JPS5879314A - 差動増幅器および差動駆動方法 - 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】 本発明は増幅器に係り、さらに詳しくは、しかしこれに
限定する意味ではなく、電話線を駆動する半導体式加入
者線インタフェース回路（ＳＬＩＣ）の一部を形成する
増幅器に関する。

電話交換においては各加入者線は加入者線インタフェー
ス装置で終端されており、この装置は加入者線から信号
を受信した９加入者線に信号を送信したシしている。こ
の回路は従来はハイブリッド変成器で構成されている。

しかし変成器はかさはり、かつ高価であるため最近はト
ランジスタ回路を使用して構成することが注目されてき
た。

半導体式８ＬＩＣに適合するための主な信号条件及び各
々の条件に関する性能測定試験方法は以下のごとくであ
る。

見　半導体式５ＬＩＣは、加入者線に対して定められた
インピーダンス（ｚＴ）を与えなければならない。

このインピー、ダンス精度の測定は反射減衰量試験によ
って得られ、その試験回路は、添付の第５図に示されて
いる。この試験回路において七＝１±０．０５　％、 ＺＴ　”試験回路のインピーダンス土ｏ、６　ｓ　ｓで
ある。使用にあたっては信号電圧源ｖ５１を例えはＱ　
ｄＢｍに設定すると反射減衰量は２０１０ｇ？ｄＢ　　
で与えられる。ここでｖ５２は信号電圧でちゃインピー
ダンスＺＸと５ＩｄＣの接合部及び抵抗器Ｒ５１及びＲ
５２の接合部間で測定され光ものである。

１　半導体式５ＬＩＣは出力部におけるコモンモード信
号対差動信号変換係数が低いものでなければならない。

本性能はＬ工試験として知られている信号試験で測定さ
れる。その測定回路は添付の第６図に示されている。こ
の回路は一対の整合された３００オームの抵抗器Ｒ６□
、Ｒ６２で構成されこれらは５ＬＩＣの端子間に直列接
続されている。信号ｖ６□はこれらの抵抗器の接合部と
接地電位間に加えられ、その結果５ＬＩＣの端子間に生
じる電圧ｖ６２が測定される。Ｒ６，及びＲ６２は里＝
１±０．０００１６２ 程度まで整合度を上げる必要がある。性能Ｌ工は次式で
与えられる。　Ｌ工＝２０１ｏｇｌ　語１ｃ　　５ＬＩ
Ｃ出力部の信号はアースに対して高い信号平衡度を有し
ていなければならない。

本性能はＬ２試験によって測定され、この測定回路は第
７図に示されている。この回路は一対の６００オームの
抵抗器Ｒ７１及びＲ７２で構成され５ＬＩＣの出力部に
直列接続されている。信号電圧ｖ７−０が５ＬＩＣの出
力部に加えられ、抵抗器Ｒ７□及びＲ７２の接合部とア
ース間に展開される電圧ｖ７２が測定される。Ｌ２性能
は次式で与えられる。

Ｌ２＝　２０　ｌｏｇｌ恰１ 本発明の目的は、上述の要求を満す半導体線路インタフ
ェース回路で使用される増幅器を提供することである。

本発明の第１の特徴は、入力回路と、一対の出力端子と
、１つの基準インピーダンスと、各々の出力端子と入力
回路とに接続され、出力端子上の信号を監視し、出力端
子間の差信号を示す負フィードバック信号を生成し、該
負フィードバック信号を入力回路の信号と共に前記基準
インピーダンスに供給し、前記フィーＰバック信号と、
前記入力回路の信号との加算信号で定まる信号を前記基
準インピーダンスの両端に生せしめるフィードバック装
置と、前記インピーダンスと出力端子の各各とに接続さ
れ、基準インピーダンスを流れる電流に応じて、該電流
値に比例し、それぞれ逆方向の′直流をそれぞれの出力
端子に供給する２つの出力駆動装置とを含む二線駆動増
幅器が提供される。

本発明の第２の特徴は、２つの入力導線と、インピーダ
ンス装置で前記導線間に接続され前記導線上の信号の差
電圧に比例した電流が前記インピーダンスを流れるよう
にされた前記インピーダンス装置と、前記インピーダン
スに接続された電流検出装置で、前記インピーダンスを
流れる電流を検出し、該電流値に比例した出力信号を生
成する電流検出装置とを有する高同相成分除去性能差動
入力増幅器が提供される。

本発明の第３の特徴では、線路を監視し該線路上の差電
圧に比例した負フィードバック信号を生成し、基準イン
ピーダンスに前記負フィードバック信号と入力信号との
算術和信号を供給し、前記基準インピーダンスを輯れる
電流を監視し、線路の各々のｔ線に、基準インピーダン
スを流れる電流に比例しその極性が互いに反対の電流を
供給する手順で構成された二線線路差動駆動方法が提供
される。

次に本発明の実施例である電話線駆動増幅器を添付図を
参照して説明する。

第１図において、加入者線インタフェース装置は送信回
路１０から成シこれは加入者線の端子Ａ、Ｂに接続され
、入力端子１２に入力された音声信号に応じて加入者線
を介して加入者の電話機に音声信号を送信する。同様に
加入者線の端子Ａ、　Ｂには受信回路１１が接続されて
おシ、加入者の電話機（Ｓ）からのすべての音声信号を
受信し、それに応じた音声信号を出力端子１３よシ出力
する。受信回路１１は又、送信回路１０の入力端子１２
がらも信号を受信し側音な除去又は減少することを可能
としている。

送信回路１０Ｆｉ、音声信号を生成する以外に一定電流
を加入者線に流し加入者電話機（Ｓ）に電力を供給して
いる。

第２図において、第１図に示す受信装置で使用される差
動増幅器は入力端子２１を含み、この入力端子には電話
回線網から音声信号が供給される、この入力端子には基
準インピーダンスと電流検出回路２３の１端子が接続さ
れている。

差動増幅器は出力端子Ａ％Ｂ上に出力信号を出力し、こ
れらの出力端子は電話回線のＡ及び３回線を駆動するよ
うに接続されている。各々の出力端子Ａ及びＢＫｆｌ続
されているのは、回線電圧検出増幅器２４の入力端子で
あシ、この検出増幅器の出力は、前記出力端子上に生じ
る差電圧に比例している。この検出増幅器２４の出力は
基準インピータンス２２のもう一方の端子に接続されて
いる。

電流検出回路２３の出力は導ｍ２５に接続され、この導
線２５ｔｉ互いに極性が逆でその出力が出力端子Ａ、Ｂ
にそれぞれ接続されている一対の制御可能な電流源Ｇ工
及び０２に接続されている。実際電流源Ｇ０及びＧ２Ｆ
ｉ精密な鏡電流源となっている。

運転時回線電圧検出増幅器２４は出力端子図及び物）の
間の差信号を監視し出力信号ｖＬを出力する、この出力
信号は入力端子２１に入力される音声信号から精密イン
ピーダンス２２において減算される。このインピーダン
スを流れる電流は正確に電流検出回路によつそ監視され
、出力端子Ａ及びＢに対し、可制御電流源Ｇ工及びＧ２
を差動的に反映される。この構成による利点は増幅器の
出力インピーダンスが精密基準インピーダンス２２の値
によって制御できる点である、この精密基準インピーダ
ンスは、他の回路要素の利得に依った係数でスケーリン
グされている。又構造が簡単であるため必要とする反射
減衰量の仕様が通常精度の素子を用いて実現できる。さ
らにコモンモード信号対差動変換比率及び対地信号平衡
度（即わちＬ工及びＬ２性能、）・はただ２つの可制御
電流源Ｇｌ及びＧ２の精度によってのみ制限される、こ
れらの電流源は精密鏡電流源で構成されるものである。

第６図において、加入者線インタフェース回路は入力端
子３１を有しこれは入力抵抗器（Ｒ８）を経由して増幅
器（Ａ、）の加算接続端子に接続されている。この加算
接続端子には又、抵抗器（Ｒ１１）及びキャパシタ（Ｃ
３）を経由した負フィードバック路が接続されている。

このフィーｒバック路は増幅器（Ａ５）及び（Ａ８）、
トランジスタ（Ｇ４）及びその周辺素子で構成されてい
る。

増幅器（Ａ７）の出力は基準インピーダンス網３２を介
して接地されている。この回路網を流れる電流ＦｉＡ１
、Ｑｌで構成され九出力増幅器の組合わせ回路で検出さ
れ、その信号は避嘗器３４を介して出力端子（６）に反
映される。

出力端子（Ｂ）はＡ４．０２による組み合わせ回路出力
で駆動されてお夛、この組み合わせ回路の一人力はＡ３
、Ｇ３で構成され良増幅器の組み合わせ回路を経由して
差動入力増幅器（Ａ２）の出力に接続されている。増幅
器（Ａ２）の出力は又抵抗器（Ｒ３）を介してＡ１、Ｑ
ｌで構成された出力駆動増幅回路に接続され、その出力
は出力端子（人）に接続されている。

増幅器（Ａ２）及び増幅器、（Ａ１）、（Ａ２）及び（
Ａ２）（Ａ３）、（Ａ４）で、構成されたフィードバラ
クルージの機能は出力端子（Ａ）及び（Ｂ）の電圧の和
が常に基準値に等しくなるようにすることである、即わ
ち出力端子には等しく反対方向の電流路が存在している
。このような構成は米国特許出願第８０．３３４７７号
に開示されている。同相成分除去比を最適にするために
は、フィー？パックルーツＡ１、Ａ２及びＡ２、Ａ３、
Ａ４の利得を一致させる必要がある。出力端子上に等し
く反対方向の電流路を確実に作る際に、増幅器（Ａ２）
は増幅器（Ａ３）及び（Ａ４）を含む回路を介して、基
準インビーダンス内を流れる電流に比例した電流が出力
端子（Ｂ）に流れるように動作している。

増幅器（Ａ５）及び（Ａ８）そしてトランジスタ（Ｑ４
）で構成されたフィードバック路は２つの入力導［３５
及び３６を有している、入力導線３５は抵抗器（Ｒ４）
を介して増幅器（Ａ５）の非反転入力端子に接続されて
いる。もう一方の入力導線３６はインぎ−ダンス網（Ｚ
Ａ）を介して、増幅器（Ａ５）の反転入力端子に接続さ
れている。増幅器（Ａ５）の出力は、トランジスタ（Ｑ
４）の制御電極に接続され、そのドレイン電極は、増幅
器（Ａ５）の反転入力端子に接続されている。これによ
って単−負フィードバック回路が構成され、増幅器はそ
の線型領域で動作し得る。トランジスタ（Ｑ４）のソー
ス電極は反転増幅器の仮想接地点に接続されておりこの
増幅器（Ａ８）の反転入力端子と出力端子間にはフィー
ドバック抵抗器（Ｒ１２）が接続されている。

フィードバック路は下記のように動作する：増幅器（Ａ
５）の入力端子には電流が流れ込まないので増幅器（Ａ
５）の非反転入力端子に現れる電圧は入力導［３５の電
圧と勢しい。増幅器（Ａ５）はその線型動作領域で非常
に高利得の増幅器であるため、反転入力端子の電圧は実
、質的に非反転入力端子上の電圧に等しくなければなら
ない。

従って入力導線３５及び３６の間の差電圧はインピーダ
ンス（ｚＡ）の両端に生じる。この結果この差電圧に比
例した電流が流れる。電流は増幅器の反転入力端子には
流れることができないので、増幅器（Ａ５）の周辺フィ
ードバック路及びトランジスタ（Ｑ４）を通って流れる
。

この電流はトランジスタ（Ｑ４）を通って流れるが、ト
ランジスタの制御電極には電流が流れないので不変であ
る。従って電流は増幅器（Ｑ８）の仮想接地点に流れる
。この結果増幅器（Ａ８）の出力端子には電流とフィー
ドバック抵抗器（１，２）の抵抗値の積に等しい電圧が
発生する。

増幅器（Ａ５）、（Ａ８）及びトランジスタ（Ｑ４）Ｋ
よる組み合わせ回路は差電圧検出増幅器となシその利得
はインピーダンス回路網（ＺＡ）及び抵抗器（Ｒ１２）
によってのみ制御され、この利得は２つの入力導線上の
信号に対して同じである。この回路は従って非常に良好
な同相成分除去性能を有し、これはインピーダンスの正
確な整合を必要とはしない。

第６１全体において、反射減衰性能に影響する素子は下
記のとうシである： （１）二線信号検出精度は第６図の（Ｒ１２）及び（Ｒ
５）の精度で定まる。

（１１）音声駆動信号と二線音声検出信号との差信号は
（Ｒ８）と（Ｒ１１）の精度で定まる。

佃）ＺＴの精度はインピーダンスを定める。

曖Ｖ）ＡＭ路の相互コンダクタンス精度はＲ１３、Ｒ１
４、藝及びＲ１５の精度で定まる。

（ｖ）　　Ａ及びＢ線路電流源の平衡精度（Ｌ２ループ
を参照） Ｌ２性能に影響する素子は、検出抵抗器（Ｒ１）及び（
Ｒ２）の整合度及びこの平衡ループに関係するループ利
得である。誤差増幅器（Ａ２）はループの補償要素とな
る。Ａ及びＢｆｓ路に対地に対して均等負荷を持たせる
ことは曳好なＬ２性能を得るために考慮しなければなら
ない重要な点である。

Ｌ１性能に影響する要素としては、誤差増幅器（Ａ２）
の出力からの２本の信号路と、Ａ及びＢ線路に流れる電
流との整合度が問題となる。これはただ６対の精密整合
抵抗器（すなわち、Ｒ５、Ｒ７、ＲＩＯ，Ｒ３、Ｒ１４
、Ｒ１５）のみに関係する。

この構成から明らかなように非常に高いＬ２性能がＲ１
及びＲ２の整合をとることにより定まる。

（抵抗器を０．１％に整合すると６０　ｄＢ　　となる
）Ｌ１性能は３対の抵抗器Ｒ７とＲＩＯ−Ｒ１４とＲ３
及びＲ６とＲ１５の整合度により定まる。（０，１％に
整合すると５０　ｄＢ　　となる。）反射・減衰性能は
ＺＴを合成する素子数によシ一番低下する。しかしなが
らこの性能は一般的に３つの性能係数のうちで一番ゆる
く仕様が定められている。

第４図は第３図に示す回路が、集積回路の形で実現され
ている様子を示している。

集積回路は典型的にはＢＩＤＦＥＴ工程で製造される。

この工程は同一チップ上に電界効果及びパイポーラトラ
ンジスタの生成を可能とする。増幅器（Ａ１）から（Ａ
１０）はバイポーラ及び電界効果トランジスタを混合し
て構成したものである。トランジスタＱｌからＱ４　ｉ
ｌｌ　Ｌばしｉｉ′ＤＭＯ８と呼ばれる。

二重拡散ＭＯ８）ランジスタである。これらのＶＤ８０
の典型的な値は２００ポルトである。この高電圧技術に
よシ集積回路を電話回線の駆動に使用する際に出カバソ
ファ増幅器を必要とはしなくなった。

本発明は電話回線駆動増幅器以外に広い応用範囲があろ
う、例えば高性能音響増幅器、サーボ装置、自動工場設
備の制御装置、及び同棟の装置に使用できよう。

電気的に相補的な回路も又、本発明の範囲でおることは
明らかであろう、すなわち電流信号が電圧信号に置換え
られたり、その逆であるような回路である。

【図面の簡単な説明】

第１図は加入者線インタフェース装置のブロック図、 第２図社、第１図に示す構成で使用するのに適した送信
装置を簡略化して示した模式図、第６図は、第１図に示
す構成で使用するのに適した送信装置を示す４う一つの
模式図。 第４図は、第６図の回路を集積回路を使用して実現した
回路図、 第５図、第６図及び第７図は種々の試験回路図を示す。 符号の説明 １０・・・送信回路 １１・・・受信回路 ２３・・・電流検出器 ２４・・・電圧検出増幅器 Ａ１〜ＡＩＯ・・・増幅器 Ｑｌ　−Ｑ４・・・トランジスタ ３５．３６・・・入力導線 代理人　　浅　村　　　皓 手続補正書（自発］ 昭和５７年９月２１日 特許庁長官殿 １、事件の表示 昭和５７　年特許願第１４５９６４　　号２発明の名称 差動増幅器 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 住　　所 氏名　　　テキサス　インスツルメンツ　インコーホレ
イテッド（名　称） ４、代理人 ５、補正命令の日付 昭和　　年　　月　　日 ８、補正の内容　　別紙のとおり 明細書の浄書　（内容に変更なし） 手続補正書（方式） 昭和ｔ７年２２月／＜を日 特許庁長官殿 １、事件の表示 昭和ｇ７年特許願第１ぐ（ロ）Ｆｉｌ　　号３、補正を
する者 事件との関係　特許出願人 住　　所 ４、代理人 ５、補正命令の日付 昭和！７年〃月８θ日 ６、補正ｌとより増加する発明の数 ７、補正の対象 図面の浄書　（内容に変更なし） ８、補正の内容　　別紙のとおり

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）入力回路と、一対の出力端子と、一つの基準イン
   ピーダンスと、各々の出力端子と入力回路に接続されて
   、該出力端子の信号を監視し、出力端子間の差信号を示
   す負フィードバック信号を生成し、該フィードバック信
   号を入力回路の信号と共に前記基準インピーダンスに供
   給し、前記フィードバック信号と前記入力回路の信号と
   の加算信号で定まる信号を前記基準インピーダンスの両
   端に生ぜしめるフィードバック装置と、前記基準インピ
   ーダンスと出力端子の各々とに接続され、前記基°準イ
   ンピーダンスを流れる電流に応じて、該電流値に比例し
   それぞれ逆方向の電流をそれぞれの出力端子に供給する
   ２つの出力駆動装置とを含む二線駆動差動増幅器。 （２、特許請求の範囲第１項に記載の増幅器において、
   前記フィードバック装置が、前記出力端子のそれぞれに
   接続された２つの入力導線を有する高同相成分除去性能
   差動入力増幅器と、前記導線間の差電圧に比例した電流
   が流れるように前記導線間に接続されたインピーダンス
   装置と、峡インピーダンス装置に接続され、インピーダ
   ンス装置を流れる電流を検出し、該電流値に比例したフ
   ィードバック信号を生成する丸めの電流検出装置とで構
   成された二線駆動差動増幅器。 （３）特許請求の範囲第２項に記載の増幅器において、
   前記高同相成分除去性能増幅器が１つの差動入力高利得
   増幅器でその一方の極性の入力が一方の入力導線の電位
   を保持するように接続され、もう一方の極性の入力が第
   ２の基準インピーダンスを介してもう一方の導線に接続
   されている前記差動入力高利得増幅器と、皺高利得増幅
   器の周辺に接続され前記差動入力高利得増幅器をそのＩ
   ＩＩ型動作領域内で作動せしめる局部フィードバック装
   置とで構成されている二線駆動差動増幅器。 （４）　　！許請求の範囲第６項に記載の増幅器におい
   て、前記局部フィードバック装置が、高電流利得増幅器
   の反転入力が前記第２の基準インピーダンスと前記イラ
   ンジスタの入出力コモン電極とに接続され、該トランジ
   スタの制御電極が前記差動入力高利得増幅器の出力端子
   に接続されている二線駆動差動増幅機。 （５）　　特許請求の範囲第４項に記載の増幅器におい
   て、前記電流検出装置が高利得増幅器を含みその加算端
   子が前記トランジスタを介して基準インピーダンスに接
   続され、前記第２の基準インピーダンスを通って流れる
   電流を受けてその出力端子にフィードバック信号を発生
   させる二線駆動作動増幅器。 （６）特許請求の範囲第１項に記載の増幅器において、
   前記出力駆動装置が各々の出力端子に接続されたそれぞ
   れの出力増幅器と、各々の出力端子に接続された監視装
   置で、出力端子の電圧を監視し出力端子における電圧の
   和と基準電位との間の差を示す誤差信号を生成し、該誤
   差信号を各々の出力増幅器に供給し出力端子部において
   、前記電圧の和が前記基準電位に近づくように電圧を増
   減させる前記監視装置とを含む二線駆動差動増幅器。 （７）特許請求の範囲第６項に記載の増幅器において、
   １つの出力増幅器に対しては基準インピーダンス内を流
   れる電流に比例した電流は前記監視装置を介して制御さ
   れ、もう一方の出力増幅器においては直接制御されてい
   る二線駆動差動増幅器。 （８）２つの入力導線と、インピーダンス装置で前記導
   線間に接続され前記導線上の信号の差電圧に比例した電
   流が流れるように構成された前記インピーダンス装置と
   、前記インピーダンスに接続された電流検出装置で、前
   記インピーダンスを流れる電流を検出し、該電流値に比
   例した出力信号を生成する電流検出装置とを有する高同
   相成分除去性能差動入力増幅器。 （９）特許請求の範囲第８項に記載の増幅器において差
   動入力高利得増幅器の一極性入力が１つの入力導線の電
   位を保持するように接続され、吃り一方の極性入力がイ
   ンぎ−ダンス装置を介してもう一方の導線に接続されて
   いる前記差動入力高利得増幅器と、該高利得増幅器の周
   辺に接続され前記差動入力高利得増幅器をその線型動作
   領域内で作動せしめるフィードバック装置とで構成され
   ている高同相成分除去性能差動入力増幅器。 Ｑｌ　　特許ｉｌ！＜の範囲第９項に記載の増幅器にお
   いて、前記フィードバック装置が高電流利得トランジス
   タを含み前記差動入力高利得増幅器の反転入力が前記イ
   ンピーダンス装置と前記トランジスタの入出力コモン電
   極とに接続され、該トランジスタの制御電極が前記差動
   入力高利得増幅器の出力端子に接続されている高同相成
   分除去性能差動入力増幅器。 Ｑυ　特許請求の範囲第１０項に記載の増幅器において
   、前記電流検出装置が高利得増幅器を含み、その加算端
   子が前記トランジスタを介して基準インピーダンスに接
   続され、基準インピーダンスを流れる電流を受けて、該
   電流値に比例した出力信号を発生させる高同相成分除去
   性能差動入力増幅器。 （６）線路を監視し、該線路上の差電圧に比例した負フ
   ィードバック信号を生成し、基準インピーダンスに前記
   負フィードバック信号と入力信号との算術和信号を供給
   し、前記基準インピーダンスを流れる電流を監視し、線
   路の各々の電線に、基準インピーダンスを流れる電流に
   比例しその極性が互いに反対である電流を供給する手順
   で構成された二線線路差動駆動方法。