专利名称：一种用户线接口电路及实现极性反转的方法
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)。
极性反转的功能是指电话的TIP、RING两线电压，在正常情况下，TIP的电压要高于RING线的电压，在极性反转情况下，RING线电压高于TIP线的电压。该功能用于计费电话中的计费信号提供。
在通常的厚膜SLIC方案中，要实现极性反转需要增加继电器来控制TIP、RING两线的切换，从而达到控制极性反转的目的。如图2所示，继电器选择切换外部的TIP、TING两线和厚膜TIP、RING两线的连接选择，来实现极性反转。这种实现极性反转方案的缺点在于需要增加反极继电器，而继电器的体积较大，难以在用户板上实现高密度的集成；使用继电器也会带来成本的上升；继电器在进行反极动作的瞬间会听到“咔嗒”的声音。
本发明的目的在于提供一种适于IC化的可以简便实现极性反转的用户线接口电路，以及相应的实现极性反转的方法。
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RING驱动器和TIP驱动器，其特征在于RING驱动器接成反相放大器的形式，将TIP驱动器输出的交直流信号反相放大。
根据本发明的另一个方面，提供了一种在用户线接口电路中实现极性反转的方法，其特征在于RING驱动器接成反相放大器的形式，将TIP驱动器输出的交直流信号反相放大，以在TIP驱动器的输出电位和RING驱动器的输出电位之间建立关联；并通过调整TIP驱动器的输出直流电位实现极性反转。
本发明的核心思想在于将RING驱动器接成反相放大器的形式，对TIP驱动器输出的交直流信号反相放大，以此在TIP驱动器的输出电位和RING驱动器的输出电位之间建立关联。这样，通过调整TIP驱动器的输出直流电位即可简便地实现电话环路的极性反转功能。
本发明避免了使用继电器作为极性反转器件，从而成为一种适宜集成电路(IC)化的极性反转方案，可以低成本且简便地实现用户线接口电路的集成电路化，避免了由于使用继电器作为极性反转器件导致的各种缺点。本发明实现极性反转功能的电路规模较小，相关电路不仅用于简便地实现极性反转，实际上由于TIP驱动器的输出电位和RING驱动器的输出电位之间所建立的关联，同时也可以实现2线差分信号，这种对元件的高效率的使用可以进一步降低用户线接口电路的电路规模，降低生产成本及故障率。
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示出了现有技术中采用继电器实现极性反转功能的方案；图3示出了依照本发明的第一较佳实施例的用户线接口电路中，其TIP驱动器和RING驱动器的电路图；图4示出了依照本发明的第一较佳实施例的用户线接口电路中使用的限流电路的电路图；图5示出了依照本发明的第二较佳实施例的用户线接口电路中，TIP驱动器的电路图；图6示出了依照本发明的第三较佳实施例的用户线接口电路中，其TIP驱动器和RING驱动器的电路图；图7示出了依照本发明的第四较佳实施例的用户线接口电路中，其TIP驱动器和RING驱动器的电路图。
根据本发明的一个方面提供的一种用户线接口电路，至少包含RING驱动器和TIP驱动器，其特征在于RING驱动器接成反相放大器的形式，将TIP驱动器输出的交直流信号反相放大。此种电路设计在TIP驱动器的输出电位和RING驱动器的输出电位之间建立了紧密关联，可以达到通过调节TIP驱动器的输出直流电位，而调节RING驱动器输出电位的目的，以非常简单的实现极性反转。
较佳地，RING驱动器的反相输入端分别经电阻R1接到RF端/RING端，和经电阻R2接到TF端/TIP端；TIP驱动器接成包含负反馈回路的放大器形式，其反相输入端经电阻R3接到TF端/TIP端，TIP驱动器的一个输入端连接VRX端，利用VRX端的直流电位产生TIP驱动器的输出直流电位。
较佳地，TIP驱动器的一个输入端并且连接VREF端。其中VREF为一般语音编解码芯片的一个输出。
较佳地，进一步包含一限流电路，连接在RING驱动器或TIP驱动器的正相输入端或反相输入端，该限流线路可以调节该输入端的电位，以限制电话环路的电流。
较佳地，TIP驱动器的反相输入端并且连接到四线发送端VTX。
较佳地，所述的电阻R1和电阻R2的阻值相同，且RING驱动器的正相输入端电压为VBAT/2可调。其中VBAT为直流馈电的电源电压。
较佳地，TIP驱动器可以接成相对于VRX端的反相放大器、同相放大器、或跟随器的形式，其正相输入端连接VREF端。
较佳地，TIP驱动器的反相输入端经电阻R4连接到VRX端，正相输入端连接VREF端。
较佳地，TIP驱动器的正相输入端经电阻R5接到VRX端，该正相输入端并且经电阻R6接到VREF端。
根据本发明的另一个方面提供的一种在用户线接口电路中实现极性反转的方法，其特征在于RING驱动器接成反相放大器的形式，将TIP驱动器输出的交直流信号反相放大，以在TIP驱动器的输出电位和RING驱动器的输出电位之间建立关联；并通过调整TIP驱动器的输出直流电位实现极性反转。
较佳地，TIP驱动器接成包含负反馈回路的放大器形式，利用VRX输入直流电位来产生TIP驱动器的输出直流电位。
较佳地，利用VREF和/或VRX的直流电位确定TIP驱动器的输出的直流电位，以实现极性反转。
图3示出了依照本发明的第一较佳实施例的用户线接口电路中，其TIP驱动器和RING驱动器的电路图。如图3所示，RING放大器接成反相放大的形式，正相输入端接一个用于电话环路限流的限流电路，在该限流电路不启动限流的情况下，正相输入端的电位为VBAT/2，RING放大器的反相输入端分别接等值电阻R1和R2到RF和TF端。RING放大器对TF的输出的交流和直流同时进行反相放大。推导RF和TF端点电压满足以下公式VRF＝VBAT-VTF，其中TF和RF为TIP、RING放大器的输出端点，经过外接的两个采样电阻就到了TIP、RING两线。
因此RING放大器输出的AC信号和TIP放大器的AC信号相位相差180度，TIP、RING构成差分输出。假设TF端的直流电位比BGND(Battery Ground，负电源地，电池地)低V1，则RF端的直流电位比VBAT高V1。通过RING放大器的反相放大形式，达到了控制两线交直流信号的目的。
由于以上RING放大器的特性，极性反转可以通过只控制TIP的直流电位而实现，如果把TF端的电位降低至比VBAT高V1，则RF端的电位就比BGND低V1。在本实施例中，TIP驱动器采用运算放大器接成相对于VRX的反相放大器的形式，其反相输入端经电阻R4连接到VRX端，正相输入端连接语音编解码芯片的VREF端。通常CODEC的输出是一定的交流叠加一定的直流，本实施例通过合理利用VREF和VRX的直流电位来决定TF端口的直流电位。
在TIP、RING驱动器为电压馈电形式的情况下，如果TIP、RING输出直流电压不变，则随着电话环路的环阻变化，TIP、RING馈出的电流会有相当大的变化，为了避免短环路时馈出的电流太大，需要合适的反馈控制，在环路电流达到一定的程度时，通过减小TIP/RING两线的压差来减小馈电电流。因此本实施例中在RING驱动器的正相输入端接一个限流电路。
图4示出了依照本发明的第一较佳实施例的用户线接口电路中使用的限流电路的电路图。R11和R12的阻值相等，在Gm模块不输出电流时，中间电位就是VBAT/2，R13和外接电容C11决定了低通滤波的转折频率，Gm是一个电压变电流的模块，Vdc为经测量出的电话环路的直流电压，Vdc和内定的一个阈值电压进行比较，当Vdc＜Vth时，环路电流较小，不必进行限流，Gm模块不输出电流，当Vdc＞Vth时，环路电流较大，这时Gm模块输出电流抬升VBAT/2的电位，从而RING驱动器的输出直流电位抬升，TIP和RING之间压差减小，达到限流的目的。在这个电路中，除了电容C1是需要外接，其余的电路都可以集成在IC内部。
图5示出了依照本发明的第二较佳实施例的用户线接口电路中，TIP区动器的电路图。如图5所示，TIP驱动器相对于VRX接成正相放大器的形式，其正相输入端经电阻R5接到VRX，该正相输入端并且经电阻R6接到VREF。在本实施例中，较佳地，TIP驱动器的反相输入端并且经电阻R7连接到四线发送端VTX，当然将从VTX取出的交流信号输入TIP驱动器的反相输入端也是可以的。
图6示出了依照本发明的第三较佳实施例的用户线接口电路中，其TIP驱动器和RING驱动器的电路图。如图6所示，反馈电阻R3的一端接在TIP驱动器的反相输入端，另一端接在TIP端，这样更加减小了Rsense的匹配误差对“对地平衡”这项指标的影响。在TIP驱动器采用这种形式时，如图6所示，RING驱动器的外接电路也要做相应改变。
图7示出了依照本发明的第四较佳实施例的用户线接口电路中，其TIP驱动器和RING驱动器的电路图。在TIP驱动器通过运算放大器的形式实现了交流和直流信号的叠加，交流输入端有VTX和VRX，VTX是四线发送端信号，VRX信号在这里的出现是为了实现一定的交流阻抗匹配。在本实施例中，将限流电路和反转控制电路合并成一个限流及反转控制电路，该电路控制TIP驱动器正输入端的电位，从而实现极性反转，和两种极性下的限流馈电等功能。
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RING驱动器和TIP驱动器，其特征在于RING驱动器接成反相放大器的形式，将TIP驱动器输出的交直流信号反相放大。
2.如权利要求1所述的用户线接口电路，其特征在于RING驱动器的反相输入端分别经电阻R1接到RF端/RING端，和经电阻R2接到TF端/TIP端；TIP驱动器接成包含负反馈回路的放大器形式，其反相输入端经电阻R3接到TF端/TIP端，TIP驱动器的一个输入端连接VRX端，利用VRX端的直流电位产生TIP驱动器的输出直流电位。
3.如权利要求1或2所述的用户线接口电路，其特征在于TIP驱动器的一个输入端并且连接VREF端。
4.如权利要求1或2所述的用户线接口电路，其特征在于进一步包含一限流电路，连接在RING驱动器或TIP驱动器的正相输入端或反相输入端，该限流线路可以调节该输入端的电位，以限制电话环路的电流。
5.如权利要求1或2所述的用户线接口电路，其特征在于TIP驱动器的反相输入端并且连接到四线发送端VTX。
6.如权利要求2所述的用户线接口电路，其特征在于所述的电阻R1和电阻R2的阻值相同，且RING驱动器的正相输入端电压为VBAT/2可调。
7.如权利要求2所述的用户线接口电路，其特征在于TIP驱动器可以接成相对于VRX端的反相放大器、同相放大器、或跟随器的形式，其正相输入端连接VREF端。
8.如权利要求2所述的用户线接口电路，其特征在于TIP驱动器的反相输入端经电阻R4连接到VRX端，正相输入端连接VREF端。
9.如权利要求2所述的用户线接口电路，其特征在于TIP驱动器的正相输入端经电阻R5接到VRX端，该正相输入端并且经电阻R6接到VREF端。
10.一种在用户线接口电路中实现极性反转的方法，其特征在于RING驱动器接成反相放大器的形式，将TIP驱动器输出的交直流信号反相放大，以在TIP驱动器的输出电位和RING驱动器的输出电位之间建立关联；并通过调整TIP驱动器的输出直流电位实现极性反转。
11.如权利要求10所述的在用户线接口电路中实现极性反转的方法，其特征在于TIP驱动器接成包含负反馈回路的放大器形式，利用VRX输入直流电位来产生TIP驱动器的输出直流电位。
12.如权利要求10或11所述的在用户线接口电路中实现极性反转的方法，其特征在于利用VREF和/或VRX的直流电位确定TIP驱动器的输出的直流电位，以实现极性反转。
全文摘要
一种适于IC化的可以简便实现极性反转的用户线接口电路,以及相应的实现极性反转的方法。其中RING驱动器接成反相放大器的形式,将TIP驱动器输出的交直流信号反相放大,以在TIP驱动器的输出电位和RING驱动器的输出电位之间建立关联;并通过调整TIP驱动器的输出直流电位实现极性反转。
文档编号H04M1/738GK1358013SQ00136230
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