JPH0340992B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔技術分野〕 本発明はデータ伝送に関するものであり、更に
具体的にはシリコンチツプ上に形成されモデム及
び複数の電話線間のインタフエイスとして働らく
モノリシツク・モジユールに関するものである。 〔技術背景〕 周知の通り、PTT規格は下記第１表に示され
たようにモデムの３つの状態に対応した伝送レベ
ル及びインピーダンスを指定している。

〔本発明〕

先行技術のインタフエイス回路の上述の欠点に
鑑みて、モデム及び伝送回線（電話回線）間のイ
ンタフエイスとして働らくと共に下記の条件を満
足するモジユールが必要とされている。 (a) モジユールはシリコンチツプ上に形成された
モノリシツク回路であつて、供給電圧が完全に
存在しない状態でモデムが「オフ」のときでも
動作しうるものでなければならない。 (b) 電力消費は最小限度であつてしかも最適のコ
スト／性能比を呈するものでなければならな
い。 (c) その構成は種々のモデム形態に適合するよう
に高度な融通性を持たなければならない。 (d) その構成は基本回路を修正する必要なしに、
相互接続された同じモジユールを追加するだけ
又は「スタツク（多重化）」するだけで所望の
伝送回線の数を増加できるものでなければなら
ない。 本発明の目的は所望の融通性及びモジユール性
を与える構成の採用を通じて上記の条件に合わせ
ることである。 本発明の他の目的は従来電磁リレー又は電子リ
レーによつて達成されていたすべての切換機能を
除去することによりモノリシツク回路の形の構成
を提供すること、及びモデムが「オン」、「オフ」、
又は「遊び」の何れの状態にあるかに関係なく
PTT規格の条件を満足することである。 これらの目的は一方では、モデムが「オン」の
とき高度の直線性を呈し、モデムが「遊び」、又
は「オフ」のとき良好なアイソレーシヨンを呈
し、且つ電話回路網を混乱させないようにするた
め「オフ」状態を含むすべての場合に高い出力イ
ンピーダンス（各電話回線は個別的な600オーム
の抵抗に永久接続される）を呈する新規な線路増
幅器類の改良を通じて、他方では以下に述べる新
規な線路受信機類の改良を通じて達成される。 〔実施例〕 (1) 基本的モジユールの構成 第１図は本発明の２つの同じモジユール１０
及び１０′の構成を示す概略図である。モジユ
ール１０は夫々専用回線TXLL及び交換回線
TXSL、RXSLと組合わされた２つの線路増幅
器DLL及びDSLを含む。これらの増幅器の入
力はモデムの伝送線上に送られるべきデータを
受取る共通ノードTX DATAへ接続される。
２つの受信機RLL及びRSLは夫々専用回線
RXLL及び交換回路TXSL、RXSL上に送られ
たデータを受信する。これらの受信機の出力は
共通ノードRX DATAを介してモデムの受信
部へ接続される。第１図に示された交換回線
TXSL、RXSLは４本線の全２重回線を表わす
ことが意図されているけれども、夫々信号送信
及び信号受信に用いられる１組の２本線半２重
回線と置換されてもよいことを理解されたい。
モジユール１０は更に受信機RLL、RSLと同
じであつて共通ノードTX DATA及びノード
WRP OUT間に配置されたもう１つの受信機
WRPを有する。受信機WRPは特に「スタツキ
ング」が希望されるとき同じモジユールを相互
接続するため使用される点で重要な構成要素で
ある。受信機WRPはRLL及びRSLと同じであ
るが、PTT回線には決して接続されない。モ
ジユール１０はリレーのような切換回路を含ま
ないこと、及び増幅器、受信機はそれらの動作
が含まないこと、及び増幅器、受信機はそれら
の動作が制御入力Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３及びＣ４に
供給される論理レベルに依存する点で被制御回
路である。これらの回路の実施態様は後で詳述
される。非活動状態の回路は高インピーダンス
状態に置かれる。２つの同じモジユール１０及
び１０′が第１図に示されている理由は、この
２つで種々のモデム形態の個々の要求に合うよ
うに組合わせることができ、それによつてこの
構成の利点を実際に示すことができるからであ
る。 (2) 線路増幅器 切換回路（即ちリレー）を除去するために本
発明は、モデムが「オン」、「遊び」、又は「オ
フ」状態の何れにあるかに関係なく600オーム
よりも高い出力インピーダンスを呈する線路増
幅器を使うことを提案する。従来の通常の実例
との比較を可能にするため、専用回線変成器の
１次側が、並列の600オームの抵抗器へ及びモ
デムが「オン」、「遊び」、又は「オフ」の何れ
であるかに関係なく600オームよりも高い出力
インピーダンスを呈する線路増幅器の出力へ接
続されているものと考える。この増幅器は被制
御形式の装置であつて、即ちモデムの状態に依
存して増幅器が特定の状態を取るようにする制
御入力CTL（DSL及びDLLに対して夫々参照番
号１及び２が付されている）を持つている。 第２図はこれらの条件に合致する回路を示
す。この図は第１図の２つの線路増幅器DLL
及びDSLの一方を示す。 簡単化のためこれら２つの増幅器は同じもの
であると仮定する。このような線路増幅器は新
規な被制御型の演算増幅器１１を含む。この増
幅器はありきたりでない２つの特性を有する。
即ちそれは３状態増幅器であつて、モデムが
「オフ」のとき即ち供給電圧がないときでさえ
も高いインピーダンス（HI）出力を与えるこ
とができる。この線路増幅器の実施例は第３図
に示される。線路増幅器の出力インピーダンス
を準無限大にするために、注入形成された２つ
の抵抗回路網が演算増幅器１１に形成される。
抵抗回路網１２，１２′はモデムが「オン」の
とき電流発生器として働らく。これらの抵抗器
を対にするのは容易であり、対にすることによ
りモデムが「オン」のとき第２図の回路の出力
インピーダンスを極めて高くすることができ
る。「ミラー・イメージ」抵抗回路網１３，１
３′を設けて、「主回路網」として後述される回
路網１２，１２′中の抵抗器の抵抗の電圧係数
（VCR）に起因する出力信号の直線性の欠除を
修正しようと試みている。 この抵抗回路網の動作原理はIBM（登録商
標）の米国特許第4164668号に述べられている。 抵抗器RIAと地気との間に接続されたアナロ
グ・スイツチ１４は線路増幅器の入力線CLT
に存在する信号によつて制御される。このスイ
ツチはモデムが「遊び」状態のとき増幅器の入
力をその出力から及びその反対に十分にアイソ
レートすることにより、信号が抵抗回路網１２
を介して電話回路へ伝播するのを防止する。 スイツチ１４（増幅器が「オン」のとき閉成
される）はモジユールの実体的な地気回路網１
２の仮想的な地気との間に配置されており、そ
れに印加される信号の電圧振幅が小さいためモ
デムが「オン」のときに回路をかき乱すことは
ない。 しかしモデムが「オフ」又は「遊び」のと
き、スイツチ１４は開放され（このとき50オー
ムより低いインピーダンスを呈する）２つの抵
抗回路網により減衰させるように働らき、且つ
入力から線路増幅器の出力へ送られる信号は第
１表に従つて−80dbの除去率（入力対出力）
を達成するように働らく。 ダイオードＤ１はモデムが「オフ」のとき漏
洩電流を阻止することにより両回路網の抵抗器
の床をバイアスする。ダイオードＤ１は電話回
線から見たインピーダンスの値が地気に対して
高くなることを保証することにより、演算増幅
器１１の保護を厚くするのにも役立つ。 ダイオードＤ２には、モデムが「オフ」のと
きアイソレーシヨン壁から漏洩電流が到来する
のを阻止するため、特別なアイソレーシヨン・
バイアス回路１５が組合わされている。 特別な回路１５はP⁺アイソレーシヨン壁と
電圧源V^-との間に配置されている。この回路
及びその機能は後で説明される。 最後に、線路増幅器は２つの個別的な抵抗器
即ち出力インピーダンスを600オームに維持す
る整合抵抗器Ｒ５と、必要に応じて回路の相互
コンダクタンス値Ｉ／Ｖを調整するように働ら
く約80オームの検出抵抗器Ｒ６とを含む。 第３図に被制御型演算増幅器１１の実施例を
示す。 演算増幅器１１は入力段と、電圧増幅器段
と、電流増幅器として働らく手力段とより成
る。 差動増幅器である入力段はトランジスタＴ
１，Ｔ７，Ｔ８，Ｔ１０及びＴ１２を含む。 トランジスタＴ１０−Ｔ１２は電流ミラー回
路としても働らく。電流源として接続されたト
ランジスタＴ１は入力段をバイアスし、トラン
ジスタＴ７のコレクタ及びトランジスタＴ１２
のコレクタ間の共通ノードから取出された出力
が電圧増幅器段を駆動する。 電圧増幅器段はダーリントン・ペアとして接
続され且つトランジスタＴ３と組合わされて能
動負荷を形成するトランジスタＴ１３及びＴ１
４を含む。これらの３つのトランジスタは補償
キヤパシタＣと組合わされて低い周波数に於て
極めて高い電圧利得を与えるが、高い周波数に
於てはオクターブ当り6dbの割合で低下する。
その結果、この段の利得は入力と出力の間の位
相シフトが180°（安定判定基準）に迫るとき１
よりも小さくなる。 この段からの出力はエミツタホロワ形状のト
ランジスタＴ４及びＴ９のベースを駆動する。 PNPトランジスタＴ９はNPNトランジスタ
Ｔ４の機能の相補形の機能を有する「超PNP」
を形成するためNPNトランジスタＴ１５と組
合わされる。 出力段はトランジスタＴ５及びＴ６によつて
バイアスされて、トランジスタＴ４及び超
PNPの両者に最小の定常状態電流を与える。 かくてＴ４とＴ９のエミツタ間の共通ノード
から取出される出力は負荷として働らいている
Ｔ３にまたがる電圧を２倍にする。 前述の特別なアイソレーシヨン・バイアス回
路１５と組合わされたダイオードＤ１及びＤ２
は、モデムが「オフ」又は「遊び」のとき演算
増幅器からの出力が電圧源からアイソレートさ
れることを保証する。 モデムを「オン」のとき演算増幅器の出力イ
ンピーダンスは低い。モデムが「オフ」又は
「遊び」のとき出力インピーダンスは高く、出
力と電圧源V⁺又はV^-間のすべての接合は非導
電性になる。 第２図の回路の動作はモデムの状態に依存し
て下記のようになる。 (a) モデムが「オン」のとき： 増幅器１１、抵抗回路網１２，１２′，１
３，１３′、及び抵抗器Ｒ６より成る構成は
電話回線向け高インピーダンス電流発生器と
して働らく。その電流は回路の入力（TX
DATA）に於ける電圧レベルに比例する。
モデムが「オン」のとき、アナログ・スイツ
チ１４は高インピーダンスを呈する。回路の
出力インピーダンスは600オームの抵抗器Ｒ
５によつて決定される。線路増幅器DSL／
DLLの直線性は極めて高い（歪率＜0.2％）。 第２図の回路は電話回線上のデータ伝送に
適用しうるPTT仕様、即ち 最大伝送レベル：0dbｍ 回線のインピーダンス： 600オーム±20
％に合致する。 (b) モデムが「遊び」のとき： この場合には電流は回路で発生されない。
そしてモデムが「オン」のときと同じ出力イ
ンピーダンスを呈する。回線側から見たとき
回路の出力インピーダンスは個別的な600オ
ームの抵抗器によつて決定される。 回路はデータの伝送を禁止し、モデムと電
話回線との間に適当なアイソレーシヨンを与
える。 最大伝送レベル：−80dbｍ 回線のインピーダンス：600オーム±20％ (c) モデムが「オフ」のとき： この場合、回線側から見た回路の出力イン
ピーダンスはすべての供給電圧が除去されて
いたとしてもモデムが「オン」又は「遊び」
の状態にあるときと同じでなければならな
い。これは演算増幅器の出力段を特別に設計
し且つ関連したトランジスタの床（ベツド）
を特別にバイアスすることによつて可能にな
る。前述のように回路はPTTの条件に合致
する。 回線のインピーダンス：600オーム±20％ かくてすべての場合において回線側から見
たインピーダンスは600オームである。 (3) 線路受信機 説明を簡単にするため第１図の線路増幅器
RSL、RLL及びWRPは同じものであると仮定
する。適切な被制御型受信機が第４図に示され
ている。トランジスタＴ１６−Ｔ２２及び抵抗
器Ｒ１７，−Ｒ１９より成る普通のエミツタホ
ロワ回路が、端子CTL（この例では第１図の論
理入力Ｃ２，Ｃ３又はＣ４に相当する）に供給
された電圧に従つてエミツタホロワ回路を活動
化するか又は禁止するためのトランジスタＴ２
３−Ｔ２５及び抵抗器Ｒ１８を含む普通の制御
装置と組合わされている。これに３個のダイオ
ードＤ３−Ｄ５及び特別のアイソレーシヨン・
バイアス回路１５を付加することによつて新規
な機能が付与される。３個のダイオードの役割
はモデムが「オフ」のときエミツタホロワの出
力を電圧V⁺及びV^-からアイソレートすること
である。 更に具体的に説明すると、受信機は入力段、
出力段及び制御回路より成る。入力段はトラン
ジスタＴ１８，Ｔ１９、及びトランジスタＴ１
６，Ｔ１７より成る２つの負荷を含む。トラン
ジスタＴ２２及び抵抗器Ｒ１７より成る電流源
によつてバイアスされる受信機は差動増幅段を
形成する。Ｔ１６及びＴ１９の両コレクタ間の
接続から取出されるその出力は入力と同位相で
ある。出力段はエミツタホロワ構成のＴ２０と
Ｔ２１とから成る。電流源として働らくこのト
ランジスタは、Ｔ２０をバイアスするように働
らき且つ出力を入力段へフイードバツクするよ
うに働らくことにより、高入力インピーダンス
及び低出力インピーダンスを特徴とする利得１
の増幅器を形成するのに役立つ。電流源Ｔ２
１，Ｔ２２及びＲ１７はそれに供給される入力
信号が高レベルであるとき制御回路によつてバ
イアスされる。その場合、電流は構成素子Ｒ１
８，Ｄ３，Ｔ２４及びＤ５によつてセツトさ
れ、受信機は利得１のエミツタホロワ回路とし
て働らく。 制御回路へ供給される入力信号が低レベルで
あるとき、トランジスタＴ２５従つて電流源と
して使用されるトランジスタＴ２１及びＴ２２
は非導通となる。入力段及び出力段はもはやバ
イアスされない。受信機の入力はその出力から
十分にアイソレートされる（最小除去率：
80db）。 特別のアイソレーシヨン・バイアス回路１５
は２つの目的を持つ。即ちモデムに電力供給さ
れているとき（即ちモデムが「オン」又は「遊
び」状態のとき）チツプのP⁺アイソレーシヨ
ン壁が正しくバイアスされるようにすること、
及びモデムが「オフ」のときP⁺壁が電圧源V^-
からアイソレーシヨンされるようにすること
で、それによつてエピタキシヤル領域（NPN
トランジスタのコレクタを含む）と電圧源V^-
（このときは大地電位に等しい）との間の短絡
を阻止することである。 トランジスタＴ２８はスイツチとして働ら
く。モデムが「オン」又は「遊び」のとき、Ｔ
２８はＲ２０及びＴ２６によつてバイアスされ
ているので飽和する。モデムが「オフ」のとき
は、Ｔ２８はV^-が大地電位と等しくなつたと
き電圧源V^-からP⁺アイソレーシヨン壁をアイ
ソレートする。 モデムが「オン」のとき受信機は高入力イン
ピーダンス及び低出力インピーダンスを呈す
る。受信機の機能は伝送回線からの信号を0db
の減衰及び極めて高い直線性で再現することで
ある。入力CTLに於ける電圧が0.6ボルトを越
えると抵抗器Ｒ１８が第４図の全回路に対しバ
イアス電流を与える。するとその回路は通常の
エミツタホロワ回路と等価になつて、回路の入
力及び出力間に短絡回路が存在するかのよう
に、入力信号が出力に於て得られる。 モデムが「遊び」状態にあるとき、受信機は
伝送線上に起り勝ちな妨害波の影響を受けな
い。入力CTLに於ける電位はそのとき0.6ボル
トよりも低く、抵抗器Ｒ１８はもはやバイアス
電流を供給しない。回路中のすべてのトランジ
スタは、回路の入力及び出力間に開放回路が存
在するかのように非導電状態になる。 モデムが「オフ」のときは適切なインピーダ
ンス（600オーム）が受信機の出力に存在しな
ければならない。線路増幅器（DLL、ISL）の
例では線路変成器の１次側は並列の600オーム
抵抗器に接続され且つ、600オームよりも高い
インピーダンスを呈する受信機の入力に接続さ
れる。供給電圧が存在しないときはすべてのト
ランジスタはオフとなるが、ダイオードＤ３−
Ｄ５及び特別なアイソレーシヨン・バイアス回
路１５によつて十分なアイソレーシヨンが与え
られる。そのとき全回路はリレーの常用接点と
等価である。 ３つの全事例のアイソレーシヨン特性を第２
表に示す。

【表】 (4) 種々のモデム形態の用途 モジユール１０のようなモジユールは単独で
も使用可能であるが、それを２つ組合わせると
種々のモデム形態の要求に応じることが可能と
なり、基本モジユールの構成の融通性を発揮す
る。このため個々のモデム形態とは無関係に下
記の仮接続がなされなければならない。 −モジユール１０の端子RX DATAをモジユ
ール１０′の端子TX′DATAに接続し、モジ
ユール１０′の端子WRP′OUT及び
RX′DATAをモジユール１０の端子WRP
OUTへ接続する。 −端子RXLL及びTXLL′を地気に接続する。 第５Ａ図に示されたモジユール１６は上述の
態様で相互接続されたモジユール１０及び１
０′を組合わせることによつて得られる。 下記のモデム構成に対する真理表を第３表に例
示する。 −送信・受信モード、４線専用回路〔LL／
DATA 4W〕。 −送信・受信モード、４線交換回路の３つの異
つた構成〔SWL(1)4W、SWL(2)4W、SWL(3)
4W〕。 −受信モード、専用回線、「遊び」状態
〔LLIDL〕。 −信モード、専用回線、電源故障〔LLPF〕。 −テスト・モード〔WRP〕。

【表】 第５Ｂ図乃至５Ｈ図は種々の制御入力のデータ
径路及び論理状態を示す。 本発明のこの新規な構成は２つの交換回線に対
して信号を送出したり受取つたりすることを可能
にし、２方向性多重機能を与えるように使うこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に従うスタツク可能な２つの同
じモジユールの構造を示す略回路図、第２図は本
発明に従う被制御型演算増幅器を含む新規な線路
増幅器の回路図、第３図は被制御型演算増幅器の
実施例、第４図は本発明に従う新規な線路受信機
の略図、第５Ａ図乃至５Ｈ図は本発明に従う２つ
のモジユールを組合わせて得られる種々の構成を
示す図である。 １０，１０′……モジユール、１１……演算増
幅器、１２，１２′，１３，１３′……抵抗回路
網、１４……アナログ・スイツチ、１５……アイ
ソレーシヨン・バイアス回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 下記構成要素(イ)、(ロ)、(ハ)、(ニ)、(ホ)がすべ
   て集
   積回路チツプ状に形成されて成り、モデム及び電
   送回線間に配置されたインタフエイス・モジユー
   ル。 (イ) 電源がオンであるかオフであるかに無関係に
   所定の出力インピーダンスを呈し、論理的制御
   入力によつて制御される型の増幅器であつて、
   その入力は上記モデムの送信部に接続される第
   １の端子（TX DATA）に接続され、その出
   力は送信回線（TXLL）に接続される第２の端
   子に接続された第１の線路増幅器（DLL）。 (ロ) 上記の(イ)のものと同じ型の増幅器であつて、
   その入力は上記第１の路線増幅器の入力と共通
   接続され、その出力は送信回線（TXSL）に接
   続される第２の線路増幅器（DSL）。 (ハ) 電源がオンであるかオフであるかに無関係に
   相対的に高い入力インピーダンスを呈して入力
   からアイソレートするように働らき、論理的制
   御入力によつて制御される型の路線受信機であ
   つて、その出力は上記モデムの受信部に接続さ
   れる第３の端子（RX DATA）に接続され、
   その入力は伝送回線（RXLL）に接続される第
   ４の端子に接続された第１の線路受信機
   （RLL）。 (ニ) 上記の(ハ)のものと同じ型の受信機であつて、
   その出力は上記第１の路線受信機の出力と共通
   接続され、その入力は伝送回線（RXSL）に接
   続される第２の路線受信機（RSL）。 (ホ) 伝送回線から除去に関しモデムを試験し且つ
   モジユールを次段に接続されるため、上記第１
   の端子（TX DATA）及び第５の端子（WRP
   OUT）間に接続された、論理的制御入力によ
   つて制御される型の折返し受信機（WRP）。