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発明の名称 直流ループ回路
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平7−87237
公開日 平成7年(1995)3月31日
出願番号 特願平5−224269
出願日 平成5年(1993)9月9日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】小鍜治 明 (外2名)
発明者 安井 利彦 / 山下 邦彦 / 中島 昇
要約 目的
定電圧源によって安定したベース電流を供給しながら回線から取り込む電流を一定にすること。及び、トランジスタのベース−エミッタ間電圧のばらつきに依存しないで一定の直流電流を流すことのできる直流ループ回路を提供すること。

構成
電話回線から一定の電流を取り込む定電流手段2と、この定電流手段2の出力電流によって一定電圧を発生する定電圧手段3と、またこの定電圧手段3の出力電圧をベース・バイアス電圧として動作するP形トランジスタ5と、そのP形トランジスタ5のエミッタ電圧をベース・バイアス電圧として動作するN形トランジスタ4とが設けられている。
特許請求の範囲
【請求項1】電話回線から一定の電流を取り込む第1の定電流手段と、前記第1の定電流手段の出力電流によって一定電圧を発生する定電圧手段と、前記定電圧手段の出力電圧によって電話回線から一定の電流を流す第2の定電流手段とを備えた直流ループ回路。
【請求項2】電話回線から一定の電流を取り込む定電流手段と、前記定電流手段の出力電流によって一定電圧を発生する定電圧手段と、前記定電圧手段の出力電圧をバイアス電圧として動作する電流増幅手段とを備えた直流ループ回路。
【請求項3】電流増幅手段としてP形トランジスタと、前記P形トランジスタのエミッタ電圧をベース・バイアス電圧として動作するN形トランジスタとによって構成する電流増幅手段を備えた請求項2記載の直流ループ回路。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は電話回線に接続してノーリンギング通信を行う回線端末装置に用いるトランジスタを利用した直流ループ回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】電気通信回線設備に接続してその回線からの電流を利用して直流ループを形成して回線を終端する直流ループ回路としてトランジスタを用いた回路が電話機等で利用されている。この直流ループ回路を用いた従来の電子電話機の直流回路の構成例を図3に示す。
【0003】図3において、トランジスタ4の電流増幅率が十分高い場合には回線電圧VLは以下の式で近似できる。
【0004】
【数1】

【0005】ここで、VBEはトランジスタ4のベース−エミッタ間電圧である。上式のように、回線電圧VLは傾きR3で回線電流ILに比例することが分かる。このとき、回線側からみた直流回路の直流抵抗値ZDCは、【0006】
【数2】

【0007】で表され、最小値R3となりILに反比例した値となる。実際の電話機の通信時の直流抵抗は、回線電流が20〜100mAの間で50〜300Ω内に設定することと規定されている。VBEを0.7V一定とすると、R1、R2、R3をそれぞれ20kΩ、10kΩ、30Ωとすれば、回線電流が20〜100mAの間での抵抗値は51Ω〜135Ωとなり規定値を満足する。さらに、このトランジスタ4のベースより信号VINを入力することで回線へ信号を送出することができる。
【0008】例えば、ガス、水道、電気等の使用量を検針して、このデータを一般電話網を介してセンタ装置に伝送する自動検針システムなどで用いるノーリンギング通信を行う回線端末装置の構成図を図4に示す。図4において、41はガス、水道、電気等の使用量を測定するテレコン端末装置で、42は直流回路や信号送受信回路などの回線制御機能を持つ回線端末装置で、43は家庭内におかれる電話機である。
【0009】ノーリンギング通信では、センタ装置より電話回線を介して着信すると、回線端末装置42の直流回路の直流抵抗を4kΩ以上のままでノーリンギング着信状態に入り、テレコン端末装置41とセンタ装置間でのデータのやりとりを行う。これは直流抵抗を比較的大きなままで通信を行なうことで、前記回線端末装置42に並列接続されている電話機43のベルを鳴らさないようにするためである。また、送出信号を0dBmまで出そうとすると、出力負荷が300Ωとして交流的に±3.65mAの回線電流を必要とする。このため図3の回路より信号を送出する場合には、出力信号をクリップしないためにエミッタ電流が3.65mA以上必要である。
【0010】従来のノーリンギング通信機器では回線電圧VL60Vのときの直流抵抗ZDCを10kΩ以上とし、かつVL30Vまで動作するように設計しているので、図3の回路で回線電流を常に3.65mA以上流そうとすると実現ができない。
【0011】そこで、トランジスタのバイアス電圧を一定値にすることが考えられる。エミッタ抵抗REを30Ωとすると、エミッタ電流が4mA一定の時、エミッタ電圧VEは0.12Vとなり、ベース電圧としてVBEだけ電位が上がった0.82Vを加えればよい。このベース電圧を通常の電話機のように回線から取ろうとすると、図5のように回線より定電圧源を用いてベースに電圧を与えることになる。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記図5のような構成では、交換機からの距離などの通信条件で回線電圧VLは異なり、定電圧源への入力電圧が変化することになるので定電圧源自体で消費する電流が変化する。このために、定電圧源によってトランジスタへのベース電圧を一定にしたにも関わらず直流ループ回路全体では消費する電流が回線電圧VLに依存することになる。
【0013】また、トランジスタのベース−エミッタ間電圧VBEには構成素子によるばらつきや温度変化による影響があるので、同じだけベース電圧を与えてもエミッタ電流にもばらつきが生じてしまうという課題があった。
【0014】本発明は上記課題を解決するもので、第1の目的は、定電圧源によって安定したバイアス電圧を供給しながら回線から取り込む電流を一定にできる直流ループ回路を提供することにある。
【0015】また、第2の目的はトランジスタのベース−エミッタ間電圧のばらつきに依存しないで一定の直流電流を流すことのできる直流ループ回路を提供することにある。
【0016】
【課題を解決するための手段】上記第1の目的を達成するために本発明の直流ループ回路は、電話回線から一定の電流を取り込む定電流手段と、その定電流手段の出力電流によって一定電圧を発生する定電圧手段と、その定電圧手段の出力電圧をバイアス電圧として動作する電流増幅手段とを備えたものである。
【0017】また、第2の目的のためにはP形トランジスタと、そのP形トランジスタのエミッタ電圧をベース・バイアス電圧として動作するN形トランジスタとで構成する電流増幅手段を備えたものである。
【0018】
【作用】本発明は上記第1の構成によって、電話回線から定電流手段によって一定電流IIを取り込み、この電流を入力として定電圧手段によって一定電圧を出力し、この一定電圧をトランジスタのベース・バイアス電圧VBとするので直流ループ回路として消費する電流は、定電流手段によって出力する電流IIとトランジスタのエミッタ電流IEの和となる。
【0019】また上記第2の構成によって、一定電圧をベース・バイアス電圧VB1としてP形トランジスタへ入力することでそのエミッタ電圧VE1はVB1よりVBE1だけ上がった電位となり、このVE1をN形トランジスタへベース・バイアス電圧VB2として入力することでそのエミッタ電圧VE2はVB2よりVBE2だけ下がった電位となる。このとき集積回路においては2つのトランジスタのVBEはほぼ同じばらつきになり、かつ温度変化による影響も同じなのでVE2=VB1となる。したがってN形トランジスタのエミッタ電流IEは、P形トランジスタのエミッタ電圧VB1つまり定電圧源の出力電圧のみに比例する。
【0020】
【実施例】以下本発明の第1の実施例を図1を参照して説明する。
【0021】図1において、1は回線電圧VLの電話回線に接続された直流ループ回路、2は回線電流を一定量だけ取り込む定電流源、3は一定電圧を出力する定電圧源、4は定電圧源3の出力電圧をベース・バイアス電圧として動作するN形トランジスタである。
【0022】上記構成において、定電流源2は電話回線と接続されて回線電圧VLを入力して一定電流IIを出力する。定電圧源3は電流IIを入力して一定電圧VBBを出力する。この電圧VBBをベース・バイアス電圧としてトランジスタ4に入力すると、トランジスタ4のエミッタ電流IEは、(VBB−VBE)/REとなる。ここで、ベース・バイアス電圧VBBは常に一定であるので、VBEが安定である限りトランジスタ4のエミッタ電流IEも一定になる。その結果、電話回線から取り込む電流は定電流源2による電流IIとトランジスタ4のエミッタ電流IEとの和となり、回線電圧VLが変化しても常に一定電流を取り込むことになる。つまり、電話回線を一定電流を流す直流ループで終端できることになる。
【0023】この第1の実施例の構成によれば、電話回線の電圧変化に関係なく常に電話回線より一定電流を取り込むことができるという効果がある。
【0024】図2は第2の実施例を示し、第1の実施例の1つのトランジスタの代わりを定電圧源3からの出力電圧の抵抗分圧によって発生した電圧をベース・バイアス電圧として動作するP形トランジスタ5と、そのP形トランジスタ5のコレクタ・バイアス電流を供給する定電流源6と、前記P形トランジスタ5のエミッタ電圧をベース・バイアス電圧として動作するN形トランジスタ4とで構成している。
【0025】上記構成において、定電圧源3からの電圧VBBの出力までは第一の実施例と同様である。この電圧VBBをベース・バイアス電圧としてP形トランジスタ5へ入力すると、そのエミッタ電圧はVB1よりVBE1だけ上がった電位となる。このP形トランジスタ5のエミッタ電圧をN形トランジスタ4のベース・バイアス電圧VB2として入力することでそのエミッタ電圧VE2はVB2よりVBE2だけ下がった電位となる。このとき集積回路においては2つのトランジスタのVBEはほぼ同じばらつきになり、かつ温度変化による影響も同じなのでVE2=VB1となる。したがってN形トランジスタ4のエミッタ電流IEは、VB1/REと近似できるのでVBEのばらつきに影響されないで、P形トランジスタ5のエミッタ電圧VB1つまり定電圧源の出力電圧のみに比例することになる。
【0026】この第2の実施例の構成によれば、トランジスタのベース−エミッタ間電圧のばらつきに依存しないで一定の直流電流をN形トランジスタ4に流すことができるという効果がある。
【0027】
【発明の効果】以上説明したように本発明の直流ループ回路は、第1の構成により、電話回線から定電流手段によって一定電流IIを取り込み、この電流を入力として定電圧手段によって一定電圧を出力し、この一定電圧をトランジスタのベース・バイアス電圧VBとするので直流ループ回路として消費する電流は、定電流手段によって出力する電流IIとトランジスタのエミッタ電流IEの和となり、定電圧源による安定したベース電流を供給しながら回線から取り込む電流を一定にできるという効果を有する。
【0028】また第2の構成によって、一定電圧をベース・バイアス電圧VB1としてP形トランジスタへ入力することでそのエミッタ電圧VE1はVB1よりVBE1だけ上がった電位となり、このVE1をN形トランジスタへベース・バイアス電圧VB2として入力することでそのエミッタ電圧VE2はVB2よりVBE2だけ下がった電位となる。このとき集積回路においては2つのトランジスタのVBEはほぼ同じばらつきになり、かつ温度変化による影響も同じなのでVE2=VB1となる。したがってN形トランジスタのエミッタ電流IEは、P形トランジスタのエミッタ電圧VB1つまり定電圧源の出力電圧のみに比例するので、トランジスタのベース−エミッタ間電圧のばらつきに依存しないで一定の直流電流をトランジスタに流すことで回線からの消費電流を一定にできるという効果を有する。




 

 


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