CN85102113A - 由线电压稳压器型传递放大器组成的音频传递回路 - Google Patents

Abstract

电话装置音频传递回路中的传递放大器，也可 稳定线直流电压。按本发明合适地选择传递放大器 的结构，使它同时具有线电压稳定器的功能。借电阻 可改变其增益，并且不影响音频传递回路的其他性 能。高增益是可能的。引起线直流电压的漂移的原因 是，扩音前置放大器(在传递放大器前面)的失调和 基准电压的温度波动。按本发明，借增加基准电压和 附加温度独立电流源可大大地减小上述的漂移。

Description

本发明涉及到一个通过用户专用线为电话装置提供线直流电压的音频传递回路。它由高输出阻抗的扩音前置放大器和传递放大器所组成。传递放大器是一个线电压稳定器，它包括由反馈运算放大器构成的输入级;和由输出晶体管和相应的射极电阻形成的输出级。输出级与用户专用线并联联接，扩音前置放大器的输出端接向运算放大器的信号输入端，并且传递放大器将包括有基准电压源，它将为线电压的稳定产生基准电压。

上述音频传递回路已在文章“适用于电话变换器的可编程语音回路”中有所描述，该文章刊登在期刊IEEE<固体回路>VOl.SC-17，NO.6，1982.10，PP1149-1157。

工作时，接于公共电话网络用户线上的电话机可经此用户专用线由电话交换台接收有直流电压分量，线路直流电压，交流电压分量，及接收信号组成的线路电压。另外，其线路直流电压经该电话机与要传输的信号一起调制成传输信号。

管理机构规定了装置二端的最大直流电压，此最大直流电压又进一步决定了线电流。最大线直流电压的典型数值，例如在10毫安线电流时为5.7伏。在电话装置中，线直流电压由传递放大器中的电压稳定器调定。

上述IEEE文章中所描述的音频传递回路，由传递放大器所组成。该放大器不仅能稳定线直流电压，还包含有一个惠斯登电桥，以产生消侧音的效果，并且能自行地实现所希望的线端接阻抗。音频传递回路具有上述功能的特性，决定于无源P件，它也决定了传递放大器的增益。显然，用简单方法增加上述增益，而对音频传递回路的其他特性无不利影响是不容易的。

为此目标，本发明将为音频传递回路提供一个新颖的概念。在其中，传递放大器的增益决定于部件，而不影响音频传递回路的其他特性。

为了完成上述目标，按照本发明，音频传递回路的特征是：

-一个分压器並接在用户专用线上。它由第二电阻和电容器並联连接后，再与第一电阻串连而成。射极电阻是第二电阻的一部份。

-运算放大器的信号输入端通过反馈回路接向输出晶体管的发射极。反馈电路由基准电压源和反馈电阻所组成。

-运算放大器的另一输入端接向第一电阻和第二电阻的联结点。

因为决定传递放大器和线电压稳定器特性的部件，其结构选择得比较成功，故传递放大器的增益仅依赖于反馈电阻的数值。当音频传递回路实现集成化后，现在只需提供一个外部调节电阻，即反馈电阻，以实现改变增益的目的。

由于在本发明的传递回路中，线端接阻抗不能在传递放大器的帮助下自行地实现，所以，其附加的优点是可得到一个有效的馈电点，並由它给音频传递回路所有的其他电路供电。亦就是说，现在有可能将一个线端接电阻与一个馈电电容器串联连接，而构成独立的端接阻抗。线端接电阻和馈电电容器间的联结点，在现在可作为直流馈电点，实际上在电容器两端现在不存在有交流电压。

音频传递回路中的扩音前置放大器，在不存在输入信号时，经常会产生一个输出直流电流，通常称为失调电流。引起上述失调电流的原因是，例如回路部件性能的漂移或温度的波动。集成型扩音前置放大器虽然仔细地设计其差分输入级，但其失调电流幅值的数量级仍达1微安。

在本发明的音频传递回路中，其扩音前置放大器将接向传递放大器的高阻性输入端。失调电流将在反馈电阻两端产生一个直流电压，即失调电压。反馈回路的这个失调电压，显然地通过基准电压将形成线电压稳定器的偏差，由此产生了线直流电压的偏差。

当利用正向偏置的二极管作为电压基准电路时，其基准电压例如为0.6伏。反馈电阻可能的数值为180千欧，所以，当失调电流为1微安时，其失调电压将是0.18伏。这样，在上述数字例子中，当其他条件不变和线电流较小时，线直流电压将发生约30%的漂移。

管理机构规定，线直流电压不能超过预定的数值，例如5.7伏。当采用惯用的二极管桥时，其二端的电压为1.5伏，所以，音频传递回路二端的电压必须不超过4.2伏。因为在设计音频传递回路的其他部件时，希望线直流电压尽可能地高，故重要的是使线直流电压的漂移尽可能地小。

本发明的音频传递回路的具体装置，能减小线直流电压的漂移。其特征是，至少有二个正向偏置的二极管，同方向地串联联接而成为基准电压源。

上述措施将减小反馈回路直流电压的相对变化量，因为扩音放大器失调电流的效果将减小，其倍数等于反馈回路中二极管的数目。

本发明的音频传递回路的具体装置的优点是，基准电压源的任何温度变化，都能用简单的方法加以补偿。其特征是，在分压器（在传递放大器中）电容的二端附加地並接一个独立电流源，它的温度系数的符号，与基准电压源的温度系数的符号相反。

如果分压器电阻的阻值选择合适，则当基准电压例如减小时，第一电阻两端的电压降，由于电流源电流的相应增加，将补偿性地增加。

现在将根据附图用举例的方法来更详细地描述本发明。在不同的图中，相应的部件给出相同的参考数字，在此：

图1所示是一个与本发明相一致的带传递放大的音频传递回路。

图2所示是一个与本发明相一致的带传递放大器的音频传递回路，其结构特别适合于减小线电压的漂移值。

图1所示的音频传递回路由下列部件组成：传递放大器1，它也可作为线电压稳定器;线端接电阻2，其数值例如是600欧;馈电电容器3，其数值例如是10微法;扩音前置放大器4，它与传递放大器的信号输入端相联。扩音前置放大器具有高的输入阻抗，所以可以用符号表示为一个带有独立电流源的放大器。线端接电阻2与馈电电容器3一起形成了一个串联结构，它将通过常用的二极管桥（在图1中未画出）联到用户专用线端点5-1和5-2上。线端接电阻和馈电电容3的联接点19形成了一个具有交流电压分量高衰减的直流电压馈电点。

传递放大器1由运算放大器6;具有双端输出的输出级7;分压器8和反馈回路9所组成。输出级7接向用户专用线端点5-1和5-2。

运算放大器6藉其反向输入端接至扩音前置放大器，其输出接至输出晶体管10的基极。晶体管10的发射极将接向发射极电阻11（其数值例如为20欧）。输出晶体管10和发射极电阻11共同组成了输出级7。

分压器8由电容器14，串联连接的电阻13、12、11所组成。电阻13和12的数值例如分别为110千欧和20千欧，电容器14的数值例如为20微法，它与电阻13和12相並联。串联连接的电阻13、12、11接向用户专用线端点5-1和5-2。运算放大器6的正向输入端接向电阻12和13的联接点。

反馈回路9由反馈电阻15（例如180千欧）;二极管16（它接向电阻15）和恒电流源17所组成。电流源17的二端接向反馈电阻15和二极管16的联接点，使二极管16处于正向偏置;其另一端则接向馈电点19。

由扩音前置放大器4提供的输入信号电流，输入传递放大器1，使其产生一个流过晶体管10的输出信号电流。由于运算放大器6的输入阻抗很高，故其输入电流实际上将全部流入反馈电阻15中。由于射极电阻11的数值远比与其並联的电阻12、电容14串接电路为小，故运算放大器6的输出信号电流实际上将全部流入射极电阻11。为了确定传递级1的电流增益，必须予先选定输出信号电流对输入信号电流的比值。

因为电容器14对于信号电流来说，实际上没有阻抗，所以在运算放大器6的正向输入端实际上也没有信号阻抗。由于运算放大器6的高增益，在其反向输入端也如此。由于反馈电阻15与射极电阻11两端的信号电压必然相等，所以，电流比值，亦即传递级1的电流增益，将等于电阻15和电阻11的阻值比。按上述所举的数字例子，其电流增益为9000（79分贝）。

作为电压稳定器的传递放大器1，它所调定的线直流电压将决定于下列不同分量的数值。电容器14两端的电压，运算放大器6正向输入端的电压和反向输入端的电压是互等的。因为在输入直流电流为零的情况下，没有直流电流流过反馈电阻15，故晶体管10的射极电压将比所述电压低一个二极管正向压降Ud。电阻12的阻值用R₁₂表示，则其两端的电压显然地也等于二极管正向压降Ud，而电阻13（其阻值用R₁₃表示）两端的电压将是它的R₁₃/R₁₂倍。

线直流电压是电阻13、12和射极电阻11（其阻值用R_E表示）两端电压的总和，由于流过电阻2的电流只占线直流电流的很小部分，故电阻11两端的直流电压实际上等于其阻值与线直流电流I₁的乘积。因此，线直流电压V₁将有

V₁＝I₁R_E+（1+ (R₁₃)/(R₁₂) ）U_d（1）

利用前述的数例子，当线直流电流为15毫安和二极管正向压降为0.6伏时，按式（1）计算可得线直流电压为4.2伏。

作为电压稳定器的传递放大器1的输出级7，必须对音频范围内的交流电压信号具有足够高的阻抗，以便尽可能多地防止线终端阻抗的影响。这个必要的高阻抗可以实现，因为从端点5-1和5-2看入时，电容器14，电阻13，11与运算放大器6一起可被看作为是一个电感器，其视在电感的数值等于电阻11的数值、电阻13的数值和电容器14的电容量的乘积。用上述数字例子，这个视在电感的数值约为4.4亨。

传递级1的高电流增益（79分贝），可藉将反馈电阻15的阻值选择得足够高来实现。当扩音前置放大器4的全部失调电流（例如1微安）流入反馈电阻15时，因反馈电阻15数值高而将在其两端产生高的失调电压（例如0.18伏）。这在某种情况下是不希望的。

由失调电压产生的线直流电压（由电压稳定器调定的）漂移，将迫使设计者选择低的调定直流电压额定值，以便使线直流电压始终满足管理机构所提出的最大值要求;或使传递级1的增益选择得低得多。低的增益将大大地限制音频传递回路的应用领域，故是人们不希望的。当线直流电压选择二个低的额定值时，在相反的情况下，电压的漂移将使线直流电压可能低于设计者所选择的额定值，这个数值已经很低了。按上述的数字例子，当最大线直流电压为4.2伏时，其额定线直流电压必须选择为3.0伏。在失调电流的数值和方向处于不利的情况下，在假定的线直流电流时，线直流电压的数值将为1.8伏。这样低的数值，譬如供电给音频传递回路的其他电子电路是不合适的。

图2所示是一个与本发明一致的音频传递回路具体装置。在其中，上述有关漂移的问题解决了;同样，温度波动对二极管（即基准电压二极管16）电压的影响减小了。

与图1相比较，在图2所示的音频传递回路电路图中，二极管16由二支串联连接的二极管16-1和16-2所代替;並附加有独立电流源18，它与电容器14相並联。这些改变将导致传递放大器1参数的修改。电阻13现在的数值，例如是16千欧;而电阻12的数值，例如是21.5千欧。

二极管16-1和16-2由于电流源17而正向偏置。电流源18的电流温度系数将补偿二极管电压和线直流电压温度系数的影响。存在有电流源18后，对线直流电压的效果可表示为在公式（1）中加上一个额外项，其大小等于电阻值R₁₃与流过电流源18的电流值I₀的乘积。

线直流电压V₁的计算公式现改变为

V₁＝I₁R_E+2（1+ (R₁₃)/(R₁₂) ）V_d+I₀R₁₃（2）

在公式（2）中，R₁₂和R₁₃现在必须填写修改值。基准电压2U_d的系数，其数值现约为1.75。

当电阻两端的失调电压不变时，失调电压对线直流电压漂移的影响减小约3.7倍。其原因是公式（2）中2U_d的系数将比公式（1）中U_d的系数减小约3.7倍。显然，这个线直流电压漂移将是可接受的数值。

流过电流源18中的电流，将不依赖电流源的负荷。该电流直接正比于温度，其温度系数为正。这种型式的电源，例如从文章“集成线性基础电路”《菲利普技术评论》VOl.32，1971，NO.1中可知其本质。藉合适地选择电阻12和13的数值，可实现电流源18正温度系数对线直流电压有效果，正好补偿二极管16-1和16-2负温度系数的效果。

Claims (3)

1、一个通过用户专用线为电话装置提供线直流电压的音频传递回路。它由高输出阻抗的扩音前置放大器和传递放大器所组成。传递放大器是一个线电压稳定器，它包括由反馈运算放大器构成的输入极；和由输出晶体管和相应的射极电阻形成的输出级。输出级与用户专用线並联联接，扩音前置放大器的输出端接向运算放大器的信号输入端，並且传递放大器将包括有基准电压源，它将为线电压的稳定产生基准电压。其特征是：

-一个分压器並接在用户专用线上。它由第二电阻和电容器並联连接后，再与第一电阻串连而成。射极电阻是第二电阻的一部分。

-运算放大器的信号输入端通过反馈回路接向输出晶体管的发射极。反馈回路由某基准电压源和反馈电阻所组成。

-运算放大器的另一输入端接向第一电阻和第二电阻的联结点。

2、根据权利要求1或2所述的音频传递回路，其特征是，至少有二支二极管正向偏置、同方向串联联接而组成基准电压源。

3、根据权利要求1或2所述的音频传递回路的特征是，传递放大器包含有一个独立电流源，它的温度系数的符号，与基准电压源温度系数的符号相反。该电流源将並接在分压器中电容器的二端。