專利名稱:用于平衡網(wǎng)絡(luò)間進(jìn)行切換的電路的制作方法
一般地說，本發(fā)明涉及阻抗轉(zhuǎn)換電路，具體地說涉及用于將兩個(gè)阻抗平衡網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)切換到電話線路的電路。
眾所周知，電話混合電路是用于當(dāng)今的專用自動小交換機(jī)(PABX)的平衡雙向電話線路或中斷線與不平衡的接收和發(fā)送線路之間的音頻信號耦合。在北美洲，平衡電話線路一般呈現(xiàn)為600歐姆的標(biāo)準(zhǔn)線阻抗。這樣，先有技術(shù)的北美洲混合電路一般通過與600歐姆電阻串聯(lián)的接收放大器將接收到的輸入信號送到平衡線路上，以便與標(biāo)準(zhǔn)的600歐姆線阻抗匹配。
最近，聯(lián)合王國的管理當(dāng)局已制定出一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，其中標(biāo)準(zhǔn)電話線阻抗可以分別取作對應(yīng)于短距離用戶環(huán)路或長距離用戶環(huán)路的兩個(gè)復(fù)阻抗中的一個(gè)復(fù)阻抗。于是，就要求在聯(lián)合王國使用的混合電路中通過有選擇地將兩個(gè)復(fù)阻抗平衡網(wǎng)絡(luò)之一切換到電話線路上，以便與該標(biāo)準(zhǔn)的短距離環(huán)路復(fù)阻抗或長距離環(huán)路復(fù)阻抗相匹配。
先有技術(shù)的平衡網(wǎng)絡(luò)電路一般采用一個(gè)在微處理器控制下的電磁繼電器將兩個(gè)阻抗網(wǎng)絡(luò)之一切換到電話線路。由于業(yè)已發(fā)現(xiàn)裝有機(jī)械運(yùn)動部件的電磁裝置易受機(jī)械失靈的影響而具有固有的低可靠性，因此當(dāng)今的電子線路實(shí)際上已降低了對采用這種機(jī)械部件的需求。另外，諸如繼電器觸點(diǎn)和繼電器線圈這樣的電磁裝置一般都占據(jù)相當(dāng)大的線路板面并且使線路板的重量和體積增大。
根據(jù)本發(fā)明，一種固態(tài)電路用于在微處理器控制下將兩個(gè)阻抗平衡網(wǎng)絡(luò)之一切換到電話線路上。本發(fā)明的電路體積小，價(jià)格低廉，并且較先有技術(shù)的電磁轉(zhuǎn)換電路具有顯著的可靠性。另外，一般電磁繼電器都消耗相當(dāng)大的功率來激勵(lì)繼電器線圈等，而按照本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的電路僅含有一個(gè)差分放大器和若干分流很小的電阻，因而消耗功率非常小。
結(jié)合以下附圖參考詳細(xì)的描述可以更好地了解本發(fā)明，其中圖1是根據(jù)先有技術(shù)用于北美洲的混合電路的簡化示意框圖，圖2是根據(jù)先有技術(shù)用于聯(lián)合王國的混合電路的簡化示意框圖，圖3是根據(jù)本發(fā)明，用于聯(lián)合王國的混合電路的簡化示意框圖，該混合電路裝有一個(gè)用來將兩個(gè)阻抗平衡網(wǎng)絡(luò)之一接到電話線路上的電路。
參考圖1，信號Vx由PBX(專用小交換機(jī))或總局加到Rx端，且在接收放大器1中被放大。然后該放大后的信號通過輸入平衡阻抗Z1N以差模的形式送入連向遠(yuǎn)離總局或PBX的平衡電話線路上。如上所述，北美洲的電話線阻抗已被標(biāo)準(zhǔn)化為約600歐姆。按照圖1，用阻抗元件ZL表示該600歐姆線阻抗。輸入阻抗Z1N一般選600歐姆阻值，以便與電話線路的阻抗匹配。
從電話線路接收的信號(用Vt表示)加到傳輸放大器2的第一輸入端，并由此傳送到本地的PBX或本地中心局的傳送端Tx。從該電話線路接收到的傳送信號表示為Vt。
由于線阻抗ZL由阻抗Z1N匹配，因此出現(xiàn)在電話線路上的信號為(Vx+Vt)÷2。
經(jīng)放大器1放大的信號Vx加到放大器2的第二輸入端，以使出現(xiàn)在該電話線路上并且加到放大器2的第一輸入端的信號Vx部分在放大器2內(nèi)抵消。放大器2的增益選擇為，使加到第一輸入端的信號被放大2倍，加到第二輸入端的信號被放大-1倍。于是，放大器2的輸出信號為Vx+Vt-Vx＝Vt。
然而，如上所討論，聯(lián)合王國管理當(dāng)局已制定出一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，其中電話線路的阻抗ZL可以取作代表短環(huán)路阻抗和長環(huán)路阻抗的兩個(gè)復(fù)阻抗之一。這樣，在北美洲，平衡和抵消是通過適當(dāng)選擇電話線路平衡阻抗Z1N和適當(dāng)調(diào)節(jié)增益來實(shí)現(xiàn)的，而在聯(lián)合王國須將兩個(gè)復(fù)阻抗平衡網(wǎng)絡(luò)之一與電話線路相連接，用于與短線阻抗或長線阻抗之一相匹配。
參考圖2，它示出了先有技術(shù)的混合電路，在該電路中另一個(gè)輸入平衡阻抗Z′1N(該阻抗具有與Z1N相等的阻抗值)接于接收放大器1的輸出端與傳送放大器2的第二輸入端之間，同時(shí)繼電器觸點(diǎn)聯(lián)接放大器2的第二輸入端與表示為Z1和Z2的兩個(gè)輸入阻抗平衡網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)。
外部控制器的讀出/驅(qū)動端S/D，如微處理器，通過電阻3聯(lián)到晶體管4的基極，該晶體管4的發(fā)射極接地，而收集極與繼電器線圈5相聯(lián)。繼電器線圈5接于電源+V，同時(shí)保護(hù)二極管6按照眾所周知的方式跨接在線圈5的兩端。
工作時(shí)，在電話線路為短線環(huán)路的情況下，繼電器接點(diǎn)7通常接于短線平衡阻抗網(wǎng)絡(luò)Z1，以與短線阻抗ZL相匹配。在電話線為長線環(huán)路(即ZL具有高復(fù)阻抗)的情況下，外部控制器產(chǎn)生一邏輯高電平信號加到S/D端，該端將晶體管4的基極-發(fā)射極結(jié)正向偏置使得電流從電源+V流經(jīng)線圈5、晶體管4的集電極/發(fā)射極結(jié)接地，從而激勵(lì)線圈5并使繼電器觸點(diǎn)7切換到長線平衡網(wǎng)絡(luò)Z2上。
這樣，先有技術(shù)電路在微處理器的控制下在輸入阻抗平衡網(wǎng)絡(luò)Z1和Z2之間轉(zhuǎn)換，做到與線阻抗ZL匹配且確保在放大器2中精確地抵消接收到的信號Vx。
如上所討論，裝有運(yùn)動部件的電磁繼電器具有眾所周知的低可靠性，大電流耗損和尺寸龐大以及笨重的缺點(diǎn)。
于是，如圖3所示，本發(fā)明采用固態(tài)電路進(jìn)行電話線路平衡網(wǎng)絡(luò)Z1和Z2間的轉(zhuǎn)換。
平衡網(wǎng)絡(luò)Z1和Z2連在一起并接到放大器2的第二輸入端。電阻8接到放大器2的第二輸入端和單位增益放大器9的正向輸入端。第二個(gè)電阻10接到放大器9的正向輸入端和偏置電壓源Vb。
另一個(gè)電阻11接到連接平衡網(wǎng)絡(luò)Z1和S/D端的節(jié)點(diǎn)，并與放大器9的反向輸入端相聯(lián)接。反饋電阻12從放大器9的反向輸入端以眾所周知的方式接至其輸出端，而放大器9的輸出端與長線阻抗平衡網(wǎng)絡(luò)Z2相聯(lián)。
電阻8，10，11和12中的每一個(gè)最好具有相同的阻值且具有比最小網(wǎng)絡(luò)Z1的阻抗高得多的阻值。
工作時(shí)，為了將網(wǎng)絡(luò)Z1轉(zhuǎn)接到電話線路上，外部控制器產(chǎn)生一個(gè)邏輯低電平信號即交流地信號加到S/D端。出現(xiàn)在放大器2第二輸入端上的信號Vx差模加到單位增益放大器9的正向輸入端和反向輸入端，以使該信號被放大1倍并從放大器9的輸出端傳送到阻抗網(wǎng)絡(luò)Z2。因此，信號Vx在網(wǎng)絡(luò)Z2兩邊呈現(xiàn)出相等的幅度和相等的相位。這樣，對接收信號Vx阻抗Z2呈現(xiàn)出無窮大的阻抗即開路，于是，該信號就只加到Z1網(wǎng)絡(luò)。由此，Z1阻抗平衡網(wǎng)絡(luò)就有效地被切換到電話線路上。
這樣，出現(xiàn)在放大器1輸出端的接收信號Vx相等地加到放大器2的兩個(gè)輸入端并在放大器2中抵消，這是因?yàn)閆1選取為具有與電話線路的短環(huán)路阻抗ZL的阻抗值相等并且輸入阻抗Z1N和Z′1N選為相等。
為了將長線平衡網(wǎng)絡(luò)Z2切換到電話線路上，外部控制器將使S/D端開路即處于高阻抗值。出現(xiàn)在放大器2的第二輸入端的接收信號Vx實(shí)際上是等量地加到放大器9的反向輸入端和正向輸入端，這是由于阻值相等的電阻8和電阻11的阻值比網(wǎng)絡(luò)Z1的阻抗值大得多。這樣，Vx信號在放大器9中抵消，以使其輸出端變?yōu)榻涣鞯仉娖?。因此，含有Z1、電阻8、電阻11和放大器9的兩個(gè)輸入端的電路對出現(xiàn)在放大器2的第二輸入端上的Vx信號來說形成了一個(gè)高阻抗即開路電路，于是，Vx信號被加到網(wǎng)絡(luò)Z2，Z2就被有效地切換到電話線路上。
照這樣，Z1和Z2網(wǎng)絡(luò)在外部控制器的控制下依照線阻抗ZL是對應(yīng)于長線環(huán)路還是對應(yīng)于短線環(huán)路交替地切換到電話線上。不需要機(jī)械或電動機(jī)械部件，因而克服了先有技術(shù)系統(tǒng)的缺點(diǎn)。另外，根據(jù)本發(fā)明的電路占據(jù)很小的線路板面積，電路可靠而且消耗功率很小。
了解本發(fā)明的人可以想出包括在本發(fā)明精神內(nèi)的其他實(shí)施例或其他變型。例如，雖然該電路已在有關(guān)電話線路和平衡網(wǎng)絡(luò)的范圍進(jìn)行了討論，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員會懂得本電路可以用于將復(fù)阻抗或非復(fù)阻抗電阻切換到傳送交流信號的任何線路上。因此，按照本發(fā)明的電路可以有效地用于音頻電路等等。
同樣，雖然在上面的描述中僅涉及了轉(zhuǎn)接阻抗網(wǎng)絡(luò)Z1和Z2，依照本發(fā)明的原理，同樣可以轉(zhuǎn)換簡單的電阻、電容等等。
所有這些和其他實(shí)施例都被認(rèn)為是在所附的權(quán)利要求
所限定的本發(fā)明的領(lǐng)域和范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用來將兩個(gè)阻抗網(wǎng)絡(luò)(Z1，Z2)中的一個(gè)切換到傳輸交流信號的線路上的電路，該電路包括具有第一輸入端(+)和第二輸入端(-)的單位增益放大器裝置(9)，所說的第一輸入端通過一阻抗(Z′1N)接到線路上，所說的第一輸入端和第二輸入端跨接在上述網(wǎng)絡(luò)的第一個(gè)網(wǎng)絡(luò)(Z1)的兩端，所說放大器裝置的第一輸入端和輸出端跨接在上述兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)的第二網(wǎng)絡(luò)(Z2)的兩端，其特征在于裝置S/D用做將第二輸入端(-)與交流地接上或斷開，使得在所說第二輸入端接到交流地的情況下，通過線路傳送的交流信號差模地加到所說第一和第二輸入端，在所說的單位增益放大器裝置中放大使得所說交流信號實(shí)際上等值地加到所說的第二網(wǎng)絡(luò)(Z2)的兩端結(jié)果使所說的第一網(wǎng)絡(luò)(Z1)被切換到線路上，而在所說的第二輸入端與交流地?cái)嚅_時(shí)，由線路傳送的交流信號實(shí)際上等值地加到所說的第一和第二輸入端，在所說的單位增益放大器內(nèi)抵消，以使放大器裝置(9)的輸出端的電壓變?yōu)榻涣鞯仉娖讲⑶宜f的第二網(wǎng)絡(luò)(Z2)被切換到線路上。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所定義的電路，其特征在于所說的單位增益放大器(9)是差分放大器，所說的第一輸入端(+)是正向輸入端，而所說的第二輸入端(-)是反向輸入端。
3.根據(jù)權(quán)利要求
2所定義的電路，其特征在于四個(gè)等值電阻(8，10，11，12)都具有實(shí)際上至少比所說的第一網(wǎng)絡(luò)(Z1)的阻抗更大的阻值，所說的電阻的第一個(gè)電阻(8)聯(lián)接在所說的線路和所說的正向輸入端之間;所說的電阻的第二個(gè)電阻(10)聯(lián)接在所說的正向輸入端和偏壓源(Vb)之間;所說電阻的第三個(gè)電阻(11)聯(lián)接在所說的反向輸入端和用于連接與斷開的裝置(S/D)之間;而所說的電阻的第四個(gè)電阻(12)聯(lián)接在所說反向輸入端和所說的輸出端之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求
3所定義的電路，其特征在于上述電阻(8，10，11，12)中的每一個(gè)都具有800K歐姆的阻值。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1、2或3所定義的電路，其特征在于上述網(wǎng)絡(luò)(Z1，Z2)是用在電話混合電路中的阻抗平衡網(wǎng)絡(luò)。
6.根據(jù)權(quán)利要求
1、2或3所定義的電路，其特征在于用來連接與斷開的裝置(S/D)包括在微處理器控制下將高阻抗加到所說的第二輸入端或者將交流地加到所說的第二輸入端的電路。
專利摘要
本發(fā)明公開了一種電路，它用于將兩個(gè)阻抗網(wǎng)絡(luò)之一切換到傳送交流信號的線路上。該電路具有一個(gè)單位增益放大器，其兩個(gè)差分輸入端跨接在第一阻抗網(wǎng)絡(luò)的兩端，一個(gè)差分輸入與輸出端跨接在第二個(gè)阻抗網(wǎng)絡(luò)兩端，微處理器控制端接到另一個(gè)差分輸入端用于將高阻抗或者將交流地接于該輸入端。該電路體積小、價(jià)格低廉、不需要電動機(jī)械部件并且占用的線路板面積非常小。
文檔編號H04B1/54GK87100774SQ87100774
公開日1987年10月21日 申請日期1987年2月21日
發(fā)明者皮埃爾.J.欣格 申請人:米特爾公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan