專利名稱：阻抗透明的接口電路的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種如權利要求1的前序部部分所述的阻抗透明的接口電路，特別是用于遙控通信裝置的接口電路。這種接口電路原理已經公開在AT2660/89A中，AT2660/89AD的接口電路具有兩個連接端，即電流源或電壓源的輸出端。這個電流源或電壓源根據其它接口連接端上的電流或電壓調整，或根據這兩個連接端的電流或電壓之差來調整。這兩個連接端上的電流和電壓同樣大小，或相互具有一定的事先給定的比例對此可以給出大量的實例，而這些實例都有使自動調節系統產生振蕩的傾向。在對偶量測量時高歐姆連接的電流源及低歐姆連接的電壓源產生一個高互導(STEILHEIT)，這導致高的循環放大。多個放大級的耦合容易形成，并實現了振蕩所必要的相位條件。這些必要的穩定性措施如建立縱向和橫向阻抗及減小循環放大，都需專門的耗費，并導致傳輸技術的參數和直射波的衰減和失配衰減性能變壞。
本發明的目的是提供一種具有較小傾向產生振蕩的這種接口電路。
通過發明的具有權利要求1的技術特征的接口電路解決了該發明的目的通過從屬權利要求的技術特征使該接口電路的構形變得更為有利。
采用這個接口裝置實現在雙線傳輸技術線段內的一個或多個下述變換1非對稱變換為對稱或者當好相反2直流截斷3通過高歐姆電阻或/和電容器以隔斷或“準隔斷”的形式進行隔斷電壓4電平變換5阻抗變換。
采用本發明的接口裝置能夠在語音傳送頻帶內實現這些變換，并消除了無源接口裝置的缺陷，如價高且笨重的電感式變換器及在電平和阻抗變換之間要具有一定比例等，還消除了分叉式電路結構的缺陷，如線路和連接受特定國家的限制，導致對應某些規格出現失穩現象。
本發明的接口裝置一般用于在語音傳送頻帶內的用戶電路及在電話系統中的局內線路連接。
下面接合附圖進一步描述本發明。圖中所給的標號具有下述含義IF接口裝置AS1，AS2接口連接端AS21，AS22接口局部連接端SE1，SE2電路裝置I1′，I2′接口連接端的電流U1，U2接口連接端上的電壓Z1，Z2測試阻抗Z21，Z22部分測試阻抗
E11，E12，E21，E22電路裝置或模擬計算電路的控制輸入E211，E222模擬計算電路的正向輸入E212，E221模擬計算電路的負向輸入A1，A2電路裝置的輸出A11電路裝置的輸出，用于正向信號A12電路裝置的輸出，用于負向信號UA1，UA2電路裝置的電壓輸出信號1/2·UA1，-1/2·UA1電路裝置的電壓輸出信號的補償ZA1，ZA2連接的阻抗AR1，AR2模擬計算電路I1，I2流過測試阻抗的電流L1用于正向信號的線路L2用于負向信號的線路SC對稱電路INV負向電路D1，D2差分電路I21，I22通過局部阻抗Z21或Z22的電流附圖為
圖1本發明主體接構的框圖;
圖2圖1中的電路裝置的一個可能的基本電路的總體接構的框圖;
圖3圖1的裝置的一部分，具對稱信號的接口連接端基本接構;
一個模擬計算電路人有對稱輸入，一個模擬計算電路具有對稱輸出;
圖4具有圖3中的對稱輸入端的模擬計算電路的一個簡化實施例。
圖1表示本發明的接口裝置IF的框圖的基本結構。圖中的接口電路IF具有兩個接口連接端AS1，AS2。流過接口連接端AS1的電流為I1′。圖1的一個連接外部阻抗ZA1上的電壓視為基準電壓，在接口連接端AS1上相對于該基準電壓處于電壓U1。流過接口連接端AS2的電流I2′，并相對于一個基準電位處于電壓U2，該電壓是由具有連接阻抗ZA2的電壓源提供的。無論從接口連接端AS1到接口連接端AS2方向，或從接口連接端AS2到接口連接端AS1方向，所示的接口裝置IF在雙向上應是透明的，或根據電路和/或阻抗應具有固定的變換因子在考慮原因和效果時，所看到的信號I1′，U1以及I2′U2是雙方地位的互換是可以預料的。每個接口連接端AS1，AS2都配有一個電路裝置SE1或SE2。由于這些電路裝置的基本結構是相同的，只在電路或阻抗的變換因子方面，非對稱或對稱輸入及非對稱或對稱輸出方面加以區別，因此下面僅介紹電路裝置SE1或SE2。電路裝置SE2具有兩個控制輸入E21，E22。它們通過測試阻抗Z2相互連接，控制輸入E21中之一與接口連接端AS2相接，并具有大于測試阻抗Z2的輸入阻抗。電路裝置SE2包括一個具有兩個輸入的模擬計算電路AR2，它們與電路裝置SE2的輸入E21，E22連接，因此模擬計算電路AR2的輸入也用E21，E22表示。模擬計算電路具有一個信號輸出端A2，其上具有一個輸出電壓信號UA2。與接口連接端AS2不直接連接的電路裝置SE2模擬計算電路AR2的輸入E22連接到另一電路裝置SE1的信號輸出端A1上。另一電路裝置SE1的對應輸入E12以同樣方式與電路裝置SE2或模擬計算電路AR2的信號輸出端A2連接。或對于電路裝置SE1，或對于電路裝置SE2，各模擬計算電路AR1或AR2在其輸出端A1或A2上各具有一個電路信號UA1，UA2，它等于饋給連接相應的接口聯接端(AS1，AS2)的控制輸入(E11，E12)上的電壓信號(U1，U2)與兩個控制輸入(E11，E12，或E21，E22)之間的電壓之和，在給定的情況下乘上一個特定的因子，在此情況下若設這個乘積因子為1(如果無特別說明，該值適用于所有實施例)，則模擬計算電路AR2的輸出信號UA2為UA2＝U2+I2·Z2此外與之相反，在同樣的前提條件下，該信號也適用下列式子UA2＝-U2-I2·Z2兩個輸入E22和E21之間的電壓等于另一電路裝置SE1的輸出端電壓UA1減去在接口連接端AS2上的電壓U2。則模擬計算電路AR2的輸出端A2上的輸出電壓UA2為UA2＝2·U2-UA1當模擬計算電路AR2在這個條件下工作時，模擬計算電路AR1根據其上施加的電壓在相應條件下工作，如流過測試阻抗的電流等于流過與之連接的接口連接端的電流，則具有圖1接口電路的接口可認為是透明的。當模擬計算電路AR2的控制輸入E21相對于測試阻抗Z2具有較高的輸入阻抗時，相應于接口連接端AS2，則電流I2′幾乎等于流過阻抗Z2的電流I2。模擬計算電路AR1輸出端的輸出阻抗應小于測試阻抗Z2和模擬計算電路AR2輸入端E22上的輸入阻抗，以避免寄生分壓現象。
在用上述方式構成的接口電路中，利用純實際測試阻抗Z1和Z2與電路裝置SE1，SE2共同作用，排除了無源隔離接口電路時的振蕩現象。在實際阻抗Z2和實際測試阻抗Z1上，構成電路裝置SE1和SE2循環的循環放大值絕不大于1，這表示沒有產生寄生的超放大現象。循環放大值等1的情形只產生在空載或短路條件。由于接口裝置在通常的隔離情況下的單一放大值小于1，這同樣適用于總裝置的循環放大。因此本發明的接口裝置在與無源阻抗隔離時不產生振蕩。這也適用于下述情況，為了實現電壓-電平變換，模擬計算電路AR2具有代表其傳遞函數為因子K，在這種情況下，模擬計算電路AR1的傳遞函數擬定一個與模擬計算電路AR2的乘法因子倒數的乘積。在計算循環放大時該因子被抵消了。
當圖1的本發明電路中兩個電路裝置SE1和SE2的測試阻抗Z1和Z2同樣大時，該電路裝置IF的阻抗是透明的。為了實現阻抗變換，可讓電路裝置SE1的測試阻抗Z1的值與另一電路裝置SE2的測試阻抗Z2的值不同。在這種情況下，在接口連接端AS2上的輸出阻抗U2/I2′為U2/I2′＝ZA1·Z2/Z1其中ZA1是要變換的接口連接端AS1上的連接阻抗。
圖1中所示的接口電路IF必要時可具有DC-或電位分隔點。使圖1的電路在這些分隔點上根據應用條件可具有不同的分隔等級。圖3所示的一個這種用戶電路一般是對稱布置的。當今一般不再利用沿藕合場方向的電位分隔，而電源電流則通過與藕合場的容性隔離被斷開。在一個非對稱藕合場中的接口裝置，必須將一個非對稱信號變為一個對稱信號，并需要一級進一步將對稱信號變回非對稱信號，正如圖4中所示的。
如將本發明的接口電路用作局內線路電路，必須進行電位分隔或準電流分隔，以避免干擾性極大的在長方向的交流電流產生。由于線路側是由循環電流遠程饋給的，建議在這種情況下，盡可能使在一個接口電路中的兩個模擬計算電路AR1和AR2處于設備電位和在線路電位上設置運算放大器。一個電位分隔是這樣實現的，即通過在線路側的模擬計算器的第一輸入前及直接在線路側輸出阻抗的沿裝置側方向的高歐姆差分放大器完成。在圖1的電路中利用一種符合局內規定的分隔等級;即在測試阻抗Z1和連接接口連接端AS1的電路節點及模擬計算電路AR1的控制輸入E11之間建立一分隔等級，另一隔等級是在電路裝置SE2的輸出端A2和由模擬計算電路AR1的信號輸入E12與測試阻抗Z1的另一連接端構成的電路節點之間實現，因此作為電位分隔的差分放大器具有高歐姆輸入，這種首次提到的差分放大器的輸入側與接口連接端AS1連，其輸出端與信號輸入E11連接另一放大器的輸入側與輸出端A2連接，其輸出側與測試阻抗Z1連接當如圖3的電路是對稱的和不接地的，可接入對稱差分放大器。
圖2表示圖1所用的電路裝置SE2為非對稱接構的基本電路框圖。這個基本電路與所用的總電路有關，該電路的單個電阻的取值可從零至無窮大，從而可減少特種電路的數量。輸入E21通過電阻RP1與一個運算放大器OP的正向輸入連接，輸入E22通過電阻RN1與這個運算放大器的負向輸入連接。運算放大器OP的負向輸入通過一個電阻RN2接到該運算放大器的輸出端上，構成模擬計算電路的輸出。為了能夠調整輸入E21或E22的放大比，可將該運算放大器的正向輸入接到一個具有基準電位的電阻RPM上，而負向輸入接到一個具有基準電位的電阻RNM上。這些電阻從功能上講不是必須的，它們的必要性取決于因子K。圖2中模擬計算電路AR2的輸入UA2上的電壓上UA2＝K·(U2+I2.Z2)
為了與圖2中的符號一致，取I2Z2＝U2-UA1。于是得出輸出端A2上的幅值UA2＝K·(2·U2-UA1)圖2的電路工作條件取決于因子K的大小，而K與下列電阻比的選擇有關。
當乘法因子K＝1時，得到一個很簡單的結果RN1＝RN2，RP1＝0和1/RPM＝1/RNM＝0。
輸入E21也可直接與OP的正向輸入連接，而OP的負向輸入通過同樣大小的電阻RN1和RN2與輸入E22和輸出A2連接，并且電阻RPM和RNM具有基準電位，也可不接電阻。
如果因子K滿足條件0＜K＜1，通過電阻比可實現模擬計算電路AR2RN2＝K·RN1RP1＝((1-K)/(2·K))·RPM和1/RNM＝0如果乘法因子K大于1，利用下列電阻比實現UA2＝K(2.U2-UA1)條件RN2＝K·RN1RNM＝(K/(1-K))·RN1RP1＝01/RPM＝0在這種情況下，運算放大器的正向輸入不接基準電位，而是直接接到輸入E21上。
圖3表示一個接口連接端AS2，用于將對稱信號分開傳輸到兩個接口連接端AS21，AS22上。接口分接端AS21連接線路L1，用于輸送正向信號，并發送信號分量1/2·U2。接口分接端AS22連接輸送正向信號的線路L2，并輸出信號分量-1/2·U2接口分接端AS21和接口分接端AS12信號分量之差為U。圖3框圖中的模擬計算電路AR2SE具有兩個對稱輸入。接口分接端AS21與模擬計算電路AR2SE的正向輸入E211連接，并通過一個分測試阻抗Z21與這個模擬計算電路AR2SE的另一正向輸入E221連接，接口分接端AS22以類似方式直接與負向輸入E212連接，并通過一個分測試阻抗Z22與模擬計算電路AR2SE的另一負向輸入E222相接。圖3中的測試阻抗Z2最好對稱的分成兩個同樣大小的分測試阻抗Z21，Z22。根據總電路的要求，在非對稱傳輸中，可接入一個單獨的測試阻抗Z21。
與分測試阻抗Z22連接的負向輸入E222連接到模擬計算電路AR1SA的負向輸出信號-1/2·UA1輸出端A12上，這個模擬計算電路AR1SA具有一個用于對稱輸出1/2UA1。這可利用一個具有輸出電壓UA1的對稱電路SC構成，這個對稱電路SC的輸入可與模擬計算電路AR1′的輸出端A1連接，這個電路與上述模擬計算電路AR1相同。在輸出端A1上的信號送入對稱電路SC中與一個取值為0.5的因子比較和INV處理，并作為正向信號1/2UA1從A11輸出。此外，信號1/2·UA1經過一個反向器INV反號，并作為負向信號-1/2·UA1從A12輸出。電壓差是UA1。
在圖3中，借助于求差電路D1，在輸入E211和輸入E212上的信號之間形成一個差值，并被送入模擬計算電路AR2′的輸入E21′中。以類似方式在模擬計算電路AR2SE的輸入E221和E222上的信號之差由求差電路D2實現，并送入模擬計算電路AR2′的輸入E22′中。模擬計算電路AR2′在此可由一般模擬計算電路構成，如上述電路AR2。在接口分接端AS21，AS22上的分信號之差必須保持對稱，因為在測試阻抗Z21，Z22中流過同向的電流，不允許在計算電路中產生任何信號。信號分量1/2UA1和-1/2UA1必須通過同樣大小的測試阻抗Z21，Z22接到接口分接端AS21或AS22上，輸入到模擬計算分電路AR2′的輸入端E22′上的信號可以是UA1或兩個分信號1/2UA1或-1/2UA1中之一，在這些電壓之間具有一個固定的關系。在推導信號分量1/2UA1時將該信號分量倍加，在推導信號分量-1/2UA1時考慮了其符號。圖3的模擬計算電路AR2SE，AR1SA實現與前述模擬計算電路相同的功能。
具有對稱輸入的模擬計算電路AR2SE的一個實施例表示在圖4中。圖4給出了一種標準實施例，在確定的條件下，各電阻互相具有一定的比值，并可省去幾個電阻，或在結構上合為一體。圖中用一個減法電路表示模擬計算電路AR2，有關的介紹可參見TIETZE/SCHENK發表在′半導體電路技術′1980年第5期第11.2章第190-194頁上的內容。
圖4中的模擬計算電路AR2SE具有一個信號分量-1/2·UA1的輸入E222，還具有一個信號分量1/2·UA1的輸入E212，和信號分量1/2·U2的輸入端E211。輸出端A2輸出信號UA2。該輸出A2即運算放大器OP的輸出，運算放大器OP的正向輸入經過一個電阻RX1與輸入端E222連接，經電阻RX2與輸入E211連接，通過電阻RXM與基準電位連接，還通過電阻RXZ再與基準電位連接，運算放大器OP的負向輸入經電阻RY3連到計算放大器的輸出端，經電阻RY1與輸入E221接，經電阻RY2與輸入E212接，和通過電阻RYZ接到基準電位。當所有輸入E222，E221，E212，E211上均加有上述信號時，我們得到下述輸出電壓
UA2＝2·K·1/2·U2-2·K·(-1/2·U2)-K·1/2·UA1+K·(-1/2·UA1)＝K·(2U2-UA1)如存在下列電阻比值RX2＝RY2RX1＝RY1＝2·RY2RXM＝RY3＝2·K·RY2和1/RXZ＝1/RYZ＝0其中1/RXZ和1/RYZ各通過去掉一個電阻實現。
如在輸入E222上沒有任何信號，或運算放大器OP的正向輸入沒有與其輸入E222相連，我們得到輸出電壓UA2＝2·K·1/2·U2-2·K(-1/2·U2)-K·2·1/2·UA1具有下列電阻比1/RX1＝0RX2＝RY1＝RY2＝RXZRY3＝RXM＝2·K·RY21/RYZ＝0電阻RXM可與電阻RXZ共同構成一個結構件。其中1/RYZ＝0可去掉一個電阻來實現。因而這個電路比前述的電路具有更少的組件。
同樣，當輸入E221沒有收到任何信號，或運算放大器的正向輸入沒有與輸入E221連接，輸出電壓的基本條件為UA2＝K2U2-KUA1，電阻比例取為1/RY1＝0RX1＝RX2＝RY2＝RYZ
RY3＝RXM＝2·K·RY21/RXZ＝0圖3和圖4表示用于接口裝置的電路裝置SE1，SE2的簡單實施例，顯然，模擬計算電路也可采用更多級，必要時可用一級求差，一級傳送乘法因子的一部分，另一級傳送乘法因子的其它部分。
本發明的接口電路IF可以實現直流電壓去偶和，在信號路徑的相應點處存在容性偶合。
權利要求
1.在遙控通信裝置內的線路連接用接口電路(IF)，具有至少兩個接口連接端(AS1，AS2)，和每個接口連接端(AS1，AS2)具有至少一個電路裝置(SE1，SE2)，電路裝置(SE1，SE2)相應于有關的接口連接端(AS2，AS1)各具有電流(I2′，I1′)或電壓信號(U2，U1)，它們根據在其它接口連接端(AS1，AS2)上的電流(I1′，I2′)和電壓信號(U1，U2)這樣調整，使每個接口連接端(AS2，AS1)上的電流(I2′，I1′)和電壓(U2，U1)互相具有預定的比例，其特征在于一個模擬計算電路(AR1，AR2)的每個電路裝置(SE1，SE2)具有兩個控制輸入(E11，E12，E21，E22)和一個輸出阻抗較小的輸出，兩個控制輸入(E11，E12，E21，E22)各通過一個測試阻抗(Z1，Z2)互相連接，電路裝置(SE1，SE2)的至少一個控制輸入(E11，E21)具有高于測試阻抗(Z1，Z2)的輸入阻抗，并與一個接口連接端(AS1，AS2)連接，電路裝置(SE1，SE2)的另一控制輸入(E12，E22)與其它電路裝置(SE2，SE1)的輸出(A2，A1)連接，并以適當方式形成模擬計算電路(AR1，AR2)，從該電路的輸出端(AR1，AR2)上各輸出一個電壓信號(UA1，UA2)，它等于饋給連接相應的接口連接端(AS1，AS2)的控制輸入(E11，E21)上的電壓信號(U1，U2)與兩個控制輸入(E11，E12，E21，E22)之間的電壓(I1必要時乘上一個確定的因子)之和。
2.根據權利要求1的接口電路，其特征在于為了實現一個電路裝置(SE2)的乘法因子的電壓-電平變換，該電路裝置SF2的乘法因子與另一電路裝置(SE1)的乘法因子參數的倒數相對應。
3.根據前述權利要求之一的接口電路，其特征在于該乘法因子為1。
4.根據前述權利要求之一的接口電路，其特征在于一個電路裝置(SE1)的測試阻抗(Z1)等于另一電路裝置(SE2)的測試阻抗(Z2)。
5.根據前述權利要求之一的接口電路，其特征在于為了實現阻抗變換，一個電路裝置(SE1)的測試阻抗(Z1)的值是與另一電路裝置(SE2)的測試阻抗(Z2)的值不同的。
6.根據前述權利要求之一的接口電路，其特征在于測試阻抗(Z1，Z2)均為歐姆電阻。
7.根據前述權利要求之一的接口電路，其特征在于至少一個接口連接端(AS2)傳輸對稱信號到兩個線路(L1，L2)上，每條線路的測試阻抗(Z21，Z22)構成對應的測試阻抗(Z2，Z1)，它們的值是計算用總阻抗值的一半，并且以合適的方式形成模擬計算電路(AR2)，該電路連接各有關的信號交換連接端(E211，E212，E221，E222)，以便形成電壓[1/2·UA1-[-1/2·UA1]]和電壓I21·Z21和I22·Z22之和。
8.根據前述權利要求之一的接口電路，其特征在于至少一個模擬計算電路(AR1)具有一個對稱輸出端(A11，A12)。
9.根據前述權利要求8的接口電路，其特征在于為了實現對稱輸出(A11，A12)，在一個局部輸出端(A11)上施加一個信號分量(1/2·UA1)，它是給定的模擬計算電路中的非對稱信號電壓(UA1)的一半，在其它局部輸出端(A12)上是同樣的，但是其符號由一個反相器(INV)反號，即這個信號分量為(-1/2·UA1)。
10.根據前述權利要求之一的接口電路，其特征在于利用一個減法電路作為模擬計算電路(AR1，AR2)。
11.根據前述權利要求10的接口電路，其特征在于該減法電路的輸入具有不同的權重。
12.根據前述權利要求11的接口電路，其特征在于相對于減數的輸入，被減數的輸入以兩倍的因子加權。
13.根據前述權利要求之一的接口電路，其特征在于至少一個模擬計算電路(AR2)具有兩個輸入(E21，E22)，它們各具有對稱信號的輸入連接端(E211，E221，E212，E222)，為了實現模擬計算電路(AR2)，還具有一個減法電路。它具有兩個負向的兩個正向的輸入。
14.根據前述權利要求13的接口電路，其特征在于分阻抗(Z21)的連接端(Z211)與相關的傳送正向信號分量(1/2 U2)的接口連接端(AS21)連接，還與減法電路的第一正向輸入連接，這個分阻抗(Z21)的另一連接端與一個相對于第一正向輸入以因子兩次加權的該減法電路的正向輸入連接，兩個負向輸入(E221，E222)以同樣方式與另一分阻抗(Z22)的連接端連接。
15.根據前述權利要求13的接口電路，其特征在于減法電路的兩個負向輸入(E222，E221)和兩個正向輸入(E211，E212)具有兩樣的權重，一個負向輸入與傳送正向信號分量(1/2 U2)的接口連接端(AS21)連接，一個負向輸入與傳送負向信號分量(-1/2 U2)的接口連接端(AS22)連接，另一模擬計算電路(AR1)的用于正向輸出信號(1/2 UA1)的信號分量輸出端(A11)與減法電路的負向輸入(E221)連接，而減法電路的非負向輸入(E222)連接到基準電位上。
16.根據前述權利要求13的接口電路，其特征在于減法電路的兩個負向輸入(E222，E221)和兩個正向輸入(E211，E212)具有同樣的權重，一個負向輸入與傳送負向信號分量(1/2·U2)的接口連接端(AS22)連接，另一模擬計算電路(AR1)的用于負向輸出信號(-1/2·UA1)的信號分量輸出端(A12)與減法電路的正向輸入(E222)連接，而減法電路的負向輸入(E221)連接到基準電位上。
17.根據前述權利要求之一的接口電路，其特征在于至少一個接口連接端(AS1，AS2)在信號路徑上通過至少一個電容器實現直流電壓去偶合。
全文摘要
在遙控通信裝置內的線路連接用接口電路(IF)，具有至少兩個接口連接端(AS1，AS2)，和每個接口連接端(AS1，AS2)具有至少一個電路裝置(SE1，SE2)，電路裝置(SE1，SE2)相應于有關的接口連接端(AS1，AS2)各具有電流(I2′，I1′)或電壓信號(U2，U1)，它們根據在其它接口連接端(AS1，AS2)上的電流(I1′，I2′)和電壓信號(U1，U2)這樣調整，使每個接口連接端(AS1，AS2)上的電流(I1′，I2′)和電壓(U2，U1)互相具有預定的比例。
文檔編號H04M3/00GK1112755SQ9411387
公開日1995年11月29日 申請日期1994年9月28日 優先權日1993年9月28日
發明者F·赫爾里爾, E·奈韋特 申請人:西門子公司