TW503640B - Telephone line interface circuit with intelligent line current and voltage control - Google Patents

Description

503640 A7 B7 五、發明說明（/ ) 本發明之背景 1. 本發明之領域 本發明有關於數據機電路之領域’而更特別的是，有 關於電話線之介面電路。 2. 習知技術之說明 現今的電話線介面電路使用一種電子感應器(EI)的被 動網路，其提供從塞尖端和振鈴端電壓至電晶體偏壓的回 授，並且調整其線電流，致使其盡可能地保持在低的線電 壓。之後則藉由使用最差狀況的電壓及電流數値來計算其 電路的功率消耗。之後再使用滿足最大功率需求的組件。 此一功率額定値實質上會比使用電流和電壓”智慧”控制所 能達到的額定値來得高。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 此外，由於不同國家電話線的特定之V-I特性(亦即需 求），因此當設計世界性應用的電話線介面電路時，會產生 —些問題。這些種種的V-I特性一般定義爲”DC屏蔽”。特 別的是，有關於所給定的塞尖端和振鈴端電路可允許的DC 摘機線電壓之最小及/或最大位準，各國具有不指同的需求 。例如，在美國，DC線電流在6.6伏特下不能超過20mA 。在法國，DC線電流不能超過60mA，同時其線電壓能夠 高至40伏特。各種DC屏蔽的範例顯示於圖10(A)至10(D) 。每張圖示上的實線代表介面電路必須操作於其內的特定 之V-I邊界限制。然而，藉由單一的被動網路並不能夠符 合這些的DC屏蔽要求。 因此’需要智慧型線電流控制，對所有傳統的電話線 3 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公髮） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 503640 A7 _ B7 五、發明說明（〉） 電路而言，其控制皆能夠降低功率的額定値，並且能夠使 用單一電路來因應各種的世界性之DC屏蔽。 本發明之槪要 本發明提出一種智慧型的線電流及電壓控制，其控制 能夠調整以爲世界性電話系統的各種需求，以及/或者能夠 降低介面電路所耗費的功率。在基本的配置中（圖1)，一個 分壓器連接跨於所整流的塞尖端和振鈴端電壓(VTR)之上， 並且提供線電壓Vtr回授至電子感應器，以及回授至類比 對數位轉換器(ADC)IO。ADC 10的輸出之後則供給控制器 30 °使用硬體或軟體的控制，便可以由微控制器來實現控 制器30。基於電話線網路理論上的模型以及所期望的電壓/ 電流特性’如同適當的DC屏蔽所指示的，控制器30將線 電流設定爲最佳數値(經由輸出電壓)VDAC，並且致使線電 壓之調整’藉以最小化電路中的功率消耗。藉由改變電子 感應器電晶體Q1基極端上的電壓以及測量射極電壓Ve， 控制器30便能夠經由數位至類比轉換器(DAC)2〇，正確地 設定其線電流。其線電流則會等於射極電壓Ve除以射極 電阻器Re 〇 . 再者’經由射極電壓Ve的數値，控制器30便能夠計 算在射極電阻Re上的功率消耗，並且決定電晶體Q1上的 功率消耗。隨著決定最佳的電壓/電流線之設定，控制器30 基於操作的國家，同樣也考慮到特別的DC屏蔽之特定需 求。將開關S1致能，藉由增加與R2並聯的電阻器R3，致 使在ADC 10所限制的電壓範圍內(典型地爲〇-4V)能夠測量 4 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） « n n n n §1 n I— 1 n n n ^^1 I · ϋ n i n n n « n n n n I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

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經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7___ _ 五、發明說明（^ ) 到相對較大的VTR，藉以增加ADC 10與VTR相關的動態 範圍。 在可替代的實施例(圖2)中’ ADC 10直接從電晶體Q1 的射極，藉由測量Ve並且除以Re，來讀取塞尖端和振鈴 端之間的電流(Itr)。控制器30能夠選擇開關S2或S3來讀 取電壓Vtrdc或Ve。在其它的實施例中，各種由控制器30 所控制的回授線路用來提供較大電流之控制。同樣也可以 配置電子感應器的電晶體成爲一種達靈頓對（Darlington pair)。可以增加各種的開關，藉以提供介面電路較大的控 制範圍，其開關並且爲控制器30所控制的。 控制器之控制邏輯能實施於軟體，能利用軟體及使用 靜態、動態、或者靜態-動態組合的控制方法調整電路。 附圖之簡略說明 經由考慮以下闡述於附圖中的說明書，本發明精確的 本質以及其目的和優點將會是顯而易見，其中所有圖示的 相似參考數字指示相似的元件，且其中： 圖1爲根據本發明具有DC線電壓控制釣電話線介面 電路之電路圖； 圖2爲根據本發明第二實施例的電話線介面電路之電 路圖，其具有直接電流讀取的DC線電壓控制； 圖3爲用於電話線以及數據機線路介面的等效DC電 路之電路圖； 圖4(A)爲根據本發明的靜態DC線電壓控制邏輯之流 程圖； 5 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公t ) --· I------訂 ί n 1 n n 1 n I ft— h (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 503640 A7 B7_ 五、發明說明（f ) 圖4(B)爲根據本發明的動態DC線電壓控制邏輯之流 程圖； (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 圖4(C)爲根據本發明較佳實施例最佳化的DC線電壓 控制邏輯之流程圖； 圖5爲具有DC線電壓控制的電話線介面電路之電路 圖，其並且具有多重開關； 圖6爲具有DC線電壓控制的電話線介面電路之電路 圖，其使用達靈頓對的配置； 圖7爲具有DC線電壓控制的電話線介面電路之電路 圖，其使用達靈頓對的配置並且具有直接讀取； 圖8爲具有DC線電壓控制的電話線介面電路之電路 圖，其並且具有多重補償； 圖9爲具有DC線電壓控制的電話線介面電路之電路 圖，其並且具有DAC校準； 丨線· 圖10(A)爲第一DC屏蔽的圖表； 圖10(B)爲第二DC屏蔽的麗表； 圖10(C)爲第三DC屏蔽趵圖表； 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

圖10(D)爲第四DC屏蔽的圖表；以及 圖11爲具有DC線電壓控制的電話線介面電路典型操 作範圍之圖表。 元件符號之說明 10 類比對數位轉換器(ADC) 13 電晶體Q1的最大功率曲線 20 數位至類比轉換器(DAC) 6 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210 X 297公釐） ~" 503640 A7 B7 五、發明說明（k) 30 控制器 較佳實施例之細節說明 提供以下的說明，致使任何一位熟習技術者從事並使 用本發明，而且提出本發明者所預期用來實現本發明的最 佳模式。然而，由於已經在此特別定義了本發明的基本原 理，藉以提供具有智慧型線電流控制的電話線介面電路， 因此對熟習技術者而言，其各種的修改將會是顯而易見的 〇 參照圖3，便可以了解本發明的基本原理。 圖3爲圖1電路的電路圖並且包含用於電話公司中央 機關網路(CO)的DC等效電路。能夠將CO的DC特性模組 化成爲與迴路電阻値Rl〇op串聯的電壓源Vbatt。能夠將橋 式二極體D1模組化成爲兩個二極體D1A和DIB，等效於· 大約1.4V左右的電壓降，其中的橋式二極體D1乃是數據 機電話線介面的部份。 電阻器R1和R2形成一與鼇壓VTR’相關的電阻分壓 器，並且蓮澤它們爲相當大的數値，致使相較於流經Qi 的電流，則可忽略流經它們的電流。因此，流經Q1的電 流等於線電流Itr。運算放大器U1將電壓Vtrdc轉換成爲驅 動電晶體Q1基極所需的電流，而且U1的負輸入端連接到 Q1的射極電壓Ve，有效地致使在節點Vtrdc上的電壓等於 Ve(運算放大器的虛接地特性）。由於Q1的基極電流相較於 線電流ITR乃是可忽略的，因此便能夠以Ve(跨於Re上的 電壓)除以Re的數値來計算ITR的數値。在如此的配置中 7 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ----------------- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) · 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 503640 A7 B7 五、發明說明（1) ，電晶體/運算放大器的配置乃是用來充當一種電壓控制電 流源(VCCS)。 當數據機掛機時，則將開關S1致能，設置電阻器R3 並聯於電阻器R2，將U1除能，因而將電晶體Q1關斷(ITR =0)。當數據機摘機時，則將U1致能，並且在Vtrdc上從 塞尖端和振鈴端所回授之電壓會致使線電流ITR流經Q1。 類比至數位轉換器(ADC)10讀取在Vtrdc上的電壓，並 且基於此一讀數，控制器30便根據以下的方程式，決定在 塞尖端和振鈴端上的電壓VTR :

VTR = VTR’ + 1.4V (VTR，-Vtrdc)/Rl=(Vtrdc-VDAC)/R2，解出 VTR’，得到 VTR，=(Rl/R2)x(Vtrdc-VDAC)+Vtrdc，並因而 VTR=(Rl/R2)x(Vtrdc-VDAC)+Vtrdc+1.4V [1] 因數(R1/R2)在此稱爲電子感應器的”倍率”。如果將開 關S1致能，則R2的數値便以R2和R3的並聯組合、或者 R2//R3來替代之。 藉由使用ADC讀數，根據以下趵方程式，控制器30 同樣也能夠及時地測量任何點上的線電流： 由於 Vtrdc = Ve，再者 Itr = Vtrdc/Re 因而 ITR=Ve/Re [2] 因此，藉由使用在節點Vtrdc上的ADC讀數，控制器 30便能夠及時地監視任何點上的線電壓和線電流兩者。 當數據機掛機時，則ITR等於零，而VTR代表在CO 上的電池電壓(沒有電壓降跨於迴路電阻上）。於是， 8 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） —----------------------------^ II (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 503640 A7 _B7_ 五、發明說明（1 ) VTR(通話)=Vbatt [3] 當數據機摘機時，則控制器30基於穩態的ADC讀數 來計算VTR和ITR兩者，並且之後則根據以下的方程式來 估計迴路電阻Rloop : (Vbatt - VTR)/Rloop = ITR，解出 Rloop 得到

Rloop = (Vbatt - VTR)/ ITR [4] 方程式[1]、[2]、[3]和[4]形成以線電流的函數來控制 線電壓的兩種獨立方法之基礎。特別的是，方程式[1]和[2] 能夠用來實現”靜態”的DC電壓控制。 在動態的方法中，數據機摘機，而控制器30設定任意 的初始DAC 20之設定，其產生一已知的VDAC電壓並且 將數據機切換至掛筒狀態。ADC 10之後則測量電壓Vtrdc ，而控制器30使用方程式[1]來計算VTR，並且使用方程 式[2]來計算ITR。如果VTR的數値超出在電流ITR下的 DC屏蔽所定的範圍，則控制器30便會分別增加VDAC藉 以降低VTR、或者降低VDAC藉以增加VTR。 視所測量到的VTR和目標數値之間的差而定，DAC設 定一次能夠改變一個位元，或者在第一和單一位元之後以 較大的跨距來改變之，並且持續其程序直到VTR於目標數 値特定的範圍之內爲止。在每次重複，當DAC 20的設定 改變時，則隨著此一數値的改變，控制器30便重新計算 ITR 〇 在靜態方法中，控制器30設定任意的初始DAC設定 ，其在數據機處恰在摘機之前掛機的瞬間，產生一已知的 9 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） n n n n n n I— i l · n n n in «ϋ ϋ n n ϋ an n n I e§ ϋ I n n n n n n n a— n n n n n n n n n la— ϋ n · (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

503640 A7 B7 五、發明說明（《） VDAC電壓並且使用方程式[3]來測量Vbatt。當數據機摘機 時，則控制器30便會測量電壓Vtrdc，並且分別使用方程 式[1]和[2]來計算VTR和ITR。控制器30之後則使用方程 式[4]來計算Rloop。由於 VTR = Vbatt - ITRxRloop，其中 ITR = Vtrdc/Re，貝[] VTR = Vbatt - (Vtrdc/Re) xRloop，解出 Vtrdc，得到 Vtrdc = (Vbatt - VTR) x(Re/Rloop) [5] 將方程式[5]的Vtrdc表示式代入方程式[2]，得到 VDAC=(R2/Rl)[Vbatt(Re/Rloop)(l+Rl/R2) — VTR(1+Rlx Re/R2 χ Rloop+Re/Rloop)+1.4] [6] 方程式[6]敘述DAC設定的數値VDAC與線電壓VTR 有關，假設Vbatt與Rloop乃是已知的。因此，控制器30 能夠使用方程式[6]來計算充當VTR目標數値函數的DAC 設定。VTR目標數値乃是基於DC屏蔽的需求以及其它的 考量，諸如功率以及失真。控制器30已經儲存了圖10(A)-10(D)所示的DC屏蔽之數値，以及闡述於11的電晶體Q1 最大功率曲線13。 在兩方法中，控制器30總是計算數據機線路介面的功 率消耗爲：

Pmodem = VTRxITR [7] 並且調整DAC 20的設定’致使滿足Pmodem<Pmax的 條件，其中的Pmax爲數據機線路介面的最大功率額定値 〇 控制器30在靜態方法中所使用的控制邏輯之細節闡述 10 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 χ 297公« ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) € 訂---------線丨

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 64 03 A7 _____B7___ 五、發明說明（t) 於圖4(A)的流程圖之中。滿足DC屏蔽和功率需求兩者的 最終之DAC設定能夠藉由控制器30儲存於記憶體暫存器 MemDAC之中，並且用來充當下一次數據機摘機時（步驟 40-46)的初始DAC數値(最佳的推測）。如果數據機靜止於 一位置上（在特別的應用中大多時間的狀況），則使用之前 所儲存的最佳之DAC數値，便會產生較少的重複並且較快 地執行其演算法。 在摘機之前的瞬間，控制器使用方程式[1]和 [3](VDAC=0)來測量Vbatt，並且將初始數値寫入DAC中’ 產生一已知的電壓VDAC。此一設定可以是任意的預設數 値，或者可以是數據機所使用在之前的掛筒期間中並且儲 存於MemDAC之中的設定。 在摘機之後(步驟48)，控制器等待(步驟50)穩態的線 電壓條件，典型爲l〇〇ms、測量Vtrdc、並且分別使用方程 式[1]和[2]來計算VTR和ITR(步驟52)。控制器30之後則 使用方程式[4]來計算Rloop(步驟54)。例如，得知Vbatt和 Rloop，便可以計算在DC屏蔽內的最佳操作點(VTR)，其 最小化線路介面中的失真以及功率消耗(步驟56)。 使用方程式[6]，便能夠計算VDAC的最佳數値(步驟 58)，並且將所相應的數値寫入DAC之中（步驟60)。此一 設定同樣也儲存於暫存器MemDAC之中(步驟62)，所以在 數據機下一次摘機時，其能夠充當DAC的初始數値。當數 據機在相同於之前摘機期間的電話線上摘機時，如此則會 避免不必要的暫態效應。 π 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ---------------^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂——----ί線_ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 503640 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明〇) 由於其迴路所有的DC電路參數乃是已知的’因此靜 態電壓控制具有使用Vbatt和Rloop來計算V-I區域中最佳 操作點的好處。然而，如此的方法並不能夠使用來自線電 壓極電流的回授來修正所計算的數値和實際數値之間可能 的差異。 如此的差異會導致ADC 10誤差的即時電壓讀數’或 者在同一摘機期間中改變DC電路的參數。通常’在整個 電源中斷的期間中，C0上的電池電壓會有所改變’例如’ 會在相同的摘機期間中導致Vbatt値得重視的變化。在此 一狀況下，控制器30將不能夠檢知Vbatt數値的改變。 例如，同樣也會由於ADC 10讀數與DAC 20輸出電壓 之間相對的誤差，導致所計算的與實際的線電壓之間的差 異。如圖9所示的，藉由以ADC 10讀數來校準DAC 20的 輸出電壓便能夠最小化相對的誤差。當數據機閒置時’控 制器30則會將開關S9致能，並且經由ADC 10讀取每一 DAC設定的DAC 20之輸出。能夠將表示DAC 20對ADC 10所校準的數値之查閱表儲存於一記憶^體之中，竝且當爲 了得到目標的VTR而基於ADC 10的讀數選擇一適當的 DAC 20數値時，則其查閱表供控制器30所使用。 現在將參照圖4(B)來說明用於動態控制方法的控制邏 輯。在摘機之前瞬間，控制器30將初始數値其寫入DAC 20之中，其產生一已知的電壓VDAC(步驟72)。此一設定 可以是任意的預定數値，或者可以是之前通信期間中數據 機所使用的以及暫存器MemDAC中所儲存的DAC設定。 12 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ϋ n n n n n 1 n n ϋ 1 ϋ I ·1 n tmmm n n I n n n n n n n I n - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 503640 A7 B7 五、發明說明（u) 在摘機之後，控制器等待(步驟76)穩態的線電壓條件 ，典型爲100ms、測量Vtrdc(步驟78)、並且分別使用方程 式[1]和[2]來計算VTR和ITR(步驟80)。如果VTR的數値 超出在電流ITR下的DC屏蔽所定的範圍(步驟82)，則控 制器30便會分別增加v〇AC藉以降低VTR、或者降低 VDAC藉以增加VTR(步驟86)。 持續其程序直到VTR於目標數値特定的範圍之內爲止 。在每次重複，當DAC 20的設定改變時’則隨著此一數 値的改變，控制器30便重新計算ITR °視所測量到的VTR 和目標數値之間的差値而定，DAC設定一次能夠改變一個 位元，或者在第一和單一位元之後以較大的跨距來開始之 〇 當VTR於目標之內時，則控制器3〇便會藉由VTR和 ITR兩數値相乘來計算數據機線路介面中的功率消耗’並 且比較此一數値與最大功率額定値Pmax(步驟84)。由於在 數據機電路中的Re以及其它點上的電壓乃是已知的’因而 在任何時刻皆可以計算每一組件的功率消耗’並且比較其 與各個功率額定値。如果功率額定値是在限制之內，則控 制器30便會將DAC設定儲存於暫存器MemDAC之中’所 以其能夠用來充當數據機下一次摘機時的DAC 20之初始 數値。當數據機在相同於之前摘機期間的電話線上摘機時 ，如此則會避免不必要的暫態效應。 動態電壓控制具有使用來自線電壓及電流的連續回授 之好處，致使控制器30能夠遞迴地修正DAC 20的設定， 13 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210 X 297公釐) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 訂 線1«!丨丨 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 503640 A7 B7 五、發明說明（jl) 直到獲得目標數値爲止。再者，在DC迴路參數於掛筒期 間中改變的狀況下，能夠週期性地執行其演算法，藉以保 持電壓與功率處於目標之內。然而，在如此的方法中，於 DC屏蔽所指定的V-I區域內，控制器30並不使用Vbatt和 Rloop的訊息並且不能夠最佳化VTR以及ITR的數値來最 小化其失真以及功率消耗。 最佳的電壓控制解決方式組合了靜態以及動態方法的 好處，並因而克服了它們的缺點。在本發明的較佳實施例 中，控制器30便是使用如此的方法。然而，熟習技術者能 夠針對所給定的應用來選擇最佳之方法。最佳方法的流程 圖顯示於圖4(C)之中。 在摘機之前的瞬間，控制器使用方程式[1]和 [3](VDAC=0)來測量Vbatt，並且將初始數値寫入DAC 20之 中，產生一已知的電壓VDAC。此一設定可以是任意的預 設數値，或者可以是數據機在之前的掛筒期間中所使用並 且在MemDAC中所儲存的設定(步驟90-96)。 在擒機之後(步驟98)，控制器等待(步驟100)穩態的線 電壓條件，典型爲100ms、測量Vtrdc、並且分別使用方程 式[1]和[2]來計算VTR和ITR(步驟102)。控制器30之後則 使用方程式[4]來計算Rloop(步驟104)。例如，得知Vbatt 和Rloop，便可以計算在DC屏蔽內的最佳操作點(VTR)， 藉以最小化線路介面中的失真以及功率消耗(步驟106)。使 用方程式[6]，便能夠計算VDAC的最佳數値(步驟108)，並 且將所相應的數値寫入DAC之中（步驟110)。 14 ^紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐）> ----I ! I 訂 i ! ! I t 線. (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 503640 A7 B7 五、發明說明（0) 在短延遲之後’考慮穩龍操作條件(步驟112) ’控制器 30再一次測量Vtrdc(步驟1H)、並且分別使用方程式[1]和 [2]來計算VTR和ITR(步驟Π6)。如果VTR和ITR在Vbatt 和Rloop期望數値所預定的最佳目標範圍之外(步驟丨18)， 則控制器30便會修正所假設的vbatt和Rl〇卯數値，以及 重新計算VDAC(步驟120)。遞迴地持續其程序，直到VTR 和ITR處於DC屏蔽的V-I區域中之最佳目標以及功率處 於預定的限制之內爲止(步驟122)。控制器30將DAC設定 儲存於暫存器MemDAC之中（步驟124) ’所以其能夠用來 充當數據機下一次摘機時的DAC 20之初始數値。當數據 機在相同於之前摘機期間的電話線上摘機時’如此則會避 免不必要的暫態效應。 當摘機時，控制器30同樣也能夠決定C0電池電壓 Vbatt以及迴路電阻Rs，而不需要得知掛機線電壓Vtr。由 於方程式[4]適用於任何的Vtr和Iti*數値，因此控制器能夠 在狀態(1)和狀態(2)得到兩獨立的Vtr和Itr讀數。例如， 藉由不同的DAC設定，或者藉由分別致使開關S1致能或 除能，這兩個狀態則可以是彼此不相同的。以下兩未知數 Vbatt和Rloop的兩方程式系統之後則可以寫成：

Vbatt - Rloopxltr(l) = Vtr(l)

Vbatt - RloopxItr(2) = Vrt(2) [8] 因而控制器30便能夠決定Vbatt和Rloop的數値。 此一方法所允許的唯一的誤差乃是由於ADC 10的絕 對不準確度以及決定VTR和ITR所使用的組件之公差。這 15 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

503640 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（/if) 些數量可以定於合理的限制之內，而產生可忽略的偏差。 一些能夠基於可接受的誤差邊界所定義之數量乃是ADC 10 和DAC 20的解析度(典型爲6至8個位元）、運算放大器 U1的DC偏差、以及電阻器Rl、R2、R3和Re的公差，對 實際的應用而言，典型爲1%至5%。 可以藉由各種熟習技術者所熟知的構件來實現本發明 的控制邏輯，包含硬體或軟體的實行。 如同上述的，藉由增加與R2並聯的電阻器R3藉以增 加ADC 10與VTR相關的動態範圍，將開關S1致能，致使 在ADC 10所限制的電壓範圍內(典型地爲0-4V)，能夠測量 到相對較大的VTR。例如，在數據機掛機時，如果期望 VTR 高達 60V，則選擇 R3，致使(R2//R3)/(R1+R2//R3)的比 率大約爲15(60V/4V)左右。 當摘機時，同樣也將開關S1致能，典型地遵守TBR21 的規格(歐洲），藉以將ITR限制於60mA，而VTR能夠高達 40V。圖11所示的圖表在V-I域中顯示兩個操作區域，R3 =34QK且R2 = 750K的區域，能夠藉由將S1致能以及除能 分別來選擇其中的每一區域。在圖11中，也繪製一功率曲 線。其表示電晶體Q1最大功率消耗的上限，以及表示其 它組曲線的上邊界。 本發明可替代的實施例顯示於圖5的電路中。在此一 實施例中，控制器30能夠控制兩個連接到DAC 20的開關 ，S1和第二開關S4。隨著能夠彼此獨立地選擇R3和R2 的數値，如此則允許所要的V-I特性較大的控制範圍。此 16 ϋ張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐) ' — —— — — — — — — — — 1 — 菌 I 1 I I I I I — II 謙 1111* (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 503640 A7 B7 五、發明說明（if) 外，已經增加了兩開關S5和S6至運算放大器U1的回授 線路。控制器30能夠選擇任何一個開關來提供電阻分壓器 最佳的”倍率”因數。特別的是，能夠選擇盡可能大的R2和 R3的數値，藉以最小化倍率因數，並且控制器30能夠選 擇開關S5或6來涵蓋所需的V-I域之操作範圍。 本發明另一個實施例顯示於圖6的電路中。已經由達 靈頓對Q2、Q3來替代上述的單一電晶體Q1。達靈頓對的 配置乃是以來自運算放大器U2較少的二極體電流來提供 較大的線電流。同樣地，如同參照圖5所說明的，已經將 這些開關增加於運算放大器U1的回授線路，藉以提供額 外的”倍率”增強之選擇。圖5和6中所說明的電路之特點 ，能夠如圖7所示的，與圖2電路的直接電流讀取組合。 兩開關S1和S4乃是用來選擇適當的電阻分壓網路。開關 S2和S3分別用來選擇電壓或電流的讀取，而開關S5、S6 和S7則是控制運算放大器U1的回授。 不論IU、R2和R3的數値爲何，分別將開關S5、S6 和S7閉合，致使以下的方程式爲真： 對 S5 閉合而言，Vtrdc = Ve + Vbe(Q3)+Vbe(Q2) 假設每一個電晶體的基射極電壓爲0.7V，能夠將其改 寫爲

Ve = Vtrdc - 1.4V 對 S6 閉合而言，Vtrdc = Ve + Vbe(Q3)，

能夠將其改寫爲 Ve = Vtrdc - 0.7V 17 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 χ 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

503640 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（/丨） 以及 對S7閉合而言，Vtrdc = Ve 由於線電流Itr等於Ve/Re，因此使用相同的倍率因數( 電阻分壓器比値)以及相同的Vtrdc，便能以0.7V/Re的跨距 來增加Itr。如此在迴路電流控制上有效地提供額外的自由 度，能夠有利地用來降低其倍率因數。 圖8顯示等效於圖6的電路配置，其中已經藉由兩個 類比回授電阻器R4和R5來替代開關S6和S7。電阻器R4 連接於Q3的射極以及U1的負回授線路之間，而電阻器R5 則是連接於U1的負回授線路以及任意的電壓參考値VREF 之間。 藉由適當地選擇電壓VREF以及電阻器比値R4/R5， 便能得到在數位域中促動開關S6和S7的等效結果。例如 ，在圖6中，對大數値的Itr而言，通常會將開關S7閉合 ，而對中數値的Itr而言，通常會將開關S6閉合。在圖8 中，如果選擇VREF等於最大電流Itr所期望的最大電壓 Ve，則能夠容易地看出對大數値的Itr而言，以下爲真：

Ve = VREF = Vtrdc (此等效於開關S7閉合） 對中數値的Itr而言，Ve小於VREF，且能夠選擇 R4/R5的比値致使Vtrdc大約等於Ve + 0.7V左右，等效於 開關S6之閉合。 較佳實施例顯示於圖9，具有外加的DAC校準開關S9 。已經揭示了圖9電路的操作以及範疇。 熟習技術者將會察知：能夠配置方纔所說明的較佳實 18 本紐尺度適財國國家標準(CNS)A4規格（210 X 297公釐) ' -- --I I I I-----I IAW ----I! t----I--ί 喔 j (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 503640 A7 B7 五、發明說明（ 施例之各種變體以及修改，而不違反本發明的範疇和精神 。因此，所要了解的是，除了在此所特別說明的之外，而 在申請專利範圍的範疇之內，仍然能夠實行本發明。1 —i. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 19 • n I I I n n n n n n n n t n n ϋ 如δ*· · n ϋ n ϋ n n n 1 I ϋ n n n n n n I n n n n n n n n n n n n I _ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）

Claims (1)

1. ^uj()40

   、申請專利範圍 1·一種具有電子感應器的電話線介面電路，其電路包 含： (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 一類比至數位轉換器(ADC)，連接到分壓器所形成的 節點； 一數位至類比轉換器(DAC)，連接到電子感應器電晶 體的基極； 一控制器，連接到ADC以及連接到DAC。 2. 如申請專利範圍第1項之電路，其中的控制器讀取 來自ADC的第一電壓，並且提供一補償信號給予DAC，致 使DAC輸出第二電壓，相應於來自ADC的第一電壓。 3. 如申請專利範圍第2項之電路，進一步地包含連接 到電子感應器電晶體的基極之運算放大器，其運算放大器 具有連接到分壓器節點的正輸入端，以及連接到電子感應 器電晶體射極的負輸入端。 •線- 4. 如申請專利範圍第3項之電路，其中的分壓器至少 包含兩個電阻器。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 5. 釦申請專利範圍第4項之電路，進一步地包含第三 電阻器，連接於ADC的輸入以及接地的第一開關之間。 6. 如申請專利範圍第5項之電路，其中的控制器控制 著第一開關，藉以增加ADC的動態範圍。 7. 如申請專利範圍第1項之電路’其中的ADC有所選 擇地連接到來自分壓器的第一電壓或者射極電壓’其中控 制器輸出一補償信號給予DAC，致使DAC輸出第二電壓， 相應於來自ADC的第一電壓或射極電壓。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 503640 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 8.如申請專利範圍第7項之電路，進一步地包含連接 到電子感應器電晶體的基極之運算放大器，其運算放大器 具有連接到分壓器節點的正輸入端，以及連接到運算放大 器輸出節點的負輸入端。 9·如申請專利範圍第8項之電路，其中的分壓器至少 包含兩個電阻器。 10. 如申請專利範圍第9項之電路，進一步地包含第三 電阻器，連接於ADC的輸入以及接地的第一開關之間。 11. 如申請專利範圍第10項之電路，其中的控制器控 制著第一開關，藉以增加ADC的動態範圍。 12. 如申請專利範圍第11項之電路，其中的射極電阻 器連接到電子感應器電晶體的射極’其射極電阻具有已知 的數値，致使控制器能夠決定塞尖端以及振鈴端的電流。 •線· 13. 如申請專利範圍第2項之電路，其中DAC的輸出 電壓有所選擇地經由兩電阻的其中一條路徑’輸出至分壓 器節點。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 14. 如申請專利範圍第13項之電路’進一步地包含連 接到電子感應器電晶體的基極之運算放大器’其運算放大 器具有連接到分壓器節點的正輸入端’以及有所選擇地連 接到電:子感應器電晶體的射極或者運算放大器的輸出端之 負輸入端。 15. 如申請專利範圍第2項之電路，其中的電子感應器 包含一達靈頓對。 16•如申請專利範圍第15項之電路，其中DAC的輸出 2 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21G X 297公爱） 503640 A8B8C8D8 六、申請專利範圍 電壓經由兩電阻的其中一條路徑，有所選擇地輸出至分壓 器節點。 Π.如申請專利範圍第16項之電路’進一步地包含連 接到達靈頓對的基極之運算放大器，其運算放大器具有連 接到分壓器節點的正輸入端，以及有所選擇地連接到運算 放大器的輸出端、達靈頓對的射-基接面、或者達靈頓對的 射極輸出端其中一者之負輸入端。 18. 如申請專利範圍第17項之電路，其中的ADC有所 選擇地連接到來自分壓器的第一電壓或者射極電壓，其中 控制器輸出一補償信號給予DAC，致使DAC輸出第二電壓 ，相應於來自ADC的第一電壓或射極電壓。 19. 一種電話線介面電路，包含： 一達靈頓對，包含第一電晶體和第二電晶體； 一分壓器，包含第一電阻器和第二電阻器，兩電阻器 的接面形成第一節點； 一類比至數位轉換器(ADC)，具有連接到其節點的輸 入端； 一數位至類比轉換器(DAC)，具有一輸入端； 第一開關，連接於DAC的輸出端和第三電阻器之間， 第三電阻器具有連接到ADC輸入端的另一末端； 第二開關，連接於DAC的輸出端和第二電阻器之間； 一射極電阻器，連接到第二電晶體的射極； 第四電阻器，連接於第二電晶體的射極和第二節點之 間； 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） <請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁) 訂- - ------•線丨 丨« 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 503640 A8B8C8D8 六、申請專利範圍 第五電阻器，連接於第二節點和參考電壓之間； 一蓮算放大器，具有連接到第一電晶體基極的輸出端 ’連接到第一節點的正輸入端，與連接到第二節點的負輸 入端；以及 一回授線路，有所選擇地連接到運算放大器的輸出端 和第二節點之間。 20.如申請專利範圍第19項之電路，進一步地包含一 電容器，連接於第一節點和接地之間。 21·如申請專利範圍第20項之電路，進一步地包含一 開關，連接於ADC的輸入端和DAC的輸出端之間。 22. 如申請專利範圍第20項之電路，其中第一電阻器 和達靈頓對的集極連接到橋式二極體，而橋式二極體則連 接跨於塞尖端和振鈴端的信號線。 23. —種電話線介面電路，包含： 一電晶體，具有射極、基極與集極； 一分壓器，包含第一電阻器和第二電阻器，兩電阻器 的接面形咸一節點； 一運算放大器”具有連接到電晶體基極的輸出端，連 接到射極的負輸入端，與連接到其節點的正輸入端； 一射極電阻器，連接到其射極； 一類比至數位轉換器(ADC)，具有連接到其節點的輸 入端； 一數位至類比轉換器(DAC)，具有連接到第一電阻器 的輸出端；以及 4 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 擊· •線. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 503640 A8 B8 C8 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 六、申請專利範圍 一控制器連接到ADC和DAC。 24. 如申請專利範圍第23項之電路，進一步地包含第 三電阻器，連接於其節點和接地的開關之間。 25. 如申請專利範圍第24項之電路，進一步地包含一 電容器，連接於其節點和接地之間。 .26.如申請專利範圍第25項之電路，其中第一電阻器 和電晶體的集極連接到橋式二極體，而橋式二極體則連接 跨於塞尖端和振鈴端的信號線。 27. 如申請專利範圍第26項之電路，其中運算放大器 的負輸入端連接到運算放大器的輸出端，而非射極。 28. 如申請專利範圍第W項之電路，其中ADC的輸入 端可切換地連接到其節點或者電晶體的射極。 29. 如申請專利範圍第28項之電路，其中DAC的輸出 端可切換地連接到其第二或者第三電阻器。 30. 如申請專利範圍第29項之電路，其中運算放大器 的負輸入端可切換地連接到運算放大器的輸出端或者連接 到射極。 31. 如申請專利範圍第30項之電路，其中的電晶體包 含一達靈頓對。 32. 如申請專利範圍第23項之電路，其中的控制器基 於預定的DC屏蔽及/或功率需求來控制DAC的輸出。 33. —種用來控制電話線介面電路中的線電流之方法， 其方法包含以下的步驟： 監視流經電話線介面電路的DC線電流之數値； 5 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 琴 訂--------線丨· ^ n ·1 n n ϋ I n n ϋ I n n n 1 ϋ I n n -I n I , 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 503640 §1 g _ 六、申請專利範圍 檢測線電流的數値與所需要的數値之差異；以及 將補償信號注入其電路，藉以調整線電流的數値。 34. 如申請專利範圍第33項之方法，其中的監視步驟 包含： 讀取跨於電路中的電阻器之電壓；以及 .藉由電阻來從事線電壓之分壓。 35. 如申請專利範圍第34項之方法，其中的控制器執 行檢測的步驟，並且供應定義補償信號數値的數位信號。 36. 如申請專利範圍第35項之方法，其中的注入步驟 包含： 供應數位信號給予數位至類比轉換器(DAC);以及 將來自DAC的類比輸出電壓施加給予一電壓控制電 流源。 37. 如申請專利範圍第36項之方法，其中的控制器藉 由比較所檢測到的數値與所儲存的DC屏蔽數値、功率需 求、或兩者來檢測其差異。 38. —種電話線介面電路，包含： 在電話線介面電路中用來控制DC線電流的機構； 用來檢測線電流和所需數値之間差異的機構，其中所 需的數値乃是從DC屏蔽、功率需求、或其二者所決定的 ;以及 用來調整線電流藉以降低其差異的機構。 39. —種用來控制電話線介面電路中的線電流之靜態方 法，其方法包含以下的步驟： 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） <請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂·· -*線- 5036^0 π ά修 A8 B8 C8 D8 务.Η $、.u 一 i in ' ^ιί：1 tf, 申請專利範圍 讀取電壓Vtrdc ; 計算電阻値Rloop ; 基於DC屏蔽與功率特性來決定目標電壓VTR ;以及 計算用來調整其電路成爲目標電壓所需的數位信號之 數値。 40· —種用來控制電話線介面電路中的線電流之動態方 法，其方法包含以下的步驟： r (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) " (a)讀取電壓Vtrdc ; 1 I (b)計算電壓VTR和電流ITR ; VT ⑹在電流ITR下判斷電壓VTR是否於所需的範圍之 1內，如果不是，則調整用來調整其電路至所需的範圍之數 V ^ Z位信號數値；以及 (d)重複步驟(aHc)，直到電壓VTR是在所需的範圍之 內爲止。 41·如申請專利範圍第40項之方法，進一步地包含以 下的步驟： 判斷功率數値(VTRxITR)是否小於最大功率數値，如果 不是，則調整用來調整此功率數値小於最大功率數値所需 的數位信號數値。 42.—種用來控制電話線介面電路中的DC線電流之方 法，其方法包含以下的步驟： | (a) 讀取電壓Vtrdc ; (b) 計算電壓Vbatt ; (C)目十算電阻値Rl〇〇p ; 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公f) 503640 ϋ C8 D8 六、申請專利範圍 (d) 基於DC屏蔽與功率特性來決定目標電壓VTR ; I------------------------- (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁) (e) 計算用來調整其電路至目標電壓所需的數位信號之 數値； (f) 儲存其數位信號的數値； (g) 等待穩態條件； (h) 再一次讀取電壓Vtrdc ; ⑴計算電壓VTR以及電流ITR ; (j) 在電流ITR下判斷電壓VTR是否於所需的範圍之 內，如果不是，則更新Vbatt和Rloop的數値；以及 (k) 重複步驟(dHj)，直到電壓VTR是在所需的範圍之 內爲止。 43·如申請專利範圍第42項之方法，進一步地包含以 下的步驟： 判斷功率數値(VTRxITR)是否小於最大功率數値，如果 不是，則更新Vbatt和Rloop的數値。 44. 一種用來控制電話線介面電路中的線電流之方法， 其方法包含以下的步驟： 監視流經電話線介面電路中的電壓數値； 檢測其電壓的數値與所需要的數値之差異；以及 將補償信號注入其電路，藉以調整其電壓的數値。 45·—種電話線介面電路，包含： 一電晶體和一運算放大器，形成電壓控制電流源 (VCCS)； 一控制器，連接到VCCS，其中的控制器讀取第一電 8 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐） 503640 A8B8C8D8 六、申請專利範圍 壓，並且相應於第一電壓，輸出第二電壓給予VCCS，藉 以調整電路的DC線電流。 (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格(210 X 297公釐)