專利名稱:具有改進的撥號脈沖電路的電話機的制作方法
本發明涉及一種電話機，該電話機包括一個撥號脈沖電路，該撥號脈沖電路有兩個連接用戶線用的端子，和一個脈動中斷用戶線用的雙極開關晶體管，雙極開關晶體管的主電流通路安置在電話機其中一個端子與其余電路元件之間，其發射極接到上述的端子上。撥號脈沖電路還有一個控制電路和一個接到開關晶體管基極的可控電流源，電流源的輸出電流在控制電路的控制下隨線路電流而增加。
本發明也涉及適用于這種電話機用的撥號脈沖電路。
這種電話機在美國專利4，413，159中有介紹。
通常，適宜撥號脈沖用的電子電話機總需要有一個電子脈沖元件，最好是一個晶體管。要為這種電話機(若接到一個用戶長線路上)提供足夠的電源電壓，要求脈沖元件在導通情況下兩端的電壓降盡量小。
采用在飽和狀態下的雙極晶體管和柵壓遠遠超過閾電壓的場效應晶體管可以滿足上述低壓降的要求。此外，應從這兩種晶體管選擇導通型式，使其各控制電極的電壓恒定處在用戶線兩導線之間的電壓。之所以提出后一種要求是因為，如果不滿足這個要求，就需要采用一個升壓電路以激勵開關晶體管，這從需要增加線路和這種電路在干擾高頻電壓下工作這兩方面來看，是我們所不希望的。
作為在較低線路電壓下甚至還工作的電子電話機的一個開關晶體管來說，場效應晶體管比雙極晶體管效果差。場效應晶體管的控制電壓與源極電壓相差太大(例如3.5伏)，因而在直流線路電壓低時(例如4.2伏)，幅值為(譬如說)3伏疊加到直流線路電壓上的聲頻信號會使場效應晶體管截止。
雙極晶體管可以滿足低壓降和低激勵電壓的要求。這些晶體管，如果其導通型式一經選擇，它們的各發射極(可以按導電方向)連接到電話機各端子上(即接到引入的用戶線上)，則還可以滿足其使控制電壓處在用戶線路線間電壓值的要求。
上述美國專利介紹了一種雙極開關晶體管的發射極接到引入用戶線路上的電話電路。為使該開關晶體管無需在線路電流低時過多從線路電流獲取基極電流而可以在飽和狀態下保持流有任何值的線路電流，該晶體管由使開關晶體管的基極電流與電話線路電流成線性關系的可調電流源激勵。為達到此目的，撥號脈沖電路包括一個電流反映電路(current mirror circuit)，串聯聯接在開關晶體管與電話電路其余元件之間。此電流反映電路產生的電壓損失至少為一個二極管的正向電壓，因而大約為0.7伏。這個代價相當于電話電路其余各元件可利用的電源電壓，這是我們所不希望的。
本發明的目的是提供本說明前序中所述的那一種電話機，在這種電話機中，僅由晶體管的飽和電壓減小的線路電壓適用于電話電路的其余元件。
為此，本發明的電話機的特征在于，電話機的控制電路包括一個獲取與線路電流成正比的控制電壓用的變換裝置，且可控電流源系設計成電壓可控的電流源，來自變換裝置的控制電壓即加到電流源的控制輸入端。
本發明是基于這樣一個創造性的見解提出的，即提供正比于線路電流的控制電壓并采用電壓可控的電流源，比起直接提供與線路電流成正比的控制電流，所產生的電壓降要小得多。
本發明實施方案的電話機，其特征在于，電流源包括一個控制晶體管和一個主電流晶體管，主電流晶體管的集電極形成電流源的輸出端，主電流晶體管的發射極一方面通過發射極電阻器接到另一個端子，而另一方面接到控制晶體管的基極，主電流晶體管的基極接到控制晶體管的集電極，而且控制晶體管的發射極形成電流源的控制輸入端，并采用電源裝置從前一個端子供電到控制晶體管的集電極。
如此獲得的電流源給開關晶體管的基極提供正比于線路電流的電流，而不致在開關晶體管與電話電路其余元件之間的電流通路產生電壓降。這樣做就使開關晶體管無論線路電流多少都可以始終保持飽和狀態。
在本發明一個具體實施例的電話機中，電話機的特征在于，為調節穩壓直流線路電壓，電話機包括一個有源線路穩壓電路，該穩壓電路有一個輸出晶體管，晶體管的發射極通過一個發射極電阻器接到另一個端子，幾乎線路的整個電流都流經該輸出晶體管，且變換裝置即由該發射極電阻器形成。
有了這種結構，就可利用已存在于發射極電阻器兩端的電壓降作為電壓控制電流源的控制電壓。
現在參照下列附圖進一步說明本發明及其優點，附圖中，同樣的元件采用同樣的編號，其中圖1是本發明擁有一個PNP晶體管作為脈沖元件的電話機;
圖2是本發明一個擁有NPN晶體管作為脈沖元件的實施例;
圖3是圖2電路中所采用的電平移動電路。
從圖1可以看到本發明電話機電路的各元件，這些元件僅僅對本發明才具有一定的意義。圖中未示出的用戶線系通過圖中也未示出的整流電橋接到端子2-1和2-2上的。端子2-1接到PNP開關晶體管4的發射極。該晶體管的集電極通過串聯聯接的一個線路終端電阻6和電源電容器8接到線路端子2-2上。傳輸電路10借助于其各電源端子并聯到電源電容器8上。傳輸電路10的一個線路電流端子接到晶體管4的集電極與線路終端電阻6的匯接點，電路10的余下的線路電流端子則通過電阻12接到端子2-2。
電流源14包括一個控制晶體管16、一個主電流晶體管18、一個電源晶體管22、一個發射極電阻器20和另外兩個電阻器24和26。主電流晶體管18的集電極接到開關晶體管4的基極，晶體管18的發射極通過發射極電阻器20接到端子2-2。主電流晶體管18的發射極同樣接到控制晶體管16的基極，控制晶體管16的集電極則接主電流晶體管18的基極。控制晶體管16的發射極形成電流源14的電壓控制輸入端。電源晶體管22的發射極接到控制晶體管16的集電極，晶體管22的集電極通過電阻器24接到端子2-1。電源晶體管22的基極同樣也通過電阻器26接到端子2-1。電源晶體管22的基極形成電流源14的脈沖輸入端。此脈沖輸入端經過二極管31接到脈沖電路32的輸出端，該二極管的陽極與此脈沖輸入端相連接。該脈沖電路的各電源端子與電源電容器8并聯。電流源14的電壓控制輸入端接到傳輸電路10的另一個線路電流端子。
線路終端電阻6與電源電容器8的匯接點通過電阻器30接到電流源14的脈沖輸入端。開關晶體管4的發射極與基極之間接有電阻28。
為說明圖1所示電路的工作情況，我們假設傳輸電路10包括一個有源線路穩壓電路，用以調節穩壓直流線路電壓，這種穩壓電路有一個輸出晶體管，接在傳輸電路10各線路電流端子之間。該輸出晶體管的發射極通過串聯電阻器12接到線路端子2-2上。在這種穩壓電路中，幾乎線路的整個電流都能通過輸出晶體管。假設線路的整個電流都可以通過此輸出晶體管，因而可以通過串聯電阻器12，因此，電阻器12兩端的電壓正比于線路電流。
電阻器12兩端的電壓系加到晶體管16的發射極上，該發射極形成電流源14的電壓控制輸入端。因此，電阻器20兩端的電壓等于串聯電阻器12兩端的電壓與晶體管16的基極-發射極電壓的和。這樣，通過電阻器20的電流，因而通過晶體管18的電流，都與線路電流成線性關系。流過晶體管18的電流由一個恒定部分和一個與線路電流成正比的部分組成。恒定部分等于晶體管16的基極-發射極電壓與電阻器20的比值;正比于線路電流的部分的比例常數等于電阻器12與電阻器20的比值。按上述方式選擇開關晶體管4的激勵電流，就可以使晶體管4無論在線路電流大或小時都始終處于飽和狀態。
不考慮開關晶體管4的開關狀態，晶體管16和18通過與其串聯聯接的電源晶體管22和電阻器24，都能繼續不斷地獲得電流。若使晶體管4截止，則應用晶體管22即可使電路各端子呈高阻抗。若激勵晶體管22連同其導通開關晶體管4，使其處于飽和狀態，則電阻器24保證在各端子能檢測出意義明確的阻抗值。當令開關晶體管4截止時，電阻器26就能使晶體管22導通。由于電阻器26的電阻值高，因而插接一個附加電阻器30。換句話說，晶體管4從截止狀態轉變到導通狀態的時候，端子2-1和2-2間的電壓因為線路電流在線路電阻上的壓降而下降。由于這個緣故，晶體管22的基極電流會變得太小，因而使晶體管4保持不飽和狀態。為避免這種情況發生，加進電阻器30用來向晶體管22的基極供應足夠的電流。
脈沖電路32用轉換開關形象地表示出來，它可任意給其輸出端加正線路電壓或負線路電壓。此電路只從電話線路上獲取小量電源電流。若脈沖電路32的輸出電壓等于負電源電壓，由于電阻器30和26連接在較高的電壓上，會使二極管31導通。這時二極管31上的電壓大約為0.7伏(二極管導電時的電壓)，結果會使晶體管22截止，因而也使晶體管18截止，從而使開關晶體管4也截止。若脈沖電路32的輸出電壓等于正電源電壓，會使二極管31截止。那時通過電阻器26和30將電流供應給晶體管22的基極。二極管31的作用是使晶體管22的基極電流不會變得過分大。
圖2電路的設計采用了NPN開關晶體管4，作為圖1電路的一種變型。圖2是由圖1派生出來的，其中加入了測量電阻器54，加入了電平移動電路34，電流源14的所有晶體管選用了互補導通型。測量電阻器54接在端子2-1與傳輸電路10的輸入線路電流端子之間，由控制晶體管16的發射極形成的控制輸入端也接到該輸入線路電流端子上。電平移動電路34的電源端子40接到端子2-1上，此電路的電源端子42則接到開關晶體管4的集電極上。電路34的信號輸入端36接到脈沖電路32的輸出端，電路34的信號輸出端38接到電流源14的脈沖輸入端。圖3是電平移動電路34的一個實施例。
圖1中串聯電阻器12的功能在圖2中由測量電阻器54代替，因而電流源14產生的電流與測量電阻器54兩端的壓降成線性關系。除此之外，圖2中電流源14的工作情況與參照圖1所述的一樣。
電平移動電路34有雙重作用當開關晶體管4處于導通狀態時，此電路借助電阻器20起限流作用，當晶體管4處于截止狀態時，此電路防止電流通過電流源14漏泄。若晶體管22的基極通過脈沖電路32使其電位與晶體管4集電極的電位相等，則由于晶體管4導通，通過電阻器20、晶體管18的發射極-基極結、晶體管22的發射極-基極結，再通過脈沖電路32到晶體管4的集電極就形成一個電流通路。在如此形成的電流通路中，電流主要取決于電阻20的大小，因此電流會變得過大。若晶體管22的基極是通過脈沖電路32接到電阻器6和電容器8的匯接點，則晶體管18有可能保持在微小的電流下導通。于是盡管激勵是朝截止狀態進行也不能使開關晶體管4充分截止。這種現象可以是由附加電話電路的供電電流引起的，該供電電流流經線路終端電阻器6，在那里產生壓降。此壓降促使晶體管22和18不能完全截止，開關晶體管4的基極仍有微量電流供應。
電平移動電路34的設計如圖3所示。在電源端子40和42之間連續串聯配置有電阻器44、電阻器46和晶體管52的主電流通路，晶體管52的發射極接到電源端子42上。在信號輸入端36和晶體管52的基極之間接有電阻器48，晶體管52的發射極-基極結則并聯接有電阻器50。電源端子40與信號輸出端38之間接有晶體管56的主電流通路，晶體管56的發射極接到電源端子40上。晶體管56的基極接到電阻器44和46的匯接點。
電平移動電路34的工作情況如下若令信號輸入端36通過脈沖電路32使其電位與端子42的電位相同，則會使晶體管52截止，因而也使晶體管56截止，但在電流源14中，電阻器20、晶體管18的發射極-基極結、晶體管22的發射極-基極結通過電阻器26至端子2-2形成一個電流通路。電流流經此電流通路促使晶體管18導通，從而使開關晶體管4飽和。
若信號輸入端36通過脈沖電路32取得線路終端電阻器6與電源電容器8之間匯接點的電位，晶體管52會導通。因此，晶體管56會飽和，從而使信號輸出端38的電壓變得大體上與端子2-1的電壓相等。這時晶體管22的基極會收到同樣的電壓，從而使晶體管22，因而也使晶體管18截止。這樣做就可以使開關晶體管4截止而不可能有電流漏泄。
下面是實現本發明上述諸實施例所需的一系列元件值一覽表。
元件 元件值電阻器6 600歐電阻器8 100微法電阻器12 20歐電阻器20 200歐電阻器24 10千歐電阻器26 220千歐電阻器28 10千歐電阻器30 100千歐電阻器44 100千歐電阻器46 250千歐電阻器48 25千歐電阻器50 100千歐電阻器54 30歐
權利要求
1.一種電話機，包括一個撥號脈沖電路，該撥號脈沖電路有兩個連接用戶線用的端子，和一個脈動中斷用戶線用的雙極開關晶體管，雙極開關晶體管的主電流通路安置在電話機兩個端子中的一個端子和其余電路元件之間，其發射極接到該端子上，撥號脈沖電路還有一個控制電路和一個接到開關晶體管基極的可控電流源，電流源輸出電流在控制電路的控制下隨線路電流而增加，所述電話機的特征在于，電話機的控制電路包括一個獲取與線路電流成正比的控制電壓用的變換裝置，且可控電流源系設計成電壓可控的電流源，來自變換裝置的控制電壓即加到電流源的控制輸入端。
2.如權利要求
1所述的電話機，其特征在于，電流源包括一個控制晶體管和一個主電流晶體管，主電流晶體管的集電極形成電流源的輸出端，主電流晶體管的發射極一方面通過發射極電阻器接到另一個端子，而另一方面接到控制晶體管的基極，主電流晶體管的基極接到控制晶體管的集電極，而且控制晶體管的發射極形成電流源的控制輸入端，并采用電源裝置從前一個端子供電到控制晶體管的集電極。
3.如權利要求
2所述的電話機，其特征在于，電源裝置系由另一個晶體管的主電流通路和一端接到前一個端子另一端接到該晶體管集電極的電阻器串聯配置形成的，該晶體管的發射極接到控制晶體管的集電極。
4.如權利要求
3所述的電話機，其特征在于，另一個晶體管的基極接到一個撥號脈沖發生器的輸出端。
5.如以上其中一個權利要求
所述的電話機，其特征在于，為調節穩壓直流線路電壓，電話機包括一個有源線路穩壓電路，該穩壓電路有一個輸出晶體管，晶體管的發射極通過一個發射極電阻器接到另一個端子，大體上線路的整個電流都流經該輸出晶體管，且變換裝置即由該發射極電阻器形成。
6.一種撥號脈沖電路，其特征在于，該撥號脈沖電路適合用于上述其中一個權利要求
所述的電話機中。
專利摘要
對一個撥號脈沖電話機來說，總希望脈沖開并4兩端的壓降低，且脈沖開關的控制電壓處于引線2-1與2-2各電壓之間。要滿足這些要求，可選用發射極接到用戶線上那種導通型式的雙極晶體管作為開關元件。為使該開關晶體管無論線路電流多大始終處在飽和狀態，用一個電源電流與線路電流成線性關系的電流源激勵該晶體管。為避免控制電路在該電流源上產生太大的壓降，因而使電話機其余各電路的電壓過低，將此電流源設計成電壓電流源。可采用與線路電流成線性關系的電壓激勵此電流源。
文檔編號H04M1/31GK87104660SQ87104660
公開日1988年1月27日 申請日期1987年7月4日
發明者亨德里克斯·安東尼·赫爾曼·多蘭 申請人:菲利浦光燈制造公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan