JPH04130591A - 複素数加重係数を有する加算増幅器およびそのような加算増幅器を備えたインターフェイス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

［０００１］

【産業上の利用分野】

本発明は、複素数加重係数を有する加算増幅器およびそ
のような加算増幅器を含む２線・４線インターフエイス
に関する。 ［０００２］

【従来の技術】

２線・４線式インターフェイスまたはハイブリッド回路
は電話および伝送システムにおいて長い間使用されて来
ている。ハイブリッド回路は受信機（例えば電話機の受
信機）を送信機（例えば電話機の送信機）から分離し、
両者を２線式ラインに結合させるように構成された３ポ
一ト回路網である。これを行うためにはハイブリッド回
路に加えてインピーダンスシミュレーション回路網が必
要である（例えばに、　５ｔｅｉｎｂｕｃｈ、　Ｗ、　
Ｒｕｐｐｒｅｃｈｔ、　Ｎａｃｈｒｉｃｈｔｅｎｔｅｃ
ｈｎｉｋ、　ｕ、　ａ、　、　１９８V．２３５〜２４
１頁 参照）。ドイツ郵政省では８２０オームの抵抗と１１５
ｎＦのキャパシタの並列装置と直列の２２０オームの抵
抗によって与えられるインピーダンスをシミュレートす
る回路網を要求している。その他の国の郵政省も類似し
た値を有する同じような装置を要求している。 ［０００３］ 各加入者に対して設けられなければならないこれらの装
置に対しては特にコストおよび複雑性を減少させること
が緊急課題である。それ故インピーダンスシミュレーシ
ョン回路を備えた２線・４線式インターフェイスも含む
これらの装置は可能な限り集積回路として構成される。 集積回路における特別の問題はキャパシタンスである。 最小限の要求は予め定められたキャパシタンス値の代り
に任意の他の値が使用され、それでも所望の特性が得ら
れることである。２線・４線式インターフェイスは異な
った要求を満たさなければならい。それ故多くの従来の
設計は、互いに予め定められた関係を持たなければなら
ない容量性部品を有する多数のインピーダンスを含んで
いる。絶対値の偏差はしばしば相互偏差よりも影響が少
ないから、部品の公差は非常に厳密でなければならない
。それ故、目的はできるだけ少ないインピーダンス、理
想的にはただ１つのインピーダンスで調整することであ
る。 ［０００４］ 設計に応じて２線・４線式インターフェイスは１または
２のフィードバックループを備えている。２線式ライン
により表されるインピーダンスにより、０度および１８
０度とは異なる位相が発生する。これは複素数加重係数
を有する電圧を加算するのと等価である。 ［０００５］ よく知られているように、フィードバック演算増幅器を
含む加算増幅器の出力電圧は演算増幅器の反転入力にキ
ルヒホッフの第１法則を適用することによって得られる
。 ［０００６］ Ｕａ　＝Ｒ（Ｕｌ　／　Ｒ１＋Ｕ２　／　Ｒ２＋−・）
ここで、Ｒ＝フィードバック抵抗 Ｕｌ、Ｕ２・・・＝加算電圧 Ｒ１，Ｒ２・・・＝反転入力に供給される入力の電圧降
下のための抵抗容易に理解できるように全ての加重係数
に共通であるフィードバック抵抗Ｒのみが直接比例効果
を有している。個々に作用する直列抵抗は反比例効果を
有している。 ［０００７］ 一般に全ての抵抗が純粋にオーム抵抗であり加重係数が
実数である限りこれは重要ではない。もしも加重係数が
複素数であれば、この限定は多くの場合に望ましくない
。これは上記のインターフェイスの場合のように加重係
数が予め定められた複素インピーダンスの実数の倍数に
等しい場合に適用される。 ［０００８］

【発明が解決しようとする課題】

本発明の目的は、複素数加重係数が簡単な方法で得るこ
とができ、それ故特に２線・４線式インターフェイス用
として適している加算増幅器を提供することである。 ［０００９］

【課題を解゛決するための手段】

この目的は、特許請求の範囲に記載されているような演
算増幅器と、その演算増幅器の出力と反転入力との間の
フィードバック抵抗と、その演算増幅器の非反転入力と
加算増幅器により加算されるべき信号電圧の与えられる
各回路点との間の電圧降下抵抗とを具備している加算増
幅器において、複素数加重係数で信号電圧を加算するこ
しができるように前記信号電圧に割当てられた電圧降下
抵抗に先行してフィードバックを有する付加的な演算増
幅器が配置され、そのフィードバックインピーダンスは
オーム抵抗と共に所望の複素数加重係数が得られる複素
数構成である加算増幅器によって達成される。これは請
求項２に記載されたような２線・４線式インターフェイ
スとして実現され、さらにその他の実施態様はその他の
請求項に記載されている。 ［００１０］

【実施例】

以下、添付図面を参照して本発明の詳細な説明する。図
１の加算増幅器は２個の増幅段ＶＳＩ’およびＶＳ２’
を有する。第１の増幅段ＶＳＩ’は演算増幅器を含みそ
の非反転入力は接地され、反転入力は一方では電圧降下
抵抗Ｒｂを介して電圧Ｕ２に接続され、他方ではインピ
ーダンスＺを介して増幅段の出力に接続されている。こ
の出力における電圧は、　Ｕ２’＝Ｕ２　・Ｚ／Ｒｂ　
　である。利得はしたがって複素数値Ｚの実数倍に等し
い。もしも電圧降下抵抗Ｒｂがインピーダンスによって
置換されればさらに自由度が得られる。 ［００１１］ 第２の増幅段ＶＳ２’も演算増幅器を含み、その非反転
入力は接地され、反転入力電圧降下抵抗Ｒａを介して電
圧Ｕ１に接続され、電圧降下抵抗Ｒｃを介して電圧Ｕ２
’に接続され、またフィードバック抵抗Ｒを介してこの
増幅段の出力に接続されている。この出力における電圧
は、次のように表される。 Ｕａ　＝Ｕ２　ＺＲｃ／　（Ｒ−Ｒｂ　）＋ＵＩ　Ｒ／
Ｒａ図２のインターフェイス回路は両方向で動作する２
線式ラインａ、ｂと、一方向で動作する受信ラインＥお
よびと一方向で動作する送信ラインＳとのインターフェ
イスをするように機能する。 ［００１２］ ２線式ラインａ、ｂはインピーダンスシュミレーション
回路網Ｎにより終端されている。受信ラインＥにより入
来する信号はシュミレーション回路網に含まれている加
算増幅器、すなわち増幅段ＶＳ２を通ってインピーダン
スシュミレーション回路網Ｎ内に供給され、２線式ライ
ンａ、ｂに到達する。送信ラインＳの方向ではインター
フェイスは送信増幅器■Ｓ１を備え、それは一方では差
動増幅器として接続されていることによって２線式ライ
ンａ、ｂ間の電圧を評価し、他方では受信ラインＥから
の信号による２線式ラインａ、ｂ間の電圧の部分の補償
を行うために受信ラインＥの線間電圧に比例する同位相
信号を加算する。シュミットトリガ−形式の制御信号受
信装置ＳＳＥは２線式ラインａ、ｂの電位を予め定めら
れたしきい値と比較して２線式ラインａ、ｂに供給され
た共通モード信号からデジタル信号ＤＳを導出する。原
理的にデジタル信号の代りにアナログ信号も共通モード
信号として伝送されることができる。このために必要条
件は共通モード干渉信号が無視できる程度であり、制御
信号受信装置ＳＳＥがシュミットトリガ−ではなく増幅
器形式であることである。いずれにせよ２線式ラインａ
、ｂはその特性インピーダンスではなく抵抗で共通モー
ド信号に対して終端されるという事実を考慮しなければ
ならない。 ［００１３］ インターフェイスは通常加入者回路の一部を構成してい
るカミ他の機能はここでは示されていない。 ［００１４］ シミュレートされるインピーダンスは図３に示されてい
る。それは抵抗ＲｐとキャパシタＣｐとの並列接続から
形成される複素インピーダンスＺｐおよびそれと直列に
接続された抵抗Ｒｖによって構成されている。 ［００１５］ このインピーダンスは図２の回路網Ｎによってシミュレ
ートされる。図示の実施例は接地に対して平衡され、周
波数応答特性の補償を必要とすることなく受信ライン上
の信号の供給を許容する。また電流供給システムを使用
することによって２線式ラインａ、ｂに直接遠隔供給電
流と共にこの信号を注入することを可能にする。電流供
給システムの１例はドイツ特許ＤＥ−Ｏ３３４２８１０
６号明細書（図３の供給回路１）に示されている。 ［００１６］ 図２のインピーダンスシュミレーション回路網Ｎは測定
装置Ｍと、増幅段■Ｓ１と、上述の増幅段ＶＳ２からな
る２段増幅器と、インバータエとを具備している。測定
装置Ｍは２個の電流感知抵抗Ｒ１，Ｒ２を備えており、
それら電流感知抵抗Ｒ１，Ｒ２はまた直流に関する２線
式ラインの終端抵抗である。特定の値が特定されるか、
またはそれらに有効であるならば、それは直接的に使用
されることができる。他方Ｒ１＝Ｒ２＝Ｒｖ　／　２　
　であると都合がよい。測定装置Ｍおよび後続する増幅
器の利得は自由に選択することができるから、任意の値
が電流感知抵抗Ｒ１，Ｒ２に対して選択されるが、それ
らは対称性のために等しくなければならない。それらは
Ｒｖ／２より大きくてはならない。重畳される共通モー
ド電流は存在すると仮定するから、共通モード成分に含
まれない電圧は抵抗Ｒ３。 ・・・・・・、Ｒ６からなるブリッジ回路によって取除
かなければならない。 ［００１７］ ２段増幅器は、複素部分インピーダンスが出方電流に対
するものであるときその出力電圧がその出力電流対する
ものであるように測定装置Ｍからの出力信号を増幅する
。したがってその利得はこの部分インピーダンスの実数
倍に等しくなければならない。フィードバック演算増幅
器の利得はフィードバック抵抗（ＶＳ２の場合にはＲ８
）に比例し、その電圧降下抵抗（ＶＳ２の場合にはＲ１
５）に反比例する。フィードバック路が予め定められた
部分インピーダンスＺｐを含み、オーム電圧降下抵抗に
よって先行されている増幅器はそれ故所望の利得を有す
る。 その成分が互いに部分インピーダンスＺｐにおけるのと
同様な関係を有する類似のインピーダンスは電圧降下抵
抗が対応して変化するならば同じ効果を有するであろう
。第２の増幅段と同様に実数の利得を有する増幅段はい
ずれにしても基本的作用は変更されない。 ［００１８］ 増幅器を実数の利得を有する増幅段を含む２段に分割す
ることは、付加的な信号、この場合には受信ラインＥか
らの信号が容易に付加されることができる利点を有する
。もしもこれが必要ではないならば、例えばこの信号が
上述のように直接２線式ラインに供給されるならば、単
一段の増幅器で充分である。 ［００１９］ 単一段の増幅器はまた加算増幅器として使用されること
ができる。しかしながら、受信ラインからの信号が付加
される電圧降下抵抗がフィードバックインピーダンスと
同じ複素数構造を有するインピーダンスと置換されるか
、或いは測定装置Ｍからの信号が付加される電圧降下抵
抗（この場合にはＲ１５）が部分インピーダンスＺｐに
反比例するインピーダンスと置換されなければならない
。 ［００２０］ インバータ■を通り第２の感知抵抗Ｒ２を通って、電流
は接地に対して平衡される。両者は平衡が要求されなけ
れば省略することができる。 ［００２１］ ２線式ラインａ、ｂの画線の電位は付加的な電圧降下抵
抗を介して第２の増幅段ＶＳ２およびインバータ■の非
反転入力において直流電圧を付加することによって接地
電位に関して上下させることができる。図２はこの接続
を破線で示している。 ［００２２］ 好ましい適用は図４に示されている。左側の部分はイン
ピーダンスシミュレーション回路網を含む高度に概略化
されたインターフェイスを示しており、右側の部分は２
線式ラインａ、ｂによりインターフェイスに接続された
電話端末を示している。電話端末は単に制御信号すなわ
ちデジタル信号ＤＳの発生のみに関して示されている。 ２線式ラインの各線ａ、ｂは制御された電流源を通って
接地されその電流源はデジタル信号ＤＳによって制御さ
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の広帯域増幅装置の加算増幅器の回路図。

【図２】 本発明の加算増幅器を含む本発明によるインターフェイ
スの１実施例の回路図

【図３】 合成されるべきインピーダンスの構成図。

【図４】 本発明の好ましい適用のブロック図。

【符号の説明】

ＶＳＩ’・・・第１の増幅段、ＶＳ２’・・・第２の増
幅段。 ダンスシュミレーション回路網。 Ｍ・・・測定装置。 Ｎ・・・インピー

【書類名１ ［図１１ 図面 【図２１ 【図３１ 【図４】

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】演算増幅器と、その演算増幅器の出力と反
   転入力との間のフィードバック抵抗と、その演算増幅器
   の非反転入力と加算増幅器により加算されるべき信号電
   圧の与えられる各回路点との間の電圧降下抵抗とを具備
   している加算増幅器において、 複素数加重係数で信号電圧を加算できるようにするため
   に前記信号電圧に割当てられた電圧降下抵抗に先行して
   フィードバックを有する付加的な演算増幅器が配置され
   、そのフィードバックインピーダンスはオーム抵抗と共
   に所望の複素数加重係数が得られる複素数構成であるこ
   とを特徴とする加算増幅器。
2. 【請求項２】両方向性で動作する２線式ライン、特に電
   話加入者ラインと、受信ラインおよび送信ラインの２つ
   の単方向性の動作のラインとの間のインターフェイス装
   置において、 受信ラインから２線式ラインへの第１のブランチと、２
   線式ラインから送信ラインへの第２のブランチと、受信
   ラインから送信ラインへの第３のブランチと、２線式ラ
   インを終端し複素部分インピーダンスとそれと直列の抵
   抗とから構成された複素インピーダンスをシミュレート
   する回路網とを具備し、前記回路網は、利得が複素部分
   インピーダンスの実数倍に等しい増幅器を具備し、 前記増幅器により増幅される電圧は電流感知抵抗中の電
   流を測定する測定装置の出力電圧に等しく、 前記電流感知抵抗は増幅器の出力電流がそれを通って流
   れ、前記電流は前記回路網を流れる電流であり、 増幅器は２段増幅器であり、演算増幅器と、演算増幅器
   の出力と反転入力との間のフィードバック抵抗と、反転
   入力と受信ラインとの間の電圧降下抵抗と、反転入力と
   付加的な演算増幅器との間の付加的な電圧降下抵抗とを
   具備し、この付加的な演算増幅器はそのフィードバック
   インピーダンスがオーム抵抗と共に所用の利得が得られ
   る複素数構成であることを特徴とするインターフェイス
   装置。
3. 【請求項３】増幅器の出力電圧を反転するインバータが
   設けられ、前記電流感知抵抗と同じ値を有する抵抗が設
   けられ、この抵抗を前記インバータの出力電流が流れ、
   前記インバータの出力電流は増幅器の出力電流と同様に
   前記回路網を流れる電流であることを特徴とする請求項
   ２記載の広帯域増幅装置。
4. 【請求項４】第２の増幅段とインバータが接地電位に対
   して共通の基準電位にあり、接地電位に対して等しくな
   い２線式ライン上の信号を評価することができる共通モ
   ード信号受信装置が設けられていることを特徴とする請
   求項３記載の広帯域増幅装置。
5. 【請求項５】接地電位に対する基準電位がゼロと異なり
   、共通に発生する共通モード基準信号よりも大きく、共
   通モード信号受信装置が前記基準電位を越えた共通モー
   ド信号にデジタル的に応答することを特徴とする請求項
   ４記載の広帯域増幅装置。