JPS6247384B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、第１および第２端子と、その主電流
通路をこれら両端子に結合した第１トランジスタ
回路と、該両端子間に配置し、その第１タツプを
該トランジスタのベースに接続するようにした分
圧器と、該トランジスタのベースおよび該第２端
子間に接続したコンデンサとを含み、該第１トラ
ンジスタ回路のエミツタを該第２端子に結合する
よう形成した電話機用電圧安定器に関するもので
ある。

この種安定器に関してはオランダ国出願特許第
7307296号（特開昭50―22507号に対応）により既
知である。

電話機用として使用する電圧安定器の所望特性
としては次のようなものが考えられる。

すなわち、 特に大線路電流の場合に電力消費を最小に保持
するため、その直流抵抗をできるだけ低い値とす
ること。

音声信号および呼出信号のような交流信号の減
衰を回避するため、終端インピーダンスに比し高
い値を有する交流インピーダンスを一定に保持
し、特に直流消費電流と無関係にすること。

きわめて長距離の加入者線の場合にもその作動
を維持させるようにするため、作動電圧を低くす
ることが望ましい。

さらに、きわめて短距離の加入者線の場合にも
使用できるよう、集積回路状に形成するのを可と
する電圧安定器の最大消費電力を超えない範囲で
最大線路電流をできるだけ高くすることその他で
ある。

しかしながら、前述のオランダ国出願特許に記
載されている電圧安定器の場合、安定器に流れる
直流電流に依存してコレクタ・ベース間電圧が変
化し、コレクタ電圧が変化するようになるため
に、交流インピーダンスはいわゆる「アーリ効
果」によつて、そのほとんど大部分が安定器に流
れる直流電流に依存することになる。

さらに、この安定器は、トランジスタ回路の非
直線性により交流信号ひずみを生ずるという難点
を有する。

本発明の目的はかかる欠点を除去し、消費電力
が少なく安定器を流れる直流電流の変化にも充分
大きな値を有する直線性のほぼ一定な交流インピ
ーダンスを呈し、かつ、前述の所望特性を最高度
に満足するような電圧安定器を提供しようとする
ものである。

本発明の場合、電圧安定器は抵抗および第２ト
ランジスタ回路を含み、該第２トランジスタ回路
の主電流通路を、第１トランジスタの主電流通路
と第２端子間に配置した該抵抗に直列に接続し、
第１タツプと該第２端子間にある分圧器の部分に
位置する分圧器の第２タツプに該第２トランジス
タのベースを接続するようにしたことを特徴とす
る。

このように形成した安定器の場合には、第２ト
ランジスタは抵抗とともに第１トランジスタのエ
ミツタ負荷を形成するために、コンデンサによる
交流電圧に対する第１トランジスタのベースに対
しての短絡作用によつて交流分がカツトされて第
２トランジスタには交流電流が流れないので高交
流インピーダンスが得られる。また、線路電流、
言い換えればループ電流が変化しても第２トラン
ジスタには第１トランジスタのベース・エミツタ
接合によつてほぼ一定のコレクタ電圧が供給され
ることから第２トランジスタの動作点に大きなス
イングが生じないために、第２トランジスタのエ
ミツタ回路内に配置する第２トランジスタの非直
線ひずみ影響を低減するバイアス抵抗の値も小さ
いもので充分となる。しかも、一定のコレクタ電
圧のために、第２トランジスタの高交流インピー
ダンスは「アーリ効果」によつて阻害されること
はなくほぼ一定になる。また、ここで、第２トラ
ンジスタ回路の主電流通路を第１トランジスタの
主電流通路に直列に配置して、高い交流インピー
ダンスを得ることについては、西独国公開特許第
2158564号により既知であるが、この場合には、
第１端子と第１トランジスタの主電流通路間に第
２トランジスタの主電流通路を配置しているた
め、コンデンサが交流電圧に対して第２トランジ
スタのベース電圧を短絡せず、したがつて第１ト
ランジスタのコレクタに対して最適の交流インピ
ーダンスを得ることができない。さらに、この場
合は、ツエナーダイオードを含む別個の分圧器を
介して第２トランジスタのベースに調整電圧を供
給するようにしており、これは付加的分圧器を必
要とするだけでなく、両端子間に生ずる音声信号
の負の尖頭値（ピーク）の間、第１端子の電圧は
ツエナーダイオードの電圧以下に減少し得ないと
いう欠点を有する。これに反して、本発明電圧安
定器においては、第１トランジスタのコレクタの
電圧は、回路の適正な作動が影響を受ける前にト
ランジスタのベース電圧より約１ダイオード電圧
だけ低くなる。このことは、この安定器の約2V
という低い作動電圧では、約25％高い電圧による
回路の駆動を可能にする。

ツエナーダイオードにより生ずる電圧の大きさ
は、最高の線路電流における安定器の作動により
決まり、かくして決められた高いツエナーダイオ
ード電圧は、長距離加入者線の場合に不可欠な作
動電圧がなく、この安定器の利用範囲をかなり減
少させるという欠陥を有する。

またオランダ国出願特許第7212510号（特開昭
49―69204号に対応）には、その出力回路を安定
化回路とし、その第１トランジスタのエミツタ回
路に抵抗を配置するよう構成した信号発生装置に
つき記載されているが、この抵抗は300Ωの線路
終端インピーダンスを得るためのもので、非直線
ひずみを減少させることはできるが、一方、この
抵抗内にかなりの大きさの余分な電力消費が起
り、それにより回路の両端の電圧値は大部分が安
定器を流れる電流に左右されるという難点を有す
る。

また、通常第１トランジスタ回路のベース・エ
ミツタ接合に対するバイアス電圧を与えるため、
第１タツプと第２端子間に第２タツプを設けるよ
うにしているが、この場合には、平滑コンデンサ
と第２トランジスタのベース間に抵抗の形状の雑
音源が導入され、抵抗により発生する雑音がポテ
ンシヨメータ（分圧器）の抵抗比により決まる利
得係数で端子に供給されることになる。

この雑音源を除去するため、本発明電圧安定器
の他の実施例の場合は、第２トランジスタのベー
スを接続するようにした第２タツプを第１タツプ
と一致せしめ、第１トランジスタのエミツタの表
面積を第２トランジスタのエミツタの表面積より
も広くするようにしている。

次に、図面によつて本発明を詳細に説明する。

添付図面中、同一構成素子は同一符号数字で示
した。

第１図に示す本発明電圧安定器は第１端子１お
よび第２端子２を含み、これらの端子によりフツ
ク接点２１ならびに抵抗３，４により示した加入
者線（いずれも破線により表示）を介して、電池
５の形式で表示した交換機に前記電圧安定器を接
続する。

さらに、前記端子１および２には、安定化電圧
を必要とする電話機の回路（図示を省略）を接続
する。

図示安定器は２つのトランジスタ６および７の
主電流通路と抵抗８の直列接続ならびにこれと並
列に配置した分圧器、本実施例の場合は端子１お
よび２間に接続した抵抗９，１０および１１の直
列配置を含む。また、前記分圧器の第１および第
２タツプ１２および１３には、それぞれトランジ
スタ６および７のベースを接続する。さらに、前
記第１トランジスタ６のベースを、交流音声信号
および呼出信号に対して低インピーダンスとなる
よう選定したコンデンサ１４を介して第２端子２
に接続する。

以下、図示回路の作動につき説明する。まず、
フツク接点２１が閉じると、端子１，２間の電圧
は零ボルトから増加する。かくして、分圧器に流
れる電流に応じて第２タツプ１３の電圧が第２ト
ランジスタ７のベースエミツタ間電圧を超え、〓
0.6V（約0.6Vの意）になると、第２トランジス
タ７は導電状態となる。またこの場合、前記電流
が流れた際第１タツプ１２の電圧は、少なくとも
第２トランジスタ７のコレクタ・エミツタ間電圧
に等しい量だけ第２タツプ１３の電圧より高くな
るよう抵抗１０の値を選定してあるため、第１ト
ランジスタ６も第２トランジスタ７と同時に導電
状態となる。

また、端子１，２間の電圧は第２トランジスタ
７のベース・エミツタ間電圧に抵抗９，１０，１
１と抵抗１１の比を乗じた値に等しい。

両端子間の電圧が抵抗９、抵抗１０，１１の直
列配置および前記直列配置に並列に接続したコン
デンサ１４の値により決まる時定数より緩慢な速
度で増加する場合は、コンデンサ１４はさらに充
電され、第１および第２トランジスタ６および７
のベース電圧は電圧安定器の両端の電圧に比例し
て増加するので、安定器にはより大きい電流が供
給される。したがつて、電圧源５により供給され
るこの電流により、抵抗３および４の両端の電圧
降下は増大し、端子１，２間の電圧増加を妨げ
る。端子１，２間の電圧が緩慢に減少する場合は
これと逆の現象が起る。

トランジスタ６および７に流れる若干のバイア
ス電流に対しては、抵抗８により生ずる電圧増加
を無視できるので、安定器の両端の直流電圧はほ
ぼ一定値に保持される。また、両端子間の電圧変
化が、通話信号や多周波ダイヤルトーン信号の場
合のように前記の充電時定数より速い場合は、コ
ンデンサがほぼ短絡回路を形成するので、トラン
ジスタ６および７のベースには前述の電圧レンジ
は供給されず、したがつて、安定器の交流インピ
ーダンスは抵抗９と第１トランジスタのコレクタ
側インピーダンスの値により決まることになる。

第２図には、端子１，２間にあらわれる直流電
圧の最低他Ｖ_1-2，そのときトランジスタ６のベ
ースに生ずる直流電圧Ｖ_12-2ならびに、端子１，
２間に歪を生じないで使用しうる交流電圧の最大
振幅Ｖ_acをそれぞれ時間軸上にプロツトしてあ
る。この図から分かるように、直流電圧Ｖ_1-2上
に重畳された交流電圧は、抵抗９の両端の電圧Ｖ
_1-12に、トランジスタ６のコレクタ・ベース接合
が導電状態となる前の前記コレクタ・ベース接合
間の接合電圧Ｖ_cbを加えたものに等しい。本実施
例によれば、駆動電圧としてコレクタ・ベース接
合電圧を使用した場合は、このような駆動電圧を
使わない場合に比し、トランジスタの駆動電圧を
約25％増加させうることが立証された。

また、トランジスタ７のコレクタインピーダン
スは、なかんずく第１トランジスタ６のエミツタ
回路のインピーダンスの値により決められる。こ
れは、第２トランジスタ７を第１トランジスタ６
と縦続に配置しているという事実のため高い値を
有する。

コレクタインピーダンスの大きさは抵抗８の存
在に依存する。それは、この抵抗の両端にあらわ
れるトランジスタ７のコレクタ電圧の電圧降下に
応じてこの抵抗を流れる電流により、コレクタの
電圧変化と同相の電圧変化が生ずることによる。

その結果、第２トランジスタ７のコレクタ・エ
ミツタ電圧の電圧偏移は第２端子２に関して第２
トランジスタのコレクタの電圧偏移より小とな
る。このことは、抵抗８がない場合に比し、コレ
クタの交流インピーダンスが大となることを意味
する。

しかしながら、抵抗８は、第２トランジスタ７
のベース・エミツタダイオードのベース電流に及
ぼす非直線作用の影響を減らすことにより、交流
に対する回路の直線性を増進させるという他の重
要な機能を有する。

しかしながら、安定器の交流インピーダンスの
増大に関する最も顕著な理由は、交流電圧に対す
る第２トランジスタ７のコレクタ電圧が第１トラ
ンジスタ６のベース電圧およびベース・エミツタ
電圧により決まるという事実である。コンデンサ
１４が交流電圧を短絡することにより、第１トラ
ンジスタのベース電圧を分圧器により決められる
直流電圧値で一定に保持することから、しかもた
とえ第１トランジスタ６のコレクタ電圧が変化し
ても、第１トランジスタ６のエミツタ電圧はほぼ
一定であることも相俟つて、第２トランジスタ７
のコレクタ電圧は常にほぼ一定となり、高い交流
インピーダンスが得られる。

さらに、比較的小さなベース・エミツタバイア
ス電圧により大きなコレクタ電流変化が得られる
というトランジスタの特性がある。このことは、
第２トランジスタ７のコレクタ電圧が電圧安定器
の広範な直流制御範囲に対してほとんど変化しな
いで済むことを意味し、これによつてもほぼ一定
な交流インピーダンスが得られることになる。

このような回路の特性により、インピーダンス
の直線性を増大させるという機能に関する限り、
抵抗８の値は低い値とすることができ、実際上５
ないし６Ωの抵抗で充分であることが立証され
た。

このように抵抗８の値が低いことは、安定器の
両端の電圧の増加があつても小さい値のままであ
り、第２トランジスタがない場合に比し、安定器
の電圧特性をより平坦にし、したがつて、電流増
加に対する余分な電力消費の増加をより小さくす
るという利点を有する。

また、この低い電力消費は、安定器を集積回路
状に形成した場合のように、許容可能な最大消費
電力が既知の場合、安定器がより高い最大電流を
とり得るという利点を有する。

安定器の特性は、単一トランジスタの代りにそ
れより高い利得係数をもつたトランジスタ回路を
使用することにより、さらに改善することができ
る。

第３図はトランジスタ回路としてダーリントン
トランジスタ１５，１６および１７，１８を使用
した実施例を示すものである。

第１図示実施例は分圧器のタツプ１３に生ずる
雑音および妨害信号に対して感受性が高く、例え
ば、抵抗１０および１１に生ずる雑音がトランジ
スタ７により増幅され、トランジスタ６を介して
端子１および２に供給される。

第３図示実施例はこの欠点を除去するようにし
たもので、分圧器は２つの抵抗１９および１１を
有するに過ぎず、また、ダーリントン対の第１ト
ランジスタ１５および１７のベースをいずれも分
圧器の同一タツプ１３に接続するようにしてい
る。このような構成とするときは、抵抗１０を必
要としないばかりでなく、タツプ１３における雑
音および妨害信号がコンデンサ１４により短絡さ
れるので、ダーリントントランジスタによりこれ
らの信号が増幅されることもない。

しかし、この場合には、第２ダーリントン対１
７，１８の第１トランジスタ１７に対して充分高
いコレクタ・エミツタ電圧を生じさせるため、第
１ダーリントン対の第１トランジスタ１５のエミ
ツタの表面積を第２ダーリントン対の第１トラン
ジスタ１７のエミツタの表面積の約５倍ないし６
倍の大きさとなるようにしている。

第２ダーリントン対の第１トランジスタ１７に
流れる電流は第２トランジスタ１８のベース電流
により与えられる。したがつて、これにより10倍
の電流変化あたり120mVの電圧変化を生じ、安
定器に流れる6mA以下の電流に対し、きわめて
高い微分抵抗を与えることになる。

これがため、本実施例の場合は、第２トランジ
スタ１８のベースとエミツタ間に約10KΩの値を
有する抵抗２０を配置し、これにより第１トラン
ジスタ１７に流れる電流が第２トランジスタ１８
のベース電流と抵抗２０を流れる電流により形成
されるようにしている。

かくして、安定器に流れる電流を6mA以下の
値まで減少させた場合には、第２トランジスタ１
８のベース電流は抵抗２０を流れる電流より小さ
い値に減少するので、第１トランジスタ１７に流
れる電流はほぼ一定となり、10倍の電流変化に対
し120mVの電圧変化は60mVの電圧変化に減少す
る。

その結果、小電流に対する微分抵抗値は減少
し、本実施例による安定回路は約0.6mAまで使用
することが可能となる。

きわめて短距離の加入者線の場合に生ずる許容
可能な最大線路電流の増加は第４図示実施例によ
りこれを与えることができる。この実施例は抵抗
８が分圧器の一部を形成しているという点で第１
図示実施例と異なり、第１図の抵抗１１の代り
に、トランジスタ７のエミツタとタツプ１３間に
接続した抵抗２１および８を使用するようにして
いる。

このように形成することにより、直流電圧Ｖ_1-
２内に抵抗１１の影響が存しなくなり、これによ
り上述の直流電圧Ｖ_1-2を減少させることができ
る。このような電圧安定器の両端の作動電圧の減
少は、例えば、安定器を集積回路状に形成した場
合のように、所定の最大消費電力に対してさらに
大きい線路電流を許容することになり、このこと
は、この方法が分圧器の利用範囲をさらに短距離
の加入者線にまで拡張しうることを意味する。

またこの解決手段は第３図示実施例用としても
適当であること当然である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明電圧安定器の第１実施例を示す
回路図、第２図は第１図示実施例に関連する電圧
波形図、第３図は本発明電圧安定器の第２実施例
を示す回路図、第４図は本発明電圧安定器の第３
実施例を示す回路図である。 １，２……端子、３，４……抵抗、５……電
池、６，７……トランジスタ、８，９，１０，１
１，１９，２０，２１……抵抗、１２，１３……
タツプ、１４……コンデンサ、１５，１６，１
７，１８……ダーリントントランジスタ、２１…
…フツク接点。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 第１および第２端子と、その主電流通路を該
   両端子に結合した第１トランジスタ回路と、該両
   端子間に配置し、その第１タツプを該トランジス
   タのベースに接続するようにした分圧器と、該ト
   ランジスタのベースおよび該第２端子間に接続し
   たコンデンサとを含み、該第１トランジスタ回路
   のエミツタを該第２端子に結合するように形成し
   た電話機用電圧安定器において、該安定器は抵抗
   および第２トランジスタ回路を含み、該第２トラ
   ンジスタ回路の主電流通路を、該第１トランジス
   タの主電流通路と該第２端子間に配置した該抵抗
   に直列に接続し、該第１タツプと該第２端子間に
   ある該分圧器の部分に位置する分圧器の第２タツ
   プに該第２トランジスタのベースを接続するよう
   にしたことを特徴とする電話機用電圧安定器。 ２ 該第２タツプを該第１タツプに一致させるよ
   うにしたこと、該第１トランジスタのエミツタの
   表面積を該第２トランジスタのエミツタの表面積
   より大きくしたことを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の電圧安定器。 ３ 該第１および第２トランジスタは、そのコレ
   クタを相互に接続した２対のトランジスタを含
   み、該各対の第１トランジスタのエミツタを各対
   の第２トランジスタのベースに接続し、各対の第
   ２トランジスタのコレクタ・エミツタ通路により
   トランジスタの主電流通路を形成させるようにし
   たことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   電圧安定器。 ４ 該第２トランジスタ対の第２トランジスタの
   ベース・エミツタ間に抵抗を接続したことを特徴
   とする特許請求の範囲第３項記載の電圧安定器。 ５ 該抵抗により該分圧器の一部を形成せしめた
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第
   ４項のいずれかに記載の電圧安定器。