专利名称：用于电子式地生成呼叫阻抗的电路装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种如权利要求1的前序部分所述的电路装置，也即一种在电话设备中电子式地生成呼叫阻抗的电路装置，且该装置具有可在第一和第二输入端之间量取的呼叫交变电压。
在模拟通信系统中，为了把到达的呼叫通告用户，需把呼叫信号传输到用户的终端设备上。这种呼叫信号设计成一种正弦形交变电压，即所谓的呼叫电压或呼叫交变电压。被呼叫的用户终端设备必须识别该呼叫信号并根据需要对该呼叫信号作出反应(比如通过呼叫声通告被叫用户或接到线路上)。用户终端设备为了与电话线相匹配而形成呼叫阻抗，而该阻抗由于不同国家电话网的构造不同必须满足不同的要求。对于德国，呼叫阻抗要求可参阅联邦邮电BAPT 223 ZV5标准的要求目录02.05.1994，第12页，第2.6.1节呼叫阻抗。
通常，用户终端设备的呼叫阻抗由电阻和电容构成，其中，电阻构成呼叫阻抗的阻性部分，而电容构成呼叫阻抗的容性部分。在此，电阻和电容的值必须与规定了某些呼叫阻抗值的国家要求相匹配。这种要求取决于某国家所特有的用户终端设备的构造。而缺点是在用户终端设备的制造中增加了耗费，原因是对于各国家来说，必须制定自己的、满足呼叫阻抗要求的用户终端设备方案。
在美国专利US 5，485，516中公开了使电话线的线路阻抗通过晶体管和控制该晶体管的调节装置而与诸如传输特征等线路情况相匹配。然而该呼叫阻抗由电容和电阻来实现，其中这两个都是根据国家来进行匹配的。
从而本发明的技术任务在于，提供一种前述种类的电路装置，其中呼叫阻抗通过电路技术简单而灵活地与现有状况相匹配。
根据本发明，该任务通过具有权利要求1的特征部分的电路装置而得到解决。
据此，提供一种前述种类的电路装置，其中设置了调节装置来调节阻抗，使得呼叫阻抗与现有状况相匹配，并且调节装置具有可编程数字滤波器，且调节蓑置的传输函数可以通过数字滤波器的滤波器系数的编程来进行调节。
该电路装置的优选扩展方案由各从属权利要求中给出。
通过本发明的调节装置可以对呼叫阻抗进行编程，并且从而可以与各种期望的情况相匹配，比如与不同国家特定的要求相匹配。为此，调节装置具有比如通过程控单元来进行编程的数字滤波器。调节装置的传输函数以及呼叫阻抗可以通过数字滤波器的滤波器系数的编程来进行调节。在一个有利的实施方案中，程控单元是作为已知的诸如数字信号处理器(DSP)的微处理器来构造的。在一个尤其优选的实施方案中，数字滤波器是以程序的形式在数字信号处理器中实现的。
从而，特别是在用户终端设备的制造中具有一些优点由于用户终端设备的构造被标准化，并且仅通过调节所述调节装置的传输函数就能确定其构造，所以在任一个国家都可以使用这种用户终端设备。
在一个优选的扩展方案中，电路装置通过联接在双线线路的第一端和整流器之间的电容、以及其负载段联接在整流器的第一输出和参考电位之间的晶体管来构成呼叫阻抗。该晶体管由调节装置来进行控制，其中调节装置的传输函数是可调节的，以便使呼叫阻抗与国家特定的要求相匹配。特别是在用户终端设备的制造中具有一些优点由于用户终端设备的构造被标准化，并且仅通过调节所述调节装置的传输函数就能确定其构造，所以在任一个国家都可以使用这种用户终端设备。
在一个优选的实施方案中，数字滤波器前串接了数字逆变电路。在另一个优选的实施方案中，数字滤波器后串接了数字整流电路。
在一个优选的实施方案中，调节装置具有串接在晶体管之前的模拟积分电路，该积分电路对第一和第二输入电压之差进行积分，并且用其输出信号控制晶体管。
在另一个优选的实施方案中，分压器把整流器的第一输出上的电压分出一个较小的电压。
在一个尤其优选的实施方案中，数字逆变电路以及数字滤波器和数字整流电路被集成到一个数字组件中。
在一个优选的实施方案中，模数转换器、数模转换器和模拟集成电路被集成到一个模拟组件中。
在另一优选的实施方案中，调节装置包含有一个串接在第一晶体管的控制端之前的第一模拟积分电路，该电路对第一和第二输入电压之差进行积分并用其输出信号控制第一晶体管，所述调节装置还具有一个串接在第二晶体管的控制端之前的第二模拟积分电路，该电路对第三和第四输入电压之差进行积分并用其输出信号控制第二晶体管。有利的是，该电路装置完全不需要整流电路来对呼叫交变电压进行整流。
第一分压器优选地对呼叫交变电压的第一电位进行分压，而第二分压器则对呼叫交变电压的第二电位进行分压。
在一个优选的实施方案中，第一和第二模数转换器、第一和第二数模转换器以及第一和第二模拟积分电路被集成到一个模拟组件中。
在一个优选的实施方案中，晶体管是采用n沟道的MOSFET来实施的。
本发明的其它优选扩展或改进可参见从属权利要求、下列说明及附图。
下文借助附图所示的一个有利实施例对本发明进行详细解释。其中
图1示出了用于电子式地生成呼叫阻抗的电路装置的第一实施例；图2示出了数字逆变电路的数字输入信号和由此计算出的数字输出信号的时间波形图；图3示出了附图1的用于调节导线电流的压控电流源；图4示出了用于电子式地生成呼叫阻抗的电路装置的第二实施例；图5示出了附图4的用于调节第一和第二导线电流的压控电流源。
在所有附图中相同的或功能相同的元件和信号用相同的符号来表示。
附图1所示的用于电子式地生成呼叫阻抗的电路装置具有可与电话网的双线线路相联的两个端子a和b。通过双线线路，呼叫信号可以由另一用户接收，其中呼叫信号由频率为fR的正弦交变电压V～来生成。接着，该交变电压变成呼叫交变电压。对应于叉簧开关(霍克开关)的开关S断开，使得呼叫信号中的直流信号成份被电容C隔绝。
电容C同时构成了呼叫阻抗的容性部分。电容C之后接有对呼叫交变电压进行整流的桥式整流器1。由整流的呼叫交变电压给后面的电路提供电压。另外，通过呼叫交变电压的整流，用于调节呼叫阻抗的导线电流I的调节得到了保证。在桥式整流器1的第一输出12和第二输出13上具有正的整流呼叫交变电压Va及负的整流呼叫交变电压Vb。正的整流呼叫交变电压Va以及负的整流呼叫交变电压Vb是相对于参考电位VSS而言的，其中，正的整流呼叫交变电压Va的振幅远远大于负的整流呼叫交变电压Vb的振幅。
桥式整流器1的第一输出12和第二输出13通过晶体管T1以及电阻R1与参考电位VSS相联。晶体管T1连同电容C一起构成呼叫阻抗。通过控制晶体管T1的电阻使呼叫阻抗与不同国家特定的要求相匹配。为此，借助数字调节装置从正的整流呼叫交变电压Va和负的整流呼叫交变电压Vb生成用于晶体管T1的控制电压VSt。
具有高电压值的正整流呼叫交变电压Va通过分压器R2和R3分成一个较小的电压，以便由下面的电路进行处理，其中该电路的信号与正的整流呼叫交变电压成比例，且只具有一个低电平。
分压后的正呼叫交变电压Va和负呼叫交变电压Vb被传送给减法器7，在减法器7的输出上具有电压差Vab。
电压差Vab接着由第一模数转换器2用fs的采样速率进行采样并转换成数字信号V’ab。
数字信号Vab传输至第一数字逆变电路3。在附图2中描绘了数字逆变电路的数字输入和输出信号的时间波形图。如果第一数字逆变电路3的输入上的数字值V ab小于后面给定的阈值MIN，那么计数器以数字信号的采样速率fs/N开始计数。如果计数器值超过预定值(该值可以根据数字控制装置10的呼叫交变电压频率来进行调节)，那么在延时过程TS之后，第一数字逆变电路3的输出V ab～上的数字值通过符号变号而反转。在延时TS期间计数器保持复位状态，当输入端上的数字值Vab低于阈值MIN时，计数器才开始重新计数。所以，从表现为整流正弦波—相对于参考电位VSS的呼叫交变电压—形式的数字输入信号中生成表现为相对于参考电位VSS的初始呼叫交变电压形式的数字输出信号。
数字逆变电路3的数字输出信号被传输至数字滤波器4。为了与国家特定的要求相匹配，该数字滤波器4可以通过数字控制装置10来编程以便能够匹配呼叫阻抗，并且该数字滤波器由此具有可编程传输函数k。在此，呼叫阻抗所要求的相移及放大通过数字滤波器4从输入信号V′ab中来进行算出。由此，数字滤波器4可以作为数字硬件滤波器来实施，并且其中的系数是可编程的。数字滤波器同样可以作为信号处理算法而在数字信号处理器上实施，其中可以通过变量来调节滤波器函数以适合于不同的呼叫阻抗。
数字整流电路5通过求绝对值对数字滤波器4的数字输出信号VSI～进行整流。
数字整流电路5的输出信号VSI由数模转换器6转换成模拟信号VI。
模拟信号VI被传输至模拟积分电路8的第一输入端上。与导线电流成比例的负呼叫交变电压Vb通过第二输入端传输至模拟积分电路8。在模拟积分电路8中，由两个输入信号生成接着要进行积分的差值。模拟积分电路8的输出信号VSt被输至晶体管T1的控制端。晶体管T1通过输入的电压VSt来进行调节。
在附图3中描绘了通过晶体管T1的导线电流I的可调性。数字调节装置的模拟信号VI以及与导线电流成比例的负呼叫交变电压Vb被输至减法器电路21，在其输出上具有差值电压VI-Vb。该差值电压VI-Vb由积分电路20进行积分。在积分电路20的输出上具有传输至晶体管T1的控制端的电压VSt。通过晶体管T1来调节导线电流I。积分电路20对差值电压VI-Vb进行积分，直到差值电压VI-Vb＝0为止。由此根据Vb＝R1*I＝VI推导出电导GM＝I/VI＝1/R1。
从而，导线电流I通过数字调节装置的模拟信号VI如此来进行控制，使得所要求的呼叫阻抗Z在差值电压为Vab的情况下由分压器R2和R3的放大系数ksense、数字滤波器4的传输函数k以及模拟积分电路的电导GM算出z=VabI=1ksense·k.GM=R1ksense=f(k)]]>由此，导线电流I可以通过晶体管T1来调节。另一方面，晶体管T1可以由数字滤波器4的可编程传输函数k来进行调节。由此，呼叫阻抗取决于数字滤波器4的可编程传输k，并且可以通过数字滤波器4的传输函数k的简单再编程来与不同国家特定的要求相匹配。为此比如在存贮器11中存放呼叫阻抗的国家特定值。数字控制装置10从存贮器11中读出用于对国家特定的呼叫阻抗编程所要求的值，并据此对数字滤波器4进行再编程，并且调节数字逆变器3到呼叫交变电压的频率fR。
附图4所示的用于电子式地生成呼叫阻抗的电路装置具有可与双线用户导线相联的第一端子a和第二端子b。通过双线线路可以接收呼叫信号，其中呼叫信号由频率为fR的正弦交变电压V～来生成。呼叫信号中的直流信号成份被第一电容C1和第二电容C2隔绝。
第一电容C1和第二电容C2还构成了呼叫阻抗的容性部分。
对于呼叫交变电压V～的正半波，设置有由第一电容C1、第一晶体管T2的负载段和第一电阻R10组成的串联电路。该串联电路连接了第一端子a与参考电位VSS。在第一电容C1与第一晶体管T2的连接点上可获得呼叫交变电压V～的第一电位Va～。
对于呼叫交变电压V～的负半波，设置有由第二电容C2、第二晶体管T3的负载段和第二电阻R20组成的串联电路。该串联电路连接了第二端子b与参考电位VSS。在第二电容C2与第二晶体管T3的连接点上可获得呼叫交变电压V～的第二电位Vb～。
对于呼叫交变电压V～的正半波及负半波，呼叫阻抗分别由第一电容C1和第一晶体管T2及第二电容C2和第二晶体管T3来构成。因而第一导线电流I1和第二导线电流I2分别在第一及第二串联电路中进行调节。
对于正半波，第二晶体管T3是低欧姆连接的，使得在第二端子b与参考电位VSS之间的第二串联电路为低欧姆值。对于负半波，第一晶体管T2是低欧姆连接的，使得在第一端子a与参考电位VSS之间的串联电路为低欧姆值。
第一电位Va～(正半波)通过第一分压器R30和R50分压成较小的电压，该电压由第一模数转换器2’转换成第一数字信号Va’～。
第二电位Vb～(负半波)通过第二分压器R40和R60分压成较小的电压，该电压由第二模数转换器2’转换成第二数字信号Vb’～。
第一数字信号Va’～和第二数字信号Vb’～被传输至数字滤波器4(阻抗滤波器)。
数字滤波器4由与存贮器11相联的控制单元10—比如微处理器—来编程。在此，数字滤波器4的编程用于调节呼叫阻抗的国家特定参数。为此，不同国家特定的数据可以存放在存贮器11中。按电路装置的使用区域由控制单元10从存贮器11中读出国家特定的数据，并对数字滤波器4相应地进行编程。
数字滤波器4生成第一数字输出信号VSI1和第二数字输出信号VSI2。
第一数字输出信号VSI1由第一数模转换器6’转换成用于第一模拟积分电路8’的第一输入信号VI1。
同时，第二数字输出信号VSI2由第二数模转换器6″转换成用于第二模拟积分电路8″的第二输入信号VI2。
第一模拟积分电路8’对第一输入信号VI1和第二输入信号Vam的差值进行积分，其中Vam在第一晶体管T2的负载段与第一电阻R10的连接点上获得。第二输入信号Vam＝R10*I1在此取决于第一导线电流I1。
同时，第二模拟积分电路8″对第一输入信号VI2和第二输入信号Vbm的差值进行积分，其中Vbm在第二晶体管T3的负载段与第二电阻R20的连接点上获得。第二输入信号Vbm＝R20*I2在此取决于第二导线电流I2。
在附图5中描绘了第一和第二模拟积分电路以及由第一晶体管T2及第二晶体管T3实现的第一导线电流I1和第二导线电流I2的可调节性。
第一模拟控制信号VI1和在第一晶体管T2与第一电阻R10的连接点上获得的电位Vam被传输至第一减法器电路12，其中在该电路12的输出上具有差值电压VI1-Vam。差值电压VI1-Vam由第一积分电路11进行积分。在第一积分电路11的输出上具有电压VSt1，该电压被传输至第一晶体管T2的控制端上。通过第一晶体管T2来调节第一导线电路I1。第一积分电路11对差值电压VI1-Vam进行积分，直到差值电压VI1-Vam＝0为止。由此可以根据Vam＝R10*I1＝VI1而推导出电导GM1＝I1/VI1＝1/R10。
从而，第一导线电流I1通过数字调节装置的第一模拟信号VI1如此来进行控制，使得所要求的呼叫阻抗Z1在呼叫交变电压V～为正半波情况下由第一分压器R30和R50的放大系数ksensel、数字滤波器4的第一传输函数k1以及第一模拟积分电路8’的电导GM1算出Z1=Va~I1=1ksense1·k1·Gm1=R10ksensel·k1=f1(k1)]]>第一导线电流I1由此可以通过第一晶体管T2来调节。另一方面，第一晶体管T2可以由数字滤波器4的可编程第一传输函数k1来进行调节。由此，呼叫阻抗取决于数字滤波器4的可编程第一传输函数k1，并且可以通过数字滤波器4的第一传输函数k1的简单再编程来与不同国家的特定要求相匹配。为此比如在存贮器11中存放呼叫阻抗的国家特定值。控制装置10从存贮器11中读出对国家特定的呼叫阻抗进行编程所要求的值，并据此对数字滤波器4的第一传输函数k1进行再编程。
第二模拟控制信号VI2和在第二晶体管T3与第二电阻R20的连接点上获得的电位Vbm被传输至第二减法器电路22，其中在该电路22的输出上具有差值电压VI2-Vbm。差值电压VI2-Vbm由第二积分电路22进行积分。在第二积分电路21的输出上具有电压VSt2，而该电压被传输至第二晶体管T3的控制端上。通过第二晶体管T3来调节第二导线电流I2。第二积分电路21对差值电压VI2-Vbm进行积分，直到差值电压VI2-Vbm＝0为止。由此可以根据Vbm＝R20*I2＝VI2推导出电导GM2＝I2/VI2＝1/R20。
从而，第二导线电流I2通过数字调节装置的第二模拟信号VI2如此来进行控制，使得所要求的呼叫阻抗Z2在呼叫交变电压V～为负半波的情况下由第二分压器R40和R60的放大系数ksense2、数字滤波器4的第二传输函数k2以及第二模拟积分电路8″的电导GM2算出Z2=Vb~I2=1ksense2·k2·Gm2=R20ksense2·k2=f2(k2)]]>第二导线电流I2由此可以通过第二晶体管T3来调节。另一方面，第二晶体管T3可以由数字滤波器4的可编程第二传输函数k2来进行调节。由此，呼叫阻抗取决于数字滤波器4的可编程第二传输函数k2，并且可以通过数字滤波器4的第二传输函数k2的简单再编程来与不同国家特定的要求相匹配。第二传输函数k2的再编程在此与第一传输函数k1的再编程相似。
第一传输函数k1与第二传输函数优选地相同，从而不但对于呼叫交变电压V～的正半波而且对于其负半波均可调节成相同的呼叫阻抗Z总。这当然取决于第一模拟积分电路8’和第二模拟积分电路8″具有相同的电导GM1和GM2，以及第一和第二分压器具有相同的分压比。从而由GM1＝GM2和ksense1＝ksense2得出呼叫阻抗Z总Z总＝Z1＝Z2但是，借助本发明的电路装置，也可以调节不对称的呼叫阻抗，其中，与呼叫交变电压V～的负半波不同，该呼叫阻抗对于呼叫交变电压V～的正半波则具有另一呼叫阻抗Z1。
权利要求
1.在电话终端设备中电子式地生成呼叫阻抗的电路装置，该装置具有可在第一输入端子(a)与第二输入端子(b)之间获得的呼叫交变电压(V～)，其特征在于设有使呼叫阻抗与给定情况相匹配的、用于调节阻抗的调节装置(2、4、8)，其中，调节装置(2、4、8)具有可编程的数字滤波器(4)，并且调节装置的传输函数可以通过数字滤波器(4)的滤波器系数的编程来进行调节。
2.如权利要求1所述的电路装置，其特征在于数字滤波器(4)为可编程数字信号处理器(4)或微处理器的组成部分。
3.如权利要求1或2之一所述的电路装置，其特征在于数字滤波器(4)前面串接了数字逆变电路(3)，并且/或者后面串接了整流电路(5)。
4.如前述权利要求之一所述的电路装置，其特征在于—设置有用于对呼叫交变电压(V～)整流的整流电路(1)，—设置有联接在输入端子(a)与整流电路(1)之间的电容(C)，—设置有其负载段位于整流电路(1)的整流器(12)的输出(12、13)之间的晶体管(T1)，—其中，通过整流电路(12)从呼叫交变电压(V～)整流出的第一和第二电压(Va、Vb)被传输给调节装置(2、4、8)，—其中，由调节装置(2、4、8)提供控制电压(VSt)来控制晶体管(T1)。
5.如前述权利要求之一所述的电路装置，其特征在于调节装置(2、4、8)具有串接在晶体管(T1)之前的模拟积分电路(8)，该电路对第一输入电压(VI)与第二输入电压(Vb)的差值进行积分并生成控制晶体管(T1)的输出信号(VSt)。
6.如前述权利要求之一所述的电路装置，其特征在于设置有分压器(R2、R3)，该分压器从整流电路(1)的输出(12)上的电压(Va)中提供一个分压。
7.如权利要求3所述的电路装置，其特征在于数字逆变电路(3)、数字滤波器(4)和数字整流电路(5)被一起集成到一个数字式半导体芯片上。
8.如权利要求3至7之一所述的电路装置，其特征在于设置有串接在数字逆变电路(3)之前的模数转换器(2)，并且设置有串接在数字整流电路(5)之后的数模转换器(6)，其中，模数转换器(2)、数模转换器(6)和模拟积分器电路(8)被一起集成到一个模拟式半导体芯片中。
9.如前述权利要求之一所述的电路装置，其特征在于一在第一端子(a)与参考电位(VSS)之间串联了第一电容(C1)、第一晶体管(T2)的负载段和第一电阻(R10)，一在第二端子(b)与参考电位(VSS)之间串联了第二电容(C2)、第二晶体管(T3)的负载段和第二电阻(R20)，一其中呼叫交变电压(V～)的第一和第二输入电位(Va～)被传输至调节装置(2、4、8)，一其中由调节装置(2、4、8)提供用来控制第一晶体管(T2)的第一控制电压(VSt1)和用来控制第二晶体管(T3)的第二控制电压(VSt2)。
10.如权利要求9所述的电路装置，其特征在于调节装置(2、4、8)一具有串接在第一晶体管(T2)之前的第一模拟积分电路(8’)，该电路对第一输入电压(VI1)与第二输入电压(Vam)的差值进行积分并生成控制第一晶体管(T2)的输出信号(VSt1)，一具有串接在第二晶体管(T3)之前的第二模拟积分电路(8″)，该电路对第三输入电压(VI2)与第四输入电压(Vbm)的差值进行积分并生成控制第二晶体管(T3)的输出信号(VSt2)。
11.如前述权利要求之一所述的电路装置，其特征在于设置有第一分压器(R30、R50)，该分压器从呼叫交变电压(V～)的第一电位(Va～)中生成第一分压，以及设置有第二分压器(R40、R60)，该分压器从呼叫交变电压(V～)的第二电位(Vb～)中生成第二分压。
12.如权利要求10或11所述的电路装置，其特征在于至少设置有一个串接在数字滤波器(4)之前的模数转换器(2’、2″)，并至少设置有一个串接在数字整流电路(5)之后的数模转换器(6’、6″)，其中模数转换器(2’、2″)、数模转换器(6’、6″)和模拟积分器电路(8’、8″)被一起集成到一个模拟式半导体芯片中。
13.如权利要求4至12之一所述的电路装置，其特征在于晶体管(T1、T2、T3)中至少有一个是作为n沟道MOSFET来构造的。
全文摘要
本发明涉及一种在电话设备中电子式地生成呼叫阻抗的电路装置,该装置具有可在第一和第二输入端之间量取的呼叫交变电压。本发明的电路装置包含有一种调节装置,该调节装置具有可用于调节阻抗的可编程数字滤波器。通过本发明的调节装置,呼叫阻抗可以与不同国家规定的要求相匹配。为此,调节装置具有一种可编程数字滤波器,该滤波器可以作为数字信号处理器来进行构造。在一个优选的实施方案中,数字滤波器是以程序的形式在该信号处理器中实现的。
文档编号H04M19/04GK1331881SQ99814759
公开日2002年1月16日 申请日期1999年10月21日 优先权日1998年10月21日
发明者J·豪普特曼, A·卡尔 申请人:因芬尼昂技术股份公司