專利名稱：具有內(nèi)置極性切換電路的用戶電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用戶電路，特別是內(nèi)置通話電流極性切換電路的用戶電路。
這種用戶電路常規(guī)的一個(gè)目的是給用戶專用線提供回路電流。更進(jìn)一步，常規(guī)的用戶電路為傳送記數(shù)器脈沖等信號給收費(fèi)電話需要有通話電流極性切換電路。用戶電路用IC(集成電路)一般有兩種內(nèi)置式和外置式。通常，在極性切換之前的饋電叫做正向饋電，在極性轉(zhuǎn)換之后的叫做反向饋電。


圖1和圖2用來說明極性切換電路外置的常規(guī)用戶電路饋電電路部分的結(jié)構(gòu)。以下每幅圖中，使用相同的符號代表相同的元件。
圖1是通話電流極性切換電路外置的常規(guī)用戶電路的正向饋電電路組件的方框圖。圖2是圖1所示電路中一個(gè)特定電路結(jié)構(gòu)的示意圖。
在常規(guī)的用戶電路中，提供了一個(gè)輸入輸出差動(dòng)平衡放大器4，其上有一個(gè)正(同相)輸入端(+)和一個(gè)負(fù)(反相)輸入端(-)，以及一個(gè)正(同相)輸出端(0)和一個(gè)負(fù)(反相)輸出端(0-)。同相輸出端和反相輸出端分別放大加在平衡放大器正(同相)輸入端和負(fù)(反相)輸入端上的電壓，并產(chǎn)生以參考電壓VREF4為基準(zhǔn)的同樣幅值但極性相反的電壓。在反相輸出端和中繼端之間連接有電阻8e，在同相輸出端和振鈴端之間連接有電阻8f。電阻8e和8f都具有電阻值RF。平衡放大器4的負(fù)(反相)輸入端(-)和正(同相)輸出端(0)通過電阻值均為R的電阻8a和8b接有來自中繼端的反饋。類似的，平衡放大器4的正(同相)輸入端(+)和負(fù)(反相)輸出端(0-)通過電阻值均為R的電阻8c和8d接有來自振鈴端的反饋。因而在常規(guī)的用戶電路中，構(gòu)成了一個(gè)反相放大器部件。
平衡放大器4的反相輸出端連接到第一放大器5a1的一個(gè)輸入端，并且在疊加偏差電壓VOFF1后接到電壓比較電路5a2的第一同相輸入端；而電壓比較電路5a2的第二同相輸入端接入第二參考電壓VREF2。
如已描述的，電壓比較電路5a2有兩個(gè)同相輸入端，其中輸入電壓值高者為有效電壓。而后，電壓比較電路5a2低阻抗輸出一個(gè)與第一輸入端或第二輸入端有效電壓值相同的電壓。因而電壓比較電路5a2具有所謂的緩沖放大器的功能。
電壓比較電路5a2的輸出端與減法器10的第一輸入端相連，第三放大器6a的輸入端接入?yún)⒖茧妷篤REF1，其輸出端連到減法器10的第二輸入端。
減法器10的輸出端連接到低通濾波器5b1的輸入端，5b1的輸出端連接到第二放大器5b2的輸入端，而5b2的輸出端連接到第一加法器5b3的第一輸入端，加法器5b3的第二輸入端接入第二偏差電壓VOFF2。
第一加法器5b3的輸出端連接到電壓/電流轉(zhuǎn)換電路5b4的輸入端，其輸出端連接到平衡放大器4的反相輸入端(-)。
電壓/電流轉(zhuǎn)換電路6b4接入第三參考電壓VREF3，其輸出接到平衡放大器4的同相輸入端(+)。
中繼端選用第一外部繼電器11a的第一端，而振鈴端選用第二外部繼電器11b的第一端。在11a和11b的第二端之間接有閉環(huán)電阻3。第一繼電器11a的第三端接到振鈴端，第二繼電器11b的第三端接到中繼端。
下面，將參照圖1和圖2介紹常規(guī)電路的工作原理。
首先，將介紹正向饋電時(shí)常規(guī)電路的工作原理。
正向饋電時(shí)，繼電器11a和繼電器11b分別接到圖中所示的N端。如果平衡放大器4的反相輸出電壓為V1，經(jīng)過第一放大器5a1放大K1倍，然后疊加上偏差電壓VOFF1。于是，5a1的輸出電壓V2以下面的公式(1)計(jì)算V2＝K1·V1+VOFF1 …(1)
接著，輸出電壓V2和第二參考電壓VREF2在接下來的電壓比較電路5a2中比較大小。
首先假設(shè)V2大于VREF2，則5a2將輸出V2并將其輸入到減法器的第一端。
第三放大器6a輸入第一參考電壓VREF1，輸出K4·VREF1電壓到減法器10的第二端。
接著，減法器10對5a1的輸出電壓V2和6a的輸出電壓K4·VREF1進(jìn)行減法運(yùn)算。
因此，減法器的輸出電壓V3可以以下面的公式(2)計(jì)算V3＝V2-K4·VREF1＝(K1·V1+VOFF1)-K4·VREF1 …(2)通常，通過調(diào)整K4和VREF1的大小使得偏差電壓VOFF1等于K4·VREF1。因而，在減法器10中將消去VOFF1。
結(jié)果，減法器的輸出電壓V3計(jì)算公式化簡為公式(3)V3＝K1·V1…(3)減法器10的輸出電壓V3通過第一低通濾波器5b1時(shí)將消除其交流成分。
第一低通濾波器5b1的輸出電壓V3經(jīng)過第二放大器5b2放大K2倍，然后輸出到第一加法器5b3。
通過加法器5b3，第二放大器5b2的輸出電壓疊加了偏差電壓VOFF2后輸出V4到電壓/電流轉(zhuǎn)換電路5b4，其計(jì)算公式(4)如下V4＝K1·K2·V1+VOFF2 …(4)由于第一電壓/電流轉(zhuǎn)換電路5b4的轉(zhuǎn)換系數(shù)為K3/R，所以其輸出電流IDC1的計(jì)算公式(5)如下
IDC1＝K3·V4/K＝K3·(K1·K2·V1+VOFF2)/R …(5)然后電流IDC1反饋到平衡放大器4的反相輸入端(一)。
通過第二電壓/電流轉(zhuǎn)換電路6b4，第三參考電壓VREF3以轉(zhuǎn)換系數(shù)K3/R轉(zhuǎn)換，第二電壓/電流轉(zhuǎn)換電路6b4的輸出電流IDC2由下面公式(6)確定IDC2＝K3·VREF3/R…(6)然后電流IDC2反饋到平衡放大器4的同相輸入端(+)。
順便說一下，下文中將由平衡放大器4的輸出電壓或以某系數(shù)放大的第二參考電壓VREF2轉(zhuǎn)換成的加到平衡放大器4輸入端的電流叫做“直接反饋電流”。而將為消除附加到直接反饋電流的偏差電流而加到平衡放大器4輸入端的電流叫做“偏差抵消電流”。
此時(shí)將獲得一個(gè)流過閉環(huán)電阻3的閉環(huán)電流IL，并產(chǎn)生中繼端電壓VTip。
當(dāng)直接反饋電流IDC1反饋到平衡放大器的反相輸入端(-)，偏差抵消電流IDC2接入同相輸入端(+)時(shí)，其計(jì)算公式(7)如下V1＝VTip+IDC1×(R/2)-IDC2×(R/2) …(7)把公式(5)和(6)代入公式(7)，可得到公式(8)如下V1＝VTip+{K3·(K1·K2·V1+VOFF2)/R}×(R/2)-K3·(VREF3/R)×(R/2)…(8)由于第三參考電壓VREF3用來消除偏差電壓VOFF2，VREF3等于VOFF2，則有公式(9)如下V1＝VTip-{(K1·K2·K3·V1)/R}×(R/2)…(9)
由此公式解出V1，得到公式(10)如下V1＝2·VTip/(2-K1·K2·K3)…(10)另外，閉環(huán)電流IL計(jì)算公式(11)如下IL＝(V1-VTip)/RF …(11)把公式(10)代入公式(11)得到公式(12)IL＝[VTip·{2/(2-K1·K2·K3)-1}]/RF …(12)給出公式(13){ 1-2/(2-K1·K2·K3)}/RF＝1/RDC …(13)于是得到公式(14)如下，從中可以看出實(shí)現(xiàn)了定阻抗饋電。
IL＝-VTip/RDC …(14)饋電電阻RDC可以通過調(diào)整第一放大器5a1和第二放大器5b2的增益K1和K2及第一電壓/電流轉(zhuǎn)換電路5b4的增益K3來隨意設(shè)定。
這時(shí)，由于平衡放大器4的特性，當(dāng)送到其反相輸入端(-)的電流大于送到其同相輸入端(+)的電流時(shí)，其產(chǎn)生的電流方向是從中繼端流向振鈴端。相反的，當(dāng)送到其反相輸入端(-)的電流小于送到其正相輸入端(+)的電流時(shí)，其產(chǎn)生的電流方向是從振鈴端流向中繼端。然而，根據(jù)常規(guī)的饋電電路，由于IDC1通常均大于IDC2，所以閉環(huán)電流IL永遠(yuǎn)是從中繼端流向振鈴端。
因此在常規(guī)的饋電電路中，為了切換閉環(huán)電流的極性以反向饋電，需要將外置的極性切換繼電器11由N端切換到R端。
其次，與上述V2大于VREF2的情形相反，以下將考慮V2小于VREF2的情況。如果以與上述方式相同的方式考慮定阻抗饋電，減法器10的輸出電壓V3計(jì)算公式(15)如下V3＝VREF2-K4·VREF1 …(15)
在第二放大器5b2，此輸出電壓V3將被放大K2倍。隨后在第一加法器5b3疊加偏差電壓VOFF2。
因此，加法器的輸出電壓V4計(jì)算公式(16)如下V4＝K2·(VREF2-K4·VREF1)+VOFF2 …(16)在第一電壓/電流轉(zhuǎn)換電路5b4將此輸出電壓轉(zhuǎn)換成電流IDC1，然后此直接反饋電流反饋到平衡放大器4的反相輸入端(-)。其計(jì)算公式(17)如下IDC1＝K3·{K2·(VREF2-K4·VREF1)+VOFF2}/R…(17)而對于平衡放大器4的同相輸入端(+)，則輸入偏差抵消電流IDC2，其計(jì)算公式(18)如下IDC2＝K3·VREF3/R…(18)當(dāng)V2小于VREF2時(shí)，從平衡放大器4的反相輸出端0-沒有到反相輸入端的反饋；實(shí)質(zhì)上，IDC1不是反饋電流。因而，這種情況下的閉環(huán)電流IL的計(jì)算公式為(19)如下IL＝{(IDC1-IDC2)/2}×(R/RF) …(19)把公式(17)和(18)代入公式(19)，得到公式(20)如下IL＝K3·[{(K2·VREF2-K4·VREF1)+VOFF2}/2R-VREF3/2R]×(R/RF) …(20)正如在定阻抗饋電的情況中所介紹的一樣，由于VREF3＝VOFF2，所以有公式(21)IL＝{K2·K3·(VREF2-K4·VREF1)/2R}×(R/RF)＝K2·K3·(VREF2-K4·VREF1)/2RF …(21)
因此實(shí)現(xiàn)了恒定電流饋電。
進(jìn)一步通過適當(dāng)調(diào)整K2、K3、K4、VREF2和VREF1的大小，可以任意設(shè)定恒定電流的大小。
與定阻抗饋電的情況相似，由于IDC1大于IDC2，所以其閉環(huán)電流IL的流向總是由中繼端流向振鈴端。
因此，為了反向饋電，需要控制外置的極性切換繼電器來切換閉環(huán)電流的極性。
接下來，將參照圖3介紹內(nèi)置通話電流極性切換電路內(nèi)嵌的常規(guī)用戶電路。
圖3是在日本公開號No.Sho-61-113354中公開的另一個(gè)通話內(nèi)置電流極性切換的常規(guī)用戶電路的實(shí)施例的方框圖。
圖3中，2a和2b是用戶專用線，100a和100b是配置相同的兩個(gè)饋電電路。饋電電路100a和100b的控制端107a和107b分別與用戶專用線2a和2b中與其極性相對的一端連在一起。下文中，饋電電路100a將被稱為“正向饋電電路100a”，而饋電電路100b將被稱為“反向饋電電路100b”。
正向饋電電路100a包括一個(gè)高輸入阻抗的電壓/電流轉(zhuǎn)換電路101a用來檢測用戶專用線的電壓差并將其轉(zhuǎn)換成電流。其還包括公共端104a和一個(gè)輸入為轉(zhuǎn)換電路101a的輸出電流的電流鏡像電路103a。其還包括一個(gè)電流補(bǔ)給電路102a，其從用戶專用線2b中引入閉環(huán)電流并將其輸出給用戶專用線2a。另外，正向饋電電路還包括一個(gè)開關(guān)105a和一個(gè)電容器106a，其串聯(lián)后并聯(lián)在電流鏡像電路103a上。
同樣的，反向饋電電路100b包括一個(gè)高輸入阻抗的電壓/電流轉(zhuǎn)換電路101b用來檢測用戶專用線的電壓差并將其轉(zhuǎn)換成電流。其還包括公共端104b和一個(gè)輸入為轉(zhuǎn)換電路101b的輸出電流的電流鏡像電路103b。其還包括一個(gè)電流補(bǔ)給電路102b，其從用戶專用線2a中引入閉環(huán)電流并將其輸出給用戶專用線2b。另外，正向饋電電路還包括一個(gè)開關(guān)105b和一個(gè)電容器106b，其串聯(lián)后并聯(lián)在電流鏡像電路103b上。
接下來，將介紹內(nèi)置通話電流極性切換電路的常規(guī)用戶電路的工作原理。
在正向饋電的情況下，從控制端107a輸入的外部信號將正向饋電電路設(shè)置為開狀態(tài)，而從控制端107b輸入的外部信號將反向饋電電路設(shè)置為關(guān)狀態(tài)。閉環(huán)電流從電流補(bǔ)給電路102a流出，經(jīng)用戶專用線2a流到閉環(huán)電阻3后再經(jīng)用戶專用線2b流回電流補(bǔ)給電路102a。由于反向饋電電路100b對于用戶專用線是高阻抗?fàn)顟B(tài)，因此其對上述的過程沒有任何影響。
與此相反，在反向饋電的情況下，從控制端107a和控制端107b輸入的外部信號互換。閉環(huán)電流從電流補(bǔ)給電路102b流出，經(jīng)用戶專用線2b流到閉環(huán)電阻3后再經(jīng)用戶專用線2a流回電流補(bǔ)給電路102b。
現(xiàn)在將說明一下與上面介紹的常規(guī)用戶電路有關(guān)的幾個(gè)問題。
問題之一是，根據(jù)常規(guī)的用戶電路，如圖所示的饋電電路中，使用了諸如極性切換中繼器等機(jī)械元件來切換閉環(huán)電流的極性，其對于整個(gè)裝置更小型化和電子化來說是一個(gè)障礙。
第一個(gè)問題是由于在上述的常規(guī)用戶電路中沒有將通話電流極性切換電路安裝在內(nèi)部而引起的。
第二個(gè)問題是對于如圖3所示的內(nèi)置通話電流極性切換電路的常規(guī)用戶電路，需要大規(guī)模的電路，從而對延緩成本上升造成困難。
第二個(gè)問題是由于圖3所示的常規(guī)用戶電路需要有兩個(gè)饋電電路，一個(gè)用于正向饋電，另一個(gè)用于反向饋電，從而使饋電電路組成部分的面積加倍。這兩個(gè)饋電電路隨閉環(huán)電流的切換而相互切換。
因此，本發(fā)明的目的之一就是一種內(nèi)置閉環(huán)電流極性切換電路并且電路規(guī)模相對較小有助于降低成本的饋電電路。
根據(jù)本發(fā)明，為了實(shí)現(xiàn)上面提到的目的，設(shè)計(jì)的饋電電路包括一個(gè)具有兩個(gè)輸入端和兩個(gè)輸出端的輸入/輸出差動(dòng)的平衡放大器、一個(gè)轉(zhuǎn)換開關(guān)、一個(gè)閉環(huán)電阻，閉環(huán)電阻連接在第一和第二輸入端間，轉(zhuǎn)換開關(guān)的一端接在第一輸出端，一端接在第二輸出端；一個(gè)直接反饋電路輸入單元，第一轉(zhuǎn)換開關(guān)的固定端接在直接反饋電路的輸入上，而第二轉(zhuǎn)換開關(guān)的固定端接在直接反饋電路的輸出上；一個(gè)偏差抵消電路的輸入單元，第一參考電壓接在偏差抵消電路的輸入上，第三轉(zhuǎn)換開關(guān)的固定端接在偏差抵消電路的輸出上；一個(gè)正向反饋電路的輸出單元，直接反饋電路的輸入端分別接在第二轉(zhuǎn)換開關(guān)和第三轉(zhuǎn)換開關(guān)的一端，直接反饋的輸出接到平衡放大器的第三輸入端；一個(gè)偏差抵消電路的輸出單元，偏差抵消電路的輸入分別連接到第二轉(zhuǎn)換開關(guān)和第三轉(zhuǎn)換開關(guān)的另一端，偏差抵消電路的輸出接到平衡放大器的第四個(gè)輸入端。
這樣，本發(fā)明就實(shí)現(xiàn)了僅僅用一個(gè)饋電電路來切換閉環(huán)電流極性的用戶電路。
更具體的，本發(fā)明還包括直接反饋電路輸出級電路(參照圖4中5b)和偏差抵消電路輸出級電路(參照圖4中6b)，其具有相同的電路結(jié)構(gòu)。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，直接反饋電路的輸出級電路和偏差抵消電路的輸出級電路具有相同的電路結(jié)構(gòu)，通過開關(guān)切換加載到電路上的信號，正向饋電時(shí)作為直接反饋電路的輸出級的電路將成為反相饋電時(shí)的偏差抵消電路的輸出級；另一方面，正向饋電時(shí)作為偏差抵消電路的輸出級的電路將成為反相饋電時(shí)的直接反饋電路的輸出級。因而其可以不采用額外的電路來切換閉環(huán)電流進(jìn)行反向饋電。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，通過使直接反饋電路和偏差抵消電路的輸出級既有相同的電路結(jié)構(gòu)，其可以在一個(gè)地方進(jìn)行偏差抵消，而常規(guī)的則是在兩個(gè)地方進(jìn)行。因此不再需要減法器。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，因?yàn)樗心軌蚶?5伏電源系統(tǒng)進(jìn)行操作的電路均可以用CMOS制成，所以電路的規(guī)模可以進(jìn)一步減小。
結(jié)合相應(yīng)的附圖從下面的詳細(xì)介紹中可以更清晰地顯示上面的和進(jìn)一步的目的和新穎性。其淺顯易懂，但是這些附圖僅僅是為示意而并不作為本發(fā)明的限制條件的定義。
圖1是顯示通話電流極性切換電路外置的常規(guī)饋電電路的一個(gè)實(shí)例的方框圖。
圖2是圖1所示電路的一個(gè)具體電路結(jié)構(gòu)的電路圖。
圖3是顯示內(nèi)置通話電流極性切換電路的常規(guī)饋電電路的一個(gè)實(shí)施例的方框圖。
圖4是顯示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的方框圖。
圖5是圖4所示電路的詳細(xì)電路圖。
圖6是圖5所示電路更具體的詳細(xì)電路圖。
圖7是本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施例的電路圖。
現(xiàn)在，參照附圖，從以下對本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施例的介紹中，本發(fā)明的原理將變得明顯易懂。
依照本發(fā)明，為獲得優(yōu)選的實(shí)施例，提供的用戶電路包括一個(gè)具有第一、第二輸入端和第一、第二輸出端的輸入/輸出差動(dòng)平衡放大器(如圖4中4所示)，第一轉(zhuǎn)換開關(guān)，和一個(gè)閉環(huán)電阻，閉環(huán)電阻(如圖4中3所示)被連在第一輸入端和第二輸入端之間，第一轉(zhuǎn)換開關(guān)(也可簡稱為開關(guān)，如圖4中7a所示)的一端(N)被連在第一輸出端，第一轉(zhuǎn)換開關(guān)的另一端(R)被連在第二輸出端；一個(gè)直接反饋電路的輸入級(如圖4中5a所示)，第一轉(zhuǎn)換開關(guān)的固定端連到直接反饋電路的一個(gè)輸入上，第二轉(zhuǎn)換開關(guān)的固定端(如圖4中7b所示)連到直接反饋電路的輸出上；一個(gè)偏差抵消電路的輸入級(如圖4中6a所示)，第一參考電壓Vref1被連接到偏差電路的輸入上，第三轉(zhuǎn)換開關(guān)的固定端(如圖4中7c所示)被連接到偏差抵消電路的輸出上；一個(gè)直接反饋電路的輸出級(如圖4中5b所示)和直接反饋電路的一個(gè)輸入端分別與第二轉(zhuǎn)換開關(guān)(圖4中7b所示)的(N)端和第三開關(guān)(如圖4中7c所示)的(R)端相連，直接反饋電路的一個(gè)輸出被連接到平衡放大器(如圖4中4所示)的第三輸入端；偏差抵消電路的一個(gè)輸出級(如圖4中6a所示)，偏差抵消電路的一個(gè)輸入被分別連接到第二開關(guān)(如圖4中7b所示)的另一端(R)和第三開關(guān)(如圖4中7c所示)的另一端(N)偏差抵消電路的輸出被連接到平衡放大器的第四輸入端。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)例，直接反饋電路(如圖4中5b所示)的輸出級電路和偏差抵消電路(如圖4中6b所示)的輸出級電路具有相同的結(jié)構(gòu)，因此通過開關(guān)切換加載到其上的信號，在正向饋電時(shí)作為直接反饋電路的輸出級的電路在反向饋電時(shí)將作為偏差抵消電路的輸出級。與此相反，在正向饋電時(shí)作為偏差抵消電路的輸出級的電路在反向饋電時(shí)將作為直接反饋電路的輸出級。因此，其能夠不采用額外的電路來切換閉環(huán)電流進(jìn)行反向饋電。
進(jìn)而，依然是根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例，直接反饋電路的輸入級(如圖5中5a所示)包括第一放大器(如圖5中5a1所示)，其將一輸入電壓放大常數(shù)倍；疊加第一偏差電壓(如圖5中VOFF1所示)到第一放大器的輸出電壓上的裝置；一個(gè)電壓比較電路(如圖5中5a2所示)，其將第一放大器輸出電壓和第一偏差電壓的和(如圖5中V2所示)與第二參考電壓(Vref2)進(jìn)行比較，并以低輸出阻抗輸出與兩個(gè)輸入電壓中值較高的一個(gè)電壓值相同的電壓。直接反饋電路(如圖4中5b所示)的輸出級包括第一低通濾波器(如圖5中5b1所示)；第二放大器(如圖5中5b2所示)，其將第一低通濾波器的輸出電壓放大常數(shù)倍；第一加法器(如圖5中5b3所示)，其將第二放大器的輸出電壓和第二偏差電壓(如圖5中VOFF2所示)疊加求和；和第一電壓/電流轉(zhuǎn)換電路(如圖5中5b4所示)，其用來將第一加法器的輸出電壓轉(zhuǎn)換成電流。
依然與根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施例有關(guān)，偏差抵消電路(如圖4中6a所示)的輸入級包括第三放大器(如圖4中6a所示)，其輸出第一參考電壓(Vref1)的常數(shù)(K1)倍。另外，偏差抵消電路(如圖4中6b所示)的輸出級包括第二低通濾波器(如圖5中6b1所示)；第四放大器(如圖5中6b2所示)，其將第二低通濾波器的輸出電壓放大常數(shù)倍；第二加法器(如圖5中6b3所示)，其將第四放大器的輸出電壓和第三參考電壓(Vref3)疊加求和；和第二電壓/電流轉(zhuǎn)換電路(如圖5中6b4所示)，其用來將第二加法器的輸出電壓轉(zhuǎn)換成電流。
接下來，將參照圖4和圖5介紹一個(gè)本發(fā)明的實(shí)施例。圖4是本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)方框圖，圖5是圖4的詳細(xì)電路圖。
根據(jù)本實(shí)施例，參照圖4，輸入/輸出差動(dòng)平衡放大器4將第一輸入端連接到雙絞線2的中繼端，第二輸入端連接到雙絞線2的振鈴端。
在中繼端和振鈴端之間連接有閉環(huán)阻抗3。
平衡放大器4將輸出端一連接到第一開關(guān)7a的(N)端，第二輸出端連接到第一開關(guān)7a的另一端(R)。
開關(guān)7a第三端(固定端)連接到直接反饋電路5的輸入級5a的輸入上，5a的輸出連接到第二開關(guān)7b的第三端(固定端)。
第一參考電壓VREF1連接到偏差抵消電路6的輸入級的輸入上，偏差抵消電路6的輸出連接到第三開關(guān)7c的第三端(固定端)。
第二開關(guān)7b的一端(N)和開關(guān)7c的(R)端被連接到直接反饋電路5的輸出級5b的輸入上，第二開關(guān)7b的(R)端和開關(guān)7c的(N)端被連接到偏差抵消電路6的輸出級6b的輸入上。
直接反饋電路5的輸出級5b的輸出將被連接到平衡放大器四4的第三輸入端，偏差抵消電路6的輸出級6b的輸出將被連接到第四平衡放大器4的第四輸入端。
接下來，將詳細(xì)介紹第四平衡放大器4的一個(gè)實(shí)例的配置。
參照圖5，輸入/輸出差動(dòng)平衡放大器4包括一個(gè)正(同相)(+)和負(fù)(反相)輸入端(-)，和一個(gè)同相及反相輸出端。同相輸出端和反相輸出端分別放大加在平衡放大器正(同相)輸入端和負(fù)(反相)輸入端上的電壓，并產(chǎn)生以參考電壓VREF4為基準(zhǔn)的同樣幅值但極性相反的電壓。在反相輸出端和中繼端之間連接有電阻8e，在同相輸出端和振鈴端之間連接有電阻8f。電阻8e和8f具有相同的電阻值RF。平衡放大器4的負(fù)(反相)輸入端(-)和正(同相)輸出端(0)通過電阻值均為R的電阻8a和8b接有來自中繼端的反饋。類似的，平衡放大器4的正(同相)輸入端(+)和負(fù)(反相)輸出端(0-)通過電阻值均為R的電阻8c和8d接有來自中繼端的反饋。因而在常規(guī)的用戶電路中，構(gòu)成了一個(gè)反相放大器部件。
接下來，將詳細(xì)的介紹直接反饋電路5的結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子。
直接反饋電路5由輸入級5a和輸出級5b兩個(gè)級構(gòu)成。
首先對于輸入級5a，參照圖5，其包括增益為K1倍的第一放大器5a1，和電壓比較電路5a2。
上面提到的開關(guān)7a的第三端(固定端)連接到放大器5a1的輸入端，其輸出電壓與第一偏差電壓VOFF1相加求和。
因此，如果放大器一5a1的輸入電壓是V1，則其輸出電壓V2計(jì)算公式(22)如下V2＝K1·V1+VOFF1 …(22)下一級的電壓比較電路5a2具有兩個(gè)同相輸入端，即第一和第二輸入端，其中輸入電壓高者為有效電壓。因此，電壓比較電路5a2低阻抗輸出一個(gè)與輸入端一或輸入端二有效電壓值相同的電壓。因而電壓比較電路5a2具有所謂的緩沖放大器的功能。
電壓比較電路5a2的第一同相輸入端連接到第一放大器5a1的輸出端，電壓比較電路5a2的第二同相輸入端接入第二參考電壓VREF2。電壓比較電路5a2的輸出端連接到開關(guān)7b的第三端(固定端)，輸出同相輸入端的輸入電壓V2和第二參考電壓VREF2中電壓值較高的一個(gè)電壓。
其次，將詳細(xì)介紹直接反饋電路5的輸出級5b。
參照圖5，直接反饋電路5的輸出級5b包括四個(gè)部分，其分別是低通濾波器5b1、增益為K2倍的第二放大器5b2、第一加法器5b3、和電壓/電流轉(zhuǎn)換系數(shù)為K3/R的第一電壓/電流轉(zhuǎn)換電路5b4。
第一低通濾波器5b1的輸入連到第二開關(guān)7b的(N)端和第三開關(guān)7c的(R)端，其輸出接到第二放大器5b2的輸入端。第二放大器5b2的輸出端接到第一加法器5b3與第二偏差電壓VOFF2相加，其輸出輸入到電壓/電流轉(zhuǎn)換電路5b4。電壓/電流轉(zhuǎn)換電路5b4的輸出連接到平衡放大器4的反相輸入端(-)，因此第一加法器5b3的輸出電壓便以電壓/電流轉(zhuǎn)換系數(shù)K3/R在電壓/電流轉(zhuǎn)換電路5b4轉(zhuǎn)換成電流并流入平衡放大器4的反相輸入端(-)。
接下來，將詳細(xì)介紹偏差抵消電路6配置的一個(gè)例子。
偏差抵消電路6由輸入級6a和輸出級6b兩個(gè)級構(gòu)成。
首先對于輸入級6a，參照圖5，其包括增益為K4倍的第三放大器6a，其輸入端接入第一參考電壓VREF1，其輸出端連接到開關(guān)7c的第三端(固定端)。從第三放大器6a的輸出端輸出K4倍的VREF1電壓。
其次，將詳細(xì)介紹偏差抵消電路6的輸出級6b。
參照圖5，偏差抵消電路6的輸出級6b包括四個(gè)部分，其分別是第二低通濾波器6b1、增益為K2倍的第四放大器6b2、第二加法器6b3、和電壓/電流轉(zhuǎn)換系數(shù)為K3/R的第二電壓/電流轉(zhuǎn)換電路6b4。
第二低通濾波器6b1的輸入連到第二開關(guān)7b的(R)端和第三開關(guān)的(N)端，其輸出接到第四放大器6b2的輸入端。第四放大器6b2的輸出端接到第二加法器6b3與第三偏差電壓VOFF3相加，其輸出輸入到電壓/電流轉(zhuǎn)換電路6b4。電壓/電流轉(zhuǎn)換電路6b4的輸出連接到平衡放大器4的同相輸入端(+)，因此第二加法器6b3的輸出電壓便以電壓/電流轉(zhuǎn)換系數(shù)K3/R在電壓/電流轉(zhuǎn)換電路6b4轉(zhuǎn)換成電流并流入平衡放大器4的同相輸入端(+)。
因此，如上所述，直接反饋電路5的輸出級5b和偏差抵消電路6的輸出級6b具有同樣的電路結(jié)構(gòu)。
于是通過調(diào)整直接反饋電路5的輸出級5b和偏差抵消電路6的輸出級6b使其具有同樣的電路結(jié)構(gòu)，就能夠使電路5b和6b在正向饋電時(shí)分別作為直接反饋電路5的輸出級和偏差抵消電路6的輸出級，而在反向饋電時(shí)使電路5b和6b又分別作為偏差抵消電路6的輸出級和直接反饋電路5的輸出級。
接下來，將介紹圖4和圖5所示的電路的工作過程。
首先，將介紹在正向饋電時(shí)的電路的工作過程。
在正向饋電時(shí)，由于外部控制信號，所有的開關(guān)7均閉合在N字母表示的一側(cè)。也就是說，開關(guān)按以下方式控制第一開關(guān)7a的(N)端與第三端(固定端)閉合，(R)端斷開，第二開關(guān)7b的(N)端與第三端(固定端)閉合，(R)端斷開，第三開關(guān)7c的(N)端與第三端(固定端)閉合，(R)端斷開。
假設(shè)平衡放大器4的反相輸出電壓是VIN，其在第一放大器5a1被放大為K1倍，隨后在第一放大器5a1的輸出端與第一偏差電壓VOFF1疊加，因此第一放大器5a1的輸出電壓V2以如下公式(23)計(jì)算V2＝K1·V1N+VOFF1 …(23)然后在接著的電壓比較電路5a2的輸入端輸出電壓V2和第二參考電壓VREF2進(jìn)行比較。
現(xiàn)在，假設(shè)V2大于VREF2，則電壓比較電路5a2輸出電壓V2，并通過第二開關(guān)7b將其輸入到第一低通濾波器。
第三放大器6a輸入?yún)⒖茧妷篤REF1，經(jīng)過第三開關(guān)7c輸出電壓K4·VREF1到第二低通濾波器。
對于圖2所示的常規(guī)用戶電路，電壓比較電路5a2的輸出電壓和第三放大器6a的輸出電壓在減法器10進(jìn)行了減法運(yùn)算以消除偏移電壓，而對于本實(shí)施例，偏差抵消不是在這里，而是在平衡放大器4的輸入端進(jìn)行的。因此，在本發(fā)明中，可以省略常規(guī)用戶電路所需的減法放大器。
電壓比較電路5a2的輸出電壓V2經(jīng)過第一低通濾波器將其中的交流成分消除掉，然后輸入到增益為K2倍的第二放大器5b2。第二放大器的輸出電壓變?yōu)镵2·V2并在接下來的第一加法器5b3與第二偏移電壓VOFF2相加。假設(shè)第一加法器5b3的輸出電壓為V4，則V4可由公式(24)計(jì)算V4＝K2·V2+VOFF2＝K2·(K1·V1N+VOFF1)+VOFF2…(24)為了把電壓V4變成反饋到平衡放大器4的反相輸入端(-)的電流IDC1N，而將其輸入到電壓/電流轉(zhuǎn)換系數(shù)為K3/R的第一電壓/電流轉(zhuǎn)換電路5b4。第一電壓/電流轉(zhuǎn)換電路5b4的輸出電流IDC1N的計(jì)算公式如下(25)
IDC1N＝K3·{K2·(K1·V1N+VOFF1)+VOFF2}/R…(25)第三放大器6a的輸出電壓K4·VREF1經(jīng)過第二低通濾波器將其中的交流成分消除掉，然后輸入到增益為K2倍的第四放大器6b2。第四放大器的輸出電壓變?yōu)镵2·(K4·VREF1)并在接下來的第二加法器6b3與第三偏移電壓VOFF3相加，假設(shè)第二加法器6b3的輸出電壓為V5，則V5可由公式(26)計(jì)算V5＝K2·(K4·VREF1)+VREF3 …(26)為了把電壓V5變成反饋到平衡放大器4的同相輸入端(+)的電流IDC2N，而將其輸入到電壓/電流轉(zhuǎn)換系數(shù)為K3/R的第二電壓/電流轉(zhuǎn)換電路6b4。第二電壓/電流轉(zhuǎn)換電路6b4的輸出電流IDC2N的計(jì)算公式(27)如下IDC2N＝K3·{K2·(K4·VREF1)+VREF3}/R …(27)現(xiàn)在，來看看流經(jīng)閉環(huán)電阻3的閉環(huán)電流IL。這里，中繼端的電壓為VTip。
當(dāng)電流IDC1N反饋到平衡放大器4的反相輸入端(-)，IDC2N反饋到平衡放大器4的同相輸入端(+)時(shí)，可得到下面的公式(28)V1N＝VTip+IDC1N×(R/2)-IDC2N×(R/2)…(28)將公式(26)和(27)代入(28)，得到公式(29)如下V1N＝VTip+K3·[{K2·(K1·V1N+VOFF1)+VOFF2}/R]×(R/2)-K3·[{K2·(K4·VREF1)+VREF3}/R]×(R/2)…(29)這里，通過設(shè)定K4·VREF1等于VOFF1及VREF3等于VOFF2將偏移電壓VOFF1和VOFF2抵消，因此可得公式(30)如下V1N＝VTip+(K1·K2·K3·V1N)/2 …(30)
由此公式解出V1N，可得公式(31)V1N＝2·VTip/(2-K1·K2·K3) …(31)進(jìn)而，可得閉環(huán)電流IL的計(jì)算公式(32)如下IL＝(V1N-Vip)/RF…(32)把公式(31)代入(32)，得到公式(33)IL＝VTip·{2/(2-K1·K2·K3)-1}/RF …(33)這里給出公式(34){1-2/(2-K1·K2·K3)}/RF＝1/RDC …(34)于是可得公式(35)，其表明以與常規(guī)系統(tǒng)相同的方式實(shí)現(xiàn)了定阻抗饋電。
IL＝-VTip/RDC …(35)通過改變第一和第二放大器的增益K1和K2，及第一電壓/電流轉(zhuǎn)換電路5b4的增益K3，可以隨意的設(shè)定饋電電阻RDC。
再者，在VREF2大于V2的情況下可以通過與上面相同的步驟獲得閉環(huán)電流IL。
直接反饋電流IDC1N的計(jì)算公式(36)如下IDC1N＝K3·(K2·VREF2+VOFF2)/R …(36)偏差抵消電流IDC2N的計(jì)算公式(37)如下IDC2N＝K3·{K2·(K4·VREF1)+VREF3}/R…(37)
在VREF2大于V2的情況下的閉環(huán)電流IL可由如下公式(38)計(jì)算IL＝{(IDC1-IDC2)/2}×(R/RF) …(38)把公式(36)和(37)代入(38)得到公式(39)，于是實(shí)現(xiàn)了恒定電流饋電IL＝K2·K3·(VREF2-K4·VREF1)/2RF…(39)其次，將給出反向饋電的說明。
反向饋電是通過將正向饋電時(shí)流入平衡放大器4的直接反饋電流和偏差抵消電流的輸入點(diǎn)互換而實(shí)現(xiàn)的，即直接反饋電流流入平衡放大器4的同相輸入端(+)，而偏差抵消電流流入平衡放大器4的反相輸入端(-)。
在本實(shí)施例中，是通過外部信號(未畫出)將所有的開關(guān)7閉合到(R)端。即，平衡放大器4的同相輸出電壓V1R經(jīng)過直接反饋電路5的輸入級5a和偏差抵消電路6的輸出級6b，作為直接反饋電流反饋到平衡放大器4的同相輸入端(+)。同時(shí)，用來抵消第一偏移電壓VOFF1的第一參考電壓VREF1經(jīng)過偏差抵消電路6的輸入級6a和直接反饋電路5的輸出級5b，作為偏差抵消電流流入平衡放大器4的反相輸入端(-)。
由于直接反饋電路5的輸出級5b和偏差抵消電路6的輸出級6b具有相同的結(jié)構(gòu)，與正向饋電時(shí)唯一的不同之處在于平衡放大器4的電流輸入點(diǎn)互換了，而其余部分均完全相同。
首先，將獲得在V2大于VREF2情況下的閉環(huán)電流IL。有關(guān)其工作過程，由于其幾乎與正向饋電情況下一樣，所以僅僅給出簡要的說明。
平衡放大器4的正相輸出端電壓V1R將分別經(jīng)過第一放大器5a1、電壓比較電路5a2、第二低通濾波器6b1、第四放大器6b2、和第二加法器6b3處理。然后為將處理過的平衡放大器4的同相輸出端電壓V1R反饋回平衡放大器4的同相輸入端(+)，將其在第二電壓/電流轉(zhuǎn)換電路6b4轉(zhuǎn)換成正反饋電流。因此，正反饋電流IDC1R的計(jì)算公式(40)如下IDC1R＝K3·{K2·(K1·V1R+VOFF1)+VOFF2}/R…(40)接下來，第一參考電壓VREF1將分別經(jīng)過第三放大器6a、第一低通濾波器5b1、第二放大器6b2、和第一加法器5b3處理。然后為將處理過的參考電壓VREF1反饋回平衡放大器4的反相輸入端(-)，將其在第一電壓/電流轉(zhuǎn)換電路5b4轉(zhuǎn)換成偏差抵消電流。因此，偏差抵消電流IDC2R的計(jì)算公式(41)如下IDC2R＝K3·{K2·(K4·VREF1)+VREF3}/R …(41)現(xiàn)在，將獲得振鈴端電壓VRing情況下的閉環(huán)電流IL。如果以與正向饋電相同的方式考慮，則可得到計(jì)算公式(42)如下V1R＝VRing+IDC1R×(R/2)-IDC2R×(R/2) …(42)將公式(40)和(41)代入(42)并整理得到公式(43)V1R＝2·VRing/(2-K1·K2·K3) …(43)閉環(huán)電流以如下公式(44)計(jì)算IL＝(V1R-VRing)/RF …(44)把公式(43)代入(44)，可得公式(45)IL＝VRing·{2/(2-K1·K2·K3)-1}/RF …(45)給出公式(46){1-2/(2-K1·K2·K3)}/RF＝1/RDC
因此，可推出如下公式(47)，從中可以看出，即使在反向饋電的情況下也可以實(shí)現(xiàn)定阻抗饋電。
IL＝-VRing/RDC…(47)公式(47)與(35)進(jìn)行比較，唯一的不同在于公式(47)中是電壓Vtip，而公式(35)中是電壓Vring。由于IDC1R總是大于IDC2R，所以閉環(huán)電流IL將從振鈴端流向中繼端。因此，就電壓而言，正向饋電時(shí)的中繼端電壓等于反向饋電時(shí)的振鈴端電壓，正向饋電時(shí)的振鈴端電壓等于反向饋電時(shí)的中繼端電壓。因此，很明顯，公式(47)和(35)是等價(jià)的。
現(xiàn)在，將獲得在VREF2大于V2的情況下的閉環(huán)電流IL。如果以與正向饋電相同的方式考慮，則正反饋電流IDC1R的計(jì)算公式(48)如下IDC1R＝K3·(K2·VREF2+VREF3)/R …(48)而偏差抵消電流IDC2R計(jì)算公式(49)如下IDC2R＝K3·{K2·(K4·VREF1)+VOFF2}/R …(49)當(dāng)VREF2大于V2時(shí)，閉環(huán)電流IL的計(jì)算公式(50)如下IL＝{(IDC1R-IDC2R)/2}×(R/RF) …(50)把公式(48)和(49)代入(50)并整理，得公式(51)，由其可看出即使在反向饋電的情況下也可以實(shí)現(xiàn)恒定電流饋電。
IL＝K2·K3·(VREF2-K4·VREF1)/2RF …(51)接下來，將參照圖6給出本實(shí)施例的一個(gè)詳細(xì)的說明。
圖6是圖4所示的本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的電路結(jié)構(gòu)的具體說明圖。
在上文中已經(jīng)說明過的部分將被省略。
首先，對于第一放大器5a1，平衡放大器4的反相輸出端連接到電阻8g的一端，8g的另一端連接到電阻8h的一端和開關(guān)7a1的一端。
開關(guān)7a1的另一端連接到放大器5a1的反相輸入端和開關(guān)7a2的一端。
平衡放大器4的同相輸出0連接到電阻8i的一端，8i的另一端連接到開關(guān)7a2的另一端和電阻8j的一端。
放大器5a1′的輸出端與開關(guān)7a3的一端及開關(guān)7a4的一端連接。
開關(guān)7a3的另一端連接到電阻8h的另一端和開關(guān)7a5的一端，開關(guān)7a4的另一端連接到電阻8j的另一端和開關(guān)7a6的一端。
開關(guān)7a5和7a6的另一端連接在一起，并與電壓比較電路5a2的第一同相輸入端相連。
放大器5a1′的同相輸入端輸入偏移電壓VOFF1，根據(jù)前面的實(shí)施例的介紹，偏移電壓VOFF1應(yīng)在放大器5a1的輸出處加入，但在本實(shí)施例中，VOFF1′是在放大器5a1′的同相輸入端輸入的。盡管如此，下面的公式(52)依然成立。
VOFF1＝(1+K1)·VOFF1′ …(52)當(dāng)?shù)谝环糯笃?a1以上面提及的方式構(gòu)造時(shí)，其實(shí)際是一個(gè)增益為K1的倒相放大器。電阻8g、8h、8i、8j的關(guān)系如下所示8g∶8h＝8i∶8j＝K1。
因此，在正向饋電時(shí)，開關(guān)7a1、7a3、7a5閉合，確定平衡放大器4的反相輸出電壓V1N作為第一放大器5a1的輸入，其輸出以如下公式(53)計(jì)算的輸出電壓加到電壓比較電路5a2的第一同相輸入端一。
V2＝-K1·V1N+VOFF1 …(53)然而，在反相饋電時(shí)，開關(guān)7a2、7a4、7a6閉合，確定平衡放大器4的反相輸出電壓V1R作為第一放大器5a1的輸入，其輸出以如下公式(54)計(jì)算的輸出電壓加到電壓比較電路5a2的第一同相輸入端。
V2＝-K1·V1R+VOFF1 …(54)公式(53)和(54)中K1前面的負(fù)號表明V1N被反相。
在放大器5a1，由-48系統(tǒng)操作的平衡放大器4的輸出電壓將被水平轉(zhuǎn)換到+5伏系統(tǒng)。因此，第一放大器5a1可以起到衰減器的作用。例如，可以設(shè)定K1為1/6或類似值，于是通過放大器的水平轉(zhuǎn)換，圖6中虛線所包圍的那部分電路就可以與+5伏系統(tǒng)工作了。
因此，通過用CMOS建造電路，可以很大程度地減小電路規(guī)模。
下面，關(guān)于增益為K4倍的第三放大器6a，在本實(shí)施例中其作為電壓輸出器，取K4＝1。
同樣的，增益為K2倍的第二放大器5b2和第四放大器6b2被設(shè)計(jì)為電壓跟隨器電路。
關(guān)于第一加法器5b3和第二加法器6b3，電壓/電流轉(zhuǎn)換電路5b4的輸入端起到第一加法器5b3的作用，電壓/電流轉(zhuǎn)換電路5b4的輸入端起到第二加法器6b3的作用。
更具體的說，本發(fā)明的用戶電路采用下面的結(jié)構(gòu)，但由于直接反饋電路5的輸出級5b和偏差抵消電路6的輸出級6b具有相同的結(jié)構(gòu)，因此同時(shí)給出這兩個(gè)電路的說明。括號代表了偏差抵消電路中的對應(yīng)部分。
第二(四)放大器的輸出端連接到電阻8k(8m)的一端，8k(8m)的另一端與第一(第二)電壓/電流轉(zhuǎn)換電路5b4(6b4)的反相輸入端、電阻8l(8n)的一端和三極管Q1(Q2)的發(fā)射極相連。電阻8l(8n)的另一端與第二偏移電壓VOFF2(第三參考電壓VREF3)相連。
電壓/電流轉(zhuǎn)換電路5b4(6b4)同相輸入端接地。
電壓/電流轉(zhuǎn)換電路5b4(6b4)的輸出端連接到三極管Q1(Q2)的基極，其集電極連接到平衡放大器4的反相輸入端(-)(同相輸入端(+))。
第二放大器5b2的輸出電壓由電阻8k轉(zhuǎn)換成電流，偏移電壓VOFF2由電阻8l轉(zhuǎn)換成電流，以便在第一電壓/電流轉(zhuǎn)換電路5b4的反相輸入端加在一起成為IDC1N或IDC2R，并流入平衡放大器4的反相輸入端。
同樣的，第四放大器6b2的輸出電壓由電阻8m轉(zhuǎn)換成電流，參考電壓VREF3由電阻8n轉(zhuǎn)換成電流，以便在第二電壓/電流轉(zhuǎn)換電路6b4的反相輸入端加在一起成為IDC2N或IDC1R，并流入平衡放大器4的同相輸入端。
這時(shí)，通過設(shè)定電阻8k和8m的值為R/K3，可以求出增益K3。(R是平衡放大器4的反饋電阻8b和8d的值)接下來，將給具體參數(shù)值來說明工作過程。例如已知條件為K1＝1/6，K2＝K4＝1，K3＝4，VOFF1＝0.9V，VREF1＝0.9V，VREF2＝1.9v，VOFF2＝VREF3，8l的電阻值等于8n的電阻值，RF＝50Ω。
首先，將考慮正相饋電時(shí)定阻抗饋電情況下的閉環(huán)電流IL(即當(dāng)V2大于VREF2時(shí))。實(shí)際上，除非電源電壓和閉環(huán)電阻的大小足夠大時(shí)，將得不到中繼端電壓。然而，如果Vtip＝-4V，根據(jù)公式(33)可得閉環(huán)電流IL的計(jì)算公式(55)如下IL＝VTip·{2/(2-K1·K2·K3)-1}/RF＝(-4)·[2/{2-(-1/6)·1·4}-1]/50＝20mA …(55)其中K1代入值前面的負(fù)號表示反相。直接反饋電流阻抗RDC根據(jù)公式(34)由以下公式(56)給出，由計(jì)算可知為200ohm的饋電。
RDC＝RF/{1-2/(2-K1·K2·K3)}＝50/[1-2/{2-(-1/6)·1·4}
＝200Ω …(56)現(xiàn)在，將對圖6中虛線所圍部分電路中可采用CMOS建造的那部分電路進(jìn)行說明。
當(dāng)取Vtip＝-4V時(shí)，平衡放大器4的反相電壓V1N由公式(31)可得V1N＝-3V。
因此，根據(jù)公式(54)解得第一放大器5a1的輸出電壓V2計(jì)算公式(57)如下V2＝-(1/6)×(-3)+0.9＝1.4V …(57)進(jìn)一步，根據(jù)公式(52)解得第一放大器5a1的正相輸入端電壓VOFF1′的計(jì)算公式(58)如下VOFF1′＝VOFF1/(1+K1)＝0.9/(7/6)＝0.77V …(58)因此，可以很清楚的看出通過將平衡放大器4的輸出電壓放大K1倍(本情況中K1＝1/6)，可以使第一放大器的輸入電壓值V2在0V到5V的范圍內(nèi)。
進(jìn)而，由于V2和VREF1的電壓值均在0V到5V的范圍內(nèi)，而且第三放大器6a用作一個(gè)增益為1的跟隨器，則電壓比較電路5a2、第三放大器6a、和所有的開關(guān)7均可以與+5伏系統(tǒng)一起工作。
因此，圖6中虛線所圍的第一放大器5a1、電壓比較電路5a2、第三放大器6a、和所有的開關(guān)7均可以用CMOS建造，因?yàn)槠渚梢栽?5伏系統(tǒng)中工作。
其次，考慮正向饋電時(shí)在恒定電流的情況下的閉環(huán)電流IL(即V2小于VREF2時(shí))。根據(jù)公式(39)可得此情況下IL的計(jì)算公式(59)如下
IL＝K2·K3·(VREF2-K4·VREF1)/2RF＝1×4×(1.9-1×0.9)/(2×50)＝40mA …(59)同樣的，將以相同的方式考慮反向饋電時(shí)閉環(huán)電流IL。
當(dāng)假設(shè)VRing＝-4V時(shí)，根據(jù)公式(45)得到定阻抗反向饋電時(shí)(即V2大于VREF2時(shí))閉環(huán)電流的計(jì)算公式(60)如下IL＝VRing·{2/(2-K1·K2·K3)-1}/RF＝(-4)·[2/{2-(-1/6)·1·4}-1]/50＝20mA …(60)由于反向饋電時(shí)的饋電阻抗RDC與正向饋電時(shí)相同，所以將省略說明。
進(jìn)而，考慮恒定電流反向饋電時(shí)的閉環(huán)電流IL(即V2大于VREF2時(shí))。根據(jù)公式(5 1)可得此情況下IL的計(jì)算公式(61)如下IL＝K2·K3·(VREF2-K4·VREF1)/2RF＝1×4×(1.9-1×0.9)/(2×50)＝50mA …(61)注意到以上說明，可以很清楚的看出應(yīng)用本發(fā)明，無論在正向饋電還是反向饋電時(shí)均可以實(shí)現(xiàn)定阻抗饋電和恒定電流饋電。
接下來，將參照圖7給出本發(fā)明第二種實(shí)施例的詳細(xì)說明。在這種情況下，為避免重復(fù)，只對和第一種實(shí)施例不同之處進(jìn)行說明。
參照圖7，其中第一和第二電壓/電流轉(zhuǎn)換電路5b4和6b4采用電流吸入型電壓/電流轉(zhuǎn)換電路。與常規(guī)型例子相反，由于平衡放大器4的特性，當(dāng)其反相輸入端(-)流出的電流小于同相輸入端(+)流出的電流時(shí)，閉環(huán)電流IL的流向?yàn)閺闹欣^端流向振鈴端；而當(dāng)其反相輸入端(-)流出的電流大于同相輸入端(+)流出的電流時(shí)，閉環(huán)電流IL的流向?yàn)閺恼疋彾肆飨蛑欣^端。對于本實(shí)施例，無論是正向饋電還是反向饋電，直接反饋電流IDC1總是大于偏差抵消電流IDC2。所以，在采用電流吸入型電壓/電流轉(zhuǎn)換電路的情況下，便可能設(shè)計(jì)一個(gè)系統(tǒng)，其中的電壓/電流轉(zhuǎn)換電路的輸出以與第一種實(shí)施例順序相反的順序連接到平衡放大器4。
在定阻抗饋電和恒定電流饋電的情況下的閉環(huán)電流IL的情況這里將不作介紹，因?yàn)槠渑c第一種實(shí)施例的情況一樣。
因此，正如所介紹的，本發(fā)明取得了如下的效果和優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明的第一個(gè)效果是使得整個(gè)裝置更加小型化和電子化成為可能，因?yàn)椴辉傩枰捎妙~外的極性切換中繼開關(guān)來切換閉環(huán)電流的極性。
第一個(gè)效果的原因在于根據(jù)本發(fā)明，用戶電路將通話電流極性切換電路安裝在內(nèi)部。
本發(fā)明的第二個(gè)效果是根據(jù)本發(fā)明，用戶電路可以將通話電流極性切換電路安裝在內(nèi)部來切換閉環(huán)電流的極性，而其尺寸與常規(guī)的包括額外極性切換中繼開關(guān)的用戶電路幾乎一樣。
第二個(gè)效果的一個(gè)原因在于其使得為了反向饋電而不采用額外的電路來切換閉環(huán)電流的極性成為可能，因?yàn)槠涫怪苯臃答侂娐份敵黾夒娐泛推畹窒娐份敵黾夒娐肪哂邢嗤碾娐方Y(jié)構(gòu)，從而導(dǎo)致正向饋電時(shí)作為直接反饋電路的輸出級的電路成為反相饋電時(shí)的偏差抵消電路的輸出級；另一方面，正向饋電時(shí)作為偏差抵消電路的輸出級的電路成為反相饋電時(shí)的直接反饋電路的輸出級。第二個(gè)效果的另一個(gè)原因在于其使得不再需要使用減法器，因?yàn)橹苯臃答侂娐份敵黾夒娐泛推畹窒娐份敵黾夒娐肪哂邢嗤碾娐方Y(jié)構(gòu)使得減法器電路能夠在一個(gè)地方進(jìn)行偏差抵消而常規(guī)需要在兩個(gè)地方進(jìn)行。第二個(gè)效果的再一個(gè)原因在于所有的電路均可利用+5伏系統(tǒng)操作而能用CMOS建造，這使得進(jìn)一步減小電路的規(guī)模成為可能。
盡管使用了特定術(shù)語來介紹說明本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施例，但其僅僅是出于說明的目的。因此，可以理解在不背離以下權(quán)利要求的精神或范圍的情況下可有各種變化。
權(quán)利要求
1.一種用戶電路其特征在于包括一輸入/輸出差動(dòng)的有第一和第二輸入端和第一和第二輸出端，第一轉(zhuǎn)換開關(guān)和一個(gè)閉環(huán)電阻的平衡放大器。閉環(huán)電阻連接在第一輸入端和第二輸入端之間。轉(zhuǎn)換開關(guān)的第一輸入端與一個(gè)輸出端相連，其另一端與輸出端相連；一直接反饋電路的輸入級，第一轉(zhuǎn)換開關(guān)的固定端與直接反饋電路的輸入相連，第二轉(zhuǎn)換開關(guān)的固定端與直接反饋電路的輸出相連；一偏差抵消電路的輸入級，第一參考電壓與偏差抵消電路的輸入相連，第三轉(zhuǎn)換開關(guān)的固定端與偏差抵消電路的一個(gè)輸出相連；一直接反饋電路的輸出級，直接反饋電路的一個(gè)輸入與第二轉(zhuǎn)換開關(guān)的一端和第三轉(zhuǎn)換開關(guān)的一端互連，直接反饋電路的一個(gè)輸出連接到平衡放大器的第三輸入端；一偏差抵消電路的輸出級，偏差抵消電路的一個(gè)輸入與第二轉(zhuǎn)換開關(guān)的另一端和第三轉(zhuǎn)換開關(guān)的另一端互連，偏差抵消電路的輸出連接到平衡放大器的第四輸入端；
2.根據(jù)權(quán)利要求1的用戶電路，其直接反饋電路輸入級的特征在于包括一將輸入電壓放大為常數(shù)倍的第一放大器；一用于疊加第一偏移電壓到放大器輸出的裝置；一電壓比較電路，其將第一放大器輸出電壓與第一偏移電壓之和電壓同第二參考電壓比較，結(jié)果是低阻抗輸出與兩個(gè)電壓中較高的一個(gè)電壓值相同的電壓；
3.根據(jù)權(quán)利要求1的用戶電路，其偏差抵消電路輸入級的特征在于包括將第一參考電壓放大常數(shù)倍輸出的第三放大器；
4.一個(gè)根據(jù)權(quán)利要求1的用戶電路，其直接反饋電路輸出級的特征在于包括第一低通濾波器；將第一低通濾波器的輸出電壓放大常數(shù)倍輸出的第二放大器；將第二放大器的輸出電壓與第二偏移電壓求和的第一加法器；用于將第一加法器的輸出電壓轉(zhuǎn)換成電流的電壓/電流轉(zhuǎn)換電路；
5.根據(jù)權(quán)利要求1的用戶電路，其偏差抵消電路輸出級的特征在于包括第二低通濾波器；將第二低通濾波器的輸出電壓放大常數(shù)倍輸出的第四放大器；將第四放大器的輸出電壓與第三參考電壓求和的第二加法器；用于將第二加法器的輸出電壓轉(zhuǎn)換成電流的第二電壓/電流轉(zhuǎn)換電路；
6.一用戶電路，其特征在于包括一輸入/輸出差動(dòng)平衡放大器，一個(gè)連接在第一輸入端和第二輸入端之間的平衡放大器閉環(huán)電阻，平衡放大器的第一輸出端和第二輸出端通過第一轉(zhuǎn)換開關(guān)與直接反饋電路的輸出級相連；一偏差抵消電路的輸入級；一直接反饋電路的輸出級；和一偏差抵消電路的輸出級；直接反饋電路輸出級電路和偏差抵消電路輸出級電路具有相同的電路結(jié)構(gòu)，利用開關(guān)切換輸入到這些電路的信號使得正向饋電時(shí)作為直接反饋電路的輸出級的電路成為反相饋電時(shí)的偏差抵消電路的輸出級，由此實(shí)現(xiàn)通話電流極性切換。
全文摘要
根據(jù)本發(fā)明的用戶電路將通話電流極性切換電路安裝在內(nèi)部,而且,其具有有著相同的電路結(jié)構(gòu)的直接反饋電路輸出級電路和偏差抵消電路輸出級電路。通過切換來自這些電路的輸入電壓,將反饋到平衡放大器輸入的信號切換,由此可以將閉環(huán)電流的極性反向。另外,根據(jù)本發(fā)明,其可以不采用額外的電路來切換閉環(huán)電路的極性,并且其開關(guān)不需要經(jīng)受壓力的電路部分可以用CMOS建造,使其具有減小電路規(guī)模的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號H04M1/738GK1174469SQ9711676
公開日1998年2月25日 申請日期1997年8月15日 優(yōu)先權(quán)日1996年8月15日
發(fā)明者岡本隆一 申請人:日本電氣株式會社