专利名称：用户线接口电路及实现交直流分离的方法
技术领域：
本发明涉及电话通信技术领域，特别是涉及一种适宜集成电路(IC)化的用户线接口电路及其中实现交直流分离的方法。
图1是程控交换机用户侧基本示意图，示出了用户电路的基本体系结构。如图1所示，用户电话线经过过流过压的保护器件进入到用户线接口电路，由用户线接口电路完成必要的2/4线转换后，送到语音编解码芯片进行AD、DA转换以及A/u律的编解码，最后到数字的PCM Highway。
用户线接口电路也简称为SLIC(Subscriber Line Interface Circuit)，语音编解码芯片也简称为CODEC(Coding Decoding)或COMBO。
在图1中TIP为塞尖，和RING(塞环)构成由交换机到用户话机的两根线；RING为塞环，和TIP(塞尖)构成由交换机到用户话机的两根线，直流馈电以及语音信号的双向传输通过这两根线进行；VTX为四线发送模拟信号线，语音由VTX经ADC(Analog Digital Converter)后再A/u律编码，送到数字交换网络；VRX为四线接收模拟信号线，A/u律PCM信号经解码后，经DAC(Digital Analog Converter)变成模拟信号，送到用户线接口电路SLIC。
保护器件、用户线接口电路，语音编解码芯片以及其他的辅助器件共同完成众所周知的BORSCHT这七个功能B，直流馈电(Battery Feeding)；O，过压过流保护(Overvoltage Protecting Overcurrent Protecting)；R，振铃(Ring)；S，检测环路状态(Supervise)；C，编解码(Codec)；H，混合平衡(Hybrid balance)；T，测试(Testing)。
在用户线接口电路中的2线到4线转换中，需要进行合适的交直流分离，图2示出了现有技术中在集成电路(IC)化用户线接口电路中的一种交直流分离的电路。如图2所示，由2线到4线方向，位于虚框内的是2线采样电路，在该2线采样电路中，一个运算放大器被用做采样放大器，对采样电阻(图中Rsense)上的电流进行采样并转变成电压。如图2所示，C11和R11构成高通滤波器对信号进行滤波，然后经过同相放大器对信号进一步放大，最后经过隔直电容C12将作为VTX的交流信号送到后面的语音编解码芯片，即CODEC。
如图2所示，现有技术中的这种交直流分离方法，实际上是将采样放大器采样出的交直流信号，变成交流信号和交直流信号两种信号。隔直电容C12后的交流信号作为VTX输出给后面的语音编解码芯片。而电容C11前的信号还是既有交流，又有直流，由于这种交直流分离方法不能提供纯直流信号，环路限流和摘机检测等功能的实现，只能采用这种交直流混合的信号。这就带来很多缺点，尤其是环路限流功能，实际上是需要根据环路的直流电流大小来调整TIP/RING的压差，因此用这个交直流混合的信号来控制是不太合适的。也正因为如此，所以位于虚框内的2线采样电路增益不能做得太大，否则AC信号对环路限流的影响非常严重。但同时输出的VTX信号又要求有一定的电平值，因此，不得不采用图2中的同相放大器对交流信号进行二次放大。
本发明的目的在于提供一种在用户线接口电路中实现交直流分离的方法以及相应的用户线接口电路，可以简单地将2线采样电路输出的交直流信号分离成交流信号和直流信号。
根据本发明的一个方面，提供了一种用户线接口电路，至少包含连接在TIP线和TF线间的一采样电阻R1、连接在RING线和RF线间的一采样电阻R2、和一采样放大器，所述采样放大器对采样电阻上的电流进行采样并转变成电压；其特征在于进一步包含一积分器，对所述采样放大器构成反馈。
较佳地，所述的积分器将所述采样放大器的输出反馈到所述采样放大器的正相输入端。
较佳地，所述积分器的输出经一电阻R8反馈到所述采样放大器的正相输入端。
较佳地，所述的积分器包含一运算放大器；一电容C1，对该运算放大器构成负反馈；和一电阻R9，连接于该运算放大器的反相输入端和所述采样放大器的输出端。
较佳地，所述采样放大器的正相输入端和反相输入端均设置对地电阻，以提高该采样放大器输入的共模电压。
较佳地，所述采样放大器输出端的信号，与语音编解码芯片的参考电压(VREF)叠加后输出。
根据本发明的另一个方面，提供了一种用户线接口电路中实现交直流分离的方法，其特征在于采用采样放大器对采样电阻上的电流进行采样并转变成电压；采用积分器与该采样放大器构成反馈。
较佳地，所述的积分器将所述采样放大器的输出反馈到所述采样放大器的正相输入端。
较佳地，所述积分器的输出经一电阻R8反馈到所述采样放大器的正相输入端。
较佳地，将所述采样放大器输出端的信号，与VREF叠加后输出，以取消至CODEC的隔直电容。
本发明是一个非常适于集成电路化的2线到4线中交直流分离的方案，位于采样放大器输出端的信号即为不包含直流信号的交流信号，位于积分器输出端的信号即为不包含交流的直流信号。本发明通过增加一个积分器对采样放大器形成反馈，即简便地将交直流信号分离为交流和直流。由此分离出的直流信号用于环路限流和摘机检测等功能的实现，可以更加准确地反映电话环路的直流状况，避免了交直流混合使用导致的各种不便。另一方面，由于采样放大器输出的交流信号不再会对环路限流等功能造成影响，采样放大器就可以设计足够的增益，从而避免了现有技术中采用的二级放大的形式。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下举实施例，并结合附图，对本发明进一步详细说明。所应理解的是，其仅用于对本发明的阐述说明而非限制。其中图1示出了位于程控交换机用户侧的用户电路的基本体系结构；图2示出了现有技术中在集成电路化用户线接口电路中的一种交直流分离的电路；图3示出了依照本发明的一个较佳实施例，在用户线接口电路中实现交直流分离的电路图；图4示出了依照本发明的另一个较佳实施例，将分离出的交流信号与VREF叠加后作为VTX输出的电路图。
本发明的核心思想是采用积分器对采样放大器进行反馈，从而分别得到单纯的交流和单纯的直流。图3示出了依照本发明的一个较佳实施例，在用户线接口电路中实现交直流分离的电路图。如图3所示，R1和R2为外接的采样电阻，C1是外接电容，其余器件均可集成。通过外部的用户线和采样电阻由TIP流向RING的电流为Iloop，采用R1表示电阻R1的阻值，R2表示电阻R2的阻值，…，R8表示电阻R8的阻值。则我们可以推导一下Vac，Vdc和环路电流的关系假设R1＝R2，且R3＝R4＝R5＝R6＝R7＝R8，则，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＝j2πf，f为频率。这是通用的表示方法，例如电容的阻抗可表示为1/sc。计算得，Vac＝2*R1*Iloop*sR9C1/(1+sR9C1) (5)Vdc＝2*R1*Iloop/(1+sR9C1) (6)
从上述两个表达式看出，H1(s)＝sR9C1/(1+sR9C1)是高通滤波器，H2(s)＝1/(1+sR9C1)是低通滤波器，R9的阻值和C1的容值共同决定了转折频率。对于Iloop，虽然既包含了直流分量，也包含了交流分量，但是经过滤波，Vac仅是环路交流分量的体现，Vdc仅包含了环路直流分量。
上面的推导中，电阻R3～R8的阻值都是相等，如果要调整2线到4线的AC增益，只需要改变电阻的比值假设R3＝R4＝R5＝R6＝a*R7＝a*R8，其中a为常数，同样可推导出Vac＝2aR1*Iloop*sR9C1/(1+sR9C1)(5)Vdc＝2aR1*Iloop/(1+sR9C1) (6)Vdc即为单纯直流，可用来进行摘机检测或环路限流，Vac则可以做为4线的发送端信号VTX送到CODEC。
图4示出了依照本发明的另一个较佳实施例，将分离出的交流信号与VREF叠加后作为VTX输出的电路图。在本实施例中，经过分离的交流信号，与语音编解码芯片的参考电压VREF叠加后输出，以取消SLIC至CODEC的隔直电容。这样又更加节省了集成电路的外围电容。
具体来讲，如图4所示，采样放大器分离出的交流信号Vac与语音编解码芯片的参考电压VREF，通过一个运算放大器叠加在一起，该运算放大器的输出即包含了VREF的直流又包含了Vac的交流，其作为用户线接口电路的VTX输出。此时的VTX信号无需再添加隔直电容即可直接输出给后面的语音编解码芯片的输入端。
以上实施例仅用以说明本发明而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，依据本发明的原则和精神可以对本发明的实施例进行各种修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
权利要求
1.一种用户线接口电路，至少包含连接在TIP线和TF线间的一采样电阻R1、连接在RING线和RF线间的一采样电阻R2、和一采样放大器，所述采样放大器对采样电阻上的电流进行采样并转变成电压；其特征在于进一步包含一积分器，对所述采样放大器构成反馈。
2.如权利要求1所述的用户线接口电路，其特征在于所述的积分器将所述采样放大器的输出反馈到所述采样放大器的正相输入端。
3.如权利要求1所述的用户线接口电路，其特征在于所述积分器的输出经一电阻R8反馈到所述采样放大器的正相输入端。
4.如权利要求1所述的用户线接口电路，其特征在于所述的积分器包含一运算放大器；一电容C1，对该运算放大器构成负反馈；和一电阻R9，连接于该运算放大器的反相输入端和所述采样放大器的输出端。
5.如权利要求1所述的用户线接口电路，其特征在于所述采样放大器的正相输入端和反相输入端均设置对地电阻，以提高该采样放大器输入的共模电压。
6.如权利要求1、2、3、4或5所述的用户线接口电路，其特征在于所述采样放大器输出端的信号，与VREF叠加后输出。
7.一种用户线接口电路中实现交直流分离的方法，其特征在于采用采样放大器对采样电阻上的电流进行采样并转变成电压；采用积分器与该采样放大器构成反馈。
8.如权利要求7所述的用户线接口电路，其特征在于所述的积分器将所述采样放大器的输出反馈到所述采样放大器的正相输入端。
9.如权利要求7所述的用户线接口电路，其特征在于所述积分器的输出经一电阻R8反馈到所述采样放大器的正相输入端。
10.如权利要求7、8或9所述的用户线接口电路，其特征在于将所述采样放大器输出端的信号，与VREF叠加后输出，以取消至CODEC的隔直电容。
全文摘要
一种在用户线接口电路中实现交直流分离的方法以及相应的用户线接口电路,该方法采用采样放大器对采样电阻上的电流进行采样并转变成电压;采用积分器与该采样放大器构成反馈。该用户线接口电路,至少包含:连接在TIP线和TF线间的一采样电阻R1、连接在RING线和RF线间的一采样电阻R2、和一采样放大器,所述采样放大器对采样电阻上的电流进行采样并转变成电压;其中进一步包含:一积分器,对所述采样放大器构成反馈。
文档编号H04M1/738GK1358011SQ0013622
公开日2002年7月10日 申请日期2000年12月14日 优先权日2000年12月14日
发明者孙洪军, 林武源, 王波, 卢宁 申请人:华为技术有限公司