通过使用无须加恒流的平衡 放大器控制挂机电压的电路 本发明涉及包括在用于通信系统的交换机中的用户电路，具体讲，涉及用于控制已有技术的挂机电压的挂机电压控制电路。
这种挂机电压控制电路具有第一和第二端，二者在已有技术中分别被称作塞尖和塞环。按已有技术的方法，第一和第二端经过与端接单元通信的用户通路联到端接单元或用户单元上。
近来在通信系统上所带来的发展是，甚至当手机端在接单元中不被摘下时仍可进行通信，这就需要在第一和第二端之间具有一个通称为挂机电压的特定电压。
传统挂机电压控制电路通过使用已有技术中已知的平衡放大器来控制挂机电压。按已有技术已知的方法，在手机挂上时，平衡放大器产生挂机电压的控制。
按参照附图随后将描述的方法，传统挂机电压控制电路除了提供参考电压等之外还将恒流加到平衡放大器上。这使得电路结构复杂，并增加成本，或难于降低成本。
在上述情况下，恒流不经过低通滤波器加到平衡放大器。因此，随着叠加在恒流上的噪声分量加到第一和第二端上。这将使噪声特性劣化。
此外，假定恒流和参考电压的每个都有波动，这就会使平衡的放大器的工作受影响。结果挂机电压出现不希望的改变。
本发明的目的在于提供用于用户电路地挂机电压控制电路，它无须向平衡放大器提供恒流而控制挂机电压。
本发明的另一目的在于提供上述类型的挂机电压控制电路，它能抑制挂机电压中的噪声。
本发明的再一目的在于提供上述类型的挂机电压控制电路，其中可以稳定地控制平衡放大器。
本发明的其它目的将随着下面的描述而变得清楚。
根据本发明的一个方面，提供一种用于用户电路中并用来控制加到与所述用户电路相联的用户通路上的挂机电压的挂机电压控制电路。所述挂机电压控制电路包括平衡放大器和控制装置。该平衡放大器用来放大第一和第二输入信号以产生幅度相等而极性相反的第一和和第二输出信号，该控制装置用于控制第一和第二输入信号，以使所述平衡放大器处于工作状态。所述控制装置包括：联到所述平衡放大器的第一信号发生装置，仅通过使用所述第一和第二输出信号来产生所述第一输入信号；联到所述平衡放大器的第一处理装置，通过使用第一参考信号将所述第一输出信号处理成第一处理后的信号；联到所述第一处理装置上的第二处理装置，通过衰减所述第一处理的信号而将所述第一处理的信号处理成第二处理后的信号；以及联到所述第二处理装置和所述平衡放大器的第二信号处理装置，通过使用所述第一输出信号、所述第二输出信号和所述第二处理的信号来处理所述第二输入信号。
根据本发明的另一方面，还提供一种用于用户电路中并用来控制加到与所述用户电路相联的具有第一和第二通路的用户通路上的挂机电压的挂机电压控制电路。所述挂机电压控制电路包括平衡放大器和控制装置，该平衡放大器用来放大第一和第二输入信号以产生幅度相等而极性相反的第一和第二输出信号，该控制装置用于控制第一和第二输入信号，以使所述平衡放大器处于工作状态。所述平衡放大器具有一个非反相输入端、反相输入端、非反相输出端和反相输出端，所述非反相和所述反相输入端分别加有所述第一和所述第二输入信号，所述反相和所述非反相输出端将所述第一和所述第二输出信号分别加到所述第一和第二通路，所述控制装置包括：联在所述第一通路与所述反相输入端之间的第一电阻器；联在所述第二通路与所述非反相输入端之间的第二电阻器；联在所述非反相输出端与所述反相输入端之间的第三电阻器；联在所述反相输出端与所述非反相输入端之间的第四电阻器，所述第一至第四电阻的每一个都具有预定的阻值；联在所述反相输出端与所述第一通路之间的第五电阻器；联在所述非反相输出端与所述第二通路之间的第六电阻器；联在所述反相输出端上的加法器，用于在其电压上将所述第一输出信号与第一参考信号相加以产生第一处理后的信号；联到所述加法器的可变衰减器，用于将所述第一发生的信号衰减成第二处理后的信号；联到所述可变衰减器上的低通滤波器，用于将所述第二处理后的信号处理成滤波后的信号；联到所述低通滤波器和所述反相输入端的电压-电流转换器，用于将所述滤波后的信号转换成加到所述反相输入端的电流。
根据本发明的再另一方面，还提供一种用于用户电路中并用来控制加到与所述用户电路相联的具有第一和第二通路的用户通路上的挂机电压的挂机电压控制电路，所述挂机电压控制电路包括平衡放大器和控制装置，该平衡放大器用来放大第一和第二输入信号以产生幅度相等而极性相反的第一和第二输出信号，该控制装置用于控制所述第一和第二输入信号，以使所述平衡放大器处于工作状态，所述平衡放大器具有一个非反相输入端、反相输入端、非反相输出端和反相输出端，所述非反相和所述反相输入端分别加有所述第一和所述第二输入信号，所述反相和所述非反相输出端将所述第一和所述第二输出信号分别加到所述第一和第二通路，所述控制装置包括：联在所述第一通路与所述反相输入端之间的第一电阻器；联在所述第二通路与所述非反相输入端之间的第二电阻器；联在所述非反相输出端与所述反相输入端之间的第三电阻器；联到所述反相输出端与所述非反相输入端之间的第四电阻器，所述第一至第四电阻的每一个都具有预定的阻值；联在所述反相输出端与所述第一通路之间的第五电阻器；联在所述非反相输出端与所述第二通路之间的第六电阻器；联到所述反相输出端并具有衰减功能的电平移位器，通过所述衰减功能用衰减来电平移位所述第二输出信号，以此来产生电平移位后的信号；联到所述电平移位器上的加法器，用于在其电压上在所述电平移位后的信号与第一和第二参考信号间进行相加，从而产生第一处理后的信号，所述第二参考信号是通过所述衰减从所述第一参考信号中得来的；联到所述加法器的可变衰减器，用于参考所述第二参考信号将所述第一发生的信号衰减成衰减后的信号；联到所述可变衰减器上的减法器，用于从所述衰减后的信号中减去所述第二参考信号，以产生第二处理后的信号；联到所述减法器上的低通滤波器，用于将所述第二处理后的信号处理成滤波后的信号；联到所述低通滤波器和所述反相输入端的电压-电流转换器，用于将所述滤波后的信号转换成加到所述反相输入的电流。
图1以方框图示出带有端接单元的手机未由用户摘下时的传统挂机电压控制电路；
图2以方框图示出带有端接单元的根据本发明第一实施例的挂机电压控制电路；
图3以方框图示出带有端接单元的根据本发明第二实施例的挂机电压控制电路；
图4以方框图示出带有端接单元的根据本发明第三实施例的挂机电压控制电路。
见图1，为了解本发明，首先描述传统的挂机电压控制电路。挂机电压控制电路是用于用户电路中的，并用于控制已有技术的挂机电压。挂机电压控制电路具有第一和第二端，塞尖和塞环，它们通过用于与端接单元10通信的第一和第二通路联到端接单元10上。第一和第二通路的组合即称作用户通路或双线通路。
挂机电压控制电路包括差分输入差分输出型的平衡放大器。平衡放大器11具有正和负输入端+和-，非反相和反相输出端O和ō(符号“-”代表极性相反)。正负输入端+和-加有第一和第二输入信号，它们一起作为输入电压。平衡放大器11用于放大正和负输入端之间的输入电压并相对于作为中心电压的零参考电压VO产生幅度相等而极性相反的输出电压。输出电压分别为从反相输出端ō输出的第一输出信号和从非反相输出端O输出的第二输出信号。
第一端塞尖通过第一电阻R1联到平衡放大器11的反相输入端，并经第一电阻R1和第二电阻R2接到非反相输出端O以构成反馈环。第二端环经第三电阻R3接收放大器11的非反相输入端+，并经电阻R3和R4接反相输出端ō，以形成另一反馈环。反相和非反相输出端ō和O分别经第五和第六电阻R5和R6联到第一和第二端，塞尖和塞环上。于是，平衡放大器11与第一至第六电阻器R1-R6的组合用作单位变换放大器。
挂机电压控制电路还包括第一和第二开关SW1和WS2，两者根据端接单元10是否为挂机状态同时工作，开关SW1和SW2的每个都具有公共端a、接触端b1和断开接触端b2。放大器11的反相输出端ō还经相串联的第七和第八电阻R7和R8联到第一开关SW1的公共端上。
在第一开关SW1中，接触端b1加有第一参考电压V1。断开接触端b2加地电压。开关SW2随后将加以描述。
第七和第八电阻R7和R8联到与低通滤波器12相联的点上。电压-电流转换电路13联在放大器11的低通滤波器12和反相输入端之间。低通滤波器12产生滤波输出电压，它作为转换器输入电压加到电压-电流转换电路13上。电路13用阻值为R的第九电阻R9将转换器输入电压转换为转换器输出电流，该电流加到放大器11的反相输入端上。
代表上述转换的转换率的转换系数Gm由下式给出：
Gm＝1/R (1)
此处，零参考电压V0选为等于加到放大器11的第二输入信号的一半。
另外，放大器11的非反相输入端+经第二开关SW2接恒流源电路14。在此假定，在挂机状态，第一和第二开关SW1和SW2每个的公共端都接接触端b1，在端接单元10中由用户摘下手机的摘机状态下，SW1和SW2的公共端则接断开接触端b2。在挂机状态，放大器11将恒流I1经第二开关SW2加到放大器11的非反相输入端+。
下面，计算在挂机状态时第一和第二端，塞尖和塞环间的电压。
在塞尖与塞环间接负载。电阻R1-R4的阻值较大在几百千欧的量级，且以下由R代表。在此情况下，电阻R5和R6中基本无电流流过。因此，放大器11的第一端塞尖和反相输出端ō保持具有一定的电位。放大器11的第二端塞环和非反相输入端o保持具有特定电压。
如上所述，平衡放大器11选零参考电压Vo等于负源电压的一半。因此，放大器11的地与反相输出端ō间的电压等于放大器11的负源与非反相输出端o之间的电压。
于是，塞尖与地间的电压等于负源与塞环间的电压。令这些电压由V0表示并将称作塞尖与塞环间的电压。V0=V0-{R8R7+R8}(V0-V1)+V1+I1R----(2)]]>其中R7和R8分别代表第七和第八电阻的阻值。对I1R的方程(2)的解：I1R=R8R7+R8(V0-V1)-V1----(3)]]>
为了由第一参考电压V1控制挂机状态时的塞尖与环间的电压Vo，假定：
V0＝V1 (4)
在此情况下，方程(3)改写为
I1R＝V1 (5)
因此，第7与第8电阻间的比值不再存在。也就是说，甚至R7与R8间的比值改变，塞尖与塞环间的电压在挂机时保持恒定。
上述电压控制是通过使用第一参考电压V1和恒流I1进行的。第一参考电压V1与恒流I1间的关系受控以满足方程(5)。按此方法，在挂机态，按方程(4)来控制塞尖与塞环电压。
通过按上述方法控制挂机态的塞尖与塞环电压，可以防止放大器11的输出电压超出工作范围。这对于挂机态各种信号的正常变换和接收是最基本的。
传统挂机电压控制电路除控制挂机电压的第一参考电压V1外还需恒流I1。这使电路结构复杂成本上升。
与此同时，恒流I1并不通过低通滤波器12。因此，叠在恒流I1上的噪声分量便直接加到第一和第二端，塞尖和塞环上。这使噪声特性变坏。
此外，在组合中两个控制信号的波动，使塞尖与塞环间的电压波动加剧。
见图2，描述根据本发明第一实施例的挂机电压控制电路。挂机电压控制电路包括由类似的标号代表的相似部分。应当注意，上述电路不包括参照图1描述的恒流源电路14。
在现要描述的方法中，挂机电压控制电路包括加法器22，可变衰减器23、低通滤波器24和电压-电流变换电路25。加法器22联到放大器11的反相输出端ō上并用于计算将称作第一参考电压的第一输出信号与参考电压V2的和电压。参考电压V2通过根据端接单元10是否为挂机态而工作的第三开关SW3加到加法器22上。第三开关SW3具有公共端a、加有参考电压V2的第一接触端b1和加有另一电压的第二接触端b2。计算的结果，加法器22产生一个代表和电压的加法器输出信号或第一处理的信号。
可变衰减器23联到加法器22上并用于衰减加法器的输出信号，以产生一衰减器输出信号或第二处理的信号。低通滤波器24联到可变衰减器23上并用于对衰减器的输出信号进行预定的低通滤波操作，以产生由电压表示的滤波器输出信号或滤波信号。
电压-电流转换电路25联到低通滤波器24上，并用于将滤波输出信号的电压转换成一转换器输出电流或电子流。具体讲，电路25通过使用其阻值由R9表示的第9电阻R9将滤波输出信号的电压转换成转换器输出电流。转换系数Gm由K3/K9给出。此处，K3为恒量。由I表示的转换器输出电流为：
I＝K3V/R9 (6)
V表示滤波器输出信号的电压。
转换器输出电流加到平衡放大器11的反相输入端。
在图2的挂机电压控制电路中，计算在挂机态塞尖与塞环的电压。其计算基本上类似于图1的挂机电压控制电路的计算。因此，略去类似步骤的描述。
放大器11检测放大器11的非反相与反相输出端O与ō间电压的一半，以形成一个同相反馈环。因此，地与第一端塞尖间的电压等于放大器11的负源与第二端塞环间的电压。这些电压由Vo表示并也被称作塞尖与塞环电压。
由K2表示可变衰减器23的衰减系数。在放大器11的输出端：
V0＝V0－K2K3(V0＋V2) (7)
解V0的方程(7)，得V0＝-V2 (8)
这样，K2与V3不再相关。
就意味着，甚至当摘机态反馈电阻受控制K2和K3而改变时，挂机电压象参考电压V2固定一样保持恒定。
在图2中，电阻R3、R4和R6的组合被称作第一信号发生电路。加法器22称第一处理装置。可变衰减器23称作第二处理装置。低通滤波器24、电压-电流变换电路25、第一电阻器R1、第二电阻器R2和第五电阻器R5的组合被称作第二信号发生电路。
下面看图3，描述根据本发明第二实施例的挂机电压控制电路。类似的部分由前面类似的标号所代表，且不再赘述。
在将描述的方法中，挂机电压控制电路包括电平位移器31、加法器32、可变衰减器33和减法器34。电平位移器31联到放大器11的反相输出ō上，并且具有通过衰减第二输出信号而电平位移的衰减功能，通过衰减功能而产生电平位移的信号。换言之，电平位移器31具有衰减功能，并且检测在平衡放大器11的反相输出端ō的电压，并在诸如5V的单一电源内使电压位移。具体讲，电平位移器31使相对于作为参考地电位极性反相，并以衰减系数K1衰减该电压。
加法器32联到电平位移器31上在电压上，对电平位移的信号、参考信号V2和参考信号V3进行相加，以产生代表电压之和的加法器输出信号或第一处理后的信号。参考信号V2和V3分别称作第一和第二参考电压。
可变衰减器33联到加法器上并以预定的衰减系数K2参考参考信号V3将加法器输出信号衰减为衰减后的信号。减法器34联到可变衰减器33上并用于从衰减后的信号中减去参考信号V3，以产生加到低通滤波器24的差信号或第二处理信号。
低通滤波器24对第二处理信号进行预定的低通滤波操作，以产生滤波输出信号。当滤波输出信号加上作为转换器输入电压时，电压-电流转换器25通过阻值为R的第九电阻R9将转换器输入电压转换成转换器输出电流。象图2所示的挂机电压控制电路，转换系数Gm由K3/R给出。在此挂机电压控制电路中，仍由方程(6)表示其中的关系。
转换器输出电压作为第二输入信号加到平衡放大器11的反相输入端。挂机电压控制电路通过使用低压电路意于控制在挂机状态的塞尖与塞环电压。为此目的，检测从放大器11的反相输出端ō上输出的第一输出信号，并在电平上位移使其落入+5V的范围内。
通过使用在加法器32上所加的参考电压V2，使在挂机状态的塞尖与塞环电压受到控制。通过同时将参考电压V3加上，可以使得，对于加法器32和可变衰减器33，输入交流信号保持在工作范围。
为了消除在加法器32上所加的参考电压V3的影响，减法器34将等于V3的参考电压从中减去以恢复原信号电平。因此，对应于方程(7)的计算如下：
V0＝V0－{K2(K1V0＋K1V2)＋V3－V3} (9)
此处，可变衰减器33的衰减系数K2并未与加法器32上所加的参考电压V3相乘。这是因为可变衰减器33相对于作为参考的参考电压V3而工作的缘故。从方程(9)可得出：
V0＝-V2 (10)
其结果与方程(8)相同。
从方程(10)将明白，V0不再与K2有关，且甚至当K2改变以控制反馈电阻时V0仍保持恒定。
在挂机电压控制电路中，可以仅通过控制参考电压V2而控制挂机状态的塞尖的塞环电压，可变衰减器33用来确定在用户电路中的等量的反馈电阻。
在图3中，电阻R3、R4、R6的组合被称作第一信号产生电路。电平位移器31和加法器32的组合被称作第一处理电路。可变衰减器33与减法器34的组合则称作第二处理电路。低通滤波器24、电压-电流转换电路25与第1、第2、第5电阻R1、R2和R5的组合被称作第二信号处理电路。
见图4，描述根据本发明第三实施例的挂机电压控制电路。相似部分由相同的标号代表并且不再详述。
在挂机电压控制电路中，在图3中的电平位移器31和加法器32的组合是由电阻R10，第一运放41和第11电阻R11来实现的。第10电阻R10联在放大器11的反相输出端ō之间。运放41具有非反相输入端、反相输入端和输出端。运放41的反相输入端经第10电阻R10联到平衡放大器11的反相输出端ō。非反相输入端联到根据端接单元10是否为挂机状态而同时工作的第三开关SW3上。第三开关SW3具有公共端a、第一接触端b1及第二接触端b2。仅当公共端a联到接触端b1时，参考电压V4作为第一参考信号或第三参考信号而加到运放41的非反相输入端上。当公共端a联到第二接触端b2时，有另一电压加到运算放大器41的非反相输入端上。第11电阻R11联在运放41的输出端与其反相输入端之间。仅当端接单元10为挂机状态时，参考电压V4经第三开关SW3加到可变衰减器42上。
图3的减法器34是由第二运放43、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14和第十五电阻R15实现的。第二运放43具有非反相输入端、反相输入端和输出端。第二运放43的非反相输入端经第十二电阻R12接可变衰减器42，经第十三电阻R13接地。运放43的反相输入端联到R14，并经R14提供电压V2。电阻R15联在运放43的输出与其反相输入之间。
在此，以类似于图3的挂机电压控制电路的方法进行计算。
首先，与第一运放41一起进行计算。如从图3了解到，第一运放41需获得的电压是：
K1V0＋K1V2＋V3
令第一运放41的输出电压由V41表示。选定电阻R10和R11以及参考电压V4以满足下式：
V41＝V4－R11(V0－V4)/R10
＝K1V0＋K1V2＋V3 (11)
其中R10和R11分别代表电阻R10和R11的阻值。
如果每个值选定满足下列方程，则结果与图3的相同。
V4＝(K1V2＋V3){R10/(R10＋R11)} (12)
K1＝-R11/R10 (13)
下面与第二运放43一起进行计算。第二运放43需在衰减器输出信号的电压V42与参考电压V3之间进行相减操作。
第二运放43和电阻R12-R15的组合称作用作减法器的差分放大器。电阻R12-R15以上述方式联接并满足：
R12＝R13＝R14＝R15 (14)
第二运放43的输出电压V43为：
V43＝V42－V3 (15)
其中R12-R15分别代表电阻R12-R15的电阻。于是可以达到所需的特性要求。
通过如上所述选定每个恒定值，使用4所示的挂机电压控制电路等同于图3所示的情况。象图3的情况那样，在图4中的挂机状态的塞尖与塞环电压V0如下：
V0＝-V2 (16)
于是，通过改变第二参考电压V2，可在所须电平上获得挂机状态下的塞尖与塞环电压。
在图4中，电阻R3、R4、R6的组合被称作第一信号发生电路。第一运放41、电阻R10和电阻R11的组合称作第一处理电路。可变衰减器42、第二运放43和电阻R12-R15的组合则称作第二处理电路。低通滤波器24，电压-电流转换电路25、电阻R1、R2和R5的组合被称作第二信号发生电路。
如上所述，在挂机状态塞尖与塞环电压的控制集中在低通滤波器前的级中进行。因而可以明显地改善噪声特性。