专利名称：交换机用户接口直流馈电部件的制作方法
技术领域：
本实用新型是一种用于交换机用户接口的直流馈电部件。
目前，从性能上讲，程控数字交换机用户接口电路其馈电方式主要采用以下两种第一种是恒压方式，负载电阻减小时，电流增大，功耗也增大；第二种是恒流方式，负载电阻增大时，负载上压降增大，致使输出端产生饱和，当负载电阻减小时，负载上压降较小，以致馈电不足。就其制造工艺而言，现在国内的程控数字交换机用户接口电路大都采用国外进口器件，或采用国外生产的超大规模集成电路的芯片组装，这类芯片虽功能齐全，但价格高，且生产难度大，限于国内的工艺水平，尚不能在国内自行生产。
本实用新型在于提供一种适应不同负载的交换机用户直流馈电部件，该部件适用厚膜集成工艺制作。
本实用新型由五个部分组成，即取样单元1、极性转换单元2a、2b、积分单元3、控制单元4和输出驱动单元5。
取样单元是由电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9及运放N1组成的放大器。
极性转换单元2是由两个结构相同的放大器组成，即分别是由电阻R10、R11、R12及运放N2构成的放大器2a和由电阻R15、R16、R17及运放N4构成的放大器2b，这两个放大器增益均为+1或-1，其增益极性由控制单元4中的电子开关S1、S2控制。
积分单元3是由反相输入电阻R13、运放N3及接在反相输入与输出间的电容C1组成，也可在电容C1上在再并接电阻R14，其中R14可改变直流馈电特性。没有R14时，直流馈电特性为恒流馈电特性；接入R14时，馈电特性为线性馈电特性，即馈电电流IL随负载电压VT-R降低而增加。
控制单元4是一块集成电路，内部包括直流偏压电路VBS、多路电子组合开SM、电子开关S1和S2、移位寄存器SR等，其偏置电压先后通过组合开关SM和取样单元1的电阻R5、R6分别传至N1的同相和反相端，电子开关S1、S2分别接极性转换单元2a与2b的运放N2和N4的同相端。控制单元4的三个输入端中，CI为控制字输入端，CLK为时钟信号输入端，CS为片选信号输入端，移位寄存器的状态由CI输入的控制字设定的，控制字所需的时钟信号及片选信号由CLK与CS输入端送入。移位寄存器SR的输出Q0为极性反转控制线，接于电子开关S1、S2及组合开关SM、SR输出Q1为低功耗控制线，接于组合开关SM，正常情况下，Q0＝0，Q1＝1，电子开关S1、S2断开，组合开关SM使直流偏置电路VBS正端与R7接通，负端与R8接通，即VP1P2＝VBS。在反极性时，Q0＝1，电子开关S1、S2导通，使极性转换电路2a、2b中的运放N2、N4同相端接地，2a、2b的输出与输入反相，同时，组合开关SM便直流偏置电路VBS正端与R8接通，负端与R7接通，即VP1P2＝-VBS。在低功耗时，Q1＝1，使组合开关SM送给取样电路1中的R7、R8直流偏压为零，即VP1P2＝0。
输出驱动单元5由功率放大器N5和N6及取样电阻RS1、RS2组成，功率放大器N5、N6是增益相同、相位相反的驱动放大器，均由两个运放、若干个电阻及功率三极管组成，其中N5增益为负，N6增益为正。功放N5的输出端接到取样电阻RS1与电阻R4的公共端A，功放N6的输出端接到取样电阻RS2与电阻R3的公共端B，取样电阻RS1、RS2分别接到话路中挂接用户电话的线路T端与R端。
本实用新型当负载变化而引起负载电流变化时，输出驱动单元5的取样电阻RS1、RS2的取样电压随之变化，引起取样单元1的运放N1端输出电压的变化，使得积分器运放N3的输出在线性区或饱和区，从而保证当负载电阻小于某值时，馈电电流随T、R端电压的降低而线性增大，当负载电阻大于这个值直至开路时，T、R端电压不变，为恒压馈电方式，从而具有挂机传送功能。通过在控制单元4的CI端送入不同的控制字，使电子组合开SM输出P1P2的偏压为正、负或零，并由电子开关S1、S2控制极性转换电路的运放N2和N4，从而实现极性转换与低功耗功能。
本实用新型与现有技术相比，对负载的适应性强，即当负载小于某值时，馈电电流随话机两端电压的降低呈线性增大，负载大于某值直至开路，为恒压馈电方式而获挂机传送功能；因采用程序控制逻辑电路SR，因此可以通过外部软件输入的控制字改变逻辑状态，实现极性转换和低功耗功能，从而大大提高了本实用新型的实；性；因主要采用通用器件组成，因此组装的成本低，且适用厚膜集成电路工艺制作，可大批量生产，以利获得性能一致性好的厚膜集成器件；用本部件制作的接口电路，适用于各种程控交换机。
图1是本实用新型方框原理图；图2是本实用新型的电路原理图；图3是本实用新型的电路馈电特性曲线。
结合附图，对本实用新型作进一步说明输出驱动单元5的话线输出端T、R的电流信号IL经取样电阻RS1、RS2产生取样电压ILRS＝IL(RS1+RS2)，与控制单元4输出的偏置电压VBS，在取样单元1中的运算放大器N1上相减，其差值信号VBS-IL·RS传到极性转换单元中的2a放大器。正常情况下，电子开关S1、S2断开，运算放大器N2构成的放大器2a增益为1。2a的输出电压等于输入电压，并经电阻R13由积分单元3的运算放大器N3的反相积分放大，运算放大器N3的输出传到极性转换单元中的2b放大器，极性转换单元2中的放大器2a与2b结构与作用皆相同，放大器2b的输出电压等于积分单元3的输出电压，该电压反馈给输出驱动单元5，放大后经取样电阻RS1、RS2加到话路的T端和R端，构成闭合反馈环路。
当T、R端的负载电阻R4由小变大时，流过负载上电流IL变小，该电压在取样电阻RS1、RS2上产生的取样电压ILRS减小，在取样单元中，控制电路4的直流偏压与取样电压之差(VBS-ILRS)增大，设积分单元增益为-Ka，Ka＝+R14/R13，驱动单元5中放大器N5增益为-Kb，放大器N6增益为Kb，则差值信号经积分单元3放大Ka倍，在极性转换单元2b中的输出端电压为Ka(VBS-ILRS)，它随IL的减小而增大，这个信号反馈给输出驱动单元5后在T、R端放大2Kb倍，使T、R端电压增大，VT-R＝2KaKb·(VBS-ILRS)，从而引起负载电流IL增大，当满足如下关系式时，电路处于稳定工作状态VT-R＝2KaKb(VBS-ILRS)，即IL=VBSRS-VI-R2KaK6R6]]>又因IL＝VT-R/RL，所以可得VI-R=2kaK61+2kaK6R6/R1·VBS]]>
由上式可以看出，当RL减小时，VT-R随之减小，当VT-R减小时，IL随之增大，即IL随RL减小而增大，此时，本装置处于线性工作区，其馈电特性如附图2曲线b-c段所示。
当负载由小变大时，根据上面分析，积分单元3的输出电压Ka(VBS-ILRS)也随着增加，当话路负载电阻大于某值时，积分单元3的输出电压接近电源电压而达到饱和，这时，T、R端电压VT-R＝2Kb×5＝10Kb，T、R端电压不再变大而为恒压馈电方式，如图2取曲线a-b段，在挂机情况下，负载直流电阻为无穷大，仍能传送信号，这样就实现了挂机传送功能。
由上面的式子还可以看出，VT-R的极性与VBS有关，当VBS为负时，VT-R也为负，这样，在控制单元4中改变VBS的极性，可使T、R端馈电电压的极性反转而实现反转功能，当VBS＝0时，根据上式，VT-R也为零，即T、R两端电压相等，此时，话路负载无电流。所以，在控制单元4中，使VBS＝0，即可使话路负载无馈电电流而实现低功耗功能。
本实用新型可按图2所示的电路图采用印刷电路版生产，也可采用厚膜集成电路工艺生产。
权利要求1.一种交换机用户接口直流馈电部件，其特征是由取样单元1、极性转换单元2、积分单元3、控制单元4和驱动单元5组成取样单元1中的运放N1的输出端与极性转换单元2a的两个输入电阻R10、R11的公共端相连；极性转换单元2中运放N2的输出端与积分单元3的输入电阻R13相连；积分单元3的运放N3的输出端与极性转换单元2b中两个输入电阻R15、R16的公共端相连；极性转换单元2中的运放N4的输出端与输出驱动单元5的运放N5、N6的公共输入端相连；输出驱动单元的运放N5、N6的输出端分别与取样电阻RS1、RS2的一端相连，取样电阻RS1、RS2的另一端分别与话路T、R端相连，控制单元4的三个输入端中，CI为控制字输入端，CLK为时钟输入端，CS为片选信号输入端，控制单元4的输出端分别与取样单元1中的R7、R8以及极性转换单元2中的N2、N4的同相端相连。
2.按照权利要求1所述的装置，其特征是取样单元1的运算放大器N1的同相输入端与R2、R3、R7的公共端相连，N1的反相输入端与R1、R4、R8的公共端相连，运放N1的反相输入端与输出端间接有负反馈电阻R9，运放N1的同相输入端经过电阻R2接到话路T端，运放N1的反相输入端经过电阻R1接到话路R端。
3.按照权利要求1所述的装置，其特征是极性转换单元2是由两个结构相同的受控的电压放大器2a和2b组成，2a、2b分别接于积分单元3的输入端和输出端，2a中的运放N2的同、反相输入端分别通过电阻R10、R11接到取样单元1的输出端，运放N2的输出端与反相输入端间接有负反馈电阻R12，2b中的运放N4的正、反相输入端分别通过电阻R15、R16接到积分单元3的输出端，运放N4的输出端与反相输入端间接有负反馈电阻R17。
4.按照权利要求1所述的装置，其特征是积分单元3中的运放N3的输出端与输入端间连接电容C1，运放N3的反相输入端和运放N2的输出端间接有电阻R13，运放N3的同相输入端接地。
5.按照权利要求1所述的装置，其特征是控制单元4是由电压偏置电路VBS、多路电子组合开关SU、电子开关S1和S2、移位寄存器SR组成，移位寄存器SR外接三个输入端CI、CLK、CS，分别为控制字、时钟信号、片选信号的输入端，组合开关SM的两个输出分别与取样单元1中的电阻R2、R8相接，电子开关S1、S2的输出分别接到极性转换电路2a、2b中的N2、N4同相端，移位寄存器SR的输出Q0为极性反转控制线，接到电子开关S1、S2及组合开关SM，SR的输出Q1为低功耗控制线，与组合开关SM相接。
6.按照权利要求1所述的装置，其特征是输出驱动单元5由功率放大器N5、N6和取样电阻RS1、RS2组成，功率放大器N5的输出接到取样电阻RS1和电阻R4的公共端，运放N6的输出则与取样电阻RS2和电阻R3的公共端相接，取样电阻RS1、RS2分别挂接用户电话的两线T、R端。
7.按照权利要求1或4所述的装置，其特征是积分单元3中的运放N3的输出端与输入端之间连接有电容C1和电阻R14，电容C1和电阻R14为并联。
专利摘要本实用新型是一种用于交换机用户接口的直流馈电部件，由取样、极性转换、积分、控制和输出驱动等单元组成，由控制单元控制取样单元的输出和极性转换单元的极性变化，积分单元的输出在线性区或饱和区，保证负载小于某值时，馈电电流随路端电压的降低呈线性增大，负载大于此值直至开路时，为恒压馈电方式。本部件对负载适应性强，同时具有极性转换和低功耗功能，适宜用厚膜集成工艺制作，用它制作的接口电路，适用于各种程控交换机。
文档编号H04M1/76GK2254606SQ9524017
公开日1997年5月21日 申请日期1995年7月17日 优先权日1995年7月17日
发明者钱敬军, 汪健, 陈水发, 马怀昌 申请人:中国兵器工业第二一四研究所