专利名称：用于在开关应用中使用的电子滤波器和电路的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及用于在开关应用中使用的电子滤波器和电路的 领域，具体地而绝非排他地应用于客户端设备所使用的非对称数字用
户线(ADSL)滤波器的领域。
背景技术：
电子滤波器用于基于信号的频率来选择和拒绝信号。电子滤波器 通常包括用于确定滤波器的频率响应特性的分立元件(例如，电容器、 电感器和/或电阻器)的组合。然而，近来已经发展了基于数字信号处 理(DSP)技术的电子滤波器。基于滤波器的DSP的频率响应特性由 DSP所执行的软件来确定。
通常基于滤波器的频率响应特性来将其分类到若干类别中的一个 中。这些类别例如包括低通、高通、带通以及带阻。如同类别名称所 表明的，低通滤波器允许(选择)低频信号通过而阻止(拒绝)高频 信号。与低通滤波器相对照的是，高通滤波器阻止低频信号而允许高 频信号通过。带通滤波器允许特定频率范围内的信号通过而阻止该频 率范围之外的信号。与带通滤波器相对照的是，带阻滤波器阻止频率 范围内的信号而允许该频率范围之外的信号通过。
电子滤波器的应用范围很宽，作为新近应用的示例，其已经用于 对在形成普通老式电话系统(POTS)的一部分的基于铜的用户线上提 供的非对称数字用户线服务进行滤波。更具体地说，用于对非对称数 字用户线服务进行滤波的滤波器被设计成连接到诸如电话的客户端设 备(CPE)。此外，非对称数字用户线滤波器本质上是低通滤波器，其 允许DC和语音信号(在DC至约4 KHz的频率范围中)通过到达客 户端设备，而阻止非对称数字用户线信号(对于ADSL在约25 KHz 至1104 KHz的频率范围中，对于ADSL 2+在约25 KHz至2208 KHz 的频率范围中)使得它们不通过到达客户端设备。尽管当今的非对称数字用户线滤波器通常很好地执行作为低通滤 波器，但是它们具有一些缺点。 一个显著的缺点在于，许多非对称数 字用户线滤波器不适合于安装在客户端处的分布式装置中。在分布式 装置中，单独的滤波器插入到位于客户端的各电话插孔中，这本质上 导致多个滤波器彼此并联地连接到单条用户线。不幸的是，当现存的 非对称数字用户线滤波器彼此并联地连接时，各单独的滤波器的滤波 性能会劣化。更具体地说，滤波性能的劣化可以归因于低通滤波电路 (彼此并联)的阻抗所导致的并联加载效应。
许多当今的电子滤波器包括用于将电子元件选择性地切换到滤波 电路之中或之外的基于半导体的开关电路(通常基于晶体管)。半导体 装置例如可以用在非对称数字用户线滤波器中，用于响应于用户线回 路电流的存在或不存在而将电子元件切换进来或出去。在考查许多当 今的电子滤波器中所使用的现存的基于半导体的开关电路时，本发明 人惊奇地发现，现存的基于半导体的开关电路可以将显著的噪声引入 到滤波器的通带中。在进一步研究时，本发明人发现，在不存在用户
线回路电流(例如，连接到处于挂机(on-hook)状态的CPE且与同一 线路上的其他滤波器相并联的滤波器)的情况下，噪声通常是基于半 导体的开关电路中所使用的晶体管的集电极与基极之间存在的pn结构 的非线性特性的结果。
在非对称数字用户线滤波器的情况下，本发明人发现，传统的基 于半导体的开关电路在与早期非对称数字用户线技术(信号)相结合 地使用时几乎不产生非期望噪声。然而，本发明人还发现，当为后来 的诸如ADSL 2+的非对称数字用户线技术(信号)所使用时，在不存 在用户线回路电流(例如，连接到处于挂机状态的CPE且与同一线路 上的其他滤波器相并联的滤波器)的情况下，传统的基于半导体的开 关电路会在滤波器的通带中产生相当多的非期望噪声，本发明人所发 现的是ADSL2+中所使用的较高的信号功率的结果。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供了一种电子滤波器，其包括 滤波器部；
6阻抗校正部，其电连接到所述滤波器部；以及
电路改变部，其被布置成改变所述阻抗校正部的至少一个性质， 以实现所述阻抗校正部的谐振频率从所述滤波器部的通带内到所述滤 波器部的阻带内的偏移。
根据本发明第一方面的实施方式的滤波器的优点在于，例如，当 连接到滤波器的电话(或任意其他客户先前设备)处于挂机状态时， 通过偏移阻抗校正部的谐振频率，可以增加滤波器的阻带衰减。增加 阻带衰减的效果在于，滤波器仍可以对语音频带之外的信号提供合理
的衰减量，这对于促使挂机通信信号(例如，经编码的DTMF信号、 计费脉冲信号或主叫ID信号)的交换特别有用。
优选的是，所述电路改变部被布置成改变所述滤波器部的至少一 个性质，以实现所述滤波器部的阻带阻抗的增加。
增加阻带阻抗的优点在于，使对可能连接到或并联于滤波器的其 他滤波器的并联加载效应最小化。
优选的是，所述滤波器部的所述性质包括电容，并且其中，所述 电路改变部被布置成通过将所述电容减小到比零法拉大的值来实现阻 带阻抗的增加。
将电容减小到零法拉的优点在于，作为完全去除电容(减小到零) 的替代，确保例如当连接到滤波器的电话处于挂机状态时，滤波器部 保持某一阻带衰减。
优选的是，所述电路改变部被布置成基于用户线回路电流来改变 所述阻抗校正部的性质并改变所述滤波器部的性质。
基于用户线环路电流来改变性质的优点在于，提供了一种用于基 于电话是处于挂机状态还是离钩(off-hook)状态来进行开关的容易的 方法。
优选的是，所述阻抗校正部的性质包括阻尼电阻和电容，并且其 中，所述电路改变部被布置成通过减小电容来实现谐振频率的偏移， 并且其中，所述电路改变部进一步被布置成增加阻尼电阻。
优选的是，所述滤波器部包括按照使得与通带和阻带相关联的
截止频率为约12KHz的方式布置的多个级联低通滤波器。
优选的是，所述阻抗校正部包括并联谐振电路，其电连接到级联低通滤波器的第一个和级联低通滤波器的第二个。
优选的是，所述电路开关部包括至少一个半导体装置，其被布 置成改变所述阻抗校正部的性质并改变所述滤波器部的性质。
根据本发明的第二方面，提供了一种电子滤波器，其包括
滤波器部；以及
电路改变部，其被布置成改变所述滤波器部的至少一个性质，以 实现所述滤波器部的阻带阻抗的增加。
优选的是，所述滤波器部进一步包括阻抗校正部，并且其中，所 述电路改变部被布置成改变所述阻抗校正部的至少一个性质，以实现 所述阻抗校正部的谐振频率从所述滤波器部的通带内到所述滤波器部 的阻带内的偏移。
优选的是，所述滤波器部的所述性质包括电容，并且其中，所述 电路改变部被布置成通过将所述电容减小到比零法拉大的值来实现阻 带阻抗的增大。
优选的是，所述电路改变部被布置成基于用户线回路电流来改变 所述阻抗校正部的性质并改变所述滤波器部的性质。
优选的是，所述阻抗校正部的所述性质包括阻尼电阻和电容，并 且其中，所述电路改变部被布置成通过减小所述电容来实现谐振频率 的偏移，并且其中，所述电路改变部被布置成增加阻尼电阻。
优选的是，所述滤波器部包括按照使得与通带和阻带相关联的截
止频率为约12KHz的方式布置的多个级联低通滤波器。
优选的是，所述阻抗校正部包括并联谐振电路，其电连接到级 联低通滤波器的第一个和级联低通滤波器的第二个。
优选的是，所述电路开关部包括至少一个半导体装置，其被布 置成改变所述阻抗校正部的性质并改变所述滤波器部的性质。
根据本发明的第三方面，提供了一种用于在开关应用中使用的电 路，该电路包括
晶体管开关布置，其包括第一类型的半导体基区；以及
半导体装置，其具有包括电连接到所述半导体基区的所述第一类
型的半导体区的pn结构。
具体实现本发明的第三方面的电路的优点在于，其具有改善现存的基于半导体的开关电路有可能产生的通带噪声的潜力。
优选的是，所述半导体装置包括晶体管激励器(actuator)布置，
其被布置成使所述晶体管开关布置在开状态与关状态之间切换。 优选的是，所述晶体管开关布置和所述晶体管激励器布置限定了
互补的晶体管对，其中所述晶体管激励器布置的集电极电连接到所
述晶体管开关布置的基极；并且，所述晶体管激励器布置的基极电连
接到所述晶体管开关布置的发射极，所述晶体管开关布置的发射极还 电连接到所述晶体管激励器布置的发射极。
尽管任何其他的实施方式可能落入本发明的范围内，但是下面将 参照附图仅通过示例的方式来描述本发明的实施方式，在附图中
图1 (a)是根据本发明的滤波器的实施方式的图示； 图1 (b)至图1 (e)是图1 (a)中描绘的滤波器的一部分的另选 实施方式的图示；以及
图2 (a)至图2 (e)是基于晶体管的开关电路的图示。
具体实施例方式
图1 (a)描绘了根据本发明的实施方式的电子滤波器100的示意 图，该滤波器100特别适合于用作用于客户端设备(例如，家庭电话) 的非对称数字用户线滤波器。如此，本领域技术人员易于理解，滤波 器100是用来电连接到普通老式电话系统的用户线并电连接到客户端 设备。
本领域技术人员还应理解，滤波器100本质上用作允许用户线上 的DC和语音频带中的信号(大致上指DC至约4KHz)通过到达客户 端设备、而阻止(衰减)非对称数字用户线带中的信号(大致上在25 KHz 至超过2208 KHz之间延伸)通过到达客户端设备的低通滤波器。
如从图1 (a)中可以看到的，滤波器100包括一起形成滤波器部 的倒L型低通滤波器102和T型低通滤波器104。除了滤波器102和 104之外，滤波器100还包括一起形成电插入在倒L型滤波器102与T 型滤波器104之间的阻抗校正部的一对并联谐振电路106和108。滤波
9器100还包括一起形成电路改变部的若干基于晶体管的电路110至
116。电路中的一个电路110电连接到倒L型低通滤波器102，而电路 中的两个电路112禾Q 114电连接到并联谐振电路106和108。此外，电 路中的一个电路116电连接到T型低通滤波器104。
倒L型低通滤波器102包括电感分别为约4 mH的两个电感器118 和120。其中一个电感器118用来以串联方式电连接到用户线的"尖 (tip)"线，而另一电感器120用来以串联方式电连接到用户线的"环 (ring)"线。设想尖线和环线可以颠倒。低通滤波器102包括用于保 持用户线的平衡方面的两个电感器118和120。除了电感器118和120 之外，倒L型低通滤波器102还包括以串联方式彼此电连接的两个电 容器122和124。电容器122和124还电跨接电感器118和120，以形 成倒L型低通滤波器布置。其中一个电容器122的电容为22 nF，而另 一电容器124的电容为6.8 nF。电容器122和124还称作"旁路电容器"。 本领域技术人员易于理解，电感器118和120的值以及电容器122 的值导致低通滤波器102的通带大致上在DC至12 KHz的频率范围中 且阻带在约25 KHz至超过20 MHz的频率范围中。低通滤波器102的 通带使得用户线上的DC和语音(音频)信息通过低通滤波器102，而 阻带将阻止(衰减)用户线上的非对称数字用户线信号通过低通滤波 器102。
如在本说明书的前面段落中所概述的，滤波器100还包括一对并 联谐振电路106和108。其中一个谐振电路106以串联方式与倒L型低 通滤波器102的电感器中的一个118相连接，而另一谐振电路108以 串联方式与倒L型低通滤波器102的另一电感器120相连接。滤波器 IOO包括用于保持用户线的平衡特性的两个谐振电路106和108。每个 谐振电路106和108包括均以并联方式彼此电连接的电感器126和 128、阻尼电阻器130和132以及电容器134和136。电感器126和128 中的每一个的值约为4.7 mH (1:1变压器的两个绕组)，而电阻器130 和132每一个的值分别为5.1 kOhm。电容器134和136每一个的值分 别为1.5 nF。谐振电路106和108每个还包括另一电阻器138和140 以及另一电容器142和144。附加电阻器138和140以及附加电容器 142和144以并联方式彼此连接。此外，附加电阻器138和140以及附加电容器142和144电连接到电感器126和128、电阻器130和132 以及电容器134和136。附加电阻器138和140以及附加电容器142 和144还电连接到基于晶体管的电路112和114。
本领域技术人员易于理解，电感器126和128以及电容器134、136、 142和144的值确定了谐振电路106和108的谐振频率，而阻尼电阻器 130、 132、 138和140确定了谐振电路106和108的阻尼系数(Q)。 谐振电路106和108的主要目的是确保滤波器100的阻抗近似等于用 户线的阻抗，从而将滤波器100的回波损耗设定得尽可能高。如在本 说明书的后续段落中更详细地概述的，谐振电路106和108还(选择 性地)用于将信号(ADSL)在阻带中的衰减增加约30 KHz至1104 KHz。
如在本说明书的前面段落中所描述的，滤波器100还包括T型滤 波器104。 T型滤波器104包括四个并联的谐振电路146至152以及两 个电容器154和156。谐振电路中的两个146和148以串联方式彼此电 连接，并且还以串联方式与形成阻抗校正部的、谐振电路中的一个106 电连接。T型滤波器104的另两个谐振电路150和152也以串联方式彼 此电连接，并且还以串联方式与形成阻抗校正部的另一谐振电路108 电连接。使谐振电路146至152按照电连接到谐振电路106和108的 对称的对的方式组织，保持了用户线的平衡特性。两个电容器154和 156以串联方式彼此电连接。此外，两个电容器电布置在第一对谐振电 路146和150与第二对谐振电路148和152之间，由此形成T型低通 滤波部。
并联谐振电路146至152分别包括均以并联方式彼此电连接的电 感器158至164、电容器166至172以及阻尼电阻器174至180。谐振 电路中的两个146和150中的电感器158和162的电感约为2700 |_iH， 而谐振电路146和150的电容器166和170的电容约为10nF。此外， 两个谐振电路146和150的每一个中的电阻器174和178的电阻约为 5.1 kOhm。另两个谐振电路148和152中的电感器160和164的电感 约为1100 jiH，而另两个谐振电路148和152中的电容器168和172 的电容约为15 nF。另两个谐振电路148和152中的电阻器176和180 的电阻约为680 Ohms 。
本领域技术人员易于理解，电感器158至164、电容器166至172以及电阻器174至180的值导致T型滤波器104的截止频率约为13 KHz，并且还在约30 KHz处提供了锐而深的衰减。T型滤波器104的 通带使得通带中的包括DC在内的语音(音频)信息(即，DC至约13 KHz)通过滤波器104，而阻带将阻止(严重衰减)用户线上的非对称 数字用户线信号通过滤波器104。
如在本说明书的前面段落中所概述的，滤波器100包括若干基于 晶体管的电路110至116。如在本说明书的后文中更详细地描述的，基 于晶体管的电路中的两个电路112和114所提供的主要功能是引致阻 抗校正器106和108的至少一个性质的改变，以实现电路的谐振频率 的改变。另两个晶体管电路110和116所提供的主要功能是引致倒L 型滤波器102和T型滤波器104的至少一个性质的改变，以实现滤波 器102和104的阻带阻抗的增加。
用于引致阻抗校正电路106和10S的性质的改变的晶体管电路112 和114分别包括NPN晶体管182和184以及PNP晶体管186和188。 另外的晶体管电路110和116分别包括两个PNP晶体管190至196。 此外，基于晶体管的电路110和116分别包括被布置成形成全桥的两 个二极管198至204 (或者在另选的实施方式中，二极管198至204 反向的情况下的两个NPN晶体管)以及三个电阻器206至216。 NPN 晶体管182和184为3904系列晶体管的形式，而PNP晶体管186至 196为3906系列晶体管的形式。二极管198至204为1N4148型。各 晶体管电路110和116中的电阻器中的两个电阻器206、 210、 212和 216的电阻为68 0hms，而另一电阻器的电阻为100kOhms。
关于用于引致倒L型滤波器102和T型滤波器104的性质的改变 的晶体管电路IIO和116，各电路110和116中的两个晶体管190至196 使它们的集电极电连接在一起，并电连接在滤波器102和104的两个 电容器(旁路电容器)122、 124、 154和156之间，使得集电极电布置 在两个电容器122、 124、 154禾n 156之间。此外，晶体管190至196 的集电极电连接到二极管198和200的共阳极。当不存在通过滤波器 IOO的回路电流(即，客户端设备处于挂机状态)时，晶体管电路IIO 和116处于关闭状态，二极管198和200的共阳极以及晶体管190和 196的集电极表现出高阻抗，旁路电容器122和156被绝缘而不能电连接到倒L型低通滤波器102和T型滤波器104，只是通过与122和156 相串联的小电容124和154而泄漏，从而形成弱倒L型滤波器102和 弱T型滤波器104，这是减小有效旁路电容器的结果。然而，在客户端 设备的该挂机状态的过程中，滤波器100的Line端口与POTS端口之 间的任何信息交换经由电跨接晶体管一二极管桥电路110和116的旁 路电阻器226和228以及230和232而得以保持。当存在通过滤波器 100的回路电流(CPE离钩)时，晶体管一二极管桥110和116打开， 晶体管一二极管桥110和116的共阳极以及集电极连接点表现出低阻 抗，旁路电容器122连接到倒L型滤波器102的电感器120以及阻抗 校正谐振电路108，并成为强倒L型滤波器102，旁路电容器156连接 到两个相邻的谐振电路146和148，并成为强T型滤波器104。
晶体管电路中的一个110中的晶体管190和192的发射极电布置 (连接)在倒L型低通滤波器102的电感器120与以串联方式电连接 到电感器120的并联谐振电路108之间。另一晶体管电路116中的晶 体管194和196的发射极电布置(连接)在T型滤波器104中的串联 连接的谐振电路中的两个电路146与148之间。各晶体管l卯至196 的基极经由电阻器206、 210、 212和216中的一个而电连接到相关联 的基于晶体管的电路110和116中的另一晶体管190至196的基极。 基于晶体管的电路110和116中的各二极管198至204电跨接晶体管 电路110和116中的唯一的晶体管190至196的发射极和集电极。
关于用于引致阻抗校正电路106和108的性质的改变的晶体管电 路112和114，这些电路112和114中的每一个中的两个晶体管182至 188的基极电连接在一起。此外，电路中的一个电路112中的晶体管 182和186的基极经由lkOhm的电阻器218而电布置(连接)在T型 滤波器104中的串联连接的谐振电路中的两个电路146与148之间。 除了电连接在一起之外，另一晶体管电路114中的晶体管184和186 的基极经由1 kOhm的电阻器220而电布置(连接)在倒L型滤波器 102的电感器120与相对应的串联连接的并联谐振电路108之间。
晶体管电路中的一个电路112中的晶体管182和186的发射极电 连接在一起，并且还电连接到倒L型滤波器102中的电感器中的一个 电感器118。在形成阻抗校正部的、谐振电路中的一个电路106中，相同晶体管182和186的集电极也电连接在一起，并电连接到附加电阻 器140和附加电容器142。另-一晶体管电路114中的晶体管184和188 的发射极电连接在一起，并且还电连接到T型滤波器104中的谐振电 路中的一个电路150。在形成阻抗校正部的、并联谐振电路中的一个电 路108中，相同晶体管184和188的集电极电连接在一起，并且还电 连接到附加电阻器138和附加电容器144。
基于晶体管的电路中的两个电路112和114所提供的主要功能是 选择性地将附加电阻器138和140以及附加电容器142和144切换到 并联谐振电路106和108之中或之外，由此改变电路106和108的性 质(是电阻和电容)，以使电路106和108的谐振频率在倒L型滤波器 102和T型滤波器104的通带与阻带之间偏移。另两个晶体管电路110 和116所提供的主要功能是选择性地将电容器124和154 "切换"到倒 L型滤波器102和T型滤波器104之中或之外。将电容器124和154 切换到滤波器102和104之中或之外的目的是引致滤波器102和104 的性质(电容)的改变，以增加或减小滤波器102和104的阻带阻抗。
关于晶体管电路110和116的操作，每个都包括形成桥的两个二 极管198至204、两个晶体管190至196及其基极电阻器206至216， 使得当存在通过滤波器100的回路电流(CPE离钩)时，该桥中串联 的晶体管190至196以及二极管198至204正向偏压，并且桥中心连 接点(集电极与阳极连接在一起)通过正向偏压的晶体管和二极管198 至204而导通(打开)。当不存在通过滤波器100的回路电流(CPE挂 机)时，晶体管190至196以及二极管198至204中的任一个都不正 向偏压，桥中心连接点(集电极与阳极连接在一起处)为高阻抗(关 闭)，然而，在CPE挂机状态的过程中，通过滤波器100的信息交换经 由电跨接电路110和116的旁路电阻器226至232而得以保持。
关于晶体管电路110和116， PNP晶体管的晶体管190至196为 3906系列晶体管的形式；然而，当二极管198至204的极性颠倒时， 3904系列形式的NPN型晶体管(在本发明的另选实施方式中)也可以 实现相同的效果。NPN晶体管182和184为3904系列晶体管的形式， 而PNP晶体管186至196为3906系列晶体管的形式。二极管198至 204为IN4148型。
14关于用于引致倒L型滤波器102和T型滤波器104的性质的改变 的晶体管电路110和116，晶体管电路110和116使晶体管190至196 的集电极与二极管198至204的阳极电连接在一起(桥中心连接点)， 并且还电连接在滤波器102和104的两个电容器(旁路电容器)122、 124、 154和156之间。晶体管电路中的一个电路110中的晶体管190 和192的发射极以及二极管198和200的阴极电布置(连接)在倒L 型低通滤波器102的电感器120与以串联方式电连接到电感器120的 并联谐振电路108之间。另一晶体管电路116中的晶体管194和196 的发射极以及二极管202和204的阴极电布置(连接)在T型滤波器 104中的串联连接的谐振电路中的两个电路146与148之间。
基于晶体管的电路中的两个电路110和116所提供的主要功能是 选择性地改变倒L型低通滤波器102的旁路电容并改变T型低通滤波 器104的旁路电容。当不存在通过滤波器100的回路电流(CPE挂机) 吋，晶体管一二极管桥IIO和116关闭，电路110和116的桥中心(晶 体管190至196的集电极与二极管198至204的阳极电连接在一起处) 表现出高阻抗，旁路电容器122和156被绝缘而不能连接到倒L型低 通滤波器102和T型滤波器104,只是通过与122和156串联的小电容 器124和154而泄漏，从而形成弱的倒L型滤波器102和弱的T型滤 波器104，这是减小有效旁路电容器的结果。然而，在CPE的挂机状 态的过程中，Line端口与POTS端口之间的任何信息交换经由跨接晶 体管一二极管桥110和116的旁路电阻器226至230和232而得以保 持。当存在通过滤波器100的回路电流(CPE离钩)时，晶体管一二 极管桥110和116打开，电路110和116的桥中心(晶体管190至196 的集电极与二极管198至204的阳极电连接在一起处)表现出低阻抗， 旁路电容器122布置(连接)在倒L型滤波器102的电感器129与阻 抗校正谐振电路108之间，从而成为强的倒L型滤波器102。旁路电容 器156布置(连接)在两个谐振电路146与148之间并成为强的T型 滤波器104。
关于用于引致阻抗校正谐振电路106和108的性质的改变的晶体 管电路112和114，这些电路112和114中的每一个电路中的两个晶体 管182至188使它们的发射极电连接到谐振电路106和108的电感器126和128的一端，并使它们的集电极电连接到依次连接到电感器126 和128的另一端的并联谐振电容器142和144以及阻尼电阻器138和 140。晶体管电路112和114的基极经由基极电阻器218和220而连接 到晶体管电路110和116的远端，作为对连接到滤波器100的CPE的 挂机/离钩状态进行检测的源。晶体管电路112和114包括3906和3904 系列晶体管形式的互补的晶体管对NPN和PNP。然而，取决于用户线 的尖和环终端上的DC极性，晶体管中的仅一个充当基于晶体管的开 关。
基于晶体管的电路中的两个112和114所提供的主要功能是取决 于连接到滤波器100的CPE是"离钩"还是"挂机"而选择性地将谐 振电容器142和144以及阻尼电阻器138和140 "切换"到并联谐振电 路106和108之中或之外，由此改变谐振电路106和108的性质(是 谐振电容器和阻尼电容器)，从而使电路106和108的谐振频率偏移。 当连接到滤波器1,00的CPE为"离钩"时，基于晶体管的电路112和 114导通(打开)，导致总谐振电容器是电容器134和140的总和以及 电容器136和144的总和，电路112和114的谐振频率在语音频带内， 并且在电路112中阻尼电阻是并联电阻器130和140，在电路114中阻 尼电阻器是并联电阻器132和138。电路112和114用于补偿滤波器 100到线的阻抗(当连接到滤波器100的CPE为离钩时)。当连接到滤 波器100的CPE为"挂机"时，基于晶体管的电路112和114关闭(不 导通)，电容器142和144以及电阻器138和140从电路112和114中 去除，利用电路106和108中的仅电容器134和136的小得多的电容， 电路106和10S的谐振频率偏移到阻带中的约30 kHz处的高得多的频 率。电路106和108用作对T型低通滤波器104的附加并联谐振储能 电路，即使在CPE处于挂机状态时也向ADSL信号提供衰减更大的滤 波器100而不会对任何其他并联的滤波器造成并联加载效应。
当滤波器100电连接到用户线及客户端设备(例如，家庭电话) 时，用户线回路电流将流经滤波器IOO。此外，当客户端设备处于离钩 状态时，用户线回路电流将流动。当客户端设备处于挂机状态时，用 户线回路电流将不流经滤波器100。
本领域技术人员易于理解，本发明并不限于图1 (a)中所描绘的电子元件的具体布置。例如，设想作为使用图1 (a)中所描绘的谐振
电路106和108的替代，滤波器100可以使用图1 (b)至图l (e)中 所描绘的另选的谐振电路106和108。
如本说明书的"背景技术"部分中所指出的，本发明人己经令人 惊讶地发现，基于半导体的开关电路(例如，图1 (a)中所描绘的基 于晶体管的电路110至116)在没有用户线回路电流(例如，连接到处 于挂机状态的CPE并与同一线路上的其他滤波器相并联的滤波器)的 情况下易在滤波器部102和104的通带中产生非期望噪声。尽管基于 晶体管的电路110至116在与早期非对称数字用户线技术(信号)相 结合地使用时不趋向产生非期望噪声，但是电路110至116在为诸如 ADSL 2+的后来的非对称数字用户线技术(信号)所使用时有在滤波 器102和104的通带中产生非期望噪声的趋势。为了改善在为后来的 非对称数字用户线技术(信号)所使用时的非期望噪声，基于晶体管 的电路110至116可以由基于图2 (a)和图2 (b)中所描绘的电路200 的开关布置来替代。
参照图2 (a)和图2 (b)，各电路200包括晶体管开关布置202， 晶体管开关布置202包括具有集电极206、基极208及发射极210的晶 体管204。图2 (a)中所描绘的晶体管204是PNP晶体管，因此集电 极206和发射极210分别与独立的P型半导体区相关联。另一方面， 基极208与N型半导体区相关联。与图2 (a)相对照，图2 (b)中所 描绘的晶体管204是NPN晶体管，这样，集电极206和发射极210分 别与独立的N型半导体区相关联。而基极208与P型半导体区相关联。
除了晶体管开关布置202之外，各电路200还包括具有pn结构的 半导体装置212，该pn结构包括类型与晶体管204的基极208所关联 的区相同的半导体区。结果，该pn结构在图2 (a)中所描绘的晶体管 204的情况下具有N型区，而在图2 (b)中所描绘的晶体管204的情 况下具有P型区。更具体地说，在图2 (a)的电路200中，半导体装 置212是NPN晶体管的形式，或者在图2(b)的电路200中，是PNP 晶体管。结果，晶体管开关布置202和半导体装置212形成互补的晶 体管对；即，由NPN晶体管和PNP晶体管组成的两个不同类型的晶体
17晶体管开关布置202的基极208电连接到半导体装置212的集电 极214，同时半导体装置212的基极216经由电阻器218而电连接到晶 体管开关布置202的发射极210。半导体装置212的发射极220经由另 一电阻器222而电连接到晶体管开关布置202的发射极210。
半导体装置212被布置成通过设定晶体管204的基极208相对于 晶体管204的发射极210的电势来使晶体管开关布置202在开状态与 关状态之间切换。在开状态，电流或信号可以经由晶体管204的集电 极206和发射极210而流经晶体管204。在关状态，电流或信号不能经 由晶体管204的集电极206和发射极210而流经晶体管204。
图2 (a)和图2 (b)中所描绘的电路200的优点在于，晶体管204 的集电极206与基极208之间的pn结构的非线性特性为半导体装置 212的集电极214与基极216之间的pn结构所改善。通过改善pn结构 的非线性特性，开关电路200在与诸如ADSL 2+的后来的非对称数字 用户线技术(信号)相结合地使用时在滤波器102和104的通带中产 生非期望噪声的可能性较小。
本领域技术人员易于理解，可以使用图2 (a)和图2 (b)中所示 的基本电路200的各种不同的实施方式。在这点上，图2 (c)至图2 (e)描绘了另选的实施方式。本领域技术人员还应理解，图2 (a)至 图2 (e)中所示的各种电路并不限于使用晶体管来实现。设想可以使 用其他合适的半导体装置，例如包括场效应晶体管或分立的二极管的 适当排列。本领域技术人员应进一歩理解，图2 (a)至图2 (e)中所 描绘的电路并不限于为滤波器100所使用，而可以应用于需要基于半 导体的开关电路的其他领域。
尽管参照上述实施方式而描述了本发明，但是本领域技术人员应 当理解，可以在不脱离本发明的范围的前提下做出改变和改进，并且 本发明的元件和步骤可以由等同物来替代。另外，在不脱离本发明的 中心范围的前提下，可以对本发明的教示做出许多变型以适合于具体 的情况或材料。尽管上文中没有特地描述这种更改、改变、变型和改 进，但是仍然意指并暗指它们在本发明的范围和精神内。因此，意指 本发明并不限于作为用于实现本发明的实施方式而公开的具体实施方 式，而本发明将包括落入独立权利要求的范围内的所有的实施方式。
权利要求
1、一种电子滤波器，其包括滤波器部；阻抗校正部，其电连接到所述滤波器部；以及电路改变部，其被布置成改变所述阻抗校正部的至少一个性质，以实现所述阻抗校正部的谐振频率从与所述滤波器部的通带到所述滤波器部的阻带内的偏移。
2、 根据权利要求l所述的电子滤波器，其中，所述电路改变部被 布置成改变所述滤波器部的至少一个性质，以实现所述滤波器部的阻 带阻抗的增加。
3、 根据权利要求2所述的电子滤波器，其中，所述滤波器部的所 述性质包括电容，并且其中，所述电路改变部被布置成通过将所述电 容减小到比零法拉大的值来实现阻带阻抗的增加。
4、 根据权利要求3所述的电子滤波器，其中，所述电路改变部被 布置成基于用户线回路电流来改变所述阻抗校正部的性质并改变所述 滤波器部的性质。
5、 根据权利要求4所述的电子滤波器，其中，所述阻抗校正部的 性质包括阻尼电阻和电容，并且其中，所述电路改变部被布置成通过 减小所述电容来实现所述谐振频率的偏移，并且其中，所述电路改变 部进一步被布置成增加所述阻尼电阻。
6、 根据权利要求5所述的电子滤波器，其中，所述滤波器部包括: 按照使得与通带和阻带相关联的截止频率为约12 KHz的方式布置的 多个级联低通滤波器。
7、 根据权利要求6所述的电子滤波器，其中，所述阻抗校正部包括并联谐振电路，其电连接到级联低通滤波器的第一个和级联低通 滤波器的第二个。
8、 根据权利要求7所述的电子滤波器，其中，所述电路开关部包 括至少一个半导体装置，其被布置成改变所述阻抗校正部的性质并 改变所述滤波器部的性质。
9、 一种电子滤波器，其包括 滤波器部；以及电路改变部，其被布置成改变所述滤波器部的至少一个性质，以 实现所述滤波器部的阻带阻抗的增加。
10、 根据权利要求9所述的电子滤波器，其中，所述滤波器部进一步包括阻抗校正部，并且其中，所述电路改变部被布置成改变所述 阻抗校正部的至少一个性质，以实现所述阻抗校正部的谐振频率从所 述滤波器部的通带内到所述滤波器部的阻带内的偏移。
11、 根据权利要求io所述的电子滤波器，其中，所述滤波器部的性质包括电容，并且其中，所述电路改变部被布置成通过将所述电容 减小到比零法拉大的值来实现阻带阻抗的增大。
12、 根据权利要求ll所述的电子滤波器，其中，所述电路改变部 被布置成基于用户线回路电流来改变所述阻抗校正部的性质并改变所 述滤波器部的性质。
13、 根据权利要求12所述的电子滤波器，其中，所述阻抗校正部 的性质包括阻尼电阻和电容，并且其中，所述电路改变部被布置成通 过减小所述电容来实现谐振频率的偏移，并且其中，所述电路改变部 被布置成增加阻尼电阻。
14、 根据权利要求13所述的电子滤波器，其中，所述滤波器部包 括按照使得与通带和阻带相关联的截止频率为约12 KHz的方式布置的多个级联低通滤波器。
15、 根据权利要求14所述的电子滤波器，其中，所述阻抗校正部 包括并联谐振电路，其电连接到级联低通滤波器的第一个和级联低 通滤波器的第二个。
16、 根据权利要求15所述的电子滤波器，其中，所述电路开关部 包括至少一个半导体装置，其被布置成改变所述阻抗校正部的性质 并改变所述滤波器部的性质。
17、 一种用于在开关应用中使用的电路，该电路包括-晶体管幵关布置，其包括第一类型的半导体基区；以及半导体装置，其具有包括电连接到所述半导体基区的所述第一类型的半导体区的pn结构。
18、 根据权利要求17所述的电路，其中，所述半导体装置包括晶体管激励器布置，其被布置成使所述晶体管开关布置在开状态与关 状态之间切换。
19、 根据权利要求18所述的电路，其中，所述晶体管开关布置和所述晶体管激励器布置限定了互补的晶体管对，其中所述晶体管激励器布置的集电极电连接到所述晶体管开关布置的基极；并且，所述 晶体管激励器布置的基极电连接到所述晶体管开关布置的发射极，所 述晶体管开关布置的发射极还电连接到所述晶体管激励器布置的发射 极。
20、 根据权利要求1或9所述的电子滤波器，本质上如这里参照 附图所描述的。
21、 根据权利要求17所述的电路，本质上如这里参照附图所描述的。
全文摘要
本发明提供了一种用于在开关应用中使用的电子滤波器和电路。该电子滤波器100包括滤波器部102和104；阻抗校正部106和108，其电连接到所述滤波器部102和104；以及电路改变部110至116，其被布置成改变所述阻抗校正部106和108的至少一个性质，以实现所述阻抗校正部106和108的谐振频率从所述滤波器部的通带内到所述滤波器部102和104的阻带内的偏移。
文档编号H03H7/12GK101427464SQ200680054315
公开日2009年5月6日 申请日期2006年3月22日 优先权日2006年3月22日
发明者T·翁 申请人:C10通信私人有限公司