JPH0821995B2 - 積分増幅器用補償回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、一般に積分増幅器に関し、更に詳述すれ
ば、定電流ライン回路の直流制御回路において積分増幅
器に使用する補償回路に関するものである。

従来の技術 積分増幅器は、アナログ信号の発生又は処理を要する
多くの利用分野で有用な公知の回路である。代表的な構
成としては、積分増幅器は、反転入力と出力との間に接
続した積分コンデンサを有する差動増幅器により構成さ
れる。積分増幅器は積分の数学的演算を行い、それに加
えらた入力信号の積分に比例する出力信号を与える。

積分増幅器の有用な使用方法の１つは、定電流ライン
回路の直流制御回路において、平衡電話回線で所定の直
流バイアス電圧レベルの維持を目的とする使用法であ
る。

構内自動交換機（PABXs）では、通常、回線のチップ
／リングリード（tip and ring leads）に加えられる代
表的直流−48ボルトで、作動電力を平衡電話回線に供給
する。構内自動交換機（以下、PABXと云う）と連動する
ソリッドステートライン回路は、関連チップ／リングリ
ード差動ドライバ回路を介して、チップ／リングリード
に差動的に交流信号を加える。

通常チップリードは、遠隔地の電話局にて、−48ボル
ト直流電源に接続されることにより、終端され、一方、
リングリードは接地される。電話機に平衡インピーダン
スを不平衡インピーダンスに変換するための変換器やハ
イブリッドを含み、それ故、低インピーダンスの電話機
が負荷としてチップ／リングリードに接続されるので、
電話局から一般に大きいDC電流が流れ、その結果、ジュ
ール熱等を通じて不必要なパワー消散をもたらす。

チップ／リングリードに加えられる差動電池電源を減
じて、接続された低インピーダンス負荷によりチップ／
リングリードに流れる電流を減少せしめるために、直流
制御回路が考案されている。

モニタされたチップリード電圧を所定のオフセット電
圧と比較し、その間の差に比例する直流バイアス信号を
発生するために、チップ／リードと積分増幅器との間
で、直流制御回路において負帰還が行われる。バイアス
信号は、同様に、チップ／リング差動ドライバ回路にも
加えられる。そこで、チップ／リングリード上の電圧
は、定電流ライン供給を維持し、その上に重畳された交
流信号を収容するために、公称ライン電圧から分かれた
所定のバイアスレベルに維持される。

発明が解決しようとする課題 電話局では、二つのモードにて、チップ／リングリー
ドに異なったパワーを供給できるようになっており、一
つのモードは“グランドスタート”と呼ばれ、他の一つ
は“ループスタート”と呼ばれる。グランドスタートモ
ードでは、リングリードを接地し、チップリードを−48
Vに接続して不平衡状態でパワーを供給し、ループスタ
ートモード（ループ給電とも呼ばれる）では、平衡状態
でパワーを供給する。このループ給電では、そのインピ
ーダンスが平衡しており、かつ高い（一般的には１キロ
オーム）。

ここで、PABXから特定タイプの給電に対する要求に応
答して、遠隔地の電話局において、グランドスタートモ
ードから、高インピーダンスのループ給電に切り換えら
れるが、その切り換えに呼応して、直流制御回路は、定
電流を維持するために、更に高いチップ／リングリード
差動電圧を供給しようとする。積分増幅器の安定に要す
る時間のために、ライン回路は、インピーダンスのこの
様な急激な増加に、すばやく応答することができない。
かくして、構内交換機は、ループに遮断があると誤って
検出し、例えば、余分な数字パルスを誤検出する（即
ち、ループ中で約100msecブレーク）。

課題を解決するための手段 本発明によれば、入力信号の突発的変動を検出し、そ
れに応答して、瞬間的に積分コンデンサを放電するため
に積分増幅器と共に使用する補償回路を設け、突然の入
力信号の変動の場合における積分増幅器の応答性を向上
せしめる。この様にして、本発明による構成の直流制御
回路は、チップ／リングリードにおける直流電圧の正し
いバイアスを与え、チップ／リングリードに接続された
インピーダンスの突発的増加に関係なく定電流を維持す
る。

本発明の回路は簡単で、かつ、安価であり、集積回路
の技術を利用して有利に構成し得る。

本発明にかかる好ましい１実施例によれば、公称チッ
プ／リングリード電池電圧を発生するチップ／リングリ
ード差動ドライバ回路と、積分増幅器とその両端に接続
した積分コンデンサとよりなり、上記チップ／リングリ
ードを通る直流電圧をモニタすると共に、それに応じ
て、該チップ／リングリード中を流れる定電流を維持す
る様に、チップ／リングリードドライバ回路の各々に所
定の直流バイアス信号を発生する直流制御回路を設け
る。

作用 上記補償回路は、チップ／リングリードに接続された
インピーダンスの突発的増加を検出し、されに応じて瞬
間的に積分コンデンサ手段を放電し、それにより、例え
ば、遠隔の電話局が電池と接地給電からループ給電に切
り換えた場合に、直流制御回路の応答性を向上せしめ
る。

実施例 以下に、本発明の構成を、１実施例について、添付し
た図面にしたがって説明する。

第１図は、本発明の好ましい１実施例にかかる、補償
回路を接続した直流制御回路を含む電話回線回路の概略
図である。

本発明による補償回路の有用な適用の１例として、直
流制御回路の一部を構成する積分増幅器を制御する補償
回路を利用した定電流電話回線回路について以下に述べ
る。

しかしながら、当業者には、本発明にかかる補償回路
は、突発的変動を特徴とする入力信号をモニタするため
に積分増幅器を利用する多くの他の回路にも適用し得る
ことは理解されるであろう。

第１図において、PABX等の通信システムから、又は、
かかる通信システムへ、端子Rx及びTxを介してオーディ
オ信号を受信及び送信する、受信及び送信回路１と３が
示されている。受信信号は、各チップ／リング差動ドラ
イバ回路５と７を介して平衡電話回線に接続されたチッ
プ及びリング端子ＴとＲに差動的に加えられる。

特に、Rx端子に加えられた信号は、図式に差動増幅器
として示される受信回路１を介して増幅され、等しい値
の抵抗器９と11を介して、駆動回路５と７の反転及び非
反転入力のそれぞれ印加される。次いで、受信信号は等
しい値の出力抵抗器13と15を介して、チップ及びリング
端子ＴとＲに差動的に加えられる。

平衡回線により運ばれ、チップ及びリング端子ＴとＲ
上に現れる、加入者セット又は中継回路等の遠隔回路か
らの信号は、更に、別の差動増幅器18を介して受信増幅
され、交流結合コンデンサ25と入力抵抗27を介して、追
加増幅器23に加えられる。受信された信号は、増幅器23
により増幅され、Tx端子を介してPABXにより受信される
様に、送信回路３に加えられる。増幅器23は、それに接
続された交流入力整合インピーダンスZINを有し、公知
の方法で、公称AC入力インピーダンスを発生する。

送信回路３は、図示の如く、種々のゲイン調節抵抗及
び差動増幅器3A、ライン平衡インピーダンスZIN及びZBA
L等よりなり、その全ては、公知の構成のものである。

増幅器18よりの増幅信号の一部は、位相を合致して
（即ち、正帰還により）、値の等しい抵抗19と21を通
り、ドライバ回路５と７を介してチップ／リングリード
に再び加えられる。受信信号のチップ／リングリードへ
の正帰還は、ZINにより形成された入力インピーダンス
に対し、出力抵抗13と15の影響をキャンセルするのに役
立つ。抵抗13と15とZINは、公称平衡ラインインピーダ
ンスを与えるが、抵抗13と15は、抵抗ライン電流給電の
ために低抵抗値のものとすることができる。

増幅器18からの出力信号は、等しい抵抗値の抵抗35と
37及び39と41を介して増幅器17の反転及び非反転入力に
も加えられ、有効にキャンセルされる。

ドライバ回路５と７に接続された帰還抵抗10と14によ
り所定量の交流及び直流帰還が与えられる。

ライン回路の直流制御を考慮して、−48ボルトの直流
電池電圧源が、ドライバ回路５と７を介して、平衡ライ
ンに加えられる。

増幅器17は、直流制御器又は積分器として作動し、抵
抗43を介して、端子Tcで、チップリードに現れる直流電
圧をモニタし、抵抗45を介して、“オフセット”として
示される所定の直流電圧と、モニタされたチップ／リー
ド電圧とを比較する。

コンデンサ38は、増幅器17の出力及び反転出力に接続
され、コンデンサ40は、非反転入力と接地に接続され、
オーディオ信号等の交流信号を濾過し、直流制御を容易
にする。

増幅器17は、Tcでのモニタされたライン電圧と、外部
オフセット電圧との間の電圧の差に比例する直流バイア
スレベル信号を発生する。直流バイアス信号は、値の等
しい抵抗47と49を介して、リング及びチップドライバ回
路７と５の反転及び非反転入力に等しく加えられ、負帰
還路が形成され、直流０ボルトと、直流−48ボルトの公
称ライン電圧に対して、チップ／リングリードの直流電
圧を所定のバイアスレベル（オフセット信号により制
御）に維持する。

例えば、共通モードの信号を増幅器17に導入する増幅
器18の効果を無視して、オフセット電圧が０ボルトに設
定された場合、ノード接続抵抗37,41,45及び46の電圧
は、強制的に０ボルトとされる。端子Tcのチップに現れ
る電圧の負帰還により、ノード接続抵抗35,39,43と44に
おける電圧も、又、強制的に０ボルトとされる。換言す
れば、端子Tcにより与えられる−２ボルトのシンク部
（sink）の方へ、抵抗44と43を介して、＋５ボルトの電
圧源より流れる電流は、結果として、ノード接続抵抗3
5,39,43及び44に現れる接地電位となる。

したがって、増幅器17により形成される負帰還路は、
直流信号バイアスを与え、定電圧源の如く、チップ／リ
ングリード上で、直流−２ボルト及び直流−46ボルトの
直流ライン電圧レベルを維持する。

短ラインループ長等のため、チップ／リングリードに
より過剰電流が差し引かれる場合には、チップ／リング
リードに流入するメタリック電流を所定レベルに減じる
ために、電流制限が行われる。

特に、増幅器18は、値の等しい入力抵抗51,53,55及び
57を介して、端子Tc,Tf,Rc及びRfで、ライン給電抵抗13
と15に接続された反転及び非反転入力を有する。帰還抵
抗52は、公知の方法で増幅器18の出力から、その反転入
力へ接続される。増幅器18は、ライン給電抵抗13と15を
流れる電流を合計し、共通モードの信号を排除し、それ
に応じて、それに逆比例する直流出力電圧信号を更に発
生し、チップ／リングリード内に引き込まれるメタリッ
ク電流を検出する。

ダイオード59と入力抵抗35を介して所定の直流限界電
圧VSET（例えば−0.8ボルト）が増幅器17の反転入力に
加えられ、この結果、増幅器18からの出力電圧が、抵抗
37と41、および35と39の各ノード電圧をほぼ0Vに維持す
るのに十分な場合、ダイオード59が逆バイアスに留ま
り、かつ、増幅器17の反転および非反転の入力部への印
加電圧を有効にキャンセルすべく、抵抗41と37、および
39と35を介して前記二つの入力部に等しい電圧が供給さ
れるようになる。

しかしながら、メタリック電流が所定の限界値を越え
て増加し、ノード接続抵抗35と39での電圧が、VSETの合
計マイナスダイオード59での順方向電圧降下に等しい所
定電圧以下に低下すると、増幅器17の反転入力は、大略
前述の所定電圧値に維持され、増幅器18からの電圧出力
は、増幅器17の非反転入力のみに加えられ、差動的に受
け取られて内部で増幅される。

したがって、増幅器17は、端子Tcにより保持されるチ
ップ電圧のみのモニタを停止し、増幅器17よりの直流バ
イアス信号出力は、検出されたメタリック電流に関して
調製され、チップ／リングリードにより差し引かれたメ
タリック電流を、限界電圧VSETにより設定される所定レ
ベル（例えば、30ミリアンペア）に制限する。特に、直
流バイアス電圧は、チップ／リングリード上のライン電
圧間の電圧差が減じられる様に調節され、それによりメ
タリック電流を前述の所定レベル（例えば、30ミリアン
ペア）に維持する。

かくして、公称電流使用時、第１図の制御回路は、Tc
端子により保持されるライン電圧の負帰還を与え、チッ
プ／リングリード上の電圧を、その公称レベルから所定
のオフセットバイアス電圧に維持する。VSETにより設定
された所定限界レベルを越えるメタリック電流を検知す
ると、ダイオード59がオンとなり、増幅器17の反転入力
の電圧をＸボルトで有効にクランプし、その直流バイア
ス信号出力を、増幅器18を介して検出メタリック電流に
応じて調整し、電流を所定レベルに維持する。

本発明により好結果を得た１例では、抵抗43と46はそ
れぞれ200キロオーム、抵抗41と39はそれぞれ42キロオ
ーム、抵抗37と35はそれぞれ150キロオーム、そして、
抵抗44と45はそれぞれ500キロオームであった。

比較器80は、差動増幅器18の出力に接続された反転入
力と、限界電圧源（即ち、−５ボルト）に接続された非
反転入力とを有する。上述の如く、差動増幅器18は、チ
ップ／リングリード内のメタリック電流の流れを検出す
る。増幅器18からの信号出力は、比較器80でモニタさ
れ、チップ／リングリードのラインインピーダンスの変
動を検出するために限界電圧と比較される。

この様にして、チップ／リングリードに接続された遠
隔値の負荷（即ち、電話局中継回線）で突発的インピー
ダンスの増加があった場合、減少したメタリック電流が
電話回線中を流れる。この減少メタリック電流の流れ
は、差動増幅器18で検出され、比較器80に“ショート”
を意味する制御信号を発生せしめる。

比較器80からの“ショート”信号出力は、コレクタ端
子がプルアップ抵抗90を介して直流−28ボルト電源へ接
続され、エミッタ端子が抵抗92を介してベース端子へ接
続されると共に、増幅器17の出力とその反転入力との間
に接続された前述の積分コンデンサ38の１つの端子に接
続されたPNPトランジスタ88のベース入力に差動コンデ
ンサ86を介して印加される。チップ／リングリードの突
然のインピーダンス変動の結果として（例えば、前述の
電池及び接地給電よりループ給電への遠隔中継回線回路
の切り換えによる）メタリック電流の流れが突発的に変
化した場合、比較器80からの出力信号の変化は、コンデ
ンサ86を介して弁別され、瞬間的なイネーブルパルスを
PNPトランジスタ88のベースに加えさせる。それに応じ
て、トランジスタ88は瞬間的に可能化され、抵抗90を通
じて、直流−28ボルトの放電電位源を介して積分コンデ
ンサ38を放電する。

この様にして、本発明においては、増幅器17が急速に
ラインインピーダンスの変動を補償し、一方、従来のシ
ステムでは、積分コンデンサ38の安定時間のためにライ
ン回路は、減少電流モードで作動していることになる。

発明の効果 要約すれば、本発明によれば、定電流ライン回路の直
流制御回路に有用な積分増幅器に使用する補償回路が提
供される。該補償回路は、積分増幅器に加えられた入力
信号の突発的変動を検出し、それに応じて、積分コンデ
ンサを放電して、入力信号の上記の様な突然の変動が発
生した場合に、積分増幅器の応答性を向上する。

当業者にとって、本発明が上記実施例に限定されるも
のではなく、更に種々の実施例又は変形例が容易に考え
られることは明らかであろう。

例えば、上述の実施例においては、補償回路は、定電
流ライン回路の直流制御回路に用いられる積分増幅器の
応答性の増進という特殊な用途について述べたが、かか
る補償回路はその応用において上記実施例に限定される
ものではなく、他の種々の応用面に適用可能であること
は勿論である。

したがって、本発明は、上記実施例に詳記した如き構
成よりなり、所期の目的を達成し得るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の好ましい１実施例による、補償回路
を接続した直流制御回路を含む、電話回線回路の概略図
である。 １…受信回路（差動増幅器）、３…送信回路、5,7…差
動ドライバ回路、9,11,13,15…抵抗器、17,18,23…差動
増幅器、19,21,35,37,39…抵抗器、38,40…コンデン
サ、41,43,44…抵抗器、51,53,55357…入力抵抗、59…
ダイオード、80…比較器、86…コンデンサ、88…PNPト
ランジスタ、90…抵抗器。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】公称チップ／リングリード電池電圧を発生
   するチップ／リングリード差動ドライバ回路と、増幅器
   と該増幅器の両端に接続した積分コンデンサとよりな
   り、上記チップ／リングリードを通る直流電圧をモニタ
   すると共に、該直流電圧に応じて、該チップ／リングリ
   ード中を流れる直流を一定レベルに維持する直流制御回
   路とを含む定電流ライン回路において、チップ／リング
   リードに接続されたインピーダンスの突発的増加を検出
   し、該検出に応じて瞬間的に積分コンデンサ手段を放電
   し、該放電により、チップ／リングリードに接続された
   インピーダンスが突発的に増加した場合に上記直流制御
   回路の応答性を増進する補償手段を設けたことを特徴と
   する定電流ライン回路。
2. 【請求項２】請求項（１）記載の補償手段であって、更
   に、上記チップ／リングリードを流れるメタリック電流
   を検出し、該メタリック電流の突発的増加の検出に応じ
   て、可能化信号を発生する差動増幅器と、該差動増幅器
   と積分コンデンサとに接続され、上記可能化信号を受け
   てそれに応じて、該コンデンサの１つの端子を直流電圧
   源に接続してコンデンサを放電するスイッチ手段とを設
   けたことを特徴とする補償手段。
3. 【請求項３】請求項（１）の記載の補償手段であって、
   更に、 （イ）上記チップ／リングリード中を流れるメタリック
   電流を検出し、それに応答して、第１の直流出力信号を
   発生する第１の差動増幅器と、 （ロ）該直流出力信号を受けて、所定の限界信号と比較
   し、該第１直流出力信号が所定の限界レベルを越える場
   合、更に直流出力信号を発生する第２の差動増幅器と、 （ハ）高域フイルタコンデンサを介して、第２の差動増
   幅器の出力に接続した制御入力を持つトランジスタスイ
   ッチとを設け、該トランジスタスイッチの切り換え線路
   を、コンデンサの１つの端子と直流放電電位源に接続す
   ることにより、該トランジスタスイッチは、コンデンサ
   の１つの端子を、上記直流出力信号の制御入力への受信
   に応答して、切り換え線路を介して、直流放電電位源に
   接続する構成としたことを特徴とする補償手段。
4. 【請求項４】公称チップ／リングリード電池電圧を発生
   するチップ／リングリード差動ドライバ回路と、増幅器
   と該増幅器の両端に接続した積分コンデンサとよりな
   り、上記チップ／リングリードを通る直流電圧をモニタ
   すると共に、該直流電圧に応じて、チップ／リードドラ
   イバ回路の各々に所定の直流バイアス信号を発生し、上
   記チップ／リングリードを流れる一定の直流を維持する
   直流制御回路とよりなる定電流ライン回路において、上
   記チップ／リングリード内の電流の減少を検出するステ
   ップと、該検出に応じて、前記積分コンデンサを瞬間的
   に放電するステップとよりなる、該チップ／リングリー
   ドに接続されたインピーダンスの突発的増加の場合にお
   ける該直流制御回路の応答性増進方法。
5. 【請求項５】入力信号をモニタし、それに応じて積分出
   力信号を発生する様に、入力及び出力の間に接続した積
   分コンデンサを有する積分増幅器に用いる補償手段であ
   って、該補償手段を、入力信号の突発的変動を検出し、
   該検出に応じて上記積分コンデンサを瞬間的に放電し、
   該入力信号の突発的変動に際して積分増幅器の応答性を
   増進する様に構成したことを特徴とする補償手段。
6. 【請求項６】請求項（５）記載の補償手段であって、更
   に、 （イ）前記入力信号をモニタし、該入力信号の振幅が所
   定の限界値より大きいか、又は、小さい場合、２つの可
   能性のある出力可能化信号の内の１つを発生する比較器
   と、 （ロ）上記比較器に接続され、２つの可能性のある可能
   化信号の１つを受けて、該可能化信号に応じて、瞬間可
   能化パルスを発生する差動コンデンサと、 （ハ）積分コンデンサと、放電電位源との間に接続され
   たスイッチング回路を設け、該スイッチング回路の制御
   入力を差動コンデンサに接続し、上記瞬間可能化パルス
   を受け、該瞬間可能化パルスに応答して、瞬間的に積分
   コンデンサを、放電電位源に接続する構成としたことを
   特徴とする補償回路。