JPS6135058A - 電流特性整形回路 - 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】 本発明は電流特性整形回路、あるいはプロフィル回路に
関連する。より詳細には、本発明は所定の動的範囲の入
力電流を類似の範囲の区分的線形特性の出力電流に変換
する回路に関連する。

電話通信システムにおける長年の問題は、ループの適切
な動作を中央局バッテリーからの最低限のドレインにて
効率的に保ちながらループ動作電流を加入者電話回線回
路に提供する問題であった。デジタル電話加入者ループ
・システムにおける１つの問題は、中央局から離れた遠
隔地にある信号処理ターミナルの所に散免する電圧を最
低限に押えることにある．遠隔ターミナルの所の電子回
線フィード回路は加入者電話機がオフ・フック状態にあ
るとき、正常な動作を保つために十分な電流を供給でき
ることが要求される。要求される量は加入者回線回路の
長さに依存する。通常、回線フィード回路には回線に供
給する電流を特定の長さの回線を動作するために、いつ
、いかに、変更するかを決定するための電流プロフィル
帰還回路が含まれる。遠隔ターミナルの所で散免する電
力をループの長さと無関係に一定に保つための技法にお
いては、電流プロフィルが区分的線形関数に変形される
。当技術において周知の区分的線形電流関数を生成する
ための回路は通常比較的複雑であり、集積回路形式の場
合は大きなシリコン領域を必要とし、また離散的要素の
形式の場合は大きな労賃が必要とされる。

区分的線形電流特性を生成するための技法の１つは、↓
」８２年ＩＥＥＥ国際固体回路倉延（１９８２ＩＥＥＥ
　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　５ｏｌｉｄ−５ｔａｔ
ｅ　Ｃ１ｒｃｕｉｔ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ）のページ
２０４−２０５のｐ、ｃ、ディビス（Ｐ、　Ｃ，Ｄａｖ
ｉｓ）らによる論文［ハイブリッド集積トランクおよび
加入者回線インタフェース（Ａ　ＨｙｂｒｉｄＩｎｔｅ
ｇｒａｔｅｄ　　Ｔｒｕｎｋ　　ａｎｄ　　５ｕｂｓｃ
ｒｉｂｅｒ　　ＬｉｎｅＩｎｔｅｒｆａｃｅ）　Ｊにお
いて説明されている。ここでは、多重帰還回路と協同し
て幾つかの異なる負荷回線オプションを提供するための
演算増幅器が提供される。

もう１つの例は、Ｊ、Ｖ、ウェイト（Ｊ、Ｖ。

Ｗｃ１ｔ）らによる５′、増　器の理論および用途（Ｉ
ｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｔｏ　０ｐｅｒａｔｉｏｎａ
ｌ　ＡｍｐｌｉｆｉｅｒＴｈｅｏｒｙ　ａｎｄ　Ａｐｐ
ｌｉｃａｔｉｏｎｓ　　）、マグロ−ヒルブック社（Ｍ
ｃＧ′ｒａｙ−Ｈｉｌｌ　Ｂｏｏｋｓ　）、１９７５年
、ページ１７１〜１８７において説明されている。ウェ
イト（１ｉｌａｉｔ　）　らは、ブレーク・ポイント間
で線形的に変化する関数を実現するための幾つかの方法
を説明する。説明される全ての実現方法は演算増幅器を
中心に構成され、殆んどは電圧応答回路である。

本発明におい−では、区分的線形関数が定電流と入力電
流に比例する電流を結合することによって対応する出力
電流結合を達成する電流整形回路にて実現される。出力
電流特性のスロープ内のブレーク・ポイントがもう１つ
の入力電流応答電流成分を入力のレベルが所定値の間を
変化するのに応答して出力電流結合の中に、あるいは外
に切替えることによって実現される。

本発明および本発明のさまざまな特徴、目的および長所
は以下の詳細な説明を附属の特許請求の範囲および添付
の図面を参照して読むことによって、より完全に理解で
きるものである。

第１図には電子回線フィード回路の直流帰還回路内に発
見される電流プロフィル用途に応用された本発明による
電流整形回路の実施態様が示される。このような用途に
おいては。

電話システム内の加入者回線回路のチップ。

リードとリング・リード（図示なし）間の電圧差の関数
である入力信号電流が入力端子１０の所に受信される。

この入力電流の変動は第２図に示す電流プロフィル線図
に従って、図示される回路によって出力端子１１の所に
翻訳出力電流を生成するように翻訳されるが、この翻訳
出力電流は周知の方法によって電子回線フィード回路の
チップ増幅器およびリング増幅器（図示なし）の動作ポ
イントを制御するために加えられる。この回路に対する
動作電力はここではそれぞれ正の電圧源１２および負の
電圧源１３から供給さ九る。これらはここでは円で囲ま
れた極性符号によって表わされるが、これは示された極
性の端子がその符号の所に接続され、その反対の極性の
端子が大地に接続されていることを示す。

第１の端子１０の所の入力信号は、電流ミラー増幅器の
形式の電流中継回路（ＣＭＡ）に加えられるが、この電
流ミラー増幅器は当技術において周知の方法によってト
ランジスタの電流利得Ｂに比較的独立した、釣合のとれ
た方法にて電流を中継させるように構成される。こうし
て、入力電流はｎｐｎマスタ・トランジスタＱ４のコレ
クタ端子に加えられる。コレクタ端子が大地に接続され
たもう１つのｎｐｎトランジスータＱ３のベースーエミ
ツタ・ジャンクションはＣＭＡを低Ｂ誘導エラーに対し
て保護するため、トランジスタＱ４のコレクターベース
・ジャンクション間を横断して接続される。抵抗体１７
はトランジスタＱ４のエミッタ端子を電圧源１３に接続
する。トランジスタＱ３およびＱ４は、端子１０の所に
入力信号が存在しないときは非導電状態となる。トラン
ジスタロ４内の電流は所定のＣＭＡ釣合関数に従って釣
合され、従属ｎｐｎトラトランジスタ経路に反映される
。

抵抗体１８はトランジスタＱ５のエミッタを電圧源１３
に接続する。このトランジスタのコレクタ端子はｐｎｐ
ｌ”ランジスタＱ１および抵抗体１９に接続された電源
を通じて正の電圧源１２に接続される。

電圧源１２と大地の間に接続された基準バイアス電圧源
１４はトランジスタＱ１をプロフィル回路の用途に適当
な所定のレベルにバイアスする。ここでは、このレベル
は第２図に示されるようにゼロ入力信号に対して１８０
マイクロアンペアである。この状態において、トランジ
スタＱ４とＱ５は非導電状態であり、トランジスタＱ１
からの全ての出力はリード２１およびダイオードＤ２を
通じて出力端子１１に流れる。端子１０の所の入力信号
が増加すると、ＣＭＡのトランジスタＱ４およびＱ５は
対応して導電性を増し、こうして、より多くの量の電流
をリード２１からトランジスタＱ５に分流させる。電流
源トランジスタＱ１およびＱ５は、こうして一体となっ
てソース／シンク形式の動作を行なう。

トランジスタＱ４およびＱ５のベース−エミッタ・ジャ
ンクション領域および抵抗体１７および１８の抵抗は、
好ましくは電流プロフィルの部分２２に対して所望のス
ロープを実現するように釣合される。ここでの用途では
、この部分はループが局バッテリー電流を導電するよう
に閉路されたとき、加入者オフ−フック部となる。こう
して、この部分２２に対応するプロフィル出力電流は第
１図の回路が接続される加入者ループの範囲を収容する
のに必要なチップ増幅器およびリング増幅器に対する制
御のレベルとなる。

入力電流が低値の所では、トランジスタ・ジャンクショ
ン領域が電流釣合を決定する主要な要因となり、この導
電レベル以上の所では回路抵抗が主要な要因となること
がわかる。

この例のプロフィル部分２２に対しては、約０．２５の
スロープが要求されるため、トラトランジスタＱ４のジ
ャンクシ旦ン領域は、トランジスタＱ５のジャンクショ
ン領域の約４倍とされ、抵抗体１７の抵抗は抵抗体１８
の抵抗の約０．２５倍とされる。逆に、抵抗体１７およ
び１８には十分な抵抗を持つ設計者の好ましいと考える
絶対値を選択し、個々の抵抗体によって高信号レベルに
おいて大きな退化を達成し、抵抗体間の比によってトラ
ンジスタＱ５に流れる電流を制御することもできる。た
だし、抵抗体１８は高電流レベルにおいて抵抗体１８間
に生成される電圧がトランジスタＱ１およびＱ５が飽和
するほどに大きなものであってはならない。

第２図の特性のブレーク・ポイント２３、あるいは膝の
位置は第１図の回路が使用される用途に依存する。例え
ば、電話加入者ループに対する電子回線フィード回路に
使用される場合は、オフ−フックが検出されたとき加入
者局に加えられる最低ループ電流、および対応する電流
プロフィル帰還経路への入力電流は、線２２上にブレー
ク・ポイント２３を決定する入力電流横座標点となる。

第２図においては、この点は一例として２１２マイクロ
アンペアであることがわかる。これは、この点を越える
とプロフィル回路の出力電流が線２２上に沿う場合と比
較して、入力電流に応答して急激な変化をするようにな
る点である。

ブレーク・ポイント２３の右側のオン−フック動作、つ
まり、高プロフィル回路入力電流を制御する新特性部分
２６の部分の傾きはトランジスタＱ１およびＱ５の分岐
と類似の構成を持つ第１図の回路の第２の分岐によって
決定される。こうして、電流源に接続されたｐｎｐトラ
ンジスタＱ２のベース端子はトランジスタＱ１に使用さ
れるのと同一の基準バイアス電圧源１４の出力によって
バイアスされ、そしてこのエミッタ端子は抵抗体２７に
よって電圧源１２に接続される。抵抗体２７は特性部分
２６の所望の傾きとの関連で選択される抵抗値および図
示される特性の線２２に沿ってブレーク・ポイント２３
の位置を決定するためにトランジスタＱ２に対する導電
を定めるための電圧源１４からのバイアスを持つつこの
一例としての実施態様においては、この電流は　トラン
ジスタＱｌ内の電流の約３．５倍である。逆に、抵抗体
１９及び２７に少なくとも幾らかの退化を与えるのに十
分な抵抗を与え、この抵抗体によってトランジスタＱ１
およびＱ２から流れ出る電流の制御を行なうこともでき
る。

ｎ　ｐ、ｎ　トランジスタＱ６はＣＭＡの第２の従属分
岐内に存在し、このベース端子はトランジスタＱ４のベ
ース端子に接続される。従って、トランジスタＱ６は入
力信号制御電流源として動作する。トランジスタＱ６の
コレクタ−エミッタ経路はトランジスタＱ２と電圧源１
３の間を直列に抵抗体２８と接続される。ダイオードＤ
３はトランジスタロ６内の電流がトランジスタＱ２電流
を退化するのに不十分な場合、トランジスタＱ２の電流
を大地に退化させるためにトランジスタＱ２のコレクタ
に接続される。これはＱ２が飽和されるのを防ぐ。トラ
ンジスタＱ６のベース−エミッタ・ジャンクション領域
はトランジスタＱ４のジャンクション領域と同一である
。抵抗体２８は抵抗体１７の抵抗の約３分の１の抵抗を
持ち、トランジスタＱ６はトランジスタＱ４内に流れる
入力電流の約３倍に等しい電流量を導電する。

トランジスタＱ２とＱ６の直列接続は回路内にこれらの
対応するコレクタ間に端子２９を持つ。この端子はダイ
オードＤ１を介してトランジスタＱ６によって引かれる
電流がトランジスタＱ２によって供給される電流を越え
る正確な点においてリード２１から電流を引くように接
続される。ダイオードＤ１が導電状態にあると、リード
２１から分流される電流は出力端子１１に到達せず、こ
のため出力電流はトランジスタＱ５とＱ６の動作の組合
せ効果に正確に対応して落ち、これによって第２図の特
性部分２６が生成される。

リード２１内のダイオードＤ１は出力電流が負になるの
を押さえ、このため第２図の特性の水平部分３０が結果
としてゼロ出力電流を生成する最少値より大きな入力電
流となる。

ダイオードＤ２がここに示されるのと反対の極性で接続
された場合、負の出力電流のみが生成されることとなる
。後者の場合、例えば、ダイオードＤ３のような電流シ
ンキング・ダイオードをトランジスタＱ１のコレクタの
所に加えて、トランジスタＱ５がトランジスタＱ１の全
出力を引くことができないときは。

電流を低入力電流レベルにて引いて、トランジスタＱ１
が飽和するのを防止することが必要である。

（図示される負の傾斜に対して）正の傾斜の部分を持つ
電流整形特性は固定および可変の電流源のトランジスタ
Ｑ２およびＱ６のブレーク・ポイント・ステージ内の位
置を電圧源レイルとの関係で互いに交換し、ブレーク・
ポイントを決定するダイオードの極性を反転することに
よって実現できる。例えば、トランジスタＱ２を電流ミ
ラーと交換しトランジスタＱ６のコレクタ電流を反転し
、これを電圧源１４に類似するが大地と電圧源１３の間
でバイアスされる第２の基準バイアス電圧源からバイア
スされる新たな定電流源ｎｐｎトランジスタに供給する
こともできる。

同様に、１つあるいは複数の前述のタイプの各々のブレ
ーク・ポイント・ダイオードがリード２１に接続された
対応する数のブレーク・ポイント・ステージを使用する
ことによって複数のブレーク・ポイントを持つ電流特性
整形回路を実現することもできる。

本発明は、本発明の特定の実施態様との関連において説
明されたが、当業者にとって明白なこれ以外の実施態様
、用途、および修正も本発明の精神および範囲に入るも
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による電流プロフィル回路の略図；そ
して 第２図は、第１図の回路に対する区分的線形電流プロフ
ィルの線図である。 ［主要部分の符号の説明］ １５　　　基準バイアス電圧源−・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・１４１６トランジスタ・・・・−・
・・・・・・・・・・・・・・ＱＬ　Ｑ６ＦＩＧ、／　
　　　　　　　　ｊ／Ｉ Ｒ０，２ ｔｌｔＰ？ −（−）→

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、電流特性整形回路において、 固定電流と第１の入力信号可変電流を結合 して対応する出力電流を生成するための結合装置、およ
   び 該出力電流の所定のレベルに応答して第２ の入力信号可変電流を該所定のレベルを経ての出力電流
   遷移の方向によって該出力電流の中に、あるいは該出力
   電流の外へ切替えるためのスイッチ装置を含むことを特
   徴とする電流特性整形回路。 ２、特許請求の範囲第１項に記載の電流特 性整形回路において、 別個に整形回路入力信号を所定の異なる割 合で中継することによって、それぞれ該第１の入力信号
   可変電流および第２の入力信号可変電流を生成するため
   の中継装置が提供されていることを特徴とする電流特性
   整形回路。 ３、特許請求の範囲第２項に記載の電流特 性整形回路において、 該中継装置が該入力信号に応答する主分岐 およびそれぞれ該第１および第２の入力信号可変電流を
   生成する第１および第２の従属分岐を持つ電流ミラー増
   幅器からなることを特徴とする電流特性整形回路。 ４、特許請求の範囲第１項に記載の電流特 性整形回路において、 該結合装置が 協同してソース／シンク動作を行なうよう に直列に接続された第１および第２の電流源、該電流源
   間に直列に接続された回路ポイン トからの出力接続、 該第１の電流源を一定にバイアスして該出 力接続内に所定のレベルの電流を確立するための第１の
   バイアス装置、および 整形回路入力信号に応答して該第２の電流 源を可変的にバイアスし、該出力接続内の電流のレベル
   を所定の出力電流に対する該入力信号の第１の所定範囲
   の入力電流特性スロープに従って修正するための第２の
   バイアス装置を含み、また 該スイッチ装置が 該入力信号に少なくとも第２の入力信号の 範囲で応答して該出力回路内の出力電流のレベルをさら
   に可変的に修正して別の所定のスロープの特性を達成す
   るための修正装置を含むことを特徴とする電流特性整形
   回路。 ５、特許請求の範囲第４項に記載の電流特 性整形回路において、 該可変修正装置が 協同してソース／シンク動作を行なうため に直列に接続された第３および第４の電流源、該第３の
   電流源が該第１のバイアス装置によって一定にバイアス
   されるように接続するための装置、 該第４の電流源が該第２のバイアス装置に よって可変的にバイアスされるように接続するための装
   置、 該第３の電流源と該第４の電流源の間に直 列に接続された電流端子、および 該出力接続と該回路端子の間に接続され、 該出力回路内の出力電流のレベルの可変修正の間に電流
   を順方向に導電するような極性を与えられた無方向性導
   電装置を含むことを特徴とする電流特性整形回路。 ６、特許請求の範囲第５項に記載の電流特性整形回路に
   おいて、 少なくとも該第１の所定の範囲の該入力信 号内の動作の間に該第３の電流源から電流をシンクする
   ための装置が含まれることを特徴とする電流特性整形回
   路。 ７、特許請求の範囲第５項に記載の電流特 性整形回路において、該修正装置が 該第２および第４の電流源内の電流を釣合 させ、それぞれ該第１および第２の範囲の該スロープを
   確立するための釣合装置を含むことを特徴とする電流特
   性整形回路。 ８、特許請求の範囲第７項に記載の電流特 性整形回路において、 整形回路入力信号を反映して該第２および 第４の電流源の動作電流レベルを制御するための電流ミ
   ラー増幅器、および 該第２および第４の電流源内の電流を少な くとも該第２の範囲内で釣合させるための該増幅器内の
   抵抗装置が含まれることを特徴とする電流特性整形回路
   。 ９、特許請求の範囲第８項に記載の電流特 性整形回路において、 該第２および第４の電流源がこれら電流源 のそれぞれの直列接続に接続された内部コレクタ−エミ
   ッタ経路を持つトランジスタを含み、そして 該第２および第４の電流源の該トランジス タのベース−エミッタ・ジャンクション領域が該電流源
   内の電流を少なくとも該第１の範囲の一部に釣合させる
   ように釣合されていることを特徴とする電流特性整形回
   路。