专利名称:具有改进的拨号脉冲电路的电话机的制作方法
本发明涉及一种电话机，该电话机包括一个拨号脉冲电路，该拨号脉冲电路有两个连接用户线用的端子，和一个脉动中断用户线用的双极开关晶体管，双极开关晶体管的主电流通路安置在电话机其中一个端子与其余电路元件之间，其发射极接到上述的端子上。拨号脉冲电路还有一个控制电路和一个接到开关晶体管基极的可控电流源，电流源的输出电流在控制电路的控制下随线路电流而增加。
本发明也涉及适用于这种电话机用的拨号脉冲电路。
这种电话机在美国专利4，413，159中有介绍。
通常，适宜拨号脉冲用的电子电话机总需要有一个电子脉冲元件，最好是一个晶体管。要为这种电话机(若接到一个用户长线路上)提供足够的电源电压，要求脉冲元件在导通情况下两端的电压降尽量小。
采用在饱和状态下的双极晶体管和栅压远远超过阈电压的场效应晶体管可以满足上述低压降的要求。此外，应从这两种晶体管选择导通型式，使其各控制电极的电压恒定处在用户线两导线之间的电压。之所以提出后一种要求是因为，如果不满足这个要求，就需要采用一个升压电路以激励开关晶体管，这从需要增加线路和这种电路在干扰高频电压下工作这两方面来看，是我们所不希望的。
作为在较低线路电压下甚至还工作的电子电话机的一个开关晶体管来说，场效应晶体管比双极晶体管效果差。场效应晶体管的控制电压与源极电压相差太大(例如3.5伏)，因而在直流线路电压低时(例如4.2伏)，幅值为(譬如说)3伏叠加到直流线路电压上的声频信号会使场效应晶体管截止。
双极晶体管可以满足低压降和低激励电压的要求。这些晶体管，如果其导通型式一经选择，它们的各发射极(可以按导电方向)连接到电话机各端子上(即接到引入的用户线上)，则还可以满足其使控制电压处在用户线路线间电压值的要求。
上述美国专利介绍了一种双极开关晶体管的发射极接到引入用户线路上的电话电路。为使该开关晶体管无需在线路电流低时过多从线路电流获取基极电流而可以在饱和状态下保持流有任何值的线路电流，该晶体管由使开关晶体管的基极电流与电话线路电流成线性关系的可调电流源激励。为达到此目的，拨号脉冲电路包括一个电流反映电路(current mirror circuit)，串联联接在开关晶体管与电话电路其余元件之间。此电流反映电路产生的电压损失至少为一个二极管的正向电压，因而大约为0.7伏。这个代价相当于电话电路其余各元件可利用的电源电压，这是我们所不希望的。
本发明的目的是提供本说明前序中所述的那一种电话机，在这种电话机中，仅由晶体管的饱和电压减小的线路电压适用于电话电路的其余元件。
为此，本发明的电话机的特征在于，电话机的控制电路包括一个获取与线路电流成正比的控制电压用的变换装置，且可控电流源系设计成电压可控的电流源，来自变换装置的控制电压即加到电流源的控制输入端。
本发明是基于这样一个创造性的见解提出的，即提供正比于线路电流的控制电压并采用电压可控的电流源，比起直接提供与线路电流成正比的控制电流，所产生的电压降要小得多。
本发明实施方案的电话机，其特征在于，电流源包括一个控制晶体管和一个主电流晶体管，主电流晶体管的集电极形成电流源的输出端，主电流晶体管的发射极一方面通过发射极电阻器接到另一个端子，而另一方面接到控制晶体管的基极，主电流晶体管的基极接到控制晶体管的集电极，而且控制晶体管的发射极形成电流源的控制输入端，并采用电源装置从前一个端子供电到控制晶体管的集电极。
如此获得的电流源给开关晶体管的基极提供正比于线路电流的电流，而不致在开关晶体管与电话电路其余元件之间的电流通路产生电压降。这样做就使开关晶体管无论线路电流多少都可以始终保持饱和状态。
在本发明一个具体实施例的电话机中，电话机的特征在于，为调节稳压直流线路电压，电话机包括一个有源线路稳压电路，该稳压电路有一个输出晶体管，晶体管的发射极通过一个发射极电阻器接到另一个端子，几乎线路的整个电流都流经该输出晶体管，且变换装置即由该发射极电阻器形成。
有了这种结构，就可利用已存在于发射极电阻器两端的电压降作为电压控制电流源的控制电压。
现在参照下列附图进一步说明本发明及其优点，附图中，同样的元件采用同样的编号，其中图1是本发明拥有一个PNP晶体管作为脉冲元件的电话机;
图2是本发明一个拥有NPN晶体管作为脉冲元件的实施例;
图3是图2电路中所采用的电平移动电路。
从图1可以看到本发明电话机电路的各元件，这些元件仅仅对本发明才具有一定的意义。图中未示出的用户线系通过图中也未示出的整流电桥接到端子2-1和2-2上的。端子2-1接到PNP开关晶体管4的发射极。该晶体管的集电极通过串联联接的一个线路终端电阻6和电源电容器8接到线路端子2-2上。传输电路10借助于其各电源端子并联到电源电容器8上。传输电路10的一个线路电流端子接到晶体管4的集电极与线路终端电阻6的汇接点，电路10的余下的线路电流端子则通过电阻12接到端子2-2。
电流源14包括一个控制晶体管16、一个主电流晶体管18、一个电源晶体管22、一个发射极电阻器20和另外两个电阻器24和26。主电流晶体管18的集电极接到开关晶体管4的基极，晶体管18的发射极通过发射极电阻器20接到端子2-2。主电流晶体管18的发射极同样接到控制晶体管16的基极，控制晶体管16的集电极则接主电流晶体管18的基极。控制晶体管16的发射极形成电流源14的电压控制输入端。电源晶体管22的发射极接到控制晶体管16的集电极，晶体管22的集电极通过电阻器24接到端子2-1。电源晶体管22的基极同样也通过电阻器26接到端子2-1。电源晶体管22的基极形成电流源14的脉冲输入端。此脉冲输入端经过二极管31接到脉冲电路32的输出端，该二极管的阳极与此脉冲输入端相连接。该脉冲电路的各电源端子与电源电容器8并联。电流源14的电压控制输入端接到传输电路10的另一个线路电流端子。
线路终端电阻6与电源电容器8的汇接点通过电阻器30接到电流源14的脉冲输入端。开关晶体管4的发射极与基极之间接有电阻28。
为说明图1所示电路的工作情况，我们假设传输电路10包括一个有源线路稳压电路，用以调节稳压直流线路电压，这种稳压电路有一个输出晶体管，接在传输电路10各线路电流端子之间。该输出晶体管的发射极通过串联电阻器12接到线路端子2-2上。在这种稳压电路中，几乎线路的整个电流都能通过输出晶体管。假设线路的整个电流都可以通过此输出晶体管，因而可以通过串联电阻器12，因此，电阻器12两端的电压正比于线路电流。
电阻器12两端的电压系加到晶体管16的发射极上，该发射极形成电流源14的电压控制输入端。因此，电阻器20两端的电压等于串联电阻器12两端的电压与晶体管16的基极-发射极电压的和。这样，通过电阻器20的电流，因而通过晶体管18的电流，都与线路电流成线性关系。流过晶体管18的电流由一个恒定部分和一个与线路电流成正比的部分组成。恒定部分等于晶体管16的基极-发射极电压与电阻器20的比值;正比于线路电流的部分的比例常数等于电阻器12与电阻器20的比值。按上述方式选择开关晶体管4的激励电流，就可以使晶体管4无论在线路电流大或小时都始终处于饱和状态。
不考虑开关晶体管4的开关状态，晶体管16和18通过与其串联联接的电源晶体管22和电阻器24，都能继续不断地获得电流。若使晶体管4截止，则应用晶体管22即可使电路各端子呈高阻抗。若激励晶体管22连同其导通开关晶体管4，使其处于饱和状态，则电阻器24保证在各端子能检测出意义明确的阻抗值。当令开关晶体管4截止时，电阻器26就能使晶体管22导通。由于电阻器26的电阻值高，因而插接一个附加电阻器30。换句话说，晶体管4从截止状态转变到导通状态的时候，端子2-1和2-2间的电压因为线路电流在线路电阻上的压降而下降。由于这个缘故，晶体管22的基极电流会变得太小，因而使晶体管4保持不饱和状态。为避免这种情况发生，加进电阻器30用来向晶体管22的基极供应足够的电流。
脉冲电路32用转换开关形象地表示出来，它可任意给其输出端加正线路电压或负线路电压。此电路只从电话线路上获取小量电源电流。若脉冲电路32的输出电压等于负电源电压，由于电阻器30和26连接在较高的电压上，会使二极管31导通。这时二极管31上的电压大约为0.7伏(二极管导电时的电压)，结果会使晶体管22截止，因而也使晶体管18截止，从而使开关晶体管4也截止。若脉冲电路32的输出电压等于正电源电压，会使二极管31截止。那时通过电阻器26和30将电流供应给晶体管22的基极。二极管31的作用是使晶体管22的基极电流不会变得过分大。
图2电路的设计采用了NPN开关晶体管4，作为图1电路的一种变型。图2是由图1派生出来的，其中加入了测量电阻器54，加入了电平移动电路34，电流源14的所有晶体管选用了互补导通型。测量电阻器54接在端子2-1与传输电路10的输入线路电流端子之间，由控制晶体管16的发射极形成的控制输入端也接到该输入线路电流端子上。电平移动电路34的电源端子40接到端子2-1上，此电路的电源端子42则接到开关晶体管4的集电极上。电路34的信号输入端36接到脉冲电路32的输出端，电路34的信号输出端38接到电流源14的脉冲输入端。图3是电平移动电路34的一个实施例。
图1中串联电阻器12的功能在图2中由测量电阻器54代替，因而电流源14产生的电流与测量电阻器54两端的压降成线性关系。除此之外，图2中电流源14的工作情况与参照图1所述的一样。
电平移动电路34有双重作用当开关晶体管4处于导通状态时，此电路借助电阻器20起限流作用，当晶体管4处于截止状态时，此电路防止电流通过电流源14漏泄。若晶体管22的基极通过脉冲电路32使其电位与晶体管4集电极的电位相等，则由于晶体管4导通，通过电阻器20、晶体管18的发射极-基极结、晶体管22的发射极-基极结，再通过脉冲电路32到晶体管4的集电极就形成一个电流通路。在如此形成的电流通路中，电流主要取决于电阻20的大小，因此电流会变得过大。若晶体管22的基极是通过脉冲电路32接到电阻器6和电容器8的汇接点，则晶体管18有可能保持在微小的电流下导通。于是尽管激励是朝截止状态进行也不能使开关晶体管4充分截止。这种现象可以是由附加电话电路的供电电流引起的，该供电电流流经线路终端电阻器6，在那里产生压降。此压降促使晶体管22和18不能完全截止，开关晶体管4的基极仍有微量电流供应。
电平移动电路34的设计如图3所示。在电源端子40和42之间连续串联配置有电阻器44、电阻器46和晶体管52的主电流通路，晶体管52的发射极接到电源端子42上。在信号输入端36和晶体管52的基极之间接有电阻器48，晶体管52的发射极-基极结则并联接有电阻器50。电源端子40与信号输出端38之间接有晶体管56的主电流通路，晶体管56的发射极接到电源端子40上。晶体管56的基极接到电阻器44和46的汇接点。
电平移动电路34的工作情况如下若令信号输入端36通过脉冲电路32使其电位与端子42的电位相同，则会使晶体管52截止，因而也使晶体管56截止，但在电流源14中，电阻器20、晶体管18的发射极-基极结、晶体管22的发射极-基极结通过电阻器26至端子2-2形成一个电流通路。电流流经此电流通路促使晶体管18导通，从而使开关晶体管4饱和。
若信号输入端36通过脉冲电路32取得线路终端电阻器6与电源电容器8之间汇接点的电位，晶体管52会导通。因此，晶体管56会饱和，从而使信号输出端38的电压变得大体上与端子2-1的电压相等。这时晶体管22的基极会收到同样的电压，从而使晶体管22，因而也使晶体管18截止。这样做就可以使开关晶体管4截止而不可能有电流漏泄。
下面是实现本发明上述诸实施例所需的一系列元件值一览表。
元件 元件值电阻器6 600欧电阻器8 100微法电阻器12 20欧电阻器20 200欧电阻器24 10千欧电阻器26 220千欧电阻器28 10千欧电阻器30 100千欧电阻器44 100千欧电阻器46 250千欧电阻器48 25千欧电阻器50 100千欧电阻器54 30欧
权利要求
1.一种电话机，包括一个拨号脉冲电路，该拨号脉冲电路有两个连接用户线用的端子，和一个脉动中断用户线用的双极开关晶体管，双极开关晶体管的主电流通路安置在电话机两个端子中的一个端子和其余电路元件之间，其发射极接到该端子上，拨号脉冲电路还有一个控制电路和一个接到开关晶体管基极的可控电流源，电流源输出电流在控制电路的控制下随线路电流而增加，所述电话机的特征在于，电话机的控制电路包括一个获取与线路电流成正比的控制电压用的变换装置，且可控电流源系设计成电压可控的电流源，来自变换装置的控制电压即加到电流源的控制输入端。
2.如权利要求
1所述的电话机，其特征在于，电流源包括一个控制晶体管和一个主电流晶体管，主电流晶体管的集电极形成电流源的输出端，主电流晶体管的发射极一方面通过发射极电阻器接到另一个端子，而另一方面接到控制晶体管的基极，主电流晶体管的基极接到控制晶体管的集电极，而且控制晶体管的发射极形成电流源的控制输入端，并采用电源装置从前一个端子供电到控制晶体管的集电极。
3.如权利要求
2所述的电话机，其特征在于，电源装置系由另一个晶体管的主电流通路和一端接到前一个端子另一端接到该晶体管集电极的电阻器串联配置形成的，该晶体管的发射极接到控制晶体管的集电极。
4.如权利要求
3所述的电话机，其特征在于，另一个晶体管的基极接到一个拨号脉冲发生器的输出端。
5.如以上其中一个权利要求
所述的电话机，其特征在于，为调节稳压直流线路电压，电话机包括一个有源线路稳压电路，该稳压电路有一个输出晶体管，晶体管的发射极通过一个发射极电阻器接到另一个端子，大体上线路的整个电流都流经该输出晶体管，且变换装置即由该发射极电阻器形成。
6.一种拨号脉冲电路，其特征在于，该拨号脉冲电路适合用于上述其中一个权利要求
所述的电话机中。
专利摘要
对一个拨号脉冲电话机来说，总希望脉冲开并4两端的压降低，且脉冲开关的控制电压处于引线2-1与2-2各电压之间。要满足这些要求，可选用发射极接到用户线上那种导通型式的双极晶体管作为开关元件。为使该开关晶体管无论线路电流多大始终处在饱和状态，用一个电源电流与线路电流成线性关系的电流源激励该晶体管。为避免控制电路在该电流源上产生太大的压降，因而使电话机其余各电路的电压过低，将此电流源设计成电压电流源。可采用与线路电流成线性关系的电压激励此电流源。
文档编号H04M1/31GK87104660SQ87104660
公开日1988年1月27日 申请日期1987年7月4日
发明者亨德里克斯·安东尼·赫尔曼·多兰 申请人:菲利浦光灯制造公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan