專利名稱:振鈴電路的制作方法
本發明涉及用于電話系統的電路，而具體來說涉及所謂的振鈴電路。
振鈴電路用于產生傳送到電話網絡中各個用戶的信號，以使被撥號的電話響鈴。
以往，機械轉動發生器與電子裝置已被利用來提供必需的信號。轉動發生器體積大、笨重、而又易被磨損。先有技術的電子解決辦法是在一對感應耦合到由一晶體管控制的供電線的中間軌線(rail)之間有一對大的存儲電容器。而負載電流是經過一對MOSFET(金屬氧化物半導體場效應晶體管)交替地從該電容器中取得的。
這種安排有一些缺點。該MOSFET開關晶體管不能用一單個接地基準的波形來驅動。而且其輸出不是防短路的，因而需要限制電流以防止損壞輸出級。同時，該MOSFET開關晶體管也不直接控制輸出電壓，因為需要一個中間感應器。
本發明是以克服上述缺點作為一個目的。
因此，本發明是用于電話系統中供產生振鈴信號的電路，該電路中包含一電容器，該電容器的一端連接到感應地耦合到晶體管控制的供電線的一個第一線圈的中間抽頭，而其另一端連接到兩個開關之間的接點，而各開關又分別經過一個感應線圈連接到所述第一線圈的一端，該安排是這樣的，使得當該兩開關交替地在相反方向接通時，便以交變的方向從電容器中抽取負載電流。
該兩開關最好為MOSFET晶體管。
該電路安排可以包括用以探測抽取的負載電流和用以改變驅動該兩個晶體管開關的波形的傳號-空號(mark-to-space)比的裝置。
為了使本發明更易于理解，現將通過舉例并參照附圖對本發明的一個實施例進行敘述，其中圖1為用于一電話系統并根據本發明而構成的振鈴電路的電路圖，圖2和圖3示出在圖1的電路的工作過程中產生的驅動波形，和圖4為與圖1的電路配合工作的控制電路的電路圖。
現參閱附圖，圖1示出一用于電話系統的振鈴電路。該電路包括一伸展于接地線與負48伏特直流電源之間的供電軌線10。軌線10包括一開關晶體管11和一線圈12。線圈12感應地耦合于一分離線圈13，該線圈的中間抽頭連接到電容器14的一端。而電容器14的另一端連接到一對MOSFET晶體管15和16之間的結點。晶體管15和16則分別連接到軌線17和18，該軌線17和18又分別連接到分離線圈13的相應各端。該電路還包括二極管19至22。
在電路工作時，如圖2所示的一波形被施加在開關晶體管11的基極上，而如圖3所示的波形被施加在晶體管15和16上。關于后兩個晶體管，該開關波形是安排成使得當晶體管15導通時，晶體管16截止，反之亦然。值得注意的是當晶體管15接通時，電流將從電容器14沿箭頭d所指的方向流動，而當晶體管16接通時，電流則將沿箭頭c所指的方向流動。
負載可以不同方法從剛被描述的電路中抽取。當需要一接地基準輸出信號時，可將點A或點B接地，而從不接地的點上取得輸出。圖1示出點A接地而點B用作輸出，因為這種構型使晶體管15和16更易于驅動。晶體管16可以是一個NPN雙極性或N溝道MOSFET，而晶體管15可以是一個PNP雙極性或P溝道MOSFET。
該電路可用來提供一用于產生振鈴電流的25赫茲的有效值為75伏特的輸出電壓。為實現這目的，晶體管11在50千赫時導通而晶體管15和16在25千赫時導通。在圖2中示出的波形是基于所用的晶體管11為一MOSFET晶體管。窄脈沖表示一輕的輸出負載而較寬的輸出脈沖則表示重的輸出負載。這一波形的傳號-空號比的變化是通過探測輸出電流I與利用負反饋來實現的。對于非常低輸出則可能將某些驅動脈沖省略去。圖4示出該探測電路。
現參照圖4，可從中看到該圖包括了圖1中的某些部件，即在振鈴電路的一端上的晶體管15、16及電阻48、49和50，和在另一端上的輸出晶體管11和線圈12。振鈴電路的輸出電流I也流過電阻50，而這是監控該電流的方便的地方，這是通過監控點A相對于零伏特的電壓而完成的。電阻50有一低電阻值，這樣它對輸出電壓貢獻的電壓是可以忽略的。
由于電流是交變的，相對于零伏特而言，在點A的電壓也將是交變的，并可通過諸如電路51加以整流。運算放大器52作為非倒相放大器被連接到電路中，而運算放大器53作為倒相放大器也被連接到電路中，這樣在與二極管54和55結合的情況下使點56的電壓相對零伏特而言永遠是正的值。電阻57和58向運算放大器52和53的倒相輸入端施加一負偏壓，因此在點56提供了一正的偏置電壓。這樣，當沒有輸出電流I流動時，點56便有一正的偏置電壓。如下文將要指出的那樣，這電壓將被用來控制開關晶體管11，使得當零輸出電流流動時，晶體管11仍具有提供電流的能力。
點60上的電壓與點56上電壓成比例，但點60上的電壓不能調節到比由二極管59和該二極管所連接的電壓Vref所設定的電壓更正。Vref為一固定的或預先調節在適當值的預置電壓。如下文將要指出的那樣，這一電壓限定的目的是為在晶體管11的開關上設定一最大限制。因此它起著一電流限制的作用。
如先前已說明的那樣，從晶體管11接通的電流是感應地耦合到軌線17和18上，并通過接通晶體管15或晶體管16而容許該電流在相應的那個軌線上流通。當晶體管16接通時，點62上的電壓相對于點A為正，而這一電壓差的大小將是通過晶體管16的電流的表征。晶體管15將處在截止態，因此，將沒有電流通過電阻48，從而使點63與點A之間沒有電壓差。因此，點62與點63之間的電壓差值是通過晶體管16的電流的表征。按同樣的理由，當晶體管15是在導通態而晶體管16是在截止態時，這一電壓差值是通過晶體管15的電流的表征。在晶體管15和16交替導電之間的過渡期間內，要求它們的導電態是重疊的。在這瞬態中，被監控的電流是被電阻48和49所分配，而點62和63之間的電壓差代表了這一被分配電流的總值。因此，此電壓差值代表了流過軌線17和18之一或通過兩者的電流。顯然，這一電路圖當電阻48和49有同一阻值時更為現實。這一電壓差可通過和在電路61中連接的運算放大器80轉變成一個單端信號。這電壓出現在點64上，并相對于零伏特來說是正值的，而且代表了在恒定電流源中的電流。
運算放大器65在點66上產生一輸出電壓，倘若在提供這電壓的電路中采用了適宜的電阻值時，這輸出電壓與點60上的電壓減去點64上的電壓的差值是成正比的。
如早先敘述過的那樣，點60上的電壓代表負載電流I加上一偏置電壓。點64上的電壓代表了在恒定電流源中的環流。該環流包括負載電流加上通過電容器14的電流。如果通過電容器的電流與上述的偏置電壓有關，那么，顯然點66上的電壓對應于控制回路中的一誤差信號，該控制回路正把恒定電流源中的電流水平調節在一個能充分提供負載電流加上電容器電流的值上。如將要敘述的那樣，如果對增加的電流的需要出現時，在點66上誤差信號的電壓將變為更加正，而這具有在一較長的時間間隔內接通晶體管11的效果，使得恒定電流源中的電流能增長到一適宜的較高的值。
二極管59的限制性作用已于早先描述過。這對于供應給負載的增加的電流所提出的要求做出一種限制。當負載電流的增加超過了這個值時，附加的電流初始時僅僅由降低通過電容器14的電流來實現供給。這造成輸出電壓降低，因為輸出電壓是由電容器14的電流設定的，振鈴電路產生一電流限制的輸出，而晶體管11是保持在它的設計限制范圍內。
這些是發生在當點66上的誤差信號變得更加為正時的事件。當負載電流下降時會發生相反的情況。誤差信號變為更加負，晶體管11接通一個較短的時間，而恒定電流源中的電流降低到一較低的值。
通過采用一個如將于下文描述的那樣的脈沖寬度調制器可將誤差信號轉換成一適宜于驅動晶體管11的信號。
可通過電路67從一列適宜的例如頻率為50千赫的方波產生一三角形波。通過比較器69將軌線68上的這種三角形波與誤差信號66進行比較。而比較器的輸出70必須在適宜的電平之間轉換，以便對于“與非”門72來說，起邏輯高電平和邏輯低電平作用。調制器69的工作是在它的輸出70上產生一列具有與三角形波相同的重復頻率、但具有變化的傳號-空號比的方波，使得當點66變為更加正時，就會在點70出現較長時間的正偏移，反之亦然。另一個到“與非”門72的輸入71，可以用例如用于三角形波發生器67的方波波形，該輸入并在晶體管73的柵極上有強迫邏輯低的效果。因此，在軌線70上出現的一個邏輯高在晶體管73的柵極上只出現至50%的時間。這個所謂靜寂時間的特點經常用于脈沖變壓器被驅動的電源中。
通過上面描述的脈沖寬度調制的波形把可以是一個N-溝道MOSFET晶體管的晶體管73驅動成“開”和“關”。它可通過變壓器74連接到一作為電壓隔離裝置的晶體管11的柵極。通常該電路是接到晶體管73的漏極，以便當該管截止時能減緩迅速升高的波形。并且也容許變壓器磁化電流在靜寂時間中衰減。
變壓器74將脈沖寬度調制的信號耦合到晶體管11的柵極。根據振鈴電路的功率，晶體管11可以是一個大功率器件，在這種情況下在門電路中將有部件。有多種用于驅動這種晶體管的技術，但這不屬于本發明說明書的范疇。
晶體管11的漏極是接到線圈12的。如已對晶體管73描述的一樣，也須有部件與晶體管11的漏極相結合，參與減緩波形和在靜寂時間中消除變壓器的磁通。這種反饋安排，在低負載的狀況下有改善節約的效果。
在所描述的電路中，晶體管11產生一恒定電流源，而晶體管15和16用于控制輸出電壓的極性和大小。然而也可以讓晶體管15和16只控制極性，而輸出電壓的大小則由晶體管11來控制，但這不是最佳的安排。
上述被描述的振鈴電路較先有技術安排有更多的優點。除了采用簡單且較便宜的部件外，它相對地可免除外電流，并且盡管有從負載返回的故障電流，其輸出電壓也能被控制成提供25赫茲的有效值為75伏特的電壓，當然也可能使它輕易地適配其它標準。因此上述所給出的開關頻率只不過是個典型，但可根據實際情況而加以改變。
權利要求
1.用于在電話系統中產生振鈴信號的電路，其特征在于該電路包括一用于連接在地與直流電壓源之間的電源軌線；一在所述電源軌線中的第一線圈；一感應地耦合到所述第一線圈的第二線圈；一電容器，其一端連接到第二線圈的一抽頭；一對串聯連接的晶體管開關，所述一對晶體管開關之間的結點連接到所述電容器的另一端；各自將一對應的所述開關晶體管連接到所述第二線圈的一獨立端的第一和第二軌線；電路安排成這樣使得當該兩開關晶體管交替地在相反方向接通時，便以交變的方向從電容器中抽取負載電流。
2.按權利要求
1所要求的振鈴電路，其特征在于，其中所述第一和第二軌線是彼此相互地感應耦合。
3.按權利要求
2所要求的振鈴電路，其特征在于，其中所述開關晶體管為MOSFET晶體管。
4.按權利要求
3所要求的振鈴電路，其特征在于，其中所述電源軌線還包括一開關晶體管。
5.按上述各權利要求
中的任意一個所要求的電路，其特征在于，包括用以探測電路的輸出電流和用以改變振鈴電路的輸出波形的傳號-空號比的裝置。
6.按權利要求
5所要求的電路，其特征在于，該探測裝置包括用于將振鈴電路的輸出進行整流的整流電路。
7.按權利要求
6所要求的電路，其特征在于，該整流電路包括一對運算放大器，一個作為非倒相放大器連接而另一個則作為倒相放大器連接，所述一對放大器的輸出按這樣的方式連接到與二極管相聯的公共點上，使得在所述公共點上的電壓在電路工作過程中相對于地永遠為正值。
專利摘要
本發明涉及電話系統中所用的一電子振鈴電路。一電容器連接到感應地耦合到一晶體管控制的電源線的第一線圈的中間抽頭。電容器的另一邊連接到兩開關之間的接頭，每個開關經過感應線圈連接到第一線圈的一端，使得當該兩開關是在相反方向接通時，負載電流以交變的方向從電容器中抽取。
文檔編號H04M19/00GK87101944SQ87101944
公開日1987年9月23日 申請日期1987年3月12日
發明者邁克爾·阿瑟·查爾斯·羅布森, 彼德·安德魯·克羅斯 申請人:通用電氣公眾有限公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan