專利名稱：具有發送信號電話線驅動器的電子感應器的制作方法
相關申請的交叉引用本申請涉及以下美國專利申請1998年12月16日提交的，名為“不用連接開關的電話線接口電路”，申請號為09/212,707的美國專利申請；1999年5月14日提交的，名為“具有有效阻抗的電話線接口電路”，申請號為09/312,218的美國專利申請。這些申請都轉讓給本申請的受讓人，并且每件申請的所披露的內容都明確作為本申請的引用內容。
2相關技術說明
圖1示出了現有技術中的被稱作回轉器的電子感應器10。電子感應器通常包括具有發射極電阻Re 14的晶體管12，并且由電阻分壓器16、18進行偏置。電阻分壓器16、18連接在整流電壓Tip和振鈴線上，一個大電容器C2置于晶體管12基極與地之間，以阻止電話線調制晶體管12的集電極電流。電子感應器是電話線接口電路的一部分，電話線接口電路將調制解調器連接到電話線上。在該結構中，電子感應器確定不影響發送信號或接收信號的交流響應的調制解調器或電話線的直流工作點。
為了將信號送入電話線，通常是借助電容器、變壓器或兩者疊加Tip和振鈴線上的信號。由于線路阻抗為600歐姆，因此驅動線路通常需要一個能夠驅動5伏峰至峰值那樣大電壓擺幅的低阻抗信號驅動器。這種擺幅很難用5伏標準電源實現，并且更不可能在使用3伏電源時實現。該電路的另一個缺點包括需要開關20以及電容器C1需要大電容量。
通常使用兩個半個預期擺幅的差動發送驅動器來解決電壓擺幅問題，一個單驅動器具有實際單線到單線輸出擺幅，或者另一個單驅動器具有大于5伏的電源電壓。另一種方法是，用合適的電阻40將晶體管基極與分壓器36、38隔離之后，用發送信號44驅動電子感應器30中晶體管32的基極，如圖2所示。該相似配置目前用于電話應答機。然而，在后一個配置中，晶體管32的非線性特性影響線路上發送的信號，并且該信號缺少高速調制解調器應用所需的直線性。
在該配置中，運算放大器使晶體管的發射極上的電壓信號(經負反饋輸入)線性化，并使線路電流線性擺動。特別是，如果集電極電壓足夠高于Ve，則發送信號的諧波分量或失真至少低于基本信號電平80分貝。
本發明也可以使用復合晶體管對來配置，以便使進入第一晶體管基極的運算放大器驅動器所需的電流最小化。
圖3示出了本發明的優選實施例50。運算放大器52驅動電子感應器晶體管54的基極，并且接收來自晶體管54的負反饋。晶體管與運算放大器組合，以形成關于環路電流的壓控電流源(VCCS)。連接在整流Tip和振鈴電壓上的分壓器56、68(或等效電壓電路上另一個節點)向運算放大器52的正向輸入端提供一個直流參考電壓，使線路電流隨線路電壓的增加而自動增加。電容器60將發送信號驅動器62耦合到運算放大器52的正向輸入端。對晶體管54的反饋電壓，對交流和直流信號來說通常是不同的，從而經環路有效地傳遞不同的交流和直流電流。當裝置掛機時，第二晶體管66為交流調制解調器提供增加的隔離。
在該配置中，運算放大器52將晶體管54上的電壓信號(經負反饋輸入)線性化，并且使線路電流根據表達式I＝Ve/Re線性擺動，其中I是線路電流，Ve是發射極電壓，Re是射極電阻64的電阻值。如果集電極電壓適當高出Ve(可以通過選擇合適的電阻分壓器比值達到)，則發送信號的諧波分量或失真至少低于基本信號的水平80分貝。這是高速調制解調器應用的可接受失真水平，這種明顯改善超出了圖2所示的電路。
網絡阻抗匹配單元66可以被設計成RC網絡或者可以設計成任何其它合適的電路。
圖4示出了本發明的第二實施例。除了不使用第二晶體管68外，該實施例與圖3所示的實施例相似。不使用第二晶體管68的原因是，網絡阻抗匹配單元66被配置為“有效阻抗”。然而，該電路仍然提供了低成本付出的良好性能。
圖5示出了本發明的第三實施例。復合配置(復合晶體管)54、82被用于電子感應器晶體管，按照關閉開關S1、S2或S3之一的選擇，提供多個反饋點。當外部控制邏輯(未示出)可以選擇不同反饋點以便正確設置線路上的需要的直流電壓和電流時，該配置為智能線路電壓控制提供了方便的平臺。
圖6示出了本發明的第四實施例。如上所述，上述的運算放大器/晶體管組合可以用來驅動交流信號和設置直流環路電流。然而，分離的運算放大器/晶體管組合將(一個)用于交流信號，以及(一個)用于直流電流，以便獨立地控制它們的相應增益和改善失真。第一晶體管100用于按上述方式控制直流線路電流，這種控制是由電阻R1和R2確定的。第二晶體管102控制交流線路電流，包括有效阻抗反饋和調制解調器的發送信號。晶體管100、102和Q2的功效分別經電流ITR和Itr獨立地作用于線路。
在該配置中，直流晶體管100可以在任何電流的非線性區域進行偏置，而且不會引起交流信號失真。相反地，交流晶體管102可以用足夠低的電流偏置，以便工作于線性區域以及在發送給線路的交流信號中提供極佳的線性。此外，該配置允許晶體管100和102的發射極電阻RE1和RE2分別為交流和直流獨立地設置增益。
不論運算放大器的反向輸入端是連接晶體管100的發射極還是簡單地連接到運算放大器的輸出端(單位增益緩沖器)，電子感應器的運算放大器驅動器的使用增加了一個非常重要的好處在電話線路的調制解調器接口電路中將不需要一個“連接開關”。
連接開關通常被定義為當調制解調器掛機時，從電話線路接口物理中斷調制解調器電路元件的開關。由于運算放大器正向輸入端的高阻抗，圖6中的電阻R1和R2可以足夠大，以便當調制解調器掛機時，對電話線提供一個忽略不計的負載作用。通常，當R1和R2之和大于5兆歐姆(為實際電阻值)時，可以在世界范圍內滿足對掛機阻抗的要求。因此，如果晶體管的基極經開關接地以防止電流流經該晶體管，則即使掛機，該配置的電子感應器可以永久地連接在電話線路上。
本電路配置具有優良的線性特征，在運算放大器和發送信號源中僅需要相對小的輸出電壓擺幅，并且可以用1伏的低壓電源驅動5伏峰至峰值的線路信號。由于運算放大器的輸入阻抗大，發送信號源不必是低阻抗源，因而可以減小體積和降低成本。此外，當獲得足夠的線路電壓擺幅所需的電源可以是較低電源時，該電路適于線路通電的工作。
熟悉本領域的技術人員將明白，在不背離本發明的精神和范圍的條件下，可以在結構上對所述的優選實施例進行各種調試和修改。因此，應當理解為，本發明可以在所附的權利要求的范圍內實施，而不是像具體說明的那樣實施。
權利要求
1.一種電子感應器電路，包括一個第一晶體管；以及一個運算放大器，具有正向輸入端和反向輸入端，和一個連接第一晶體管的基極的輸出端。
2.根據權利要求1所述的電路，其中，第一晶體管與運算放大器組合，以形成關于環路電流的壓控電流源。
3.根據權利要求1所述的電子感應器電路，還包括一個分壓器，它與運算放大器的正向輸入端形成一個第一節點；一個連接第一節點的輸入信號；以及一個將第一晶體管發射極連接到運算放大器反向輸入端的第一反饋線路。
4.根據權利要求3所述的電子感應器電路，還包括一個連接在分壓器與第二節點之間的阻抗，所述的第二節點由二極管電橋的輸出線路和第一晶體管的集電極形成。
5.根據權利要求4所述的電子感應器電路，還包括連接在輸入信號與第一節點之間的一個電容器。
6.根據權利要求5所述的電子感應器電路，還包括連接第一晶體管發射極的一個電阻。
7.根據權利要求6所述的電子感應器電路，還包括一個第二晶體管，其中，第二晶體管的發射極連接二極管電橋，第二晶體管的集電極連接所述阻抗，并且第二晶體管的基極連接第一晶體管的集電極。
8.根據權利要求6所述的電子感應器電路，其中，運算放大器是TLC2272或等效物，第一晶體管是2N2102或等效物。
9.根據權利要求8所述的電子感應器電路，其中，分壓器由10千歐電阻器和1千歐電阻構成。
10.根據權利要求9所述的電子感應器電路，其中，所述阻抗是600歐姆。
11.根據權利要求10所述的電子感應器電路，其中，電子感應器是供高速調制解調器使用的電話線路接口電路的部分。
12.根據權利要求5所述的電子感應電路，還包括一個按復合對配置方式與第一晶體管連接的第二晶體管，在此方式中，第二晶體管的集電極連接第一晶體管的集電極，并且第二晶體管的基極連接第一晶體管的發射極；一個連接在第一晶體管基極與運算放大器反向輸入端之間的第二反饋線路；以及一個連接在第二晶體管發射極與運算放大器反向輸入端之間的第三反饋線路；其中，根據電路需要的電壓特性，第二和第三反饋線路一次一個地連接運算放大器的反向輸入端。
13.一種使用電子感應器晶體管將交流調制解調器信號送入電話線的方法，該方法包括以下步驟將交流信號輸入到運算放大器的正向輸入端；將運算放大器的輸出輸入到電子感應器晶體管的基極；將信號從電子感應器晶體管的發射極反饋到運算放大器的反向輸入端；以及用來自電子感應器晶體管集電極的信號驅動電話線路。
14.一種具有晶體管類型的電子感應器電路，該晶體管驅動交流信號和/或吸收直流環路電流，其改進特征在于一個具有正向和反向輸入端的運算放大器，其中，運算放大器的輸出連接晶體管的基極，交流信號連接正向輸入端，以及晶體管的發射極信號被反饋到運算放大器的反向輸入端。
15.一種電子感應器電路，包括控制直流環路電流的第一電路；以及控制交流電流的第二電路。
16.根據權利要求15所述的電子感應器電路，其中，第一電路包括一個第一晶體管；一個第一運算放大器，具有一個正向輸入端和一個反向輸入端，和一個連接第一晶體管基極的輸出端；一個分壓器，與運算放大器的正向輸入端一同形成一個第一節點；一個連接第一節點的電容器；一個連接第一晶體管發射極的發射極電阻；以及一個將第一晶體管發射極連接到第一運算放大器的反向輸入端的第一反饋線路。
17.根據權利要求16所述的電子感應器電路，其中，第二電路包括一個第二晶體管；一個第二運算放大器，具有一個正向輸入端和一個反向輸入端，以及連接第二晶體管基極的一個輸出；一個連接在第二晶體管集電極與第二運算放大器正向輸入端之間的阻抗；一個連接第二晶體管發射極的第二發射極電阻；一個輸入到運算放大器的正向輸入端的交流信號；以及一個將第二晶體管發射極連接到第二運算放大器的反向輸入端的第二反饋線路。
全文摘要
在電子感應器電路中,一個運算放大器驅動電子感應器晶體管的基極,并接收來自晶體管發射極的負反饋。晶體管與運算放大器組合,以形成關于環路電流的壓控電流源(VCCS)。連接在整流Tip和振鈴電壓上的分壓器(或等效電壓上的電路的另一個節點)向運算放大器提供一個直流參考電壓,使線路電流隨線路電壓增加而自動增加。一個電容器將發送信號驅動器耦合到運算放大器的正向輸入端。該電子感應器電路可以使用低壓電源來驅動,并且可以為高速調制解調器應用提供足夠的直線性。
文檔編號H04L25/02GK1360789SQ00810277
公開日2002年7月24日 申請日期2000年5月9日 優先權日1999年5月14日
發明者弗蘭克·薩克, 拉斐爾·拉哈明 申請人:科勝訊系統公司