Устройство сопряжения двухпроводного и четырехпроводного трактов

 

Изобретение относится к технике электрической связи и может быть использовано в цифровых телефонных аппаратах. Устройство содержит источник питания (ИП) (4), первый ключ (К) (8), шины двухпроводного тракта (1, 2), входную и выходную шины четырехпроводного тракта, общую шину, блок (3), имеющий маленькое сопротивление для постоянного тока и большое для переменного тока, устройство, предназначенное для сравнения напряжений (УСН) (6), второй К (9), который пропускает ток в одном направлении, конденсаторы (5, 7), блок (10) первоначального заряда конденсатора. Выход УСН (6) соединен с входным проводом четырехпроводного тракта, напряжение на выходе четырехпроводного тракта управляет работой первого ключа. Технический результат: повышение надежности, уменьшение габаритов. 15 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к технике электрической связи и может быть использовано в цифровых телефонных аппаратах.

Известно устройство для сопряжения двухпроводной линии с четырехпроводной, содержащее генератор тактовых импульсов, противофазные выходы которого соединены с управляющими входами первого и второго электронных ключей, первые выводы которых соединены, первый и второй резисторы, первый и второй конденсаторы, согласующий трансформатор, вторая обмотка которого соединена с первым выводом первого и второго ключей, второй вывод первого ключа соединен с первыми выводами для подключения выхода прямого канала четырехпроводной линии, а второй вывод второго ключа соединен с первым выводом первого резистора, второй вывод которого соединен с интегрирующим конденсатором и со вторыми выводами для подключения входа обратного канала четырехпроводной линии, параллельно первой обмотке трансформатора подключены первый конденсатор и третьи выводы для подключения двухпроводной линии, а параллельно второй обмотке подключены второй конденсатор и второй резистор (Патент РФ N 2125769 МПК H 04 M 9/06, H 04 B 1/58).

Однако в описанном устройстве используется трансформатор, что повышает его стоимость, приводит к увеличению габаритов и усложнению.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому изобретению является устройство (Патент РФ N 2014735 МПК H 04 B 1/58), содержащее трансформатор, шины двухпроводного тракта, источник питания, ключ, шины двухпроводного тракта, входную и выходную шины четырехпроводного тракта, общую шину. В устройство для согласованного соединения двухпроводного и четырехпроводного трактов введены транзисторы, конденсаторы, стабилитроны и дополнительные резисторы, которые совместно с обмотками трансформатора и основными резисторами и диодами включены между шинами двухпроводного тракта и входной и выходной шинами четырехпроводного тракта.

Однако в данном устройстве, как и в ранее описанном, используется трансформатор, что повышает его стоимость, приводит к увеличению габаритов и усложнению, последнее снижает надежность работы устройства.

Предлагаемое изобретение направлено на устранение указанных недостатков, а именно на снижение стоимости устройства, на повышение технологичности процесса его изготовления, повышение надежности его работы (повышение помехоустойчивости) и уменьшение габаритов.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в устройство сопряжения двухпроводного и четырехпроводного трактов, содержащее источник питания с фильтрующим конденсатором, первый ключ, шины двухпроводного тракта, входную и выходную шины четырехпроводного тракта, общую шину, введены блок, имеющий маленькое сопротивление для постоянного тока и большое для переменного тока, устройство, предназначенное для сравнения напряжений, второй ключ, который пропускает ток в одном направлении, конденсатор, блок первоначального заряда упомянутого конденсатора, при этом первый вывод источника питания подключен к общей шине, второй вывод источника питания соединен с первым выводом блока, имеющим маленькое сопротивление для постоянного тока и большое для переменного тока, и через фильтрующий конденсатор с общей шиной, а третий вывод источника питания, с которого подается первое опорное напряжение, соединен через второй ключ с первым входом устройства, предназначенного для сравнения напряжений, соединенным также через первый ключ с общей шиной, с первым выводом упомянутого конденсатора, с первым выводом блока первоначального заряда упомянутого конденсатора, второй вывод которого соединен с общей шиной, второй вывод упомянутого конденсатора соединен с первым входом устройства сопряжения двухпроводного и четырехпроводного трактов, подключенным к первому проводу двухпроводной линии, и вторым выводом блока, имеющего маленькое сопротивление для постоянного тока и большое для переменного тока, ко второму входу устройства сопряжения двухпроводного и четырехпроводного трактов подключен второй провод двухпроводной входной линии, соединенный с общей шиной, являющейся общей шиной для двухпроводного и для четырехпроводного трактов, выход устройства, предназначенного для сравнения напряжений, соединен с входной шиной четырехпроводного тракта, напряжение на выходе четырехпроводного тракта управляет работой первого ключа.

При этом блок первоначального заряда упомянутого конденсатора выполнен в виде резистора, блок, имеющий маленькое сопротивление для постоянного тока и большое для переменного тока, состоит из биполярного транзистора, конденсатора, резистора и диода, при этом эмиттер биполярного транзистора является первым выводом блока, база биполярного транзистора соединена через конденсатор с общей шиной, а через резистор с коллектором биполярного транзистора и анодом диода, катод которого является вторым выводом блока, или он состоит из n - канального МОП транзистора, конденсатора, резистора и диода, при этом исток транзистора является первым выводом блока, затвор транзистора соединен через конденсатор с общей шиной, а через резистор со стоком транзистора и анодом диода, катод которого является вторым выводом блока, а второй ключ состоит из диода, катод которого через резистор соединен с третьим выводом источника питания, анод соединен с первым ключом, с первым входом устройства, предназначенного для сравнения напряжений, и первым выводом упомянутого конденсатора, при этом первый ключ содержит биполярный транзистор, база которого соединена через резистор с выходом четырехпроводного тракта, эмиттер с общей шиной, коллектор с анодом диода, входящего в состав второго ключа, либо второй ключ содержит n - канальный МОП транзистора, сток которого соединен с третьим выводом источника питания и выводом питания инвертора, исток соединен с первым ключом, а затвор с выходом инвертора, вход которого соединен с выходом четырехпроводного тракта, при этом первый ключ содержит n - канальный МОП транзистор, затвор которого соединен с выходом четырехпроводного тракта и входом инвертора, исток с общей шиной, сток с истоком n - канального МОП транзистора, входящего в состав второго ключа, либо второй ключ содержит биполярный транзистор, коллектор которого соединен с третьим выводом источника питания, эмиттер соединен с первым ключом, а база через резистор соединена с выходом инвертора, вход которого соединен с выходом четырехпроводного тракта. В качестве устройства, предназначенного для сравнения напряжений, используют компаратор, при этом первый вход устройства, предназначенного для сравнения напряжений, является соответственно первым входом компаратора, а второй - вторым входом, который соединен с четвертым выводом источника питания, с которого подают второе опорное напряжение. При этом для достижения указанных результатов в устройство сопряжения двухпроводного и четырехпроводного трактов может быть дополнительно введен пиковый детектор, предназначенный для управления опорными напряжениями источника питания в зависимости от амплитуды поступающих на вход устройства сопряжения двухпроводного и четырехпроводного трактов импульсов, вход пикового детектора подключен к первому входу компаратора.

Для того чтобы достичь максимального значения помехоустойчивости, значение второго опорного напряжения, подаваемого на второй вход компаратора, устанавливают таким образом, что порог срабатывания компаратора равен сумме значения второго опорного напряжения, подаваемого на второй вход компаратора, и половины от значения амплитуды поступающего на первый вход устройства сопряжения двухпроводного и четырехпроводного трактов импульса, а значение первого опорного напряжения, подаваемого на первый вход компаратора, устанавливают в обратно пропорциональной зависимости от амплитуды поступающего на первый вход устройства сопряжения двухпроводного и четырехпроводного трактов импульса.

Либо в качестве устройства, предназначенного для сравнения напряжений, используют пороговое устройство, при этом вход устройства, предназначенного для сравнения напряжений, является входом порогового устройства, при этом порог срабатывания порогового устройства больше значения второго опорного напряжения, подаваемого на второй вход порогового устройства, но меньше суммы значений этого напряжения и амплитуды поступающего на первый вход устройства сопряжения двухпроводного и четырехпроводного трактов импульса, либо порог срабатывания порогового устройства равен сумме значений второго опорного напряжения, подаваемого на второй вход порогового устройства, и половине амплитуды поступающего на первый вход устройства сопряжения двухпроводного и четырехпроводного трактов импульса. В качестве порогового устройства может быть использовано устройство с гистерезисом.

Предлагаемое техническое решение позволяет исключить трансформатор из устройства сопряжения двухпроводного и четырехпроводного трактов.

Заявляемое изобретение поясняется следующими чертежами.

На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема одного из вариантов реализации устройства сопряжения двухпроводного и четырехпроводного трактов.

На фиг. 2 показана принципиальная электрическая схема блока, имеющего маленькое сопротивление для постоянного тока и большое для переменного тока.

На фиг. 3 показана принципиальная электрическая схема одного из вариантов реализации второго ключа.

На фиг. 4 показана принципиальная электрическая схема одного из вариантов реализации первого ключа.

Устройство сопряжения двухпроводного и четырехпроводного трактов (фиг. 1) состоит из первой 1 и второй 2 шины двухпроводного тракта, блока 3, имеющего маленькое сопротивление для постоянного тока и большое для переменного тока, источника питания 4 с фильтрующим конденсатором 5, компаратора 6, конденсатора 7, первого ключа 8, второго ключа 9, который пропускает ток в одном направлении, блока 10 первоначального заряда конденсатора 7, пикового детектора 11.

При этом первый вывод источника питания 4 подключен к общей шине, второй вывод источника питания 4 соединен с первым выводом блока 3, имеющего маленькое сопротивление для постоянного тока и большое для переменного тока, и через фильтрующий конденсатор 5 с общей шиной. Третий вывод источника питания 4, с которого подается первое опорное напряжение, соединен через второй ключ 9 с первым входом компаратора 6, а четвертый вывод источника питания 4, с которого подается второе опорное напряжение, соединен со вторым входом компаратора 6. Первый вход компаратора 6 соединен через первый ключ 8 с обшей шиной, с первым выводом конденсатора 7, с первым выводом блока 10 первоначального заряда конденсатора 7, второй вывод которого соединен с общей шиной. Блок 10 первоначального заряда конденсатора 7 выполнен в виде резистора. Второй вывод конденсатора 7 соединен с первым входом устройства сопряжения двухпроводного и четырехпроводного трактов и вторым выводом блока 3, имеющего маленькое сопротивление для постоянного тока и большое для переменного тока. Ко второму входу устройства сопряжения двухпроводного и четырехпроводного трактов подключен второй провод двухпроводной входной линии, соединенной с общей шиной, являющейся общей шиной и для четырехпроводного тракта. Выход компаратора 6 соединен с входной шиной четырехпроводного тракта. Выход четырехпроводного тракта управляет работой первого ключа 8. Вход пикового детектора 11 подключен к первому входу компаратора 6, а выход - к пятому выводу источника питания 4.

Блок 3, имеющий маленькое сопротивление для постоянного тока и большое для переменного тока (фиг. 2), состоит из биполярного транзистора 12, конденсатора 13, резистора 14 и диода 15. При этом эмиттер биполярного транзистора 12 является выводом блока 3, база биполярного транзистора 12 соединена через конденсатор 13 с общей шиной, а через резистор 14 с коллектором биполярного транзистора 12 и анодом диода 15, катод которого является выводом блока 3.

Второй ключ 9 (фиг. 3) содержит диод 16, катод которого через резистор 17 соединен с третьим выводом источника питания 4, анод соединен с первым ключом 8, с первым входом компаратора 6 и вторым выводом конденсатора 7.

Первый ключ 8 (фиг. 4) содержит биполярный транзистор 18, база которого соединена через резистор 19 с выходом четырехпроводного тракта, эмиттер с общей шиной, коллектор с анодом диода 16, входящего в состав второго ключа 9.

Устройство сопряжения двухпроводного и четырехпроводного трактов работает следующим образом.

На первый вход устройства сопряжения двухпроводного и четырехпроводного трактов от источника дистанционного питания (на фиг. не показан) подается напряжение питания. На этот же вход поступает цифровой сигнал с телефонной станции. При этом положительная шина источника дистанционного питания соединена с конденсатором 7, а отрицательная шина - с общей шиной устройства сопряжения двухпроводного и четырехпроводного трактов. После подключения источника дистанционного питания происходит зарядка фильтрующего конденсатора 5 и конденсатора 7. На первый вход компаратора 6 через второй ключ 9, который в момент отсутствия импульсов на первом входе устройства сопряжения двухпроводного и четырехпроводного трактов включен, от источника питания 4 подается первое опорное напряжение U_оп1. Первый ключ 8 выключен до момента передачи данных. Величина напряжения U_с на конденсаторе 7 при этом устанавливается равной разности значений напряжения питания U_п и первого опорного напряжения U_оп1 (U_с = U_п - U_оп1).

Когда на первый вход устройства сопряжения двухпроводного и четырехпроводного трактов поступает сигнал, на первом входе устанавливается напряжение U_вх1, величина которого равна сумме значений напряжения питания _п и амплитуды импульса поступившего сигнала U_имп (U_вх1 = U_п + U_имп). Так как постоянная времени конденсатора 7 велика по сравнению с длительностью входного импульса, конденсатор 7 не успевает зарядиться, поэтому на первом входе компаратора 6 устанавливается напряжение, равное напряжению на первом входе устройства сопряжения двухпроводного и четырехпроводного трактов (U_п + U_имп). При этом значение подаваемого на второй вход компаратора 6 второго опорного напряжения U_оп2 выбирается меньше суммы значений U_оп1 и U_имп (U_оп21 < (U_оп1 и U_имп)). Таким образом на выходе компаратора 6 формируется импульс, соответствующий импульсу, поступившему на первый вход устройства сопряжения двухпроводного и четырехпроводного трактов. С вывода компаратора 6 сигнал поступает в устройство управления, например микропроцессор (на фиг. не показано), где происходит выделение импульсов синхронизации и данных, которые далее поступают на входы соответствующих трактов.

Значение второго опорного напряжения выбирают таким образом, что порог срабатывания компаратора 6 равен (U_оп2+(U_имп/2)), значение первого опорного напряжения устанавливают в обратно пропорциональной зависимости от амплитуды поступающего импульса для компенсации потерь на абонентской линии.

В момент передачи данных на телефонную станцию первый ключ 8 замыкается, т. к. на базу биполярного транзистора 18 при этом с выхода четырехпроводного тракта поступает сигнал, амплитуда которого достаточна для того, чтобы транзистор 18 открылся. Напряжение на втором выводе конденсатора 7 падает. Таким образом, через конденсатор 7 данные передаются в линию.

Описанное устройство сопряжения двухпроводного и четырехпроводного трактов может быть реализовано также на базе КМОП-технологии, а вместо компаратора в качестве устройства, предназначенного для сравнения напряжений, может быть использовано пороговое устройство с гистерезисом, например триггер Шми

Формула изобретения

1. Устройство сопряжения двухпроводного и четырехпроводного трактов, содержащее источник питания с фильтрующим конденсатором, первый ключ, шины двухпроводного тракта, входную и выходную шины четырехпроводного тракта, общую шину, отличающееся тем, что в устройство сопряжения двухпроводного и четырехпроводного трактов введены блок, имеющий маленькое сопротивление для постоянного тока и большое для переменного тока, устройство, предназначенное для сравнения напряжений, второй ключ, который пропускает ток в одном направлении, конденсатор, блок первоначального заряда упомянутого конденсатора, при этом первый вывод источника питания подключен к общей шине, второй вывод источника питания соединен с первым выводом блока, имеющего маленькое сопротивление для постоянного тока и большое для переменного тока, и через фильтрующий конденсатор - с общей шиной, а третий вывод источника питания, с которого подается первое опорное напряжение, соединен через второй ключ с входом устройства, предназначенного для сравнения напряжений, соединенным также через первый ключ с общей шиной, с первым выводом упомянутого конденсатора, с первым выводом блока первоначального заряда упомянутого конденсатора, второй вывод которого соединен с общей шиной, второй вывод упомянутого конденсатора соединен с первым входом устройства сопряжения двухпроводного и четырехпроводного трактов, подключенным к первому проводу двухпроводной входной линии, и вторым выводом блока, имеющего маленькое сопротивление для постоянного тока и большое для переменного тока, ко второму входу устройства сопряжения двухпроводного и четырехпроводного трактов подключен второй провод двухпроводной входной линии, соединенный с общей шиной, являющейся общей шиной для двухпроводного и для четырехпроводного трактов, выход устройства, предназначенного для сравнения напряжений, соединен с входной шиной четырехпроводного тракта, напряжение на выходе четырехпроводного тракта управляет работой первого ключа.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок первоначального заряда упомянутого конденсатора выполнен в виде резистора.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок, имеющий маленькое сопротивление для постоянного тока и большое для переменного тока, состоит из биполярного транзистора, конденсатора, резистора и диода, при этом эмиттер биполярного транзистора является первым выводом блока, база биполярного транзистора соединена через конденсатор с общей шиной, а через резистор - с коллектором биполярного транзистора и анодом диода, катод которого является вторым выводом блока.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок, имеющий маленькое сопротивление для постоянного тока и большое для переменного тока, состоит из n-канального МОП транзистора, конденсатора, резистора и диода, при этом исток транзистора является первым выводом блока, затвор транзистора соединен через конденсатор с общей шиной, а через резистор - со стоком транзистора и анодом диода, катод которого является вторым выводом блока.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что второй ключ содержит диод, катод которого через резистор соединен с третьим выводом источника питания, анод соединен с первым ключом, с входом устройства, предназначенного для сравнения напряжений, и первым выводом упомянутого конденсатора.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что второй ключ содержит n-канальный МОП транзистор, сток которого соединен с третьим выводом источника питания и выводом питания инвертора, исток соединен с первым ключом, а затвор - с выходом инвертора, вход которого соединен с выходом четырехпроводного тракта.

7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что второй ключ содержит биполярный транзистор, коллектор которого соединен с третьим выводом источника питания, эмиттер соединен с первым ключом, а база через резистор соединена с выходом инвертора, вход которого соединен с выходом четырехпроводного тракта.

8. Устройство по п.5, отличающееся тем, что первый ключ содержит биполярный транзистор, база которого соединена через резистор с выходом четырехпроводного тракта, эмиттер - с общей шиной, коллектор - с анодом диода, входящего в состав второго ключа.

9. Устройство по п.6, отличающееся тем, что первый ключ содержит n-канальный МОП транзистор, затвор которого соединен с выходом четырехпроводного тракта и входом инвертора, исток с общей шиной, сток с истоком n-канального МОП транзистора, входящего в состав второго ключа.

10. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в качестве устройства, предназначенного для сравнения напряжений, используют компаратор, при этом вход устройства, предназначенного для сравнения напряжений, является первым входом компаратора, а второй вход компаратора соединен с четвертым выводом источника питания, с которого подают второе опорное напряжение.

11. Устройство по п.10, отличающееся тем, что в него дополнительно введен пиковый детектор, предназначенный для управления опорными напряжениями источника питания в зависимости от амплитуды поступающих на первый вход устройства сопряжения двухпроводного и четырехпроводного трактов импульсов сигнала, при этом вход пикового детектора подключен к первому входу компаратора.

12. Устройство по п.10 или 11, отличающееся тем, что значение второго опорного напряжения, подаваемого на второй вход компаратора, устанавливают таким образом, что порог срабатывания компаратора равен сумме значения второго опорного напряжения, подаваемого на второй вход компаратора, и половины от значения амплитуды поступающего на первый вход устройства сопряжения двухпроводного и четырехпроводного трактов импульса, а значение первого опорного напряжения, подаваемого на первый вход компаратора, устанавливают в обратно пропорциональной зависимости от амплитуды поступающего на первый вход устройства сопряжения двухпроводного и четырехпроводного трактов импульса.

13. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в качестве устройства, предназначенного для сравнения напряжений, используют пороговое устройство, при этом вход устройства, предназначенного для сравнения напряжений, является входом порогового устройства.

14. Устройство по п.13, отличающееся тем, что порог срабатывания порогового устройства больше значения первого опорного напряжения, подаваемого на второй вход порогового устройства, но меньше суммы значений этого напряжения и амплитуды поступающего на первый вход устройства сопряжения двухпроводного и четырехпроводного трактов импульса.

15. Устройство по п.13, отличающееся тем, что порог срабатывания порогового устройства равен сумме значений первого опорного напряжения, подаваемого на вход порогового устройства, и половине амплитуды поступающего на первый вход устройства сопряжения двухпроводного и четырехпроводного трактов импульса.

16. Устройство по п.13, отличающееся тем, что в качестве порогового устройства используют устройство с гистерезисом.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4