JPS63102446A - 線路電流検出回路 - Google Patents

線路電流検出回路

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JPS63102446A
JPS63102446A JP61246794A JP24679486A JPS63102446A JP S63102446 A JPS63102446 A JP S63102446A JP 61246794 A JP61246794 A JP 61246794A JP 24679486 A JP24679486 A JP 24679486A JP S63102446 A JPS63102446 A JP S63102446A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、線路電流検出回路に関し、特に電話交換機の
2線線路を介して端末装置に電流を供給する回路におい
て、その回路に流れる電流を検出する線路電流検出回路
に関するものである。
〔従来の技術〕
従来、電話交換機における線路電流検出回路は、第9図
に示すようにして電流を検出していた。
第9図において、EPは正電源、E、は負電源、RDA
はA線側電流検出抵抗、RDBはB線側電流検出抵抗、
TAはAAI側端子、TBはB線側端子、2WAは2線
線路のA線側、2 W aは2線線路のB線側、IAは
A線側端子に流入する電流、IBはBi側端子に流出す
る電流、Trはトランジスタ、REはエミッタ抵抗、R
eはコレクタ抵抗、VDETは検出電圧である。なお、
特に言及しない限り、素子の記号と素子の値は、同一の
記号と値で表わすものとする。
トランジスタTrのベースは、A線側電流検出抵抗RD
AのA線側端子TA側に接続され、エミッタはエミッタ
抵抗REを介してRD Aの負電源側に接続され、コレ
クタはコレクタ抵抗Rcを介して、B線側電流検出抵抗
RDBのB線側端子TB側に接続される。2線線路のA
線側2WAからA線側端子に流入する電流IAは、A線
側電流検出抵抗RDAを介して負電源ENに流れ、RD
Aの両端にVDAの電圧降下を生じる。また、B線側2
線端子TBから2線線路のBfi側2WBに流出する電
流IBは、正電源EPからB線(I!I電流検出抵抗R
DBを介して流れ、RDBの両端にVDBの電圧降下を
生じる。トランジスタTrの電流増幅率が十分大きいも
のと仮定すると、エミッタ抵抗REにはVDAからトラ
ンジスタTrのベース・エミッタ間電圧VBEを差し引
いた電圧が印加され、これをREの抵抗値で除算した値
の電流Icがコレクタ・エミッタ間に流れて、コレクタ
抵抗Rcの両端にVC=IC−RCの電圧降下を生じる
。従って、コレクタ抵抗Rcのトランジスタ側とB線側
検出抵抗RDEの正電源側との間の電圧、つまり検出電
圧vDETは、次式で求められる。
V D E 7 = V C+ V p B = R(
′I (+RDB−IB =Rc(VpA VBE)/RE+RpB−I B=R
cCRDA′rA−VBE)/RE+RDB・IB ここで、VBEを無視すると、次のようになる。
Vpar=Rc−RpA・IA/RE +RD B・IB さらに、Rc=RE、並びにRDA=RDB=RDとす
ることにより、次のようになる。
VDET=RD (IA+I B) このように、検出電圧VDETは電流■4とIBの和に
比例した電圧となる。従って、線路電流を検出すること
ができる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかし、第9図の回路では、A線路電流検出回路の電圧
降下を、トランジスタを用いてB、ii側に加算してい
るため、電流■Aが逆方向となった場合には動作できず
、また、電流が小さい場合には、トランジスタのVBH
の影響により誤差が大きくなるという問題があった。
本発明の目的は、このような従来の問題を改讐し、電流
方向の制約を受けず、がっ低電流領域でも高精度の検出
が可能な線路電流検出回路を提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
上記目的を達成するため、本発明の線路電流検出回路は
、2線線路の各々に直列に電流検出素子を接続し、一方
の電流検出素子の一端には第1の電圧電流変換回路の基
準側端子を、該電流検出素子の他端には第2の電圧電流
変換回路の基準側端子を、それぞれ接続し、また第1の
電圧電流変換回路の出力側端子には第1の負荷抵抗を介
して他方の電流検出素子の一端を、第2の電圧電流変換
回路の出力端子には第2の負荷抵抗を介して該電流検出
素子の他端を、それぞれ接続し、両電圧電流変換回路の
制御端子には予め定めた電圧を印加することに特徴があ
る。
〔作  用〕
本発明においては、複数の電圧電流変換回路の組合わせ
により線路電流の検出を行うとともに、各電圧電流変換
回路には、所定のバイアス電流を流すことによって、電
流方向の制約を受けず、また小電流領域であっても高精
度な検出を行える。
すなわち、第1の電圧電流変換回路の基準側端子と出力
側端子には、2線線路にそれぞれ接続された各電流検出
素子の一端を接続し、第2の電圧電流変換回路の基準側
端子と出力側端子には、該電流検出素子の他端を接続し
て、第1、第2の電圧電流変換回路の制御側端子には所
定のバイアス電圧を印加するのである。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例を、図面により詳細に説明する。
第1図は、本発明の第1の実施例を示す線路電流検出回
路の構成図である。第1図において、RLlは第1の負
荷抵抗、RL2は第2の負荷抵抗、VICよけ第1の電
圧電流変換回路、VIC2は第2の電圧電流変換回路、
C○、CT、CRはそれぞれ第1および第2の電圧電流
変換回路V I C1tvTC2の端子であって、C○
は出力端子、CTは制御端子、CRは基準端子である。
また、Erはバイアス用電圧源、01,02は検出端子
である。RDA+RDBはA線側とB線側の電流検出抵
抗、EP+ENは正電源と負電源、T A r T B
はA線側とB線側の端子、IA+TBはA線側とB線側
に流れる電流、VDETは検出電圧である。
第1の電圧電流変換回路vrc1の基準端子CRは、A
線側電流検出抵抗RDAのA線側端子TA側に接続され
、第2の電圧電流変換回路ClC2の基準端子CRはA
線側電流検出抵抗RDAの負電源EN側に接続される。
また、第1の電圧電流変換回路vTc1の出力端子CO
は、第1の負荷抵抗RL、を介してBl側電流検出抵抗
RDBのB線側端子の側に接続され、第2の電圧電流変
換回路VIC2の出力端子COは、第2の負荷抵抗RL
2を介してB線側電流検出抵抗RDBの正電源EP側に
接続される。そして、両電圧電流変換回路v工Cよおよ
びVIC2の制御端子CTはバイアス用電圧源Erに接
続される。
電圧電流変換回路V I C1、V I C2は、基準
端子CRと制御端子CTとの電位差に応じた出力電流(
第1図では、流入電流)を発生する。従って、第1の電
圧電流変換回路VIC,の出力には、バイアス用電圧源
Erの電圧ErからA線側電流検出抵抗RDAの両端に
発生する電圧、すなわちA線側端子に流れる電流IAと
抵抗値RD Aとの積に相当する電圧に対応した電流が
流れ、一方、第2の電圧電流変換回路VIC2の出力に
は、バイアス用電圧源Erに対応した電流が流れる。こ
こで、第1と第2の電圧電流変換回路V I C1、V
 T C2の変換係数を各々Kl+に2で表わすと、第
1および第2の電圧電流変換回路V I C1、V I
 C2の出力電流IVIC!およびIVIC2は1次式
のように表わされる。
Iv+cx=Kx(Er  IA゛RpA)I V I
 C2°に21Er これらの電流は、各々負荷抵抗RL、、RL2に流れて
、次の値の電圧降下を生じる。
Ivxcl・RT−s =に1(Er−IA−RpA)
・RLI TVIC2−R[,2=に2 ・Er−RL2さらに、
K1・RL1=1.に2・RL2=1となるように、各
煩を選定すると、上式は各々次式のように整理される。
Kl(E r  T A−RpA)・RL1=Er r
A”RDA K2 費E r−RL2 =E r B線側電流検出低抗RDBの両端には、B線側端子に流
れる電流IBにより、TB’RDBなる電圧降下が発生
する。
以上の電圧変化を、正電源EPの正極性を基準電位とし
て、電圧極性を考慮して整理すると、検出端子O工の電
位は−T B−Rp B−(Er −T A ・RDA
)となり、また検出端子02の電位は、−Erとなる。
従って、検出電圧VDETは、検出端子01の電圧から
02の電圧を減箕したものであるから、次のようになる
VDET= CTp−Rps  (Er  TA・Ro
A)] −(−E r) =  l51RpB+IA0R+:rAここで、RDA
とRDBとを同一の抵抗値RDに選定すると、上式はさ
らに整理されて、次式となる。
VpEr=(IA  IB)・R+:+従って、検出電
圧は、A線側端子およびB線側端子に流れる電流の差に
比例した電流となる。
第1図(b)は、第1図(、)の電圧電流検出回路の出
力端子と負荷抵抗との関係を逆にした回路図である。す
なわち、第】の電圧電流変換回路vrc1の出力を第2
の負荷抵抗R[,2に、第2の電圧電流変換回路v■C
2の出力を第1の負荷抵抗RL、に、それぞれ接続した
ものである。この回路構成では、B腺側電流検出抵抗R
DBの電圧降下、つまり■B−RD日=TB−RDの極
性が逆となり、検出電圧vDETは次のようになる。
VDET= (TA+TB)  ・RD従って、検出電
圧は、A線側端子およびB線側端子に流れる電流の和に
比例した電流となる。
ここまでの説明においては、第1の電圧電流変換回路V
TC1に流れる電流がA線画電流検出抵抗RDAに流れ
ることによる影響について、詳述しなかったが、この影
響は@1の電圧電流変換回路VIC1の変換係数Klを
調整することにより補正することができる。また、第2
の電圧電流変換回路V T C2に関連する素子値、例
えばに2+RL2 (第1図(a)の場合)を変更する
ことにより。
検出電圧に所定の電圧の偏移を付加することも可能であ
り、この偏移は検出端子01,02に後置する図示して
いない検出回路に対する閾値として利用することができ
る。
このように、本実施例においては、両電圧電流変換回路
VIC1,VIC2がバイアス用電源に。
よりバイアスされているため、たとえ電圧電流変換回路
が単一の極性のみに応動するものであっても、両極性の
電流を検出することが可能である。
さらに、微小電流領域における劣化の原因がなくなる。
従って、従来の技術に比べて、電流極性に対する制約条
件が解消され、小電流領域における検出精度は向上され
る。
第2図は、本発明の第2の実施例を示す線路電流検出回
路の構成図であって、第1図の具体例でもある。第2図
において、T r 1 、 T r 2はトランジスタ
、RC1+ RC2は係数抵抗、7Dはツェナダイオー
ド、Rzは電流制限抵抗であり、その他の記号は第1図
と同じものを表わす。
正電源EPと負電源E、間には、電流制限抵抗Rzとツ
ェナダイオードZDの直列回路が接続され、第1図にお
けるバイアス用電圧源Erに相当する電圧を発生する。
電圧電流変換回路V丁Cx、VIC2は、トランジスタ
T r 1およびT r 2とそのエミッタ個に接続さ
れた係数抵抗Rc、およびRC2で構成される。すなわ
ち、係数抵抗RC1r RC2とトランジスタT r 
1 、 T r 2のベース間の電圧からトランジスタ
Tr1.Tr2のベース・エミッタ間電圧を減じた電圧
が係数抵抗RC1+ RC2の両端に印加され、その電
圧を係数抵抗RC1r RC2で除算した値の電流が、
トランジスタTrよ、Tr2のコレクタに出力され、電
圧電流変換が実現される。このとき、トランジスタTr
1.T’r2には、ツェナダイオードZDの電圧により
定常的に電流が流れており、両トランジスタT r 1
y T r 2のベース・エミッタ間電圧はほぼ等しい
値となる。
ベース・エミッタ間電圧の絶対値は温度特性を有してい
るため、若干の変動を伴うが、第1図で述べたように、
本発明ではそのfibreは除去される。
また、ツェナ電圧は、線路電流検出回路に後置さオする
比較回路の基$電圧としても利用できる。
第3図は、本発明の第3の実施例を示す線路電流検出回
路の構成図である。第3図において、OPl、OPlは
演算増幅器であり、その他の記号は第1図と同じものを
表わす。
演算増幅器op、、○P2は、トランジスタTt工IT
r2のエミッタから負側入力端子に帰還がかけられて電
圧フォロワーを形成し、トランジスタT r 1 、T
 r 2のエミッタ電位はツェナダイオードZDの電位
と等しい値となる。従って、第2図におけるトランジス
タTr□、T r 2の・く−ス・エミッタ間の電圧の
影響を除去できる。この回路は、第1の実施例で述べた
検出電圧に所定の電圧の偏移を付加する場合に、その偏
移電圧を高精度化することができる。
第4図は、本発明の第4の実施例を示す線路電流検出回
路の構成図であり、第2図と第3図の各実施例の中間的
構成を示すものである。
第4図では、電圧電流変換回路の一方にのみ、第3図と
同じような演算増幅器を用いており、かつ両トランジス
タTry、Tr2のベース相互を接続している。これに
より、第2図におけるベース・エミッタ間電圧を補償す
ること、つまり実質的に零とすることができる。
第5図は、本発明の第5の実施例を示す線路電流検出回
路の構成図である。第5図において、REGはシャント
レギュレータであって、Kはカソード、Aはアノード、
Refは基準端子であり、その他の記号は第1図と同じ
ものを表わす。
3端子シヤントレギュレータREQは、7ノードAと制
御端子間の電圧が素子固有の値(一般的には2.5V 
)より高くなった場合には、カソードKに流入する電流
が増加し、低くなると減少する素子である。従って、一
方のトランジスタ、つまり本実施例ではT r 2のエ
ミッタ電工が前記固有の値より高い場合には、カソード
Kに流入する電流が増加し、電流制限抵抗Rzによる電
圧降下が増加し、カソード電位、つまりトランジスタT
 r 2のベース電位が低下し、これに伴ってニミッタ
電位も低下する。これは、負帰還動作であるため、結局
、係数抵抗RC2の両端電圧は前記固有の値に制御され
る。従って、第4図の実施例と同じ効果を得ることがで
きる。
このように、第5図の実施例では、単一の素子、つまり
3端子シヤントレギュレータのみで、第4図に示す演算
増幅器○P2とツェナダイオードZDの両者の機能を実
現できる。
第6図は、本発明の第6の実施例を示す線路電流検出回
路の構成図である。第6図において、CMPは比較回路
、■+は比較回路の正電源端子、■−は比較回路の負電
源端子であり、その他の記号は第1図〜第5図と同じも
のを表わす。
検出電圧VDETを判定するための比較回路CMPの入
力端子は、検出端子01,02に接続さ九る。本実施例
では、この比較回路CMPの動作電流、例えば正電源端
子と負電源端子間の電圧電流特性を電流制限素子として
使用しているワニの構成では、比較回路CMPには必要
最小限の電流が供給されるとともに、電流制限素子で消
費されていた電力を削減することが可能である。
従って、第6図の実施例では、電源の効率的利用が図れ
る。また、この実施例では、3端子シヤントレギュレー
タを用いた例を示しているが、ツェナダイオードの場合
にも同じような効果が得られる。
第7図は、本発明の第7の実施例を示す線路電流検出回
路の構成図であって、電流検出素子として抵抗以外の素
子の適用が可能であることを示す図である8第7図にお
いて、DAI 、DA2.DB工、DB2はダイオード
であり、その他の記号は第1図〜第6図と同じものを表
わす。
用途によっては電流検出素子による電圧降下を一定値以
内に制限する必要がある場合や、比較回路への過大な入
力を防止するため、電流検出素子の電圧降下を制限する
ことが要求される場合がある。第7図の実施例では、電
流検出素子としてダイオードDA、、DA2 、DB工
、DR2を使用したもので、ダイオードの非線形特性に
より、電流検出素子の電圧降下を一定値以下に制限する
ことができる。なお、この例では、ダイオードの順方向
の電圧降下は約0.7SVである。
また、本実施例で示した植成以外にも、種々の電流検出
素子や回路を用いることができる。例えば、ダイオード
に抵抗を直列、並列に組合わせた回路や、ツェナダイオ
ード等や、さらには電流極性に応じて検出特性を変更し
た回路等を用いることが可能である。
第8図は、本発明の第8の実施例を示す線路電流検出回
路の構成図であって、和電流と差電流とを同時に検出で
きるようにした回路である。
第8図において、記号の添字のCは和電流検出に関係す
る素子を、添字のdは差電流検出に関係する素子を、そ
れぞれ表わしている。この場合、差電流検出に関する動
作は、第1図(a)の説明と同じであり、また和電流検
品に関する動作は、第1図(b)の説明と同じである。
従って、詳細な説明は省略するが、この図から明らかな
ことは、和電流および差電流が同時に検出できることで
ある。
以上の実施例では、検出電圧に対して所定の偏移を付加
できることを示したが、この偏移量を線路電流検出回路
に後置する比較回路の出力、つまり比較結果により切替
えれば、履歴特性を実現することができる。
このように、本実施例においては、負荷抵抗RLよ、R
L2に常時電流が流れるため、その両端には常時電圧が
発注することになり、検出回路の動作に必要な電圧、例
えば、正電源EPの正極性に対して所定の電圧を得るこ
とができる。
また、第5図の実施例においては、回路の簡略化を図る
ことができ。第6図の実施例においては。
回路で消費する電力を効率的に使用して、消費電力の削
減を図ることができる。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、複数の電圧電流
変換回路では、A線側およびB線側に流汎る電流が零で
あっても、バイアス電流が流れるため、電圧電流変換回
路が活性状態となり、検出する電流方向にかかわりなく
検出できるとともに、高精度の検出を実現することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1の実施例を示す線路電流検出回路
の構成図、第2図は本発明の第2の実施例を示す線路電
流検出回路の構成図、第3図は本発明の第3の実施例を
示す線路電流検出回路の構成図、第4図は本発明の第4
の実施例を示す線路電流検出回路の構成図、第5図は本
発明の第5の実施例を示す線路電流検出回路の構成図、
第6図は本発明の第6の実施例を示す線路電流検出回路
の構成図、第7図は本発明の第7の実施例を示す線路電
流検出回路の構成図、第8図は本発明の第8の実施例を
示す線路電流検出回路の構成図、第9図は従来の線路電
流検出回路の構成図である。 RDA:A線路電流検出回路、RDB:B線画電流検出
抵抗、Tr、Tr工、Tr2 : トランジスタ、RE
:エミッタ抵抗、Rc:コレクタ抵抗、EP:正電源、
EN:負電源、T−、、:A線側端子、’rB: B線
側端子、2WA:2線線路のA線側、2WB: 2腺線
路のB線側、工A:へ線側端子に流れる電流、TB:B
線側端子に流れる電流、VDET:検出電圧、RL、、
RL、、:負am抗−V I C1、V I C2:電
圧電流変換回路、cO:電圧電流変換回路の出力端子、
CT:電圧電流変換回路の制御端子、CR:電圧電流変
換回路の基準端子、Er:バイアス用電圧源、01+0
2=検出端子、RCl、R(2:係数抵抗、ZD:ツェ
ナダイオード、RZ:電流制限抵抗、○PAD。 ○PA2:演算増幅器、D、Al + DA2 + 1
ast IDB2  :ダイオード。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)2線線路の各々に直列に電流検出素子を接続し、
    一方の電流検出素子の一端には第1の電圧電流変換回路
    の基準側端子を、該電流検出素子の他端には第2の電圧
    電流変換回路の基準側端子を、それぞれ接続し、また第
    1の電圧電流変換回路の出力側端子には第1の負荷抵抗
    を介して他方の電流検出素子の一端を、第2の電圧電流
    変換回路の出力端子には第2の負荷抵抗を介して該電流
    検出素子の他端を、それぞれ接続し、両電圧電流変換回
    路の制御端子には予め定めた電圧を印加することを特徴
    とする線路電流検出回路。
  2. (2)上記電圧電流変換回路の少なくとも一方には、3
    端子レギュレータのカソード・基準端子間にトランジス
    タのベースおよびエミッタを、また基準端子・アノード
    間に係数抵抗を、それぞれ接続することを特徴とする特
    許請求の範囲第1項記載の線路電流検出回路。
  3. (3)上記電圧電流変換回路の制御端子に印加する電圧
    発生回路の駆動電流は、線路電流検出回路に後置する比
    較回路の動作電流を用いて供給することを特徴とする特
    許請求の範囲第1項または第2項記載の線路電流検出回
    路。
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