用戶專用線接口電路及其操作方法

專利名稱：用戶專用線接口電路及其操作方法
本申請是發明名稱為“一種集成化的振鈴器中繼電路和方法”，申請日為1995年6月28日，申請號為95107776.7的申請的分案申請。
本發明涉及一種用于電話系統的用戶專用線接口電路，更具體地說所涉及的是這樣一種電流或電壓用戶專用線接口電路，它不需要采用繼電器或者其他可能使電話線上的信號產生嚴重畸變的器件即可實現接口電路和諸如來自振流發生器的交流高電壓之間的隔離。
電話系統用戶專用線接口電路(SLIC)將一個經過平衡的二線傳輸通路(即通向和來自用戶電話機的通路)與一個未經平衡的四線傳輸通路(即電話局之間的通路)相連接。SLIC具有多種功能，包括電池饋電、過電壓保護、產生振鈴、發出信號、混合、定時等。
SLIC的工作原理是公知的，因而不必作詳細說明，下面僅僅結合附

圖1作簡略的示例性介紹。電流型SLIC 10(亦即對傳輸通路中的電流信號而不是電壓信號進行處理)使用位于SLIC的二線側的塞尖電壓檢測電阻R1和振鈴電壓檢測電阻R2所產生的電流信息。該信息被送到混合電路12，該電路檢測輸入的信號，并將它們送到正確的方向。混合電路12和連接到SLIC的四線側的外部電路14相結合，用于實現適當的放大、混合轉換回聲消除和阻抗匹配。
本發明涉及振鈴發生器產生的信號在電話電路中的應用。參見附圖2，SLIC 30可以通過塞尖通路和振鈴通路(T通路和R通路)和一個電話機(由電阻32)表示相連。當塞尖通路和振鈴通路攜帶話音信號時，該信號的電壓幅值通常為3V的量級，所需的電流幅值通常為4mA的量級，帶寬高達16KHZ，精度(或者說畸變)等級大約為千分之幾的量級。語音傳輸信號是雙向的，有時將電池饋電迭加在語音信號上，從而使得電流幅值達到30mA。此外，當通過電路的電流改變方向時，塞尖通路和振鈴通路(以及其內所包含的所有開關)不能產生任何交叉畸變。
一般說來，當電話機檢測到一個塞尖引線和振鈴引線之間的振鈴信號時，就會使電話機發出鈴響。該振鈴信號被有選擇性地送到傳輸通路，以便通知電話機有一個呼叫到來，該振鈴信號將一直保持在傳輸通路中，直至摘機，對呼叫作出反應為止。盡管塞尖通路和振鈴通路都既用于傳輸語音信號，也用于傳輸振鈴信號(但不一定是同時)，但是這兩種信號的特點是截然不同的。例如，一個具有代表性的振鈴信號的最大正負電壓幅值可以達到150V，電流幅值達到200mA，帶寬為75HZ。一般說來，振鈴信號的失真和交叉畸變對于振鈴信號來說并不重要。
上述兩種類型的信號(亦即語音傳輸信號和振鈴信號)的結合導致了如下的要求SLIC和電話機之間的電路必須起到雙通道多路轉換器(或者開關)的作用，其中一個開關應該讓語音信號通過而不至于影響其帶寬和失真度；而另一個開關應該讓振鈴發生器產生的較大電流通過，并且在開關被切斷時能夠承受和阻斷很高的振鈴信號電壓。參見附圖2，可以有選擇性地操縱開關SW1和SW2，以便將振鈴發生器34產生的振鈴信號送到傳輸通路。在將振鈴信號送到傳輸通路時或者之前，通過開關SW3和SW4使振鈴發生器和SLIC之間的電路開路，以便保護SLIC。
在現有技術中可以通過采用繼電器來滿足上述要求。眾所周知，繼電器在通時形成短路，在斷時形成開路。一般說來，繼電器具有理想的開關特性，能夠同時滿足語音開關的精度和帶寬要求，以及振鈴開關的電壓電流要求。電磁繼電器是本技術領域里的普通技術人員所熟知的，但缺點是較為昂貴，響應速度較慢，需要占據較大的十分珍貴的電路面積，而且能源消耗較大。因此，另一種已知技術采用固態開關和多路轉換器，然而這些器件遠不是理想的器件，不能同時充分滿足上述所有的要求。在已知技術中，人們試圖將與SLIC的混合電路相串聯的所需固態開關集成化，然而其結果通常是大大降低了語音信號的質量。
本發明的目的是通過阻抗匹配來降低SLIC的二線回波(return)損耗。二線用戶專用線是典型的阻抗值為數百歐(例如600-9000)的傳輸線路。與用戶專用線相連接的SLIC要求具有匹配的阻抗，以便防止產生二線回聲，亦即兩線回波損耗。通常是在SLIC的四線側通過合成一個與二線傳輸線路的阻抗大至相等的二線阻抗Zo來實現阻抗匹配。該合成阻抗Zo與傳輸信號電流ITX相結合，然后與接受信號電流IRX相結合，以便提供一個阻抗校正因數，該矯正因數使得SLIC的阻抗與兩線阻抗相匹配或者基本上相匹配。通過一個連接傳輸通路18和接受通路16的阻抗元件20來提供阻抗校正因數K1，Z0。在采用上述阻抗元件20對接受通路16上的信號進行校正之前，通過阻抗元件22來調節接受通路16中的信號增益。增益調節因數K2Z0和上述阻抗校正因數是彼此相關的，增益調節因數是阻抗校正因數的函數(一般情況下K1≥K2)。
從功能上看，電流型SLIC的二線側的工作方式如附圖2A所示。通過將塞尖電壓和振鈴電壓分別施加在電阻R1A和R2A上，將電話線端子上的塞尖和振鈴電壓轉換成為電流，然后將電流送到電流鏡CM1A和CM2A。所述電流鏡由美國專利4203012號披露。電流鏡提供一個輸入信號的一個或者多個復制信號，也可以是一個電流放大器，將被反射的電流放大N倍，N可以大于1，也可以小于1。當一個電流鏡提供多個復制電流時，每一個復制電流可以被乘以不同的N。
塞尖電流I1A和電話線塞尖連線上的電壓成正比，振鈴電流I2A和電話線振鈴連線上的電壓成正比。
I1A＝(地電位-Vtip)/R1A(1)I2A＝(Vring-Vbattery)/R2A (2)通過增大I1A、I2A在電流增益塊G1A和G2A中的增益，為二線側提供具有適當數值的合成阻抗。將會明白，上述合成阻抗是電阻和增益的函數。例如，塞尖和振鈴連線處的阻抗是Ztip＝R1A/(1+G1A) (3)Zring＝R2A/(1+G2A) (4)然而，電阻R1A、R2A和增益G1A、G2A并不是彼此獨立的，當對一個阻抗進行調節時，必須同時予以改變。由于增益可能是很復雜的，因此該調節通常并不容易。
一些電話系統采用使電話線的振鈴側接地的方式來向操作者發出信號，這樣的信號被稱之為接地鍵。在這樣的系統中，可以提供附加電路來指示一個接地鍵。然而，這樣的附加電路增加了電路的復雜性，增大了出現連接錯誤的可能性。因此，需要能夠減少用于檢測接地鍵所需的附加電路。
一個SLIC最好具有對故障的自我保護功能，例如對線務員偶爾造成的接地、饋電線脫線等等。如果SLIC不檢測故障，那么它就會在短路狀態下運行，并會產生過熱現象。
本發明的一個目的是為SLIC提供一種新的接地鍵檢測器以及一種檢測接地鍵的方法，該方法能夠克服現有技術中所存在的問題。
本發明的另一個目的是為SLIC提供一種新的接地鍵檢測器以及一種檢測接地鍵的方法，其中通過將塞尖電流和振鈴電流與一個基準電流進行比較來指示所述接地鍵。
本發明的其他目的是提供一種用于將SLIC和振鈴信號與電話機耦合的方法和裝置；提供一種使SLIC和振鈴信號相隔離、同時又不會明顯減小語音信號的方法和裝置；提供一種方法和裝置，其中使SLIC與電話電路中的其他部分相隔離的裝置被集成到SLIC的同一個集成電路中。
本發明的用于電話系統的電路包括一個用戶專用線接口電路(SLIC)，具有與SLIC以及電話機相電連接的塞尖和振鈴通路；一個用于產生振鈴信號的振鈴發生器；用于有選擇性地將所述振鈴信號送到塞尖和振鈴通路的開關；一個用于使得所述SLIC與振鈴信號相隔離的可選增益設定阻塞器件。
本發明也提供了一種用于設定一個用戶專用線接口電路(SLIC)的塞尖和振鈴連線的交流阻抗和直流阻抗的電路，包括第一裝置，用于提供SLIC塞尖和振鈴電壓的直流分量的平均電流；第二裝置，用于提供SLIC塞尖和振鈴電壓的交流分量的平均電流；第三裝置，用于相對于所述直流分量平均幅值改變交流分量平均幅值，從而分別設定交流和直流阻抗。
本發明進一步提供了一種用戶專用線接口電路(SLIC)，包括第一和第二電流鏡，用于在該SLIC的二線側提供分別與塞尖和振鈴電壓成正比的獨立的塞尖電流和振鈴電流；一個直流濾波器和第一平均器，用于提供塞尖電流和振鈴電流的直流分量的平均電流；一個第二平均器，用于提供塞尖電流和振鈴電流的平均電流；一個用于通過消除塞尖電流和振鈴電流中的直流分量平均值來提供塞尖電流和振鈴電流的交流分量的平均電流的裝置；一個電流放大器，用于放大塞尖電流和振鈴電流的交流分量的平均值，并將所述電流放大器產生的經過放大的電流的復制電流送到位于SLIC的四線側的一個電壓傳輸連線；一個電壓—電流轉換器，用于提供一個與SLIC的四線側的接收電壓成正比的接收電流；一個組合裝置，用于通過對所述接收電流、來自所述電流放大器的放大的交流電流的平均值、以及來自所述第一平均器的直流電流的平均值進行組合來提供一個反饋電流；以及兩個放大器，用于放大所述反饋電流，并將經過放大的反饋電流送到SLIC的二線側。
下面將結合附圖對本發明的實施例進行說明。
附圖1是一種已知的電流型用戶專用線接口電路(SLIC)的方框圖；附圖2是上述已知SLIC、電話機、開關和振鈴發生器的功能方框圖；附圖2A是上述已知SLIC的部分方框圖，顯示了SLIC的二線側的工作原理；附圖3是本發明的一種電路的部分方框圖；附圖4是本發明另一種電路的部分方框圖；附圖5是本發明再一種電路的部分方框圖，詳細地顯示了可用于本發明的運算放大器的一種實施例；附圖6是本發明再一種電路的部分方框圖，顯示了對與SLIC相連接的檢測電路的保護；附圖7是本發明的SLIC的一種實施例的部分方框圖，顯示了SLIC的二線側的工作原理；附圖8是本發明一種實施例的部分方框和部分電路圖，其中對交流阻抗和直流阻抗分別進行設定；附圖9是本發明的接地鍵檢測電路的一種實施例的方框圖；附圖10是本發明的故障檢測電路的一種實施例的方框圖，其中采用了如附圖9所示的接地鍵檢測電路。
參見附圖3，其中與附圖2相同的元件采用相同的附圖標號，所示電話電路可以包括一個SLIC 30，它通過塞尖通路和振鈴通路上的用電阻R1、R2表示的電路與一個用電阻32來表示的電話機相電連接。通過開關SW1、SW2可以將來自振鈴發生器34的振鈴信號有選擇性地施加到塞尖通路和振鈴通路。電流增益塊36、38在電流塊驅動電路40的控制下使塞尖通路和振鈴通路與SLIC 30彼此連接。上述電流增益塊36、38分別包括一個放大器42、44。
開關SW1、SW2可以是常用的高壓開關，例如反向背靠背的SCR、繼電器、或者固態開關。SCR易于承受振流信號的電壓，但是卻不適合用作SLIC的開關，因為當被切換的電流(在塞尖通路和振鈴通路中的)改變方向時，SCR的接通動作會產生嚴重的交叉畸變。一般說來，固態大電流開關具有和SCR相似的問題，因此也不適合用作語音傳輸通路中的開關。
在工作時，電流增益塊36中的放大器42將SLIC的驅動信號送到SLIC的塞尖端。電流增益塊38類似地包括一個放大器44，它用于驅動振鈴端。兩個電流增益塊36、38都被設計成能夠有選擇地進入三態模式，在這種狀態下放大器截止，其輸出端呈現高阻抗。因此，當需要使電話機產生鈴響時，將開關SW1、SW2閉合，并使電流增益塊36、38中的放大器42、44截止，亦即使放大器42、44的輸出端呈現出高阻抗。當振鈴發生器34提供振鈴信號時，該信號驅動電話線的塞尖通路和振鈴通路，電流增益塊36、38的輸出端承受了振鈴信號的電壓。請注意，電流增益塊36、38的輸出端與傳輸通路的連接并沒有被切斷，而僅僅是使它們進入高阻抗狀態并承受振鈴信號的電壓。
如附圖3所示，當振鈴發生器34關閉或者通過切斷開關SW1、SW2來切斷振鈴發生器34與傳輸通路之間的連接時，放大器42、44可以導通并正常工作，放大器42、44直接根據電流塊40提供的電流信號來驅動傳輸通路，不需要在通路中設置會導致畸變或者限制帶寬的元件，例如開關。盡管在由SLIC到電話機的傳輸通路中不存在實際的開關原件，但是放大器42、44本身已經起到了保護SLIC，使之不至于承受振鈴電壓的作用。當放大器42、44導通時，它們將正常工作，但是當它們關斷時則處于三狀態，從而起到將SLIC與振鈴信號電壓相隔離的作用。
盡管附圖3中所示電路采用的是電流塊，但是本發明可以容易地使用于電壓型SLIC，也就是說增益塊36、38中的放大器可以由一個電壓塊驅動器件產生的信號以電壓的方式來予以驅動。
附圖4顯示了本發明的另一種實施例，附圖4比附圖3更為詳細，其中一個SLIC可以驅動一個電話線(以及電話機32)。通過開關SW1、SW2的動作，可以有選擇性地使振鈴發生器34與電話線相連接。SLIC 30可以包括電流增益塊36、38和一個電流塊驅動器件40，其功能與附圖3中以相同附圖標記表示的器件相似。
電流增益塊36可以包括一個運算放大器42，一個輸出電阻R4，一個反饋電阻R3，并具有兩個反饋通路，其中一個通過該反饋電阻。另一個電流增益塊可以類似地包括電阻R5、R6以及類似的反饋通路。
電流塊驅動器件40可以包括電流源50、52，它們每個分別通過PNP晶體管54、56和二極管58、60與運算放大器42、44相連接。類似地，電流塊驅動器件40可以包括電流閭(sink)70、72，它們每個分別通過NPN晶體管74、76和二極管78、80與運算放大器42、44相連接。
下面結合附圖4對該實施例的工作方式進行說明。電流源50、52通過PNP晶體管54、56為電路提供電流。類似地，電流閭70、72通過NPN晶體管74、76接收來自電路的電流。每個二極管58、60、78、80是阻塞二極管，因此當運算放大器42、44處于三狀態時(此時傳輸通路由振鈴發生器34驅動)，PNP和NPN晶體管54、56、74、76的集電極—基極結不處于反向偏置狀態。例如，如果運算放大器42截止并處于三態狀態，開關SW1被閉合，塞尖通路上的電壓將在振鈴信號的正負幅值之間變化(±150V)。當塞尖通路上的電壓為+150V時，反饋電阻R3將使得二極管58的負極電壓為+150V，從而使之處于反向偏置狀態。當塞尖通路上的電壓為-150V時，反饋電阻R3將使得二極管58的負極電壓為-150V，使二極管58保持正向偏置狀態，使PNP晶體管54在其集電極—基極結處于反向偏置的狀態下保持正常工作模式。
在一種最佳實施例中，上述PNP和NPN晶體管均為雙極晶體管。二極管和晶體管應具有適當的結擊穿性能，以便使之能夠承受在工作過程中出現的振鈴信號的電壓和電流。
參見附圖5，如附圖4所示電路的運算放大器和電流塊驅動器件可以包括電連接的一個電流源100，輸入雙極晶體管102、104，反饋電阻150、152，雙極晶體管106-124，以及二極管130-140。附圖5所示的電路以兩極運算放大器的方式來工作，所有的偏置電流和偏置電壓均由電流源100提供。如果電流源100接通，該放大器電路就如同一個運算放大器那樣正常工作。電阻150、152和運算放大器構成了一個電流增益塊。例如，流入節點IN的電流將流過電阻152，形成加載在輸入雙極晶體管102、104上的輸入，致使該放大器驅動電阻150，直到電阻150、152上的電壓相等為止。此時，節點OUT上的電流將等于節點IN上的電流乘以電阻152、150的阻值比，亦即R152/R150。
參見附圖5，當電流源100被切斷時，該放大器完全截止，節點OUT進入高阻抗狀態。例如，如果所述放大器截止，并且將+150V的電壓(振鈴信號的電壓)施加在節點OUT上，晶體管112、114和122在其集—基結上接受該電壓，并且二極管136、138反向偏置。另一方面，如果將-150V的電壓施加在節點OUT上，該電壓就會加載在晶體管120、124的集—基結上，并且二極管130、134和140反向偏置。應注意的是在本發明的這一實施例中，即使施加在運算放大器的輸出節點上的電壓遠大于正常電壓值，也不會使該放大器受到破壞，因為采用了具有高擊穿性能的二極管，它們在放大器工作時處于正向偏置狀態。
通常，SLIC不僅具有驅動傳輸通路的功能，同時還具有許多其他功能，包括消除回聲、阻抗匹配、更具有代表性的是形成電話機和電話網絡之間的接口。為了實現這些功能，經常需要為SLIC檢測傳輸線的狀態，特別是電話機所產生的狀態，例如接地鍵、拍叉簧等。在已知系統中，經常需要防止將與振鈴信號有關的高電壓和高電流施加在這樣的檢測元件上。因此，通常在傳輸通路上將上述檢測元件及其電路置于開關的后面，以便在施加振鈴信號時使這些元件與傳輸通路相隔離。由于本發明沒有采用常規的開關來將SLIC與振鈴信號，因此就需要采用不同于已知技術的機構來保護檢測元件。
參見附圖6，可以通過使用與檢測元件串聯的具有較大阻值的電阻來保護用于SLIC的檢測元件。本實施例可以包括電流增益塊30、36，其工作和驅動方式與附圖4所示的實施例相同。電流塊驅動器件40由混合電路90驅動，這一點也和附圖4相同。電流鏡92、94檢測傳輸通路的狀態，并將檢測到的信息送到(以電流鏡信號的方式或者其他方式)混合電路，以便作進一步的處理，并在可能的情況下產生響應。如果將振鈴電壓施加到電流鏡92、94上，就有使電流鏡過載和/或被損壞的危險。因此，可以通過使電流鏡92、94與較大阻值的電阻96、98相串聯來保護通向電流鏡92、94的檢測通路。
附圖6中所示的電阻96、98用作傳感器，產生被送到電流鏡92、94的電流，該電流最終被送到混合電路，在那里進行處理，以便實現各種功能。應注意的是在本發明的這一實施例中，當將振鈴信號施加到電話線上時，不是將上述檢測電阻切換于電路之外，而是保持它們與塞尖通路和振鈴通路相連接的狀態。由于電阻96、98具有相對較大的阻值，因此它們能夠承受振鈴信號的電壓。在一種最佳實施例中，電阻96、98的阻值可為100K的數量級。
最好讓通常處于截止狀態的晶體管(圖中未示)與電流鏡92、94相并聯，盡管這一點并不是必須的。如果采用這樣的晶體管，當振鈴信號被送到塞尖通路和振鈴通路時，所述晶體管就會處于飽和狀態，這樣就能夠將電阻96、98中的電流從電流鏡92、94旁路，使之不流入混合電路90。
附圖7中所示的實施例適合用于電流型的SLIC，如果例如僅僅需要將DC阻抗分量反饋到SLIC的二線側，就不需要采用下面將要說明的附加電路。提供給塞尖通路和振鈴通路的合成直流阻抗為ZtipDC＝(R1A+R2A)/(2(1+G1A))(6)ZringDC＝(R1A+R2A)/(2(1+G2A)) (7)如果R1A等于R2A，上述阻抗值將和公式(3)和(4)計算出的阻抗相等。
濾波器301可以是傳統的，并包括用于組合和平均電流I1DC和I21DC的常規器件。
此外，可以通過在第二平均器32中對電流I1和I2進行平均，提供一個由I3和I4組合而成的I5來提供一個交流分量，從而消除直流分量。
I4＝(I11+I21)/2＝(I11DC+I21DC+I11AC+I21AC)/2(8)I5＝I4+(-I3)＝(I11AC+I21AC)/2(9)如上所示，如果電流鏡CM11和CM22的構成方式使得反射電流是入射電流的一半，則不需要在平均器32中進行除即可以獲得電流I11和I21的平均值。
附圖8以方框圖的方式顯示了SLIC的一種改進電路的實施例。這些方框包括常規的器件，因此對于本技術領域里的普通技術人員來說不需要作進一步的說明。由SLIC的二線側開始，塞尖電流I1B和振鈴電流I2B由電流鏡CM1B和CM2B送到濾波器30B和平均器32B。在電流復制器36B中對來自濾波器30B的直流分量進行復制，將電流I3B的復制電流送到節點38B和40B，在該節點38B處電流I3B與I4B相加以形成I5B。在電流復制器42B中對I5B進行復制，并對其在電流放大器34B中放大KB倍，從而將I6B送到節點40B。I5B也被復制并加在電阻44B上，以形成傳輸信號電壓Vtx。接受信號電壓Vrx被轉換器46B轉換成為接受電流Irx，并被送到節點40B。在節點40B，電流I3B與I6B和Irx相加，以形成I9B。I9B是接受電流、塞尖電流和振鈴電流的迭加，用于進行阻抗匹配。
I9B＝I3B+I6B+Irx在電流復制器48B中復制I9B，并將后者被送到電流增益塊50B和52B，在其中乘以因數G，然后送到塞尖通路和振鈴通路。
I10＝I9×G
如上述公式(A)和(B)所示，附圖8的實施例分別提供了可以控制的交流阻抗和直流阻抗。它采用常規器件，這些器件可以被包括在一個集成電路中，以提供在集成電路SLICE中可得到匹配元件的優點。
在一個電流型的SLIC中，來自塞尖和振鈴電壓檢測電阻RS1和RS2的信息可以用于確定在出現接地鍵或者故障時，電話線的振鈴側是否已被接地。實現這一功能的附加器件使用的是SLIC中已經存在的電流信息，并可以和SLIC形成一個整體。
塞尖電流Itip與電話線塞尖側的電壓成正比，振鈴電流Iring與電話線振鈴側的電壓成正比Itip＝(GROUN-Vtip)/RS1 (1)Iring＝(Vring-Vbattery)/RS2(2)當按下電話機手機上的一個按鍵或者由于某種偶然的原因，使得電話線的振鈴側接地時，在電話線上就會出現一個大的縱向信號，它被視為電話線上電流Iring的一個直流分量。需要將這樣的縱向直流信號和作為可能被引入到電話線上的信號的交流分量的縱向信號區別開來。在此所用的所謂“故障”包括電話的塞尖側或者振鈴側被接地的情況。實際上，一個接地鍵僅僅是一個具有有限時間長度的“故障”。
參見附圖9，其中混合電路12C用一個方框來表示，同時為了清楚起見在附圖中省略了外部電路14C。SLIC的電流鏡20C、22C為混合電路12C提供塞尖電流和振鈴電流的復制電流，同時為比較器24C提供另外的復制電流，以便確定振鈴側是否接地。對提供給比較器的復制電流可以采用下面所述的方式進行處理。
來自電流鏡20C、22C的電流Itip和Iring的另外的復制電流可以被送到濾波器26C、28C，這兩個濾波器除去其中的交流信號(包括交流縱向信號)，而保留直流塞尖電流Itdc和振鈴電流Irdc。上述直流塞尖電流和振鈴電流可以和來自一個電流源30C的基準電流相結合，并被送到比較器24C。節點32C處的電流Igk用于在比較器24C中確定是否存在接地，其數值等于直流振鈴電流Irdc減去直流塞尖電流Itdc和基準電流Iref的和Igk＝Irdc-(Itdc+Iref) (3)如果Irdc大于(Itdc+Iref)，亦即Igk為正值，比較器24C就會產生第一輸出；如果Irdc小于(Itdc+Iref)，亦即Igk為負值，比較器24C就會產生第二輸出(或者無輸出)。若要比較器24C產生第一輸出，直流振鈴電流Irdc與直流塞尖電流Itdc的差值就必須至少大于基準電流Iref。當根據需要設置基準電流以便代表由該比較器檢測到的接地所產生的一個預期直流縱向信號時，正的Igk就指示出在電話線上出現了由接地所導致的直流縱向信號。在正常的操作中，可以以常規的方式利用來自比較器24C的該信號，以便提供一個接地鍵指示。盡管振鈴側的一個接地指示也可以指示一個故障，但SLIC的響應可以是相同的。換句話說，它可以通過在出現該指示的時間期間內限制來自反饋放大器的電流來保護其自身，防止產生過熱。
濾波器24C、26C可以包括電流鏡，可以提供另外的電流鏡34C、36C，以便按照公式(3)將塞尖電流、振鈴電流和基準電流組合起來。例如，濾波器26C和28C可以包括設置在電流鏡電路中的一個串聯電阻和一個旁路電容。
在電話線的塞尖側也可能出現故障，然而不將它視為一個接地鍵(亦即它不是一個向操作者發出的信號)。參見附圖10，可以對附圖9所示的電路進行改進，通過加入另一個比較器40C來檢測塞尖側出現的故障。可以將來自電流鏡20C和22C的Itip和Iring的另外的復制電流送到濾波器42C、44C，該濾波器除去交流信號(包括交流縱向信號)，保留直流塞尖電流Itdc和振鈴電流Irdc。上述直流塞尖電流和直流振鈴電流可以和來自電流源46C的一個基準電流相組合，然后送到上述比較器40C。節點48C處的電流Ipf用于在比較器40C中確定在塞尖側是否存在故障，其數值等于直流塞尖電流Itdc減去直流振鈴電流Irdc與基準電流Iref的和Ipf＝Itdc-(Irdc+Iref) (4)如果Itdc大于(Irdc+Iref)，亦即Ipf為正值，比較器40C就會產生第一輸出；如果Itdc小于(Irdc+Iref)，亦即Ipf為負值，比較器40C就會產生第二輸出(或者無輸出)。若要比較器40C產生第一輸出，直流塞尖電流Itdc與直流振鈴電流Irdc的差值就必須至少大于基準電流Iref。當根據需要設置基準電流以便表示由比較器40C檢測到塞尖側的故障所導致的一個預期直流縱向信號時，正的Igk就指示出在電話線上塞尖側出現了由故障所導致的直流縱向信號。在正常的操作中，可以以常規的方式利用來自比較器40C的該信號，以便提供一個故障指示，以便在出現該指示的時間期間內通過限制來自反饋放大器的電流來保護SLIC其自身，防止產生過熱。
總之，本發明提供了一種使用戶專用線接口電路(SLIC)和電話系統中的振鈴發生器相隔離的電路和方法。采用一個增益阻塞器件，當不使用振鈴發生器時提供一種信號增益，當振鈴信號信號出現時提供高的阻抗。本發明也提供了一種用于電話系統的電流型用戶專用線接口電路，其中SLIC中的塞尖通路和振鈴通路的交流和直流阻抗是分別予以設定的。本發明還提供了一種用于用戶專用線接口電路的接地鍵檢測器，它利用來自塞尖電壓和振鈴電壓檢測電阻RS1和RS2的信息，在出現接地鍵或者故障時確定電話線的振鈴側是否被接地。
權利要求
1.一種用于設定一個用戶專用線接口電路(SLIC)的塞尖和塞環連線的交流阻抗和直流阻抗的電路，包括第一裝置，用于提供SLIC塞尖和塞環電壓的直流分量的平均電流；第二裝置，用于提供SLIC塞尖和塞環電壓的交流分量的平均電流；以及第三裝置，用于相對于所述直流分量平均電流值改變交流分量平均電流值，從而分別設定交流和直流阻抗。
2.如權利要求1所述的電路，其中所述第一裝置包括一個直流濾波器，用于消除與塞尖和塞環電壓成正比的塞尖電流和塞環電流中的交流分量；以及一個用于平均所保留的直流分量的第一平均器。
3.如權利要求1所述的電路，其中所述第二裝置包括一個用于平均塞尖電流和塞環分流的第二平均器；以及一個用于組合由所述第一裝置產生的直流分量平均值和由所述第二平均器產生的塞尖電流和塞環電流的平均值的組合器以便提供交流分量的平均值。
4.如權利要求1所述的電路，其中所述第三裝置包括用于增大由所述組合器產生的交流分量平均值的增益的裝置。
5.如權利要求1所述的電路，包括用于放大下述三個量的組合的裝置(A)由所述第一裝置產生的直流分量平均值；(B)由所述第三裝置產生的經過放大的交流分量平均值；(C)一個正比于接受電壓的電流值；并將該經過放大的組合值送到SLIC的塞尖和塞環連線。
6.如權利要求1所述的電路，其中所述第三裝置包括一個位于兩個電阻之間的電壓放大器，用于放大交流分量的平均值；所述兩個電阻的電阻比值設定了SLIC四線至二線的增益以及對塞尖和塞環連線的交流阻抗。
7.一種用于電話系統的電流型用戶專用線接口電路(SLIC)，該SLIC包括用于分別設定該SLIC的塞尖和塞環連線的交流阻抗和直流阻抗的電流裝置，和用于與SLIC二線至四線增益分開地設定SLIC的四線至二線增益的電阻性裝置。
8.一種用于設定一個用戶專用線接口電路(SLIC)的二線至四線以及四線至二線增益的電路，包括第一裝置，用于提供SLIC塞尖和塞環電壓的直流分量的平均電流；第二裝置，用于提供SLIC塞尖和塞環電壓的交流分量的平均電流；以及第三裝置，用于獨立于所述直流分量平均電流幅值的變化改變交流分量平均電流幅值，從而分別設定SLIC二線至四線增益以及SLIC四線至二線增益。
9.如權利要求8所述的電路，其中所述第三裝置包括兩個電阻之間的電壓放大器用于放大交流分量中的平均電流值，并且其中所述兩個電阻的阻抗比值設定SLIC四線至二線增益，并且所述電阻中一個電阻的阻抗設定SLIC二線至四線增益。
10.一種用于電話系統的用戶專用線接口電路(SLIC)，該SLIC包括獨立地設置SLIC四線至二線增益和SLIC二線至四線增益的電流模式裝置。
11.根據權利要求10所述的SLIC，其中所述電流模式裝置還包括獨立設置用于SLIC的塞尖和塞環連接的交流和直流阻抗的裝置。
12.一種用戶專用線接口電路(SLIC)，包括第一和第二電流鏡，用于在該SLIC的二線側提供分別與塞尖和塞環電壓成正比的分離塞尖電流和塞環電流；一個直流濾波器和一個第一平均器，用于提供塞尖電流和塞環電流的直流分量的平均電流；一個第二平均器，用于提供塞尖電流和塞環電流的平均電流；用于通過消除塞尖電流和塞環電流中的直流分量平均值來提供塞尖電流和塞環電流交流分量的平均電流的裝置；一個電流放大器，用于放大塞尖電流和塞環電流的交流分量的平均值，并將所述電流放大器產生的經過放大的電流的復制電流送到位于SLIC的四線側的一個電壓傳輸連線；一個電壓-電流轉換器，用于提供一個與SLIC的四線側的接收電壓成正比的接收電流；組合器裝置，用于通過對所述接收電流、由所述電流放大器放大的交流電流的平均值、以及由所述第一平均器產生的直流電流的平均值進行組合來提供一個反饋電流；以及兩個放大器，用于放大所述反饋電流，并將經過放大的反饋電流送到SLIC的二線側。
13.根據權利要求12的SLIC，其中所述電流放大器還包括兩個電阻之間的電壓放大器，用于放大交流分量的平均電流，并且其中所述兩個電阻的阻值比設置SLIC四線至二線增益和用于塞尖和塞環連線的交流阻抗。
14.一種用于設定一個用戶專用線接口電路(SLIC)的塞尖和塞環連線的交流阻抗和直流阻抗的方法，包括以下步驟(a)提供SLIC塞尖和塞環電壓的直流分量的平均電流；(b)提供SLIC塞尖和塞環電壓的交流分量的平均電流；(c)相對于所述直流分量平均幅值改變交流分量平均幅值，從而分別設定交流和直流阻抗。
15.如權利要求14所述的方法，其中所述第一裝置包括一個直流濾波器，通過濾除與塞尖和塞環電壓成正比的塞尖電流和塞環電流中的交流分量提供直流分量的平均電流；并且平均所保留的直流分量的電流。
16.如權利要求14所述的方法，其中通過平均塞尖和塞環電流，從平均的塞尖和塞環電流中消除步驟(a)中的直流分量的平均電流，來提供交流分量的平均電流。
17.如權利要求14所述的方法，還包括在傳輸電壓連線上兩電阻之間提供電壓放大器的步驟，用于設定SLIC四線至二線增益，和用于塞尖和塞環連線的交流阻抗，其中所述兩電阻的阻值比設定該增益和交流阻抗。
18.一種用于操作用于電話系統的電流型用戶專用線接口電路的方法，包括獨立地設置用于SLIC的塞尖和塞環連線的交流和直流阻抗的步驟，和獨立地設置SLIC四線至二線增益以及二線至四線增益。
19.一種用于設定一個用戶專用線接口電路(SLIC)的二線至四線增益以及四線至二線增益的方法，包括如下步驟提供SLIC塞尖和塞環電壓的直流分量的平均電流；提供SLIC塞尖和塞環電壓的交流分量的平均電流；獨立于所述直流分量平均幅值的變化改變交流分量平均幅值，從而分別設定SLIC二線至四線增益以及SLIC四線至二線增益。
20.一種操作用于電話系統的用戶專用線接口電路(SLIC)的方法，包括獨立地設定SLIC四線至二線增益和SLIC二線至四線增益的步驟。
全文摘要
一種用于隔離電話系統中的用戶專用線接口電路(SLIC)和振流發生器的電路和方法,利用一個增益阻塞器件,當振流發生器未被使用時提供信號增益;當振鈴信號出現時提供高的阻抗。一種電流型用戶專用線接口電路(SLIC),其中分別設定SLIC的塞尖通路和振鈴通路的交流和直流阻抗。一種用于用戶專用線接口電路(SLIC)的接地鍵檢測器,利用檢測電阻RS1和RS2所產生的塞尖和振鈴電壓信息來確定當產生接地鍵或者故障時,電話線的振鈴側是否被接地。
文檔編號H04M19/02GK1365228SQ01135940
公開日2002年8月21日 申請日期2001年10月29日 優先權日1994年6月29日
發明者杰拉爾德·M·科特里尤 申請人:哈里公司