JPS6331967B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 例えば電子化されたボタン電話装置において
は、ボタン電話機（以下、電話機という。）とボ
タン電話主装置（以下、主装置という。）との間
で種種の情報の伝達をシリアルなパルスの送受信
で行なつている。

このような方式のボタン電話装置では主装置と
電話機との間の配線を少くなくするために、主装
置から電話機に電力を供給するための配線（電源
線）と、主装置、電話機間でデータパルスの送受
信を行うための配線（データ伝送線）とを１対の
配線で兼用し、供給電力にデータパルスを重畳す
る方式としている。

本発明は、このような方式のデータパルスの伝
送方式に関するものである。

第１図は従来例を示す回路図で、MEは主装
置、TELは電話機、Ｌ１，Ｌ２は電源線兼用の
データ伝送線であり、主装置MEにおいて、Ｅは
電話機TELに電力を供給する電源、SMは電話機
TELへデータパルスを送出するパルス送信回路、
RMは電話機TELからのデータパルスを受信する
パルス受信回路、Ｒ１，Ｒ２は電流の変化を電圧
の変化に変換する抵抗、ａはデータ入力端子、ｂ
はデータ出力端子であり、また、電話機TELに
おいて、STは主装置MEへデータパルスを送出
するパルス送信回路、RTは主装置MEからのデ
ータパルスを受信するパルス受信回路、Ｌは電話
機TEL内の各種の負荷（リレー、ランプ、アン
プ等、電力負荷）、ZD及びＣ１は負荷Ｌの変動に
対してデータ伝送線Ｌ１，Ｌ２の電圧を一定に保
つための定電圧ダイオード（ツエナーダイオー
ド）及びコンデンサ、Ｒ３，Ｒ４は前記抵抗Ｒ
１，Ｒ２と同じ機能の抵抗、ｃはデータ入力端
子、ｄはデータ出力端子である。

パルス送信回路SM及びSTはデータ伝送線Ｌ
１，Ｌ２に流れる電流を制御することによつてデ
ータパルスを生成するように電流制御回路で構成
されており、またパルス受信回路RM及びSTは
上記電流を制御することによつて得られるデータ
伝送線Ｌ１，Ｌ２間の電圧変化分のみを交流的に
検出するように電圧検出回路で構成される。

主装置MEから電話機TELへのデータパルスの
伝送は次のようにしてなされる。

データパルスが送出されていない状態では主装
置MEの電源Ｅから一定の電流がパルス送信回路
SM及びST、負荷Ｌ、ツエナーダイオードZDに
流れていて、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３及びＲ４で生
じている電圧降下は一定となつている。

いま、主装置MEで電話機TELにデータパルス
を送信する場合は、パルス送信回路SMにデータ
入力端子ａから情報を入力すると、当該パルス送
信回路SMに流れている電流が上記情報に応じて
増減し、抵抗Ｒ１，Ｒ２で生ずる電圧降下が変化
する。したがつて、データ伝送線Ｌ１，Ｌ２間の
電圧が変化する。この電圧変化がデータパルスと
なる。電話機TEL内ではパルス受信回路RTによ
つてデータ伝送線Ｌ１，Ｌ２間の電圧変化が検出
されてデータパルスがデータ出力端子ｄに出力さ
れる。

電話機TELから主装置MEへのデータパルスの
伝送は主装置MEのパルス受信回路RMと電話機
TELのパルス送信回路STとの間で同様に行なわ
れる。

また、電話機TELの負荷Ｌに対する給電は、
ツエナーダイオードZDによつて定電圧となつて
いるので、負荷Ｌの変動によるデータ伝送線Ｌ
１，Ｌ２間の電圧変化は上記ツエナーダイオード
ZDによつて吸収されてしまう。すなわち負荷Ｌ
とツエナーダイオードZDとに流れる電流の和は
常に一定であるので、負荷Ｌの変動によつてはデ
ータ伝送線Ｌ１，Ｌ２間には電圧の変化が生じな
い。

以上に説明した従来技術の問題点は消費電力が
大きいことである。すなわち、従来の回路では電
話機TELの負荷Ｌに流れる最大の電流よりも大
きな電流を常に主装置MEから電話機TELに供給
して全ての電話機TELのツエナーダイオードZD
に流しておかなければ負荷Ｌの変動に対してデー
タ伝送線Ｌ１，Ｌ２間の電圧を一定に保つことが
できないからである。

本発明はこの様な従来技術の問題点を解決する
ためになされたものである。

以下、第２図により本発明の実施例を説明す
る。

第２図は本発明の実施例を示す回路図であり、
Ｋは電源線兼用のデータ伝送線Ｌ１，Ｌ２間の電
圧及び電流を制御する制御回路、Ｃ１３は負荷Ｌ
に供給する電流に対して平滑効果を持たせるコン
デンサ、Ｒ１９は負荷Ｌ側に対しインピーダンス
を生じさせデータパルスの伝送を確実にするイン
ピーダンス素子（例えばトランジスタを主体と
し、電圧降下を少なくした２端子インピーダンス
回路）と等価の抵抗、他は第１図と同じである。

制御回路Ｋにおいて、Ｑ１，Ｑ２はデータ伝送
線Ｌ１，Ｌ２に流れる電流を制御するトランジス
タ、Ａは電源Ｅの電圧とデータ伝送線Ｌ１，Ｌ２
間の電圧とを比較してトランジスタＱ１，Ｑ２を
制御するオペアンプ、Ｒ１１及びＲ１６はオペア
ンプＡの逆相入力（−）の入力電圧（基準電圧）
を設定する電圧分割用抵抗、Ｒ１２，Ｒ１３及び
Ｒ１５はトランジスタＱ１のバイアス用抵抗、Ｒ
１４はオペアンプＡの負帰還用抵抗、Ｒ１７，Ｒ
１８はデータ伝送線Ｌ１，Ｌ２間の電圧変化をオ
ペアンプＡの正相入力（＋）に入力する電圧分割
用抵抗、Ｃ１１はパルス巾が短く、急激に変化す
る信号（高周波信号）に対してオペアンプＡの帰
還量を多くする負帰還用コンデンサ、Ｃ１２はパ
ルス巾が短く、急激に変化する信号（高周波信
号）をバイパスしてオペアンプＡの正相入力
（＋）に印加されないようにするバイパス用コン
デンサである。

データの伝送が行なわれておらず、かつ、負荷
Ｌの変動がない状態では制御回路Ｋのオペアンプ
Ａの出力が一定していて、トランジスタＱ２によ
る制御が不変であるのでデータ伝送線Ｌ１，Ｌ２
間の電圧は一定となつている。

負荷Ｌの変動でデータ伝送線Ｌ１，Ｌ２間の電
圧が設定値より低くなる方向に変化しようとする
と、オペアンプＡの正相入力（＋）の電圧（デー
タ伝送線Ｌ１，Ｌ２間の電圧を抵抗Ｒ１７，Ｒ１
８で分割した電圧）が逆相入力の電圧（電源Ｅの
電圧を抵抗Ｒ１１，Ｒ１６で分割した電圧）より
低くなる方向に変化し、その出力はオペアンプの
特性からアース電位に近くなる。

すなわち、負荷Ｌの変動によるデータ伝送線Ｌ
１，Ｌ２間の電圧変化はコンデンサＣ１３によつ
て比較的緩やかであるのでコンデンサＣ１２がオ
ペアンプＡの正相入力（＋）に接続されていても
当該正相入力（＋）の電圧変化は上記データ伝送
線Ｌ１，Ｌ２間の電圧変化に追従し、また、当該
電圧変化に対してはコンデンサＣ１１のインピー
ダンスが高くなつて負帰還量も少ないのでオペア
ンプＡの利得は充分に大きくなり、上記動作は確
実に行なわれる。

オペアンプＡの出力がアース電位に近くなると
トランジスタＱ１のベース電流が増加する方向に
変化し、このベース電流の増加に比例してそのコ
レクタ電流が増加する。トランジスタＱ１のコレ
クタ電流はトランジスタＱ２のベース電流である
ので、結果的にトランジスタＱ２のベース電流が
増し、そのエミツタ電流が増加してデータ伝送線
Ｌ１，Ｌ２間の電圧が上昇する方向に変化する。

データ伝送線Ｌ１，Ｌ２間の電圧が上昇する
と、抵抗Ｒ１７，Ｒ１８でデータ伝送線Ｌ１，Ｌ
２間の電圧を分割した電圧が入力となつているオ
ペアンプＡの正相入力（＋）の電圧も上昇し、逆
相入力（−）との電圧の差が小さくなつて、その
出力はアース電位から遠ざかる方向に変化し、こ
のようにしてオペアンプＡの正相入力（＋）の電
圧の上昇はそれが逆相入力（−）の電圧と一致す
るまで続き、双方の電圧が一致した時点でオペア
ンプＡの出力の変化が停止し、データ伝送線Ｌ
１，Ｌ２間の電圧は、設定値で安定する。

以上とは逆に、負荷Ｌの変動でデータ伝送線Ｌ
１，Ｌ２間の電圧が設定値より高くなる方向に変
化しようとすると、正相入力（＋）の電圧が逆相
入力（−）の電圧より高くなる方向に変化し、オ
ペアンプＡの出力は電源電位に近くなる。オペア
ンプＡの出力が電源電位に近くなると前記とは逆
にトランジスタＱ２のエミツタ電流は減少する方
向に変化するためデータ伝送線Ｌ１，Ｌ２間の電
圧は低下する方向に変化し、かつ、オペアンプＡ
の正相入力（＋）の電圧は低下する方向に変化す
る。

このオペアンプＡの正相入力（＋）の変化は前
記と同様に当該正相入力（＋）の電圧と逆相入力
（−）の電圧とが等しくなるまで継続し、この場
合も最終的にはデータ伝送線Ｌ１，Ｌ２間の電圧
は設定値になる。

このときのデータ伝送線Ｌ１，Ｌ２間の電圧、
すなわち、上記設定値はオペアンプＡの正相入力
（＋）と逆相入力（−）との電圧が等しいことか
ら R16／R11＋R16・R17＋R18／R18・Ｅ となる。ただし、電源Ｅの電圧はデータ伝送線Ｌ
１，Ｌ２間の設定電圧より高くしておく必要があ
ることから、 R11＋R16／R16＞R17＋R18／R18 でなくてはならない。

以上に説明したように負荷Ｌの変動のように変
動の継続時間が比較的長くかつその変化が急激で
ない負荷変動に対しては、制御回路Ｋはデータ伝
送線Ｌ１，Ｌ２に対して定電圧回路として作用
し、負荷Ｌの変動によるデータ伝送線Ｌ１，Ｌ２
間の電圧変化を抑制するように作用して当該デー
タ伝送線Ｌ１，Ｌ２間に電圧の変化は生起せず、
主装置ME内のルス受信回路RM及び電話機TEL
内のパルス受信回路RTが誤動作することはな
い。

ところが、パルス送信回路SM，STとパルス
受信回路RM，RTとの間で授受されるデータパ
ルスは通常パルス巾が20μSec程度であつて１個
のパルスの継続時間が短かく、また複数個のデー
タパルスがシリアルに授受される場合には、その
周期が150μSec程度と短かく、このように変動の
継続時間が比較的短い（結果的に急激な変化とな
る。）負荷変動（パルス送信回路SM，STも電源
Ｅからみれば負荷であり、電流制御によつて当該
パルス送信回路SM，STから送出されるデータ
パルスを供給電力に重畳させると、それは負荷変
動となる。）に対しては、制御回路Ｋはデータ伝
送線Ｌ１，Ｌ２に対して定電流回路として作用す
る。

以下にその動作を説明する。

主装置MEから電話機TELにデータパルスを送
するために主装置MEのデータ入力端子ａに情報
パルスを入力すると、主装置MEのデータ送信回
路SMに流れている電流は上記情報パルスに対応
する時間巾だけ増加する。この時間巾は伝送すべ
きデータパルスのパルス巾に等しく、極めて短い
（約20μSec）。これによりトランジスタＱ２のエ
ミツタからデータ伝送線Ｌ１に流れ出ている電流
のうち、データ送信回路SMに分流する電流が多
くなる。この瞬間においてはトランジスタＱ２の
エミツタ電流が一定であるので、電話機TELの
データ送信回路ST及び負荷Ｌに流れる電流が減
少してデータ送信回路ST及び負荷Ｌで生ずる電
圧降下が小さくなり、これによつてデータ伝送線
Ｌ１，Ｌ２間の電圧が低下する。

データ伝送線Ｌ１，Ｌ２間の電圧が低下する
と、抵抗Ｒ１７とＲ１８の接続点の電圧が下がる
ので、それまで充電されていたコンデンサＣ１２
が放電を始める。上記コンデンサＣ１２と抵抗Ｒ
１７，Ｒ１８による時定数（R17・R18／R17＋R18・C12
） は上記情報パルスの巾に比べて充分大きく設定し
てあり、したがつて、オペアンプＡの正相入力
（＋）の上記情報パルスの入力による電圧変動は
殆んどないに等しい程に小さくなる。すなわち、
極めて短い時間の負荷変動による抵抗Ｒ１７とＲ
１８の接続点の電圧変化は上記コンデンサＣ１２
によつてバイパスされるので当該負荷変動による
オペアンプＡの正相入力（＋）の電圧変化は殆ん
どなくなる。

また、オペアンプＡの負帰還ループには負帰還
用抵抗Ｒ１４と並列にコンデンサＣ１１が入つて
いるので高い周波数での帰還量が多くなつて、当
該オペアンプＡの高い周波数における利得は小さ
くなつており、上記情報パルスの入力時の正相入
力（＋）、逆相入力（−）間の電圧の僅かな差に
よる当該オペアンプＡの出力電圧は殆んど変化し
ない。

したがつてデータ伝送線Ｌ１，Ｌ２間に流れる
電流を制御しているトランジスタＱ２のベース電
流はほぼ一定に保たれるので、データ伝送線Ｌ
１，Ｌ２間に流れる電流は一定となる。

すなわち、制御回路Ｋは極めて短時間の負荷変
動又は当該負荷変動の短時間の繰り返し（高い周
波数の負荷変動）に対しては、データ伝送線Ｌ
１，Ｌ２に対して常に一定の電流を流す定電流回
路として作用する。その結果として制御回路Ｋの
インピーダンスは情報パルスの入力によるパルス
送信回路SMからの出力に対して高くなつている
ので、当該出力は電圧変化としてデータ伝送線Ｌ
１，Ｌ２間に現われてデータパルスとなり電話機
TELに伝達される。

このデータパルスは電話機TEL内のパルス受
信回路RTによつて受信検出され、主装置MEか
らの送信データとしてデータ出力端子ｄから送出
される。

以上とは逆に電話機TELのデータ入力端子ｃ
に情報パルスが入力され、そのパルス送信回路
STからデータパルスがデータ伝送線Ｌ１，Ｌ２
間に出力され、それを主装置MEのパルス受信回
路RMで受信検出して、そのパルス出力端子ｂに
送出する動作、あるいは電話機TEL相互間で上
記データパルスの授受を行なう動作も、動作に関
与するパルス送信回路とパルス受信回路が異なる
のみで、前記動作説明から容易に理解できる。

以上に詳細に説明したように本発明では、デー
タ伝送線の急激で短時間の負荷変動に対しては定
電流回路として作用し、緩慢で長時間の負荷変動
に対しては定電圧回路として作用する制御回路を
電源とデータ伝送線との間に設けたから、データ
伝送線と電源線とを共用する方式のデータ伝送回
路において、電源の負荷変動による電圧変化を効
果的に排除できてデータパルスの伝送が確実に行
なえ、しかも電力負荷に必要な最大電流を上まわ
る電流を常時流しておく必要はなく、特に電話機
の設置台数が多い機種のボタン電話装置にあつて
は、消費電力を大巾に削減でき、しかも、これに
よつて電源回路の構成を小容量にすることができ
る等、本発明は極めて顕著な効果を奏するもので
ある。

尚、以上の説明では実施例としてボタン電話装
置を掲げたが、データの伝送と電力の供給を同一
の配線で行なう方式の機器であれば、いかなる機
器においても、本発明を実施することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例を示す回路図、第２図は本発明
の実施例を示す回路図である。 ME：主装置、TEL：電話機、Ｋ：制御回路、
SM，ST：パルス送信回路、RM，RT：パルス
受信回路、Ｌ：電話機の負荷、Ｌ１，Ｌ２：電源
線兼用のデータ伝送線、Ｅ：電源、Ａ：オペアン
プ、Ｑ１，Ｑ２：電流制御用トランジスタ、Ｒ１
１，Ｒ１６，Ｒ１７，Ｒ１８：電圧分割用抵抗、
Ｒ１４：負帰還用抵抗、Ｃ１１：高周波帰還用コ
ンデンサ、Ｃ１２：高周波バイパス用コンデン
サ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ パルス形式のデータの伝送と電力の供給とを
   同一の配線で行なうようにしたデータ伝送方式に
   おいて、電源に、急激で短時間の負荷変動に対し
   ては定電流回路として作用し、緩慢で長時間の負
   荷変動に対しては定電圧回路として作用する制御
   回路を設け、電力負荷の変動に対しては上記配線
   の電圧を一定に保ち、上記パルスに対しては上記
   配線の電圧を当該パルスと対応させて変化させる
   ようにしたデータ伝送方式。 ２ 電源と負荷との間にコレクタとエミツタを接
   続したトランジスタと、電源電圧に比例した電圧
   を第１の入力端子に入力し、負荷に印加される電
   圧に比例した電圧を第２の入力端子に入力し、そ
   の出力を上記トランジスタのベースに印加するオ
   ペアンプと、当該オペアンプの出力を上記第１の
   入力端子に帰還し、その帰還量を高周波領域の信
   号に対して多くする負帰還回路と、当該オペアン
   プの上記第２の入力端子と電源との間に接続さ
   れ、負荷に印加される高周波領域の信号を電源に
   バイパスするバイパス回路で構成した制御回路。