一种二线四线转换电路的制作方法

本申请涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种二线四线转换电路。

背景技术：

传统的电话二线是采用电流环技术实现双向语音传送的，例如我们现在家里或办公室使用的固定电话，尽管在局与局、小区内，甚至小区到户，都采用了光纤传输或非对称数字用户线路(asymmetrical digital subscriber loop，ADSL)，但入户调制解调器到电话机之间仍然采用了二线语音传输的形式。然而，由于单一通道的光波无法双向传输数据，语音的双工在光纤中传输需要占用两个光波段，必然需要进行二线四线的转换。

二线四线转换，即将二线双工的模拟语音分离出接收和发送两个通道，分别连接四线输出端和四线输入端，以及将四线合并为二线。二线四线转换的技术关键一是在于二线中双路信号的分离，二是在于四线输入信号仅在二线端输出在四线输出端为零。

技术实现要素：

为了解决现有技术问题，本申请实施例提供了一种二线四线转换电路，能够将双路信号分离，并保证四线输入信号仅在二线端输出而在四线输出为零，以保证信号的传输质量。

本申请实施例提供的一种二线四线转换电路，包括：隔离电阻、第一放大单元和第二放大单元；

所述隔离电阻的第一端连接四线输入端，所述隔离电阻的第二端连接二线端；

所述第一放大单元的反相输入端连接所述隔离电阻的第二端，所述第一放大单元的正相输入端连接中点电位或接地，所述第一放大单元的输出端连接四线输出端；

所述第二放大单元的正相输入端连接所述隔离电阻的第一端；当所述第一放大单元的正相输入端连接中点电位时，所述第二放大单元的反相输入端连接中点电位；当所述第一放大单元的正相输入端接地时，所述第二放大单元的反相输入端接地，所述第二放大单元的输出端连接所述四线输出端；

所述第一放大单元，包括：第一放大器；

所述第二放大单元，包括：第二放大器；

所述第一放大器和/或所述第二放大器的增益可调；或者，所述第一放大器的反相输入端和/或所述第二放大器的正相输入端的输入信号可调。

可选的，所述第一放大单元，还包括：第一电阻、第二电阻和第三电阻；

所述第一电阻的第一端连接所述隔离电阻的第二端，所述第一电阻的第二端连接所述第一放大器的反相输入端；

所述第二电阻连接在所述第一放大器的反相输入端和输出端之间；

当所述第一放大单元的正相输入端连接中点电位时，所述第一放大器的正相输入端连接所述中点电位；当所述第一放大单元的正相输入端接地时，所述第一放大器的正相输入端接地；所述第一放大器的输出端经所述第三电阻连接所述四线输出端；

当所述第一放大器的增益可调时，所述第一电阻和/或所述第二电阻的阻值可调；

当所述第一放大器的反相输入端的输入信号可调时，所述第一电阻的阻值可调。

可选的，所述第二放大单元，还包括：第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻和第八电阻；

所述第四电阻的第一端连接所述隔离电阻的第一端；当所述第一放大单元的正相输入端连接中点电位时，所述第四电阻的第二端经所述第五电阻连接中点电位；当所述第一放大单元的正相输入端接地时，所述第四电阻的第二端经所述第五电阻接地；

所述第二放大器的正相输入端连接所述第四电阻的第二端；当所述第一放大单元的正相输入端连接中点电位时，所述第二放大器的反相输入端经所述第六电阻连接中点电位；当所述第一放大单元的正相输入端接地时，所述第二放大器的反相输入端经所述第六电阻接地，所述第二放大器的反相输入端经所述第七电阻连接所述第二放大器的输出端，所述第二放大器的输出端经所述第八电阻连接所述四线输出端；

当所述第二放大器的增益可调时，所述第六电阻和/或所述第七电阻的阻值可调；

当所述第二放大器的正相输入端的输入信号可调时，所述第四电阻和/或所述第五电阻的阻值可调。

可选的，还包括：第三放大单元和/或第四放大单元；

所述四线输入端经所述第三放大单元连接所述隔离电阻的第一端；

所述第一放大单元和所述第二放大单元的输出端经所述第四放大单元连接所述四线输出端。

可选的，所述第三放大单元，包括：第三放大器、第九电阻和第十电阻；

所述第三放大器的反相输入端经所述第九电阻连接所述四线输入端；当所述第一放大单元的正相输入端连接中点电位时，所述第三放大器的正相输入端连接中点电位；当所述第一放大单元的正相输入端接地时，所述第三放大器的正相输入端接地，所述第三放大器的输出端连接所述隔离电阻的第一端；

所述第十电阻连接在所述第三放大器的反相输入端和输出端之间。

可选的，所述第四放大单元，包括：第四放大器；

所述第四放大器的正相输入端连接所述第一放大单元和所述第二放大单元的输出端，所述第四放大器的反相输入端连接所述第四放大器的输出端，所述第四放大器的输出端连接所述四线输出端。

可选的，还包括至少一个隔离电容；

所述隔离电容，用于隔离噪声干扰和/或隔离直流。

与现有技术相比，本申请至少具有以下优点：

在本申请实施例中，二线的输入信号从二线输入端输入后，经第一放大器放大后直接在四线输出端输出，四线的输入信号从四线输入端输入后经隔离电阻后可以从二线输出端输出，实现了双路信号的分离。并且，四线的输入信号从四线输入端输入后，分别经第一放大单元和第二放大单元放大后，输出两路方向相反但幅值相等的信号至四线输出端，两个信号可相互抵消使得四线输出端的信号输出为零。由于，第一放大单元和/或第二放大单元的增益可调，或者，第一放大单元和/或第二放大单元中放大器的输入信号可调，在不同电话负载状态下，均可以使得第一放大单元和第二放大单元的输出幅值相等，保证了四线输入信号在四线输出端的输出信号为零，可以适应于多分机挂载的电话系统，尤其是消防电话系统，保证了通话的质量。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本申请实施例的具体应用场景示意图；

图2为本申请实施例提供的一种二线四线转换电路的结构示意图；

图3为本申请具体实施例提供的一种二线四线转换电路的电路拓扑；

图4为本申请实施例提供的另一种二线四线转换电路的结构示意图；

图5为本申请具体实施例提供的另一种二线四线转换电路的电路拓扑。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

为了便于理解，首先介绍本申请实施例的具体应用场景。

在电话通信领域，如图1所示，一方电话机经二线(即电话线)连接转换器后经四线(如光纤)连接至光端机，该光端机与另一光端机连接，另一光端机逐一经四线、转换器和二线与另一方电话机连接，从而实现了两方电话机之间的通信。其中，在二线处采用传统的双工语音技术，发送和接收的语音均经由二线传输。而在四线端则需要将发送通道和接收通道分开，以适应四线的单向传输特性。转换器，即用于二线和四线的转换，能够将二线的双路信号分离，并保证四线输入信号仅在二线端输出而在四线输出为零，以保证信号的传输质量。

在一些转换器中，一般采用电流镜和运算放大器实现，并采用平衡网络来抵消四线输入端输出至四线输出端的信号，以使四线输入信号在四线输出端为零。然而，在一些场景中，由于接入二线的电话机数量可变(例如二总线消防电话)，二线的阻抗会随着接入的电话机数量、电话插孔的数量以及随多方通话的接通数量变化，这就会导致平衡网络的平衡被打破，使得四线输入信号在四线输出端不为零，造成信号的串联，影响通信质量。

为此，本申请实施例提供了一种二线四线转换电路，在实现双路信号分离的基础上，能够适应性的调整平衡网络，实现平衡网络的动态平衡，以保证通信的指令。

基于上述思想，为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。

参见图2，该图为本申请实施例提供的一种二线四线转换电路的结构示意图。

本申请实施例提供的二线四线转换电路，包括：隔离电阻Rd、第一放大单元100和第二放大单元200；

隔离电阻Rd的第一端连接四线输入端VR，隔离电阻Rd的第二端连接二线端TEL；

第一放大单元100的反相输入端连接隔离电阻Rd的第二端，第一放大单元100的正相输入端连接中点电位Vcc或接地，第一放大单元100的输出端连接四线输出端VT；

这里需要说明的是，当采用单电源供电时，第一放大单元100的正相输入端连接中点电位Vcc；当采用双电源供电时，第一放大单元100的正相输入端接地。附图和后续说明均以单电源供电为例进行说明，双电源供电时与此类似，具体参加相关说明即可，不再赘述。

第二放大单元200的正相输入端连接隔离电阻Rd的第一端；当第一放大单元100的正相输入端连接中点电位Vcc时，第二放大单元200的反相输入端连接中点电位Vcc；当第一放大单元100的正相输入端接地时，第二放大单元200的反相输入端接地，第二放大单元200的输出端连接四线输出端VT；

在本申请实施例中，隔离电阻Rd用于隔离四线输入端VR和二线端TEL，以避免二线端TEL短路。隔离电阻Rd还用于隔离二线输入端至第二放大单元200的输入。具体实施时，可以根据实际情况具体设定隔离电阻Rd的阻值，例如100欧姆。

其中，第一放大单元100，包括：第一放大器N1B；第二放大单元200，包括：第二放大器N1C；

第一放大器N1B和/或第二放大器N1C的增益可调；或者，第一放大器N1B的反相输入端和/或第二放大器N1C的正相输入端的输入信号可调。

在本申请实施例中，第一放大器N1B的正相输入端连接第一放大单元100的正相输入端，第一放大器N1B的反相输入端连接第一放大单元100的反相输入端；第二放大器N1C的正相输入端连接第二放大单元200的正相输入端；第二放大器N1C的反相输入端连接第二放大单元200的反相输入端。

本申请实施例提供的二线四线转换电路的工作原理如下：

二线端TEL的输入信号经第一放大单元100的反相输入端输入，经第一放大器N1B放大后输出信号至四线输出端VT。并且，由于隔离电阻Rd的存在以及四线输入端VR的传输特性，二线端TEL的输入信号不会输出至四线输入端VR，避免了信号干扰。

四线输入端VR的输入信号经隔离电阻Rd输出至二线端TEL。四线输入端VR的输入信号还输入第二放大单元200，并经隔离电阻Rd输入至第一放大单元100，该输入信号经第一放大器N1B和第二放大器Amp放大后，分别输出幅值相等但极性相反的输出信号至四线输出端VT，使得四线输入端VR的输入信号在二线端TEL输出，但在四线输出端VT的输出为零，确保通话不串音、不啸叫，保证了通话质量。

可以理解的是，在本申请实施例中，可以通过对第一放大器N1B和/或第二放大器N1C的增益，或者，对第一放大器N1B的反相输入端和/或第二放大器N1C的正相输入端的输入信号进行调节，使得第一放大单元100和第二放大单元200构成的平衡网络可以适应于二线阻抗可变的情况，保证第一放大单元100和第二放大单元200输出幅值相等但极性相反的输出信号(如+Vout和-Vout)。这样，即可在不同的电话机挂载或接通的情况下，均保证四线输入段VR的输入端信号在四线输出端VT的电压为下面将举例说明具体如何将第一放大器N1B和/或第二放大器N1C的增益设置为可调；或者，第一放大器N1B的反相输入端和/或第二放大器N1C的正相输入端的输入信号设置为可调，这里先不赘述。

在本申请实施例中，二线的输入信号从二线输入端输入后，经第一放大器放大后直接在四线输出端输出，四线的输入信号从四线输入端输入后经隔离电阻后可以从二线输出端输出，实现了双路信号的分离。并且，四线的输入信号从四线输入端输入后，分别经第一放大单元和第二放大单元放大后，输出两路方向相反但幅值相等的信号至四线输出端，两个信号可相互抵消使得四线输出端的信号输出为零。由于，第一放大单元和/或第二放大单元的增益可调，或者，第一放大单元和/或第二放大单元中放大器的输入信号可调，在不同电话负载状态下，均可以使得第一放大单元和第二放大单元的输出幅值相等，保证了四线输入信号在四线输出端的输出信号为零，可以适应于多分机挂载的电话系统，尤其是消防电话系统，保证了通话的质量。

参见图3，该图为本申请具体实施例提供的一种二线四线转换电路的电路拓扑。相较于图2，该图提供了一种更加具体的二线四线转换电路。

在本申请实施例一些可能的实现方式中，第一放大单元，还可以包括：第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3；

第一电阻R1的第一端连接隔离电阻Rd的第二端，第一电阻R1的第二端连接第一放大器N1B的反相输入端；

第二电阻R2连接在第一放大器N1B的反相输入端和输出端之间；

当第一放大单元的正相输入端连接中点电位时，第一放大器N1B的正相输入端连接中点电位Vcc；当第一放大单元的正相输入端接地时，第一放大器N1B的正相输入端接地；第一放大器N1B的输出端经第三电阻R3连接四线输出端VT；

在本申请实施例中，由于第一放大器N1B为低阻抗输出，第三电阻R3起到保护作用，避免输出短路。

可以理解的是，第一放大器N1B的增益由第一电阻R1和第二电阻R2的比值决定，因此，当第一放大器N1B的增益可调时，第一电阻R1和/或第二电阻R2的阻值可调。

还需要说明的是，虽然输入至第一放大器N1B的反相输入端的输入信号由隔离电阻Rd和第一电阻R1的阻值决定，但是在本申请实施例中，当第一放大器N1B的反相输入端的输入信号可调时，仅将第一电阻R1的阻值设置为可调的原因在于隔离电阻Rd不仅影响输入至第一放大单元的信号大小，还影响输出至二线端TEL的信号大小，因此，对隔离电阻Rd进行调节会导致二线端TEL的输入信号变化，影响通话的质量。因此，在本申请实施例中，当第一放大器N1B的反相输入端的输入信号可调时，仅第一电阻R1的阻值可调。

在实际应用中，第一电阻R1和/或第二电阻R2的阻值可调具体可以是第一电阻R1和/或第二电阻R2为任意结构的可调电位器，该可调电位器还可以是可以利用软件调节阻值的可调电位器。下面将具体说明具体如何通过阻值可调的可调电位器对增益或输入信号进行调节，以使第一放大单元和第二放大单元的输出适应于不同的阻抗情况，保证四线输入端VR的输入信号在四线输出端VT的输出为零，这里先不赘述。

继续参见图3，在本申请实施例一些可能的实现方式中，第二放大单元，还可以包括：第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7和第八电阻R8；

第四电阻R4的第一端连接隔离电阻Rd的第一端；当第一放大单元的正相输入端连接中点电位Vcc时，第四电阻R4的第二端经第五电阻R5连接中点电位Vcc；当第一放大单元的正相输入端接地时，第四电阻R4的第二端经第五电阻R5接地；

第二放大器N1C的正相输入端连接第四电阻R4的第二端；当第一放大单元的正相输入端连接中点电位Vcc时，第二放大器N1C的反相输入端经第六电阻R6连接中点电位Vcc；当第一放大单元N1C的正相输入端接地时，第二放大器N1C的反相输入端经第六电阻R6接地；第二放大器N1C的反相输入端经第七电阻R7连接第二放大器N1C的输出端，第二放大器N1C的输出端经第八电阻R8连接四线输出端；

在本申请实施例中，由于第二放大器N1C为低阻抗输出，第八电阻R8起到保护作用，避免输出短路。需要说明的是，在实际应用中需要保证第三电阻R3和第八电阻R8的阻值相等，以保证四线输入端VR的输入信号在四线输出端VT的输出为零。

可以理解的是，第二放大器N1C的增益由第六电阻R6和第七电阻R7的比值决定，因此，当第二放大器N1C的增益可调时，第六电阻R6和/或第七电阻R7的阻值可调，图3仅以第六电阻R6可调为例示出本申请实施例提供的一种二线四线转换电路。

另外，由于四线输入端VR的输入信号经第四电阻R4和第五电阻R5分压后，输入第二放大器N1C，因此，当第二放大器N1C的正相输入端的输入信号可调时，第四电阻R4和/或第五电阻R5的阻值可调。

在实际应用中，第六电阻R6和/或第七电阻R7的阻值可调、第四电阻R4和/或第五电阻R5的阻值可调具体可以是第六电阻R6和/或第七电阻R7的阻值可调、第四电阻R4和/或第五电阻R5的阻值可调为任意结构的可调电位器，该可调电位器还可以是可以利用软件调节阻值的可调电位器。

参见图4，该图为本申请实施例提供的另一种二线四线转换电路的结构示意图。

在本申请实施例一些可能的实现方式中，该二线四线转换电路还可以包括：第三放大单元300和/或第四放大单元400；

四线输入端VR经第三放大单元300连接隔离电阻Rd的第一端；

第一放大单元100和第二放大单元200的输出端经第四放大单元400连接四线输出端VT。

在本申请实施例一些可能的实现方式中，如图5所示，第三放大单元300，可以包括：第三放大器N1A、第九电阻R9和第十电阻R10；

第三放大器N1A的反相输入端经第九电阻R9连接四线输入端VR；当第一放大单元的正相输入端连接中点电位Vcc时，第三放大器N1A的正相输入端连接中点电位Vcc；当第一放大单元的正相输入端接地时，第三放大器N1A的正相输入端接地；第三放大器N1A的输出端连接隔离电阻Rd的第一端；

第十电阻R10连接在第三放大器N1A的反相输入端和输出端之间。

在本申请实施例一些可能的实现方式中，第四放大单元400，可以包括：第四放大器N1D；

第四放大器N1D的正相输入端连接第一放大单元100和第二放大单元200的输出端，第四放大器N1D的反相输入端连接第四放大器N1D的输出端，第四放大器N1D的输出端连接四线输出端VT。

还需要说明的是，在实际应用中，由于二线和四线中一般以交流电的形式进行数据的传输，因此，在一些可能的设计中，本申请实施例提供的二线四线转换电路还包括至少一个用于隔离噪声干扰(如直流、环境噪声等)和/或隔离直流的隔离电容。作为一个示例，隔离电容的设置可以如图5所示。可以理解的是，图5仅为对隔离电容和可调电位器的示例性说明，本申请实施例中隔离电容的设置方式并不限于图5所示的实现方式，本申请实施例对此不做具体限定，这里也不再一一赘述。

以上所述，仅是本申请的较佳实施例而已，并非对本申请作任何形式上的限制。虽然本申请已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本申请。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本申请技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本申请技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本申请技术方案的内容，依据本申请的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本申请技术方案保护的范围内。