專利名稱：交換機用戶接口直流饋電部件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型是一種用于交換機用戶接口的直流饋電部件。
目前，從性能上講，程控數(shù)字交換機用戶接口電路其饋電方式主要采用以下兩種第一種是恒壓方式，負載電阻減小時，電流增大，功耗也增大；第二種是恒流方式，負載電阻增大時，負載上壓降增大，致使輸出端產(chǎn)生飽和，當(dāng)負載電阻減小時，負載上壓降較小，以致饋電不足。就其制造工藝而言，現(xiàn)在國內(nèi)的程控數(shù)字交換機用戶接口電路大都采用國外進口器件，或采用國外生產(chǎn)的超大規(guī)模集成電路的芯片組裝，這類芯片雖功能齊全，但價格高，且生產(chǎn)難度大，限于國內(nèi)的工藝水平，尚不能在國內(nèi)自行生產(chǎn)。
本實用新型在于提供一種適應(yīng)不同負載的交換機用戶直流饋電部件，該部件適用厚膜集成工藝制作。
本實用新型由五個部分組成，即取樣單元1、極性轉(zhuǎn)換單元2a、2b、積分單元3、控制單元4和輸出驅(qū)動單元5。
取樣單元是由電阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9及運放N1組成的放大器。
極性轉(zhuǎn)換單元2是由兩個結(jié)構(gòu)相同的放大器組成，即分別是由電阻R10、R11、R12及運放N2構(gòu)成的放大器2a和由電阻R15、R16、R17及運放N4構(gòu)成的放大器2b，這兩個放大器增益均為+1或-1，其增益極性由控制單元4中的電子開關(guān)S1、S2控制。
積分單元3是由反相輸入電阻R13、運放N3及接在反相輸入與輸出間的電容C1組成，也可在電容C1上在再并接電阻R14，其中R14可改變直流饋電特性。沒有R14時，直流饋電特性為恒流饋電特性；接入R14時，饋電特性為線性饋電特性，即饋電電流IL隨負載電壓VT-R降低而增加。
控制單元4是一塊集成電路，內(nèi)部包括直流偏壓電路VBS、多路電子組合開SM、電子開關(guān)S1和S2、移位寄存器SR等，其偏置電壓先后通過組合開關(guān)SM和取樣單元1的電阻R5、R6分別傳至N1的同相和反相端，電子開關(guān)S1、S2分別接極性轉(zhuǎn)換單元2a與2b的運放N2和N4的同相端?？刂茊卧?的三個輸入端中，CI為控制字輸入端，CLK為時鐘信號輸入端，CS為片選信號輸入端，移位寄存器的狀態(tài)由CI輸入的控制字設(shè)定的，控制字所需的時鐘信號及片選信號由CLK與CS輸入端送入。移位寄存器SR的輸出Q0為極性反轉(zhuǎn)控制線，接于電子開關(guān)S1、S2及組合開關(guān)SM、SR輸出Q1為低功耗控制線，接于組合開關(guān)SM，正常情況下，Q0＝0，Q1＝1，電子開關(guān)S1、S2斷開，組合開關(guān)SM使直流偏置電路VBS正端與R7接通，負端與R8接通，即VP1P2＝VBS。在反極性時，Q0＝1，電子開關(guān)S1、S2導(dǎo)通，使極性轉(zhuǎn)換電路2a、2b中的運放N2、N4同相端接地，2a、2b的輸出與輸入反相，同時，組合開關(guān)SM便直流偏置電路VBS正端與R8接通，負端與R7接通，即VP1P2＝-VBS。在低功耗時，Q1＝1，使組合開關(guān)SM送給取樣電路1中的R7、R8直流偏壓為零，即VP1P2＝0。
輸出驅(qū)動單元5由功率放大器N5和N6及取樣電阻RS1、RS2組成，功率放大器N5、N6是增益相同、相位相反的驅(qū)動放大器，均由兩個運放、若干個電阻及功率三極管組成，其中N5增益為負，N6增益為正。功放N5的輸出端接到取樣電阻RS1與電阻R4的公共端A，功放N6的輸出端接到取樣電阻RS2與電阻R3的公共端B，取樣電阻RS1、RS2分別接到話路中掛接用戶電話的線路T端與R端。
本實用新型當(dāng)負載變化而引起負載電流變化時，輸出驅(qū)動單元5的取樣電阻RS1、RS2的取樣電壓隨之變化，引起取樣單元1的運放N1端輸出電壓的變化，使得積分器運放N3的輸出在線性區(qū)或飽和區(qū)，從而保證當(dāng)負載電阻小于某值時，饋電電流隨T、R端電壓的降低而線性增大，當(dāng)負載電阻大于這個值直至開路時，T、R端電壓不變，為恒壓饋電方式，從而具有掛機傳送功能。通過在控制單元4的CI端送入不同的控制字，使電子組合開SM輸出P1P2的偏壓為正、負或零，并由電子開關(guān)S1、S2控制極性轉(zhuǎn)換電路的運放N2和N4，從而實現(xiàn)極性轉(zhuǎn)換與低功耗功能。
本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，對負載的適應(yīng)性強，即當(dāng)負載小于某值時，饋電電流隨話機兩端電壓的降低呈線性增大，負載大于某值直至開路，為恒壓饋電方式而獲掛機傳送功能；因采用程序控制邏輯電路SR，因此可以通過外部軟件輸入的控制字改變邏輯狀態(tài)，實現(xiàn)極性轉(zhuǎn)換和低功耗功能，從而大大提高了本實用新型的實；性；因主要采用通用器件組成，因此組裝的成本低，且適用厚膜集成電路工藝制作，可大批量生產(chǎn)，以利獲得性能一致性好的厚膜集成器件；用本部件制作的接口電路，適用于各種程控交換機。


圖1是本實用新型方框原理圖；圖2是本實用新型的電路原理圖；圖3是本實用新型的電路饋電特性曲線。
結(jié)合附圖，對本實用新型作進一步說明輸出驅(qū)動單元5的話線輸出端T、R的電流信號IL經(jīng)取樣電阻RS1、RS2產(chǎn)生取樣電壓ILRS＝IL(RS1+RS2)，與控制單元4輸出的偏置電壓VBS，在取樣單元1中的運算放大器N1上相減，其差值信號VBS-IL·RS傳到極性轉(zhuǎn)換單元中的2a放大器。正常情況下，電子開關(guān)S1、S2斷開，運算放大器N2構(gòu)成的放大器2a增益為1。2a的輸出電壓等于輸入電壓，并經(jīng)電阻R13由積分單元3的運算放大器N3的反相積分放大，運算放大器N3的輸出傳到極性轉(zhuǎn)換單元中的2b放大器，極性轉(zhuǎn)換單元2中的放大器2a與2b結(jié)構(gòu)與作用皆相同，放大器2b的輸出電壓等于積分單元3的輸出電壓，該電壓反饋給輸出驅(qū)動單元5，放大后經(jīng)取樣電阻RS1、RS2加到話路的T端和R端，構(gòu)成閉合反饋環(huán)路。
當(dāng)T、R端的負載電阻R4由小變大時，流過負載上電流IL變小，該電壓在取樣電阻RS1、RS2上產(chǎn)生的取樣電壓ILRS減小，在取樣單元中，控制電路4的直流偏壓與取樣電壓之差(VBS-ILRS)增大，設(shè)積分單元增益為-Ka，Ka＝+R14/R13，驅(qū)動單元5中放大器N5增益為-Kb，放大器N6增益為Kb，則差值信號經(jīng)積分單元3放大Ka倍，在極性轉(zhuǎn)換單元2b中的輸出端電壓為Ka(VBS-ILRS)，它隨IL的減小而增大，這個信號反饋給輸出驅(qū)動單元5后在T、R端放大2Kb倍，使T、R端電壓增大，VT-R＝2KaKb·(VBS-ILRS)，從而引起負載電流IL增大，當(dāng)滿足如下關(guān)系式時，電路處于穩(wěn)定工作狀態(tài)VT-R＝2KaKb(VBS-ILRS)，即IL=VBSRS-VI-R2KaK6R6]]>又因IL＝VT-R/RL，所以可得VI-R=2kaK61+2kaK6R6/R1·VBS]]>
由上式可以看出，當(dāng)RL減小時，VT-R隨之減小，當(dāng)VT-R減小時，IL隨之增大，即IL隨RL減小而增大，此時，本裝置處于線性工作區(qū)，其饋電特性如附圖2曲線b-c段所示。
當(dāng)負載由小變大時，根據(jù)上面分析，積分單元3的輸出電壓Ka(VBS-ILRS)也隨著增加，當(dāng)話路負載電阻大于某值時，積分單元3的輸出電壓接近電源電壓而達到飽和，這時，T、R端電壓VT-R＝2Kb×5＝10Kb，T、R端電壓不再變大而為恒壓饋電方式，如圖2取曲線a-b段，在掛機情況下，負載直流電阻為無窮大，仍能傳送信號，這樣就實現(xiàn)了掛機傳送功能。
由上面的式子還可以看出，VT-R的極性與VBS有關(guān)，當(dāng)VBS為負時，VT-R也為負，這樣，在控制單元4中改變VBS的極性，可使T、R端饋電電壓的極性反轉(zhuǎn)而實現(xiàn)反轉(zhuǎn)功能，當(dāng)VBS＝0時，根據(jù)上式，VT-R也為零，即T、R兩端電壓相等，此時，話路負載無電流。所以，在控制單元4中，使VBS＝0，即可使話路負載無饋電電流而實現(xiàn)低功耗功能。
本實用新型可按圖2所示的電路圖采用印刷電路版生產(chǎn)，也可采用厚膜集成電路工藝生產(chǎn)。
權(quán)利要求1.一種交換機用戶接口直流饋電部件，其特征是由取樣單元1、極性轉(zhuǎn)換單元2、積分單元3、控制單元4和驅(qū)動單元5組成取樣單元1中的運放N1的輸出端與極性轉(zhuǎn)換單元2a的兩個輸入電阻R10、R11的公共端相連；極性轉(zhuǎn)換單元2中運放N2的輸出端與積分單元3的輸入電阻R13相連；積分單元3的運放N3的輸出端與極性轉(zhuǎn)換單元2b中兩個輸入電阻R15、R16的公共端相連；極性轉(zhuǎn)換單元2中的運放N4的輸出端與輸出驅(qū)動單元5的運放N5、N6的公共輸入端相連；輸出驅(qū)動單元的運放N5、N6的輸出端分別與取樣電阻RS1、RS2的一端相連，取樣電阻RS1、RS2的另一端分別與話路T、R端相連，控制單元4的三個輸入端中，CI為控制字輸入端，CLK為時鐘輸入端，CS為片選信號輸入端，控制單元4的輸出端分別與取樣單元1中的R7、R8以及極性轉(zhuǎn)換單元2中的N2、N4的同相端相連。
2.按照權(quán)利要求1所述的裝置，其特征是取樣單元1的運算放大器N1的同相輸入端與R2、R3、R7的公共端相連，N1的反相輸入端與R1、R4、R8的公共端相連，運放N1的反相輸入端與輸出端間接有負反饋電阻R9，運放N1的同相輸入端經(jīng)過電阻R2接到話路T端，運放N1的反相輸入端經(jīng)過電阻R1接到話路R端。
3.按照權(quán)利要求1所述的裝置，其特征是極性轉(zhuǎn)換單元2是由兩個結(jié)構(gòu)相同的受控的電壓放大器2a和2b組成，2a、2b分別接于積分單元3的輸入端和輸出端，2a中的運放N2的同、反相輸入端分別通過電阻R10、R11接到取樣單元1的輸出端，運放N2的輸出端與反相輸入端間接有負反饋電阻R12，2b中的運放N4的正、反相輸入端分別通過電阻R15、R16接到積分單元3的輸出端，運放N4的輸出端與反相輸入端間接有負反饋電阻R17。
4.按照權(quán)利要求1所述的裝置，其特征是積分單元3中的運放N3的輸出端與輸入端間連接電容C1，運放N3的反相輸入端和運放N2的輸出端間接有電阻R13，運放N3的同相輸入端接地。
5.按照權(quán)利要求1所述的裝置，其特征是控制單元4是由電壓偏置電路VBS、多路電子組合開關(guān)SU、電子開關(guān)S1和S2、移位寄存器SR組成，移位寄存器SR外接三個輸入端CI、CLK、CS，分別為控制字、時鐘信號、片選信號的輸入端，組合開關(guān)SM的兩個輸出分別與取樣單元1中的電阻R2、R8相接，電子開關(guān)S1、S2的輸出分別接到極性轉(zhuǎn)換電路2a、2b中的N2、N4同相端，移位寄存器SR的輸出Q0為極性反轉(zhuǎn)控制線，接到電子開關(guān)S1、S2及組合開關(guān)SM，SR的輸出Q1為低功耗控制線，與組合開關(guān)SM相接。
6.按照權(quán)利要求1所述的裝置，其特征是輸出驅(qū)動單元5由功率放大器N5、N6和取樣電阻RS1、RS2組成，功率放大器N5的輸出接到取樣電阻RS1和電阻R4的公共端，運放N6的輸出則與取樣電阻RS2和電阻R3的公共端相接，取樣電阻RS1、RS2分別掛接用戶電話的兩線T、R端。
7.按照權(quán)利要求1或4所述的裝置，其特征是積分單元3中的運放N3的輸出端與輸入端之間連接有電容C1和電阻R14，電容C1和電阻R14為并聯(lián)。
專利摘要本實用新型是一種用于交換機用戶接口的直流饋電部件，由取樣、極性轉(zhuǎn)換、積分、控制和輸出驅(qū)動等單元組成，由控制單元控制取樣單元的輸出和極性轉(zhuǎn)換單元的極性變化，積分單元的輸出在線性區(qū)或飽和區(qū)，保證負載小于某值時，饋電電流隨路端電壓的降低呈線性增大，負載大于此值直至開路時，為恒壓饋電方式。本部件對負載適應(yīng)性強，同時具有極性轉(zhuǎn)換和低功耗功能，適宜用厚膜集成工藝制作，用它制作的接口電路，適用于各種程控交換機。
文檔編號H04M1/76GK2254606SQ9524017
公開日1997年5月21日 申請日期1995年7月17日 優(yōu)先權(quán)日1995年7月17日
發(fā)明者錢敬軍, 汪健, 陳水發(fā), 馬懷昌 申請人:中國兵器工業(yè)第二一四研究所