專利名稱：用戶線接口電路及實現(xiàn)交直流分離的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電話通信技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種適宜集成電路(IC)化的用戶線接口電路及其中實現(xiàn)交直流分離的方法。


圖1是程控交換機用戶側(cè)基本示意圖，示出了用戶電路的基本體系結(jié)構(gòu)。如圖1所示，用戶電話線經(jīng)過過流過壓的保護器件進入到用戶線接口電路，由用戶線接口電路完成必要的2/4線轉(zhuǎn)換后，送到語音編解碼芯片進行AD、DA轉(zhuǎn)換以及A/u律的編解碼，最后到數(shù)字的PCM Highway。
用戶線接口電路也簡稱為SLIC(Subscriber Line Interface Circuit)，語音編解碼芯片也簡稱為CODEC(Coding Decoding)或COMBO。
在圖1中TIP為塞尖，和RING(塞環(huán))構(gòu)成由交換機到用戶話機的兩根線；RING為塞環(huán)，和TIP(塞尖)構(gòu)成由交換機到用戶話機的兩根線，直流饋電以及語音信號的雙向傳輸通過這兩根線進行；VTX為四線發(fā)送模擬信號線，語音由VTX經(jīng)ADC(Analog Digital Converter)后再A/u律編碼，送到數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)；VRX為四線接收模擬信號線，A/u律PCM信號經(jīng)解碼后，經(jīng)DAC(Digital Analog Converter)變成模擬信號，送到用戶線接口電路SLIC。
保護器件、用戶線接口電路，語音編解碼芯片以及其他的輔助器件共同完成眾所周知的BORSCHT這七個功能B，直流饋電(Battery Feeding)；O，過壓過流保護(Overvoltage Protecting Overcurrent Protecting)；R，振鈴(Ring)；S，檢測環(huán)路狀態(tài)(Supervise)；C，編解碼(Codec)；H，混合平衡(Hybrid balance)；T，測試(Testing)。
在用戶線接口電路中的2線到4線轉(zhuǎn)換中，需要進行合適的交直流分離，圖2示出了現(xiàn)有技術(shù)中在集成電路(IC)化用戶線接口電路中的一種交直流分離的電路。如圖2所示，由2線到4線方向，位于虛框內(nèi)的是2線采樣電路，在該2線采樣電路中，一個運算放大器被用做采樣放大器，對采樣電阻(圖中Rsense)上的電流進行采樣并轉(zhuǎn)變成電壓。如圖2所示，C11和R11構(gòu)成高通濾波器對信號進行濾波，然后經(jīng)過同相放大器對信號進一步放大，最后經(jīng)過隔直電容C12將作為VTX的交流信號送到后面的語音編解碼芯片，即CODEC。
如圖2所示，現(xiàn)有技術(shù)中的這種交直流分離方法，實際上是將采樣放大器采樣出的交直流信號，變成交流信號和交直流信號兩種信號。隔直電容C12后的交流信號作為VTX輸出給后面的語音編解碼芯片。而電容C11前的信號還是既有交流，又有直流，由于這種交直流分離方法不能提供純直流信號，環(huán)路限流和摘機檢測等功能的實現(xiàn)，只能采用這種交直流混合的信號。這就帶來很多缺點，尤其是環(huán)路限流功能，實際上是需要根據(jù)環(huán)路的直流電流大小來調(diào)整TIP/RING的壓差，因此用這個交直流混合的信號來控制是不太合適的。也正因為如此，所以位于虛框內(nèi)的2線采樣電路增益不能做得太大，否則AC信號對環(huán)路限流的影響非常嚴(yán)重。但同時輸出的VTX信號又要求有一定的電平值，因此，不得不采用圖2中的同相放大器對交流信號進行二次放大。
本發(fā)明的目的在于提供一種在用戶線接口電路中實現(xiàn)交直流分離的方法以及相應(yīng)的用戶線接口電路，可以簡單地將2線采樣電路輸出的交直流信號分離成交流信號和直流信號。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種用戶線接口電路，至少包含連接在TIP線和TF線間的一采樣電阻R1、連接在RING線和RF線間的一采樣電阻R2、和一采樣放大器，所述采樣放大器對采樣電阻上的電流進行采樣并轉(zhuǎn)變成電壓；其特征在于進一步包含一積分器，對所述采樣放大器構(gòu)成反饋。
較佳地，所述的積分器將所述采樣放大器的輸出反饋到所述采樣放大器的正相輸入端。
較佳地，所述積分器的輸出經(jīng)一電阻R8反饋到所述采樣放大器的正相輸入端。
較佳地，所述的積分器包含一運算放大器；一電容C1，對該運算放大器構(gòu)成負(fù)反饋；和一電阻R9，連接于該運算放大器的反相輸入端和所述采樣放大器的輸出端。
較佳地，所述采樣放大器的正相輸入端和反相輸入端均設(shè)置對地電阻，以提高該采樣放大器輸入的共模電壓。
較佳地，所述采樣放大器輸出端的信號，與語音編解碼芯片的參考電壓(VREF)疊加后輸出。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種用戶線接口電路中實現(xiàn)交直流分離的方法，其特征在于采用采樣放大器對采樣電阻上的電流進行采樣并轉(zhuǎn)變成電壓；采用積分器與該采樣放大器構(gòu)成反饋。
較佳地，所述的積分器將所述采樣放大器的輸出反饋到所述采樣放大器的正相輸入端。
較佳地，所述積分器的輸出經(jīng)一電阻R8反饋到所述采樣放大器的正相輸入端。
較佳地，將所述采樣放大器輸出端的信號，與VREF疊加后輸出，以取消至CODEC的隔直電容。
本發(fā)明是一個非常適于集成電路化的2線到4線中交直流分離的方案，位于采樣放大器輸出端的信號即為不包含直流信號的交流信號，位于積分器輸出端的信號即為不包含交流的直流信號。本發(fā)明通過增加一個積分器對采樣放大器形成反饋，即簡便地將交直流信號分離為交流和直流。由此分離出的直流信號用于環(huán)路限流和摘機檢測等功能的實現(xiàn)，可以更加準(zhǔn)確地反映電話環(huán)路的直流狀況，避免了交直流混合使用導(dǎo)致的各種不便。另一方面，由于采樣放大器輸出的交流信號不再會對環(huán)路限流等功能造成影響，采樣放大器就可以設(shè)計足夠的增益，從而避免了現(xiàn)有技術(shù)中采用的二級放大的形式。
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下舉實施例，并結(jié)合附圖，對本發(fā)明進一步詳細(xì)說明。所應(yīng)理解的是，其僅用于對本發(fā)明的闡述說明而非限制。其中圖1示出了位于程控交換機用戶側(cè)的用戶電路的基本體系結(jié)構(gòu)；圖2示出了現(xiàn)有技術(shù)中在集成電路化用戶線接口電路中的一種交直流分離的電路；圖3示出了依照本發(fā)明的一個較佳實施例，在用戶線接口電路中實現(xiàn)交直流分離的電路圖；圖4示出了依照本發(fā)明的另一個較佳實施例，將分離出的交流信號與VREF疊加后作為VTX輸出的電路圖。
本發(fā)明的核心思想是采用積分器對采樣放大器進行反饋，從而分別得到單純的交流和單純的直流。圖3示出了依照本發(fā)明的一個較佳實施例，在用戶線接口電路中實現(xiàn)交直流分離的電路圖。如圖3所示，R1和R2為外接的采樣電阻，C1是外接電容，其余器件均可集成。通過外部的用戶線和采樣電阻由TIP流向RING的電流為Iloop，采用R1表示電阻R1的阻值，R2表示電阻R2的阻值，…，R8表示電阻R8的阻值。則我們可以推導(dǎo)一下Vac，Vdc和環(huán)路電流的關(guān)系假設(shè)R1＝R2，且R3＝R4＝R5＝R6＝R7＝R8，則，VTF-VTIP＝Iloop*R1(1)VRING-VRF＝Iloop*R2(2)Vac＝(VRING+VTF-Vdc-VRF-VTIP) (3)Vdc＝1/sR9C1*Vac(4)其中s＝j(luò)2πf，f為頻率。這是通用的表示方法，例如電容的阻抗可表示為1/sc。計算得，Vac＝2*R1*Iloop*sR9C1/(1+sR9C1) (5)Vdc＝2*R1*Iloop/(1+sR9C1) (6)
從上述兩個表達(dá)式看出，H1(s)＝sR9C1/(1+sR9C1)是高通濾波器，H2(s)＝1/(1+sR9C1)是低通濾波器，R9的阻值和C1的容值共同決定了轉(zhuǎn)折頻率。對于Iloop，雖然既包含了直流分量，也包含了交流分量，但是經(jīng)過濾波，Vac僅是環(huán)路交流分量的體現(xiàn)，Vdc僅包含了環(huán)路直流分量。
上面的推導(dǎo)中，電阻R3～R8的阻值都是相等，如果要調(diào)整2線到4線的AC增益，只需要改變電阻的比值假設(shè)R3＝R4＝R5＝R6＝a*R7＝a*R8，其中a為常數(shù)，同樣可推導(dǎo)出Vac＝2aR1*Iloop*sR9C1/(1+sR9C1)(5)Vdc＝2aR1*Iloop/(1+sR9C1) (6)Vdc即為單純直流，可用來進行摘機檢測或環(huán)路限流，Vac則可以做為4線的發(fā)送端信號VTX送到CODEC。
圖4示出了依照本發(fā)明的另一個較佳實施例，將分離出的交流信號與VREF疊加后作為VTX輸出的電路圖。在本實施例中，經(jīng)過分離的交流信號，與語音編解碼芯片的參考電壓VREF疊加后輸出，以取消SLIC至CODEC的隔直電容。這樣又更加節(jié)省了集成電路的外圍電容。
具體來講，如圖4所示，采樣放大器分離出的交流信號Vac與語音編解碼芯片的參考電壓VREF，通過一個運算放大器疊加在一起，該運算放大器的輸出即包含了VREF的直流又包含了Vac的交流，其作為用戶線接口電路的VTX輸出。此時的VTX信號無需再添加隔直電容即可直接輸出給后面的語音編解碼芯片的輸入端。
以上實施例僅用以說明本發(fā)明而非限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，依據(jù)本發(fā)明的原則和精神可以對本發(fā)明的實施例進行各種修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.一種用戶線接口電路，至少包含連接在TIP線和TF線間的一采樣電阻R1、連接在RING線和RF線間的一采樣電阻R2、和一采樣放大器，所述采樣放大器對采樣電阻上的電流進行采樣并轉(zhuǎn)變成電壓；其特征在于進一步包含一積分器，對所述采樣放大器構(gòu)成反饋。
2.如權(quán)利要求1所述的用戶線接口電路，其特征在于所述的積分器將所述采樣放大器的輸出反饋到所述采樣放大器的正相輸入端。
3.如權(quán)利要求1所述的用戶線接口電路，其特征在于所述積分器的輸出經(jīng)一電阻R8反饋到所述采樣放大器的正相輸入端。
4.如權(quán)利要求1所述的用戶線接口電路，其特征在于所述的積分器包含一運算放大器；一電容C1，對該運算放大器構(gòu)成負(fù)反饋；和一電阻R9，連接于該運算放大器的反相輸入端和所述采樣放大器的輸出端。
5.如權(quán)利要求1所述的用戶線接口電路，其特征在于所述采樣放大器的正相輸入端和反相輸入端均設(shè)置對地電阻，以提高該采樣放大器輸入的共模電壓。
6.如權(quán)利要求1、2、3、4或5所述的用戶線接口電路，其特征在于所述采樣放大器輸出端的信號，與VREF疊加后輸出。
7.一種用戶線接口電路中實現(xiàn)交直流分離的方法，其特征在于采用采樣放大器對采樣電阻上的電流進行采樣并轉(zhuǎn)變成電壓；采用積分器與該采樣放大器構(gòu)成反饋。
8.如權(quán)利要求7所述的用戶線接口電路，其特征在于所述的積分器將所述采樣放大器的輸出反饋到所述采樣放大器的正相輸入端。
9.如權(quán)利要求7所述的用戶線接口電路，其特征在于所述積分器的輸出經(jīng)一電阻R8反饋到所述采樣放大器的正相輸入端。
10.如權(quán)利要求7、8或9所述的用戶線接口電路，其特征在于將所述采樣放大器輸出端的信號，與VREF疊加后輸出，以取消至CODEC的隔直電容。
全文摘要
一種在用戶線接口電路中實現(xiàn)交直流分離的方法以及相應(yīng)的用戶線接口電路,該方法采用采樣放大器對采樣電阻上的電流進行采樣并轉(zhuǎn)變成電壓;采用積分器與該采樣放大器構(gòu)成反饋。該用戶線接口電路,至少包含:連接在TIP線和TF線間的一采樣電阻R1、連接在RING線和RF線間的一采樣電阻R2、和一采樣放大器,所述采樣放大器對采樣電阻上的電流進行采樣并轉(zhuǎn)變成電壓;其中進一步包含:一積分器,對所述采樣放大器構(gòu)成反饋。
文檔編號H04M1/738GK1358011SQ0013622
公開日2002年7月10日 申請日期2000年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月14日
發(fā)明者孫洪軍, 林武源, 王波, 盧寧 申請人:華為技術(shù)有限公司