专利名称：线圈增强电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于增强线圏的值的增强电路，所述线圏的绕组被耦合在 输入端和输出端之间。
背景技术：
现今，基于线圏的滤波器，例如电信系统的xDSL分流器电路， 一般 在多个过滤阶段要求多个线圏以实现要求的复杂过滤功能。更具体地，现 今的xDSL分流电路使用每DSL线路直到三个的庞大的线圏，限制了每板 上集成分流电路的数量。结果，标准适应的分流器的密度已不能跟上日益 增长的xDSL线路电路的集成，导致在分流器和线路电路之间每板不同数 量的线路。
对该问题的已知的解决方案存在于使用基于应用电流感应和电流驱动 原理的线圏增强的无源滤波器或有源分流器。
在无源滤波器情况中，第三阶无源滤波器比第五阶具有更高的密度， 因为它仅使用两个而不是三个线圏。然而，由于DSL信号的衰减，这不是 标准适应的。
从E. Op De Beeck (22.09.2006)的名为"Multiple Order Low Pass Filter for An xDSL Splitter in a Telecommunication System"的欧洲专利申 请No 06291502.0，已知基于应用电流感应和电流驱动原理的线圏增强的有 源分流器。然而，由于对共模抑制、纵向转换损耗和过电压和过电流保护 的要求，该实现具有实践中的缺陷，例如密度和成本方面的缺陷。
发明内容
本发明的目的是提供针对以上类型的线圏的增强电路，但是不具有提到的缺陷且同时消耗板上最小位置。
根据本发明，该目的的实现由于以下事实所述增强电路包括耦合到 以上提到的第 一绕组的第二绕组以便形成变压器，所述第二绕组具有耦合 到接地端的第 一端和耦合到反馈电路的输入的第二端，以及所迷反馈电路 适于感应所述线圏上的电压并且包括跨导放大器，所述跨导放大器适于放 大感应的电压并将所述感应的电压转换成经由所述第二端在所述第二绕组 中注入的电流。
通过这种方式，增加甚至减少线圏的值并且使得线圏依赖于频率变得 可能。这允许以更少的和更小的线圏制造基于线圏和电容的更高阶滤波器。 本发明解决方案密度甚至小于以上提到的第三阶无源分流器的解决方案同 时提供更好的性能。
在本发明的优选特征化实施例中，所述增强电路包括均耦合到提到的 第一绕组的第二绕组和第三绕组以便形成变压器，所述第二绕组具有耦合 到接地端的第一端和耦合到反馈电路的输入的第二端，所述第三绕组具有 耦合到所述接地端的第一端和耦合到所述反馈电路的输出的第二端，以及 所迷反馈电路适于感应所述线圏上的电压并且包括跨导放大器，所述跨导 放大器适于放大感应的电压并将所述感应的电压转换成经由所述第三绕组 的第二端在所述第三绕组中注入的电流。
如下面将解释的，用于电压感应和电流驱动的不同绕组的使用允许消 除变压器的寄生效应。
在本发明的另一优选特征化实施例中，本发明增强电路增强具有一对 绕组并且在双端低通滤波器中使用的线圏的值，所述对的第 一绕组被耦合 在所述低通滤波器的第一输入端和第一输出端之间，并且所述对的第二绕 组被耦合在所述低通滤波器的第二输入端和第二输出端之间。电容被耦合 在所述低通滤波器的第一输出端和第二输出端之间，并且所述第一绕組和 所述第二绕组被一起耦合以便形成变压器。该增强电路包括均耦合到所述 第一和所述第二绕组并且也属于所述变压器的第三绕组和第四绕组，所述 第三绕组具有耦合到接地端的第 一端和耦合到反馈电路的输入的第二端，所述第四绕组具有耦合到所述接地端的第 一端和耦合到所述反馈电路的输 出的第二端，并且所述反馈电路适于感应所述线圏上的电压并且包括跨导 放大器，所述跨导放大器适于放大感应的电压并将所述感应的电压转换成 经由所述第四绕组的第二端在所述第四绕组中注入的电流。
通过在电信系统的xDSL POTS分流器的低通滤波器中应用本发明的 增强线圏，实现多阶分流器低通滤波器。
本发明线圏增强电路的进一步特征实施例在所附权利要求中被提及。
要注意的是，在权利要求中使用的术语"包括"不应当被解释为被限 制到其后列出的装置。因而，"包括装置A和B的设备，，的表达的范围不 应当限于仅由组件A和B组成的设备。它意味着关于本发明，设备的仅仅 相关的组件是A和B。
类似地，要注意的是，也在权利要求中使用的术语"耦合"不应当被 解释为被限制到仅仅直接连接。因而，"耦合到设备B的设备A"的表达 的范围不应当限于这样的设备或系统，其中设备A的输出被直接连接到设 备B的输入。它意味着在A的输出和B的输入之间存在可以是包括其它设 备或装置的路径的路径。
通过参考以下结合附图的实施例的描述，本发明以上的和其它的目的 和特征将变得更加明显并且将更好理解本发明本身。
图l表示根据本发明的带有增强电路的线圏；
图2表示在低通滤波器中应用的图l的增强线圏；
图3表示在优选实施例中应用的图1的增强线圏；
图4表示在xDSL POTS分流器的低通滤波器中应用的图3的增强线 圏；以及
图5表示在图4中示出的低通滤波器的优选变体。
具体实施方式
在不同图中示出用于增强线圏的值的增强电路。用于增强线圏的值的
原理通过如下实现
-在耦合到线圏作为变压器T的二次绕组上，感应线圏上的电压； -在跨导放大器gm中放大并将该感应的电压转换成电流；以及 -将该电流再发送到线圏的二次绕组中。
该原理允许增加甚至减少线圏的值，并且使得线圏依赖于频率。它进 一步允许以更少的和更小的线圏制造基于线圏和电容的更高阶滤波器。 在图中示出增强电路的不同实施例和其应用。
对具有绕组I^并在图l示出的线圏的值的第一次增强，通过在其二次 绕组L2处感应线圏上的电压，过滤并放大该感应的电压，把它转换成电流
12并将它反馈回线圏的二次绕组L2来获得。
然后在图2示出的低通滤波器中应用该增强线圏电路，以便实现基于 单一线圏(变压器)和电容C的更高阶低通滤波器。
图3示出使用用于电压感应和电流驱动的不同绕组以便消除变压器T 的寄生效应。
图4示出在xDSL POTS分流器的低通滤波器中应用该滤波器以实现 多阶分流器低通滤波器。
在图5示出该xDSL POTS分流器的改进版本。
在图1中示出增强电路的基本原理。在该电路中，线圏具有第一绕组 "，所述第 一绕组L具有耦合到输入端Vin的第 一端1和耦合到输出端V。ut 的第二端2。该线圏具有耦合到第一绕组L的第二绕组L2以^t形成变压器 T。该第二绕组L2具有连接到接地端Vgrd的第一端3和耦合到反馈电路的 输入的第二端4。所述反馈电路包括与第二绕组L2—起形成对该线圏的增 强电路的跨导放大器gm。
所述反馈电路适于经由它的连接到第二绕组L2的第二端4的跨导放大 器gm的输入感应线圏上的电压VL。所述跨导放大器gm放大该感应的电 压并且将它转换成电流12，该电流12经由第二绕组的第二端4注入回第二 绕组L2中。为了容易解释该线圏增强电路，假定
U = L2;这意味着n=l
其中，n是变压器T的绕组率。
没有反馈电路，由绕组h提供的总阻抗Zt。t通过以下公式给出 Ztot = s * Li
通过在变压器T的二次绕组处感应电压VL并且在跨导放大器gm中放 大该电压并将它转换成电流来生成电流I2: I2 = gm *VL
经由变压器T的二次绕组采用反馈环路，在输入端V化和输出端V。ut
之间的总阻抗Zt。t通过以下公式给出 Ztot = (s * ") / (1 - gm * s *LO
=ZLi / (1 - gm* ZL1) 其中Zu = s*Li
这意味着阻抗Zt。t等同于阻抗Zu与负阻抗-l/gm并联。
作为结果的线圏值Lt。t可以描述如下
Ltot = Li / (1 - gm * s勾
基于gm的符号和振幅，作为结果的线圏值Lt。t可以比原始线圏"更 高(增强的线圏)或更低(减弱的线圏) 0 < gm * s *L1 < 1 =增强的线圏 gm*s*Ll<0 =减弱的线圏 通过以下等式给出所述反馈环路的开环增益GOL: GOL = gm * (ZLi 〃 Zext)
其中ZL1〃Zext是Li的阻抗与跨Li看到的外部阻抗Zext的并联。
该标准稳定准则应用于开环增益。
在以上描述的方式中，通过将施加到该线圏的反馈电路的增益进行调 适，线圏的值可以^皮调适。这允许增强或减弱线圏的值，甚至通过使得所 述反馈电路依赖于频率，使得线圏的值依赖于频率。当所述反馈电路经由 变压器T被与线圏的主要绕组(LJ隔离时，解释的原理还显示出对共模抑制、纵向转换损耗和过电压和过电流保护的良好性能。
如图2所示，还可以在低通滤波器中应用以上的增强线圏原理以实现 基于单一线圏(变压器)和电容的更高阶低通滤波器。为此，除了以上描
述的线圏增强电路外，电容C被耦合在输出端V。ut和接地端Vgrd之间。
以下给出没有L2和没有反馈的滤波器特征
Vout/Vin = 1 / (1 + s2 * U * C)
以下给出带有L2和带有反馈电路的滤波器特征
Vout/Vin = 1 / (1 + s2 * Ltot * C) = 1 / (1 + s2 * / (1 - gm * s * ")) * C)
通过使得gm的符号(相位)和振幅依赖于频率，线圈的值Lt。t和阻 抗Zt。t可以随着频率改变，这允许更高阶滤波器或单一线圏的复杂的过滤 功能。
图3示出以上线圈增强电路的改进，其中不同的绕组L2和L3被用于 电压感应(L2)和电流驱动(L3)。这些不同的绕组能够消除变压器T的 寄生效应。
更详细地，在图3示出的增强电路包括，如图1中那样，带有具有耦 合到输入端Vin的第一端1和耦合到输出端V。w的第二端2的第一绕组k 的线圏。图3的电路进一步包括均耦合到线圏的绕组Li的第二绕组"和 第三绕组L3以便形成变压器T。第二绕组L2具有耦合到接地端Vgrd的第 一端3和耦合到反馈电路的输入的第二端4。第三绕组"具有耦合到接地 端Vgrd的第一端5和耦合到反馈电路的输出的第二端6。
如上，反馈电路适于感应线圏上的电压VL,并且包括跨导放大器gm, 所述跨导放大器适于放大感应的电压并将感应的电压转换成电流13，该电 流13经由第三绕组的第二端6在第三绕组L3中注入。
要注意的是，关于图l示出的增强电路，在二次绕组L2上感应的电压 VL需要给出线圏的确切表示。然而，在实践中，有电阻和线圏串联(Li 的绕组电阻Rs，未示出)，造成附加电压12 * Rs，所述附加电压也对V^ 起作用。这在跨导放大器gm的输出处的生成的电流12上产生误差。
对于图l中的实现，通过以下公式给出作为结果的阻抗<formula>formula see original document page 11</formula>
由于不确切知道Rs (寄生于变压器T)，要对此补偿是相对困难的。 对Rs过度补偿将导致不稳定；补偿不够将减少作为结果的阻抗Zt。t。
通过向变压器T添加附加的绕组L3，即，分开用于电压感应的绕组 L2感应和用于电流驱动的绕组L3，与gm放大器的电压感应输入的高输入 阻抗一起，该问题被消除。图3给出作为结果的示意图。
当1^ = 1^ = 1^3时，应用如图1的实施例中的相同公式(R产O)。
当Lp L2和L3之间的绕组率不等于1时，对Zt。t以下给出公式
<formula>formula see original document page 11</formula>
其中n12 =绕组率Li比上L2 =々(1^/L2) n13 =绕组率[比上L3 =々(L2/L3)
通过添加如图3中示出的附加绕组，线圏增强电路的改进示出如何以 相当简单的方式处理变压器的寄生效应。
还可以在电信系统中使用的xDSL POTS分流器的低通滤波器中应用 以上的增强线圈原理。增强线圏电路然后允许实现多阶分流器低通滤波器。
图4示出包括增强线圏的一个有源阶段的单一阶段实现，而图5示出 包括增强线圏的 一个无源和一个有源阶段的两阶段实现。
更详细地，在图4示出的增强电路增强具有一对绕组Lh、 L化并在双 端低通滤波器中使用的线圏的值。该对的第一绕组Lh被耦合在低通滤波 器的第一电信输入端Line+和第一输出端POTS+之间，同时该对的第二绕 组Llb被耦合在该低通滤波器的第二电信输入端Line-和第二输出端POTS-之间。
第一绕组Lh和第二绕组L化被一起耦合以便形成变压器T，特别是其 主要部分。因为在xDSL中使用平衡信号，变压器T的主要部分的两个绕 组Lu和L化是平衡绕组。
电容d被耦合在该低通滤波器的第一输入端和第二输出端之间。 增强电路进一步包括均耦合到第一绕组L^和第二绕组Llb并且也属 于变压器T的第三绕组L2和第四绕组L3。第三绕组L2具有耦合到接地端V一的第一端3和耦合到反馈电路的输入的第二端4，同时第四绕组L3具 有耦合到接地端Vgnj的第一端5和耦合到反馈电路的输出的第二端6。
如以上提到的，反馈电路适于感应线圏上的电压VL，并且包括跨导放
大器，所述跨导放大器适于放大感应的电压并将感应的电压转换成电流13，
该电流13经由第四绕组的第二端6在第四绕组L3中注入。
取决于应用和要求，实现可以使用如图4示出的单一阶段方法或者如 图5示出的双阶段方法。同样取决于应用(例如对于ISDN的POTS)， 使用的原理可以是被增强(被增加的)线圏或被减弱的线圏(被抑制的) 线圏或两者的组合。
在图5示出的双阶段方法中，低通滤波器进一步包括具有第二对绕组 L4、 L5的附加的第二线圏，所述第二对绕组L4、 Ls耦合在电信输入端Line十 和Line-与图4示出的双端低通滤波器中使用的第一线圏的绕组Lla~ Llb 之间。第二线圏的绕组L4和Ls—起被耦合以便形成第二变压器L。
更详细地，第二线圏的第一绕组L4被耦合在第一电信输入端Line+和 第一线圏的第一绕组Lu的第一输入la之间，同时第二线圏的第二绕组 Ls被耦合在第二电信输入端Line-和第一线圏的第二绕组Llb的第一输入 lb之间。
第一电阻F^被进一步与第二线圏的第一绕组L4并行连接，同时，第
二电阻R2和该第二线圏的第二绕组Ls并行连接。最后，第二电容C2被耦
合在第一线圏的第一绕組Lh的第一输入la和该第一线圏的第二绕组Llb 的第一输入lb之间。
在一些应用中，还有其它的阻抗(例如电阻、电容)可以被耦合与变 压器的主要绕组并联。
如图4和图5中示出的，通过减少过滤功能要求的线圏的尺寸和数量， 线圏的增强电路允许以更少的组件、更小的尺寸和更低的成本实现如xDSL 分流器的复杂的过滤功能。
最后要说明的是，以上在功能块方面描述了本发明的实施例。从以上 给出的这些块的功能描述来看，对设计电子设备领域的技术人员将明显的是，可以如何以众所周知的电子组件制造这些块的实施例。因此没有给出 功能块的内容的详细体系结构。
以上关于特定的装置已描述了本发明的原理，要清楚理解的是，该描 述仅是通过示例方式作出，而不是作为对如所附权利要求定义的本发明的 范围的限制。
权利要求
1. 一种用于增强线圈的值的增强电路，所述线圈的绕组(L1)耦合在输入端(Vin)和输出端(Vout)之间，其特征在于所述增强电路包括耦合到第一提到的绕组(L1)的第二绕组(L2)，以便形成变压器(T)，所述第二绕组具有耦合到接地端(Vgrd)的第一端(3)和耦合到反馈电路的输入的第二端(4)，并且在于，所述反馈电路适于感应所述线圈上的电压(VL)，并且包括跨导放大器(gm)，所述跨导放大器适于放大感应的电压并且将所述感应的电压转换成经由所述第二端在所述第二绕组中注入的电流(I2)。
2. 根据权利要求1所述的增强电路，其特征在于，电容(C)被耦合 在所述输出端(V。ut)和所述接地端(Vgrd)之间。
3. —种用于增强线圈的值的增强电路，所述线圏的绕组(LJ被耦合 在输入端(Vin)和输出端(V。ut)之间，其特征在于所述增强电路包括均耦合到第一提到的绕组(LJ的第二绕组(L2) 和第三绕组(L3)，以便形成变压器(T)，所述第二绕组具有耦合到接地端(Vgrd)的第一端(3)和耦合到反馈 电路的输入的第二端(4)，所述第三绕组具有耦合到所述接地端的第一端(5 )和耦合到所述>^馈 电路的输出的第二端(6),并且在于所述反馈电路适于感应所述线圏上的电压(VL)，并且包 括跨导放大器(gm),所述跨导放大器适于放大感应的电压并将所述感应 的电压转换成经由所述第三绕组的第二端在所述第三绕组中注入的电流 (I3)。
4. 一种用于增强具有一对绕组(Lla， Llb)并且在双端低通滤波器中 使用的线圏的值的增强电路，所述对的第一绕组(Lla)被耦合在所述低通滤波器的第一输入端(Line+)和第一输出端(POTS+)之间，所述对的第二绕组(Llb)被耦合在所述低通滤波器的第二输入端 (Line-)和第二输出端(POTS-)之间，电容(Cl)被耦合在所述低通滤波器的第一输出端和第二输出端之间，以及所述第一绕组(Lla)和所述第二绕组(Llb)被一起耦合以便形成变 压器(T),其特征在于所述增强电路包括均耦合到所述第一绕组(Lla)和所述 第二绕组(Llb)并且也属于所述变压器(T)的第三绕组(L2)和第四绕 组(L3)，所述第三绕组(L2)具有耦合到接地端(Vgrd)的第一端(3)和耦合 到反馈电路的输入的第二端(4),所述第四绕组(L3)具有耦合到所述接地端的第一端(5)和耦合到所 述反馈电路的输出的第二端(6)，并且在于所述反馈电路适于感应所述线圏上的电压(VL)，并且包 括跨导放大器(gm)，所述跨导放大器(gm)适于放大感应的电压并将 所述感应的电压转换成经由所述第四绕组的第二端(6)在所述第四绕组 (L3)中注入的电流(I3)。
5. 根据权利要求4所述的增强电路，其特征在于，所述变压器(T) 的所述第一绕组(Lla)和所述第二绕组(Llb)是平衡的。
6. 根据权利要求4所述的增强电路，其特征在于 所述低通滤波器进一步包括具有第二对绕组(L4、 L5)的第二线圏，所述第二对绕组(L4、 L5)被耦合在所述第一 (Line+)和第二 (Line-) 输入端与在所述双端低通滤波器中使用的第一提到的线圏的所述第一 (Lla)和第二 (Llb)绕组之间，所述第二线圏的第一绕组(L4)被耦合在所述第一输入端(Line+)和 所述第一线圏的第一绕组(Lla)的第一输入(la)之间，所述第二线圏的第二绕组(L5)被耦合在所述第二输入端(Line-)和所述第一线圏的第二绕组(Llb)的第一输入(lb)之间，第一电阻(Rl)与所述第二线圈的第一绕组(L4)并行连接并且第二电阻(R2)与所述第二线圏的第二绕组(L5)并行连接，第二电容(C2 )被耦合在所述第 一线圏的第 一绕组(Lla)的第 一输入 (la)和所述笫一线圏的第二绕组(Llb)的第一输入(lb)之间，并且在于所述第二线圏的第一绕组(L4)和第二绕组(L5)被一起耦合以便形成第二变压器(L)。
全文摘要
本发明涉及线圈增强电路。增强具有第一绕组的线圈值的该电路包括与第一绕组形成变压器并具有耦合到地的第一端和耦合到反馈电路输入的第二端的第二绕组。反馈电路感应线圈上的电压并包括放大并将感应电压转成注回第二绕组的电流的跨导放大器。优选地，线圈具有绕组对并作为xDSL分流器用在双端低通滤波器中。绕组对耦合在滤波器的电信输入输出端之间。改进的增强电路包括耦合到第一和第二绕组的第三和第四绕组。第三绕组具有耦合到地的第一端和耦合到反馈电路输入的第二端，第四绕组具有耦合到地的第一端和耦合到反馈电路输出的第二端。反馈电路感应线圈上的电压并包括放大并将感应电压转换成经第四绕组的第二端在第四绕组中注入的电流的跨导放大器。
文档编号H03H1/00GK101414808SQ20081016971
公开日2009年4月22日 申请日期2008年10月20日 优先权日2007年10月18日
发明者德 贝克 E·C·J·奥 申请人:阿尔卡特朗讯公司