＡ、抵抗器ＲＢ、及びトランジスタＱ４により行われる。かくして１例では、抵抗器ＲＡと抵抗器ＲＢは各々約４分の３ワットまで放散し、トランジスタＱ４は２分の１ワットまで放散するが、一方該集積回路は１０分の３ワットまで放散するだけでよい。この技術は電力の大部分が単に能動素子内でより受動素子（抵抗器）で放散される点で特に有利である。かくして、該直流保持回路により放散される直流電力の５０％より多くが該集積回路１８０２Ｂの外部の素子で放散され、特に該直流電力の５０％より多くが受動的抵抗素子で放散される。
【００４０】
上記で論じた直流成端特性を実現するための直流保持回路７００が図７に示されている。図７は図４に示すと同様な参照の数字と文字を用いて該デーエイエイシステムの部分を図解している。見られる様に、図７は該電話線側集積回路１８０２Ｂに対し内部及び外部の両回路を含んでいる。特に、図７はＲＸ、ＤＣＴ、ＱＢ２、ＱＥ２、及びＦＩＬＴピンと付随する内部及び外部回路（フックスイッチ回路は示されてない）を含んでいる。図７に示す様に、該直流保持回路７００はスイッチＳ１、Ｓ２，Ｓ３、Ｓ４，Ｓ５、Ｓ６、及びＳ７を含んでいる。下記で詳細に論ずる様に、急速な安定時間と低周波動作を達成するためのそして動作の低電圧モードを選択するために該直流保持回路を切替可能式に動作させる目的で、該スイッチが動作の電流制限か非電流制限かのモードを選択するよう使用される。
【００４１】
又該直流保持回路７００は電流制限回路ブロック７０５と、歪み調節回路ブロック７１０と、そして電圧選択回路ブロック７１５とを含んでいる。下記で更に論じる様に、該電流制限回路ブロック７０５は、選択された電流制限クロスオーバ点で望ましい電流制限効果を達成するために該直流保持回路の高い有効なインピーダンスを実現するスイッチの適切な選択と連携して動作する。外部トランジスタＱ４は、電力が該集積回路１８０２Ｂの外部で放散されるよう電流が動作の電流制限モード内で両抵抗器ＲＢ（上記説明の様に各々多数抵抗器で形成されていてもよい）へ導かれるように制御される。歪み調節回路ブロック７１０は該クロスポイントで全調波歪みを下げるよう動作する。電圧選択回路ブロック７１５は低電圧モード（モード０と１）又は標準電圧モード（モード２又は３）の何れかを選択するため使用される。該直流保持回路７００の残り部分は、極の周波数に影響する外部キャパシターＣ１２及びＣ５を有する第２次（２極）システムとして電流制限及び非電流制限の両モードで動作する。
【００４２】
該直流保持回路の部品はここで開示した本発明の利点を得るために広範な種類の仕方で構成され、図７の実施例は単に例示である。同様に広い種類の部品値が使用されてもよい。１実施例では、部品値は下記表２で示す様に選択されてもよい。トランジスタは図７で”＿Ｘ”とラベル付けされたようにサイズ化されて（sized）いる。
【００４３】
【表２】
図７の直流保持回路７００が該非電流制限モード（モード０，１，又は２）で動作している時、スイッチＳ３は開いている。電流制限モード（モード３）動作中はスイッチＳ３は閉じている。下記でより詳細に説明する様に、スイッチＳ１，Ｓ２，及びＳ４は、非常な低周波の動作と矛盾するピーテーテー（PTT）仕様で使用するために該直流保持回路７００の時定数を選択的に制御するために動作する。スイッチＳ５とＳ６は動作の低電圧モード（モード０と１）を選択するため使用される。特に、標準電圧レベル動作（モード２と３）で両スイッチＳ５とＳ６は閉じている。低電圧モード０では、スイッチＳ５とＳ６は両方共開いている。低電圧モード１では、スイッチＳ５は開き、スイッチＳ６は閉じている。動作時、スイッチＳ５とＳ６の状態の選択はオペアンプＯＡ２の負入力から見た抵抗を変え、かくして該ＤＣＴピンの直流電圧を替えるが、それは今度は直流ループ電流の与えられた値に対するＴＩＰとＲＩＮＧと間の電圧を替える。モード０では該ＤＣＴピンでの直流電圧は２．８Ｖで、モード１では３．１Ｖで、そしてモード２と３では４．０Ｖである。
【００４５】
電流制限
上述の様に、動作の電流制限モード（モード３）ではスイッチＳ３は閉じており、非電流制限モード（モード０−３）ではスイッチＳ３は開いている。下記では該電流制限モードの動作が、図解の目的でＳ１が開き、Ｓ２が閉じそしてＳ４が開いた（時定数位相１）動作に設定された時定数制御スイッチを用いて論じられる。しかしながら、又電流制限モードは選択された時定数位相２（Ｓ１が閉じ，Ｓ２が開きそしてＳ４が閉じる）で動作させられてもよい。
【００４６】
非電流制限モードの動作中（トランジスタＱ４は完全に切り替えられている）は、図７の直流保持回路７００の直流インピーダンスは、表１と２の図解された部品値を使用すると、約５０Ωである。このインピーダンス値は下記説明の様に得られる。ＯＡ１とＯＡ２のオペアンプ回路は、図解された実施例で選択された抵抗器比で該ＤＣＴピンに該ＴＩＰ及びＲＩＮＧ線上の交流信号を辿らせようと企てる。又該オペアンプ回路はトランジスタＭ１（及びトランジスタＭ１のゲートへ結ばれているトランジスタＭ３）を通る電流の交流電流成分を妨げようと企てる。かくしてトランジスタＭ１を通る最終直流電流、Ｉ（Ｍ１）、は該直流線電圧に比例するが理由はＩ（Ｍ１）＝（Ｖline（ＤＣ）−Ｖhookswitch（ＤＣ）−Ｖdiode bridge（ＤＣ）−ＶDCT（ＤＣ））／ＲＡ）であるからで、ここでＶhookswitch（ＤＣ）はフックスイッチ回路を横切る直流電圧降下、Ｖdiode bridge（ＤＣ）はダイオードブリッジ回路を横切る直流電圧降下そしてＶDCTはＤＣＴピンでの直流電圧である。
【００４７】
更に、ピンＱＥ２での直流電流はカレントミラートランジスタ（current mirror transisters）Ｍ６とＭ７の関数である。特に、図７で示すカレントミラートランジスタが１Ｘ：６３Ｘとサイズ化（sizing）された場合は、ピンＱＥ２での直流電流，Ｉ（ＱＥ２）は概略６４×Ｉ（Ｍ３）である。Ｉ（Ｍ３）＝Ｉ（Ｍ１）／２なので、Ｉ（ＱＥ２）＝３２×Ｉ（Ｍ１）である。更に、Ｉ（Ｍ１）＝Ｖline／ＲＡ＋ｋなので、Ｉ（ＱＥ２）＝Ｖline／（ＲＡ／３２）＋ｋとなり、ここでｋは定数である。かくして、１６００Ωとなるよう選ばれたＲＡを用いると、５０Ωの望まれた直流成端インピーダンスは非電流制限モード動作となる。
【００４８】
電流制限モード動作に入ると、スイッチＳ３は閉じられる。これは電流が抵抗器Ｒ１０８とトランジスタＭ１０を通ってシンク（sink）することを可能とする。かくして、トランジスタＭ１とＭ３のゲート電圧は必ずしも同じでなくなる。特に、スイッチＳ３が閉じると、電流制限効果は直流電流源Ｉ１の値の関数として起こり始めるがそれは電流制限回路ブロック７０５がＩ１≧Ｉ（Ｍ２）＋Ｉ（Ｍ４）を維持しようと企てるからである。該ループ電流が低く、かくしてトランジスタＭ２とＭ４とのゲート電圧がＩ１≧Ｉ（Ｍ２）＋Ｉ（Ｍ４）となるレベルにあると、電流はトランジスタＭ１０を通してシンク（sunk）されずそして電流制限ブロック７０５は効果を持たない。この点で該回路は図５Ｄに示すモード３の動作のセグメントＡの領域で動作している。
【００４９】
しかしながら、直流ループ電流が増加すると、トランジスタＭ２とＭ４を通る電流は増加する。Ｉ（Ｍ２）＋Ｉ（Ｍ４）の全電流がＩ１の値に到達すると、Ｉ（Ｍ２）の増加につれて抵抗器Ｒ１０８とトランジスタＭ１０を通って電流をシンクすることによってＩ（Ｍ４）を減じることにより電流制限効果が始まる。この仕方で関係Ｉ１＝Ｉ（Ｍ２）＋Ｉ（Ｍ４）は維持される。これはトランジスタＭ３を通る電流を減じる効果を有しかくして電流をＱＥ２ピンから抵抗器ＲＡとＲＢへ能動的に導く。この点で該回路は図５Ｄに示すモード３の動作のセグメントＢの領域内で動作している。図５Ｄのクロスオーバ点Ｃの位置はかくしてＩ１の値に依存している。示した図解的実施例では、直流ループ電流の約４５ｍＡでの電流制限クロスオーバ点を達成するためにＩ１は４３０μＡである。
【００５０】
電流クロスオーバに於ける歪み制限作用
上記で論じた電流制限技術は図５Ｄの直流Ｉ−Ｖ曲線のクロスオーバ｛又は”膝（knee）”｝点での調波歪み（harmonic distorsion）を増加させる可能性を有する。特に、理想的にはトランジスタＭ３を通る電流は交流成分を有しないが、実際には理想的でない回路部品、整合不良（msimatches）他からＭ３を通る電流の幾らかの交流成分がもたらされる。かくして、全電話線電流、ｉLINE、は保持回路の直流ループ電流、交流電話信号、及びＭ３の中の電流の交流成分を含んでいる。Ｍ３の中の電流の交流成分内の歪みは従って電話線信号へ調波歪みを付加する。上記で論じた電流制限技術は、該直流ループ電流が該クロスオーバ点上に又はそれの近くにある時該Ｍ３電流の交流成分に歪みを付加する。特に、この様な状況ではトランジスタＭ３の電流の交流成分は電流制限効果を繰り返しオンオフと切り替えることになる。これはやはり繰り返し制限され制限を解かれるトランジスタＭ３内電流の交流成分となり、かくして該交流成分を歪ませる。例えば、直流ループ電流が該クロスオーバ点に置かれ、低周波正弦波が該電話線に印加されると、トランジスタＭ３を通る電流の交流成分は図８の曲線Ａにより示される様にクリップされる。図８に示す様に、曲線Ａのクリップ動作はＭ３を通る全電流が電流制限レベルの値、Ｉ１を越える時起こる。この歪みは比較的低い周波数信号（概略１００Ｈｚより低い）にとって最も重要であるがそれはより高い周波数成分を除く傾向にあるＯＡ２の出力上のキャパシターＣ５のローパスフイルター効果のためである（Ｃ５はノードＲＸへのハイパスフイルターを提供するがそれは今度はＯＡ１とＯＡ２の使用を通してトランジスタＭ１のゲートにローパスフイルター効果を発揮することを注意すること）。
【００５１】
図７の歪み調節回路ブロック７１０は該ＱＥ２ピンにも接続されているトランジスタＭ１４の制御を通してこのクリップ効果を補償する。該歪み調節回路ブロック７１０はスイッチＳ７が閉じることを通してモード３の電流制限モードで動作する。他のモードでは、スイッチＳ７は開いており、該歪み調節回路ブロック７１０は該直流保持回路に影響しない。該歪み調節回路ブロック７１０は、トランジスタＭ１４を通る電流が図８の曲線Ｂで示す様なトランジスタＭ３を通る電流のそれと反対の応答を有する様に動作する。トランジスタＭ３とＭ１４は共にＱＥ２ピンに接続されているのでトランジスタＭ３とＭ１４を通る電流の全交流成分の効果は一緒に加算される。図８の曲線ＡとＢは反対のクリップ効果を示すので、これらの電流の合計は、少なくとも第１次の桁では、クリップ動作と付随歪みに比較的に無関係である。曲線Ｂの電流応答はトランジスタＭ３，Ｍ１２，Ｍ１１及びＭ１４での電流を導く関係を通して得られる。かくして、図７に示すようサイズ化されたトランジスタでは関係ｉ（Ｍ１４）＝（１０×Ｉ２）−ｉ（Ｍ３）となり、トランジスタＭ３とＭ１４内の電流の交流成分による電話線で見られる最終交流成分は１０×Ｉ２である。Ｉ２の値はＩ２がクロスオーバ点でＩ（Ｍ３）／１０より大きくなるように選ばれる。
【００５２】
第２次直流保持回路
図７の直流保持回路７００はそれが第２次の直流保持回路である点で更に有利である。特に、該回路の周波数応答での第１及び第２の極はそれぞれキャパシターＣ５とＣ１２の使用により提供される。該第１の極は、キャパシターＣ５と、付随してＲＸピンに接続された抵抗器とで、もたらされる該ＲＸピンでのフイルター作用から来ている。このフイルター作用は、トランジスタＭ１とＭ３の共通のゲート線上の非常に小さい交流信号をもたらすには、高周波（例えば１００Ｈｚ以上）に於いては比較的充分である（かくしてこれらのトランジスタを通る低い交流電流成分となる）。しかしながら、低い周波数ではトランジスタＭ１とＭ３により多くの交流電流成分が存在しそれは低い周波数での歪みとなる。第２の周波数の極を該システムに付加することにより改良された周波数応答が得られる。例えば、トランジスタＭ３のゲート信号をより強く（more heavily）フイルターするためにトランジスタＭ１とＭ３のゲート間にもう１段のローパスフイルター作用が付加出来る。代わりに、図７に示す様に、該ＱＥ２ピンに接続されたキャパシターＣ１２の使用により追加のローパスフイルター作用が提供される。又該ＱＥ２ピンに接続されたフイルターキャパシターＣ１２の使用は、大きな電流シンク素子として使用される大型のＰＭＯＳ素子Ｍ７のノイズフイルター作用を提供する。
【００５３】
かくして、第２次の直流保持回路が提供される。第２次周波数応答回路の使用は１００Ｈｚ、２０ｍＡ、−１ｄＢｍで６０ｄＢｍより大きいＴＨＤを有する直流保持回路を提供する。１つの実施例で該電話線側集積回路１８０２Ｂの外部に置かれた２つのフイルターキャパシター（Ｃ５とＣ１２）を有する該第２次直流保持回路が示されるが、しかしながら、第２次直流保持回路を達成するために他の回路技術が使用されてもよい。３００Ｈｚで又はそれより下で、特に５０Ｈｚの下での様に低い周波数の極により周波数がポールする（poles）ことは望ましい。図解された実施例では、キャパシターＣ５でもたらされる第１のフイルターは１６Ｈｚの第１の極を提供する（トランジスタＭ１のゲート上のローパスフイルター効果）。キャパシターＣ１２でもたらされる第２のフイルターは０．４４Ｈｚで第２の極を提供する。
【００５４】
切替可能な時定数
直流保持回路が直流でインピーダンスを示し、交流周波数では該直流回路は該信号通路から除かれることが一般的には望ましい。この様な動作を達成する１つの方法は、数ヘルツから上の周波数でカットオフされる様に非常にゆっくり動作する直流回路を提供することである。これは、３００Ｈｚ（フルスケールで）より高い周波数では７５ｄＢのＴＨＤ、１００Ｈｚ（フルスケールで）より高い周波数では６０ｄＢのＴＨＤ、そして１００Ｈｚ（−９ｄＢｍで）より高い周波数では８０ｄＢのＴＨＤより大きい様な低歪み要求を有する非常に低い周波数のモデム信号（下方に約１０Ｈｚまで）を送信する時、特に重要である。しかしながら、非常にゆっくりした直流保持回路の使用は多くのピーテーテー（PTT）仕様での電話線インターフエース規格と矛盾する。例えば、迅速なオンフックとオフフックの切替を要求する幾つかのインターフエース規格である。例えば、オンフックとオフフック条件間の切替の安定時間（settling time）はオフフックイベントから２０ｍｓ内に９０％より大きいループ電流の安定があることが要求される。この様な時間の制約はパルス式ダイアル動作用には特に重要である。
【００５５】
本発明は該直流保持回路の速度に影響する切替可能な時定数の使用を含んでいる。かくして、該直流保持回路は、速い安定時間を有する第１の位相（位相１）と低い周波数動作を可能にするため遅い安定時間を有する第２の位相（位相２）とで動作する。かくして、該直流保持回路は迅速なオン／オフフック動作用の規格を充たすため使用されそして次いで該電話線がオフフックに行った後該直流保持回路は低い周波数の電話線信号動作を可能にするよりゆっくりした回路動作に切替られる。この仕方で可変動作周波数を有する直流保持回路が提供される。
【００５６】
動作の位相、高速位相１又は低速位相２、はスイッチＳ１，Ｓ２，及びＳ４により制御される。高速位相１の間は、スイッチＳ１は閉じられ、Ｓ２は開きそしてＳ４は閉じる。スイッチＳ１を閉じ、スイッチＳ２を開くことは該直流保持回路から第１の周波数の極（キャパシターＣ５により引き起こされた）を除去することになる。更に、スイッチ４ｗｐ閉じることは第２周波数極を３６０Ｈｚへ増加させるがそれは該ループ電流安定の時定数が今やキャパシターＣ１２及び抵抗器Ｒ１０９と並列の抵抗器１１０により設定されるからである。該キャパシターと抵抗器の値は、高速パルスダイヤル安定動作を与えるために２−３ｍｓ内の適切な安定を提供するよう選択される（上に示す様に）。位相１中に、キャパシターＣ５とＣ１２はそれらの適当な値に充電することは注意を要する。この充電が位相１から位相２への切替時に過渡的なグリッチ（glitch）を最小化することを助ける。該直流保持回路が位相２に切替られると、上記説明の標準的第２次直流保持回路動作がもたらされる。位相２はオフフック条件が起こった後約２００ｍｓで賦活するよう設定される。位相１と位相２の条件の間の切替は上記説明の全ての動作モード（モード０−３）で使用されてもよい。
【００５７】
かくして、２つの位相で動作可能なデーエイエイの直流保持回路が提供される。第１の位相は、オフフック条件の確立又はパルスダイヤル動作の様な信号情報の送信中に使用される動作の高速モードである。第２の位相は、電話ユーザーデータ（例えば、音声データ又はモデムの様な）の送信用に使用される動作のゆっくりしたモードである。該直流保持回路は、オフフック条件が最後に検出された後幾らかの時間まで第１位相にある（例えば２００ｍｓ）。その後該直流保持回路は第２位相に切り替えられる。オフフック条件（第１位相）を確立するための回路の時定数は比較的速く又は短く、典型的には１０ｍｓより少なく、より好ましくは５ｍｓより少なくそして図解された実施例では１ｍｓより少ない。ユーザーデータ送信（第２位相）中の回路の時定数は比較的ゆっくりで又は長く、典型的には１００ｍｓより大きく、より好ましくは２００ｍｓより大きくそして図解された実施例では約４００ｍｓである。
【００５８】
本発明の更に進んだ変型と代替え実施例は本説明を見た当業者には明らかである。従って、この説明は、図解としてのみ解釈され、そして本発明を実施する仕方を当業者に開示する目的用である。ここで示し説明された本発明の形は現在の好ましい実施例と取られるべきことは理解されるところである。形状、寸法及び部品配備では種々の変更がなされてもよい。本発明のこの説明の利点を得た後当業者に全て明らかなように、例えば、ここで図解され説明されたものが等価な要素で置き換えられてもよく、そして本発明の或る特徴は他の特徴の使用と独立に使用されてもよい。更に、ここで開示された本発明の種々の側面は、当業者には又明らかなように、組み合わせで又は別々に使用されてもよい。例えば、電流の導きはプログラマブルデーエイエイに関連してここで示されたが、直流電流制限規格用に電力の実質的な量を放散する外部素子の使用が非プログラム式デーエイエイ内で利用されてもよい。
【００５９】
他の事項のみならず、ここに説明される本発明の利点と特徴も明らかになる仕方が得られ、詳細に理解され得るように、上記で概説された本発明のより特定的説明が、付属する図面に図解され、その図面がこの明細書の１部を形成するその実施例を参照することにより得られる。
【００６０】
しかしながら、該付属する図面は本発明の単に例示的実施例を図解しており、従ってそれらはその範囲を限定すると考えられるべきでなく、何故なら本発明は他の等しく有効な実施例を認めているからである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の典型的応用を図解する電話セットのブロック図である。
【図２】 本発明の、電話線側回路と、アイソレーションバリヤと、そして被給電側回路とを有するデジタルデーエイエイ回路の総ブロック図である。
【図３】 本発明のデジタルデーエイエイ回路内の送信、受信信号通路の総ブロック図である。
【図４】 本発明の２つの集積回路｛アイシーエス（ICs）｝と、容量性アイソレーションバリヤと、そして外部回路とで実現されたデジタルデーエイエイ回路の総回路図である。
【図５−５Ｄ】 本発明の種々の直流成端モードの直流成端特性カーブである。
【図６】 本発明の電流制限を実施するための技術の総ブロック図である。
【図７】 本発明の直流保持回路の回路図である。
【図８】 本発明の歪み制限技術を電流特性のグラフである。
Claims (1)
- 電話線に接続される電話線側回路と、アイソレーションバリヤにより該電話線側回路に接続される被給電側回路とを具備し、
該電話線側回路が、直流保持回路を備えており、
該直流保持回路が、集積回路の内部の内部回路と該集積回路の外部の外部回路とを有し、
該直流保持回路は、直流電流制限要求を有さない第１の電話線インターフエース規格を充たす第１モードと、直流電流制限要求を有する第２の電話線インターフエース規格を充たす第２モードとで動作可能であり、
該直流保持回路が、該第１モード中よりも該該第２モード中に、より多くの電力が該外部回路内で放散されるように、該内部回路と該外部回路とが接続され、
該直流保持回路の該第１モードと該第２モードとの切替が、該アイソレーションバリヤを介する該被給電側回路からのデータによって、制御される
ことを特徴とする通信システム。
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