本发明涉及电话领域，更准确地说涉及从电源通过电话线提供电话机工作的激励电流以及用于在电话线路和电话设备之间耦合信号的接口电路。

电话系统主要费用之一是提供用于将每一条电话线连接到中心站交换设备或专用支线交换（PBX）设备的线路接口电路。在任何实用电话系统中，线路接口电路最好便宜而且重要的是电气性能稳定。在电话机使用期间，相关电话线路接口电路通过电话线的塞尖（tip）和塞环（ring）线提供电话机的激励直流电流。当电话机在使用时，通常称之为“摘机”（OFF  HOOK），而当电话机未在使用时称之为“挂机”（ONHOOK）。线路接口电路也需提供电话机为摘机或挂机状态的指示。

在中心站，每条电话线通常从外部环境通过总配线架（MDF）通到交换设备。该MDF是提供对由于使用电源线或放电而引起从一条或多条电话线不时通过的高压和高电流瞬态能进行保护的便利场所。保护通常由众所周知的气体放电管装置提供，配置这些气体放电管将电流势超过一千伏的相关电流导至重的接地母线板。每条电话线的塞尖和塞环线从MDF延伸到线路接口电路之一。

每个线路接口电路由装有元件的电路板提供，所述元件包括：用于连接电话线的塞尖和塞环端和用于连接激励电流源的电源端，所述激励电流源通常为中央电池电源。该中央电池电源由专门配置的电池充电设备连续充电到预定电压。该电池充电设备由应用电源运行，但在应用电源中断时，该中央电池电源继续供给一段时间的工作电流。

线路接口电路的一个实例公开于1978年7月25日公布的V.V.Korsky的题为“带有差分环流检测及补偿的电话线电路”的 4，103，112号美国专利中。通过塞尖和塞环端将电话线端接于微型变压器塞尖和塞环绕组。激励直流电流由串联连接于电池电源和塞尖和塞环绕组之间的200欧姆塞尖和塞环馈给电阻传导。在该实例中，馈给电阻用作精确确定通过变压器绕组和电话线的直流激励电流量使得磁通量补偿可防止变压器铁芯进入饱和。这样变压器耦合通信旭钆而成为显著减少由于放电或应用电源线交叉引起的高能量瞬态旭钆的耦合的势垒。尽管如此，变压器的次级和补偿绕组与保护网络相耦合以进一步减少支流电路对这种瞬态信号的吸收。馈给电阻经受任何瞬态信号的完全冲击，因此通常装在独立基板上，该基板与其它线路电路元件热隔离。最好安排馈给电阻要么承受瞬态信号出现，要么在这时确定失效，使线电路功能性维护不受边界性能问题所困扰。

S.Rosenbaum等人的于1984年11月20日和1985年4月30日公布的第4，484，032和第4，514，595号美国专利，分别题为“有源阻抗变压器协助的线路馈给电路”及“有源阻抗线路馈给电路”。这些线路接口电路的功能之一是通过有源电路设备提供所需的端接阻抗。具体地说，响应塞尖和塞环馈给电阻两端检测到的直流环流和交变差动电流信号对塞尖和塞环放大器加以控制以产生端接阻抗并注入交变电流信号用于通过电话线到电话机的传输。在第二个实例中，省去了变压器的费用。在第一个实例中，变压器的功能不打算包括减少瞬态能量。在两个实例中，该功能一般由连接于电源端和塞尖及塞环各端之间的一对二极管提供以便将从MDF出发的通过塞尖和塞环线的任何瞬态能量转流到电源端。

由于检测到的线路电流用作电话线中交变电流信号的指示和直流激励电流的指示，因此该线路接口电路的性能取决于紧密配合的馈给电阻的阻值。操作特征按一定比例兼顾了塞尖和塞环馈给电阻的不匹配。这种不匹配可出现于线路接口电路正常使用期间，例如因异常受 力使塞尖和塞环馈给电阻中的一个老化，或由诸如电力线交叉或放电等瞬态电现象所引起，上述现象均和电话线关联，并且尽管在塞尖和塞环端有二极管保护，仍发生上述现象。

在有些例子中，典型电子电话机交换局中的其它电路上已发现尤其在四处波及的瞬态电气现象时受到失败的风险。邻近的对电话电缆的放电，同时影响端接于交换局的许多电话线路。在这种情况下，各相应的二极管网络组通过电源端耦合电流的尖峰脉冲。这些同时的电流尖峰脉冲沿交换系统中主电源母线增加并可能在交换设备部件上引起电源和接地母线上电压的破坏性瞬态变化。

本发明的一个目的是提供一种其塞尖和塞环馈送路径维持在最佳工作电阻而不管任何瞬态电现象对线路接口电路正常工作性能产生不利影响的线路接口电路。

本发明还有一目的是提供一种电气上强壮并可将电源和接地母线与电话系统中瞬态电现象完全隔离的线路接口电路。

按照本发明，提供了一种用于从电源通过与电话设备相连接的两通信线路的塞尖和塞环线提供激励直流以及用于在电话线路和相关连电话设备之间耦合交变电流信号的线路接口电路。该线路接口电路包括：

用于连接到塞尖和塞环线的塞尖和塞环端;

用于连接到电源的电源端;

与塞尖和塞环端串联连接以提供激励直流和交变电流信号路径的耦合装置;

串联连接于塞尖端和耦合装置之间以提供塞尖馈给路径的有源塞尖电阻馈给装置，所述装置在电话设备处于摘机状态时具有预定电阻，而当塞尖端有过高电压时具有较高电阻，以及

串联连接于塞环端耦合装置之间以提供塞环馈给路径的有源塞环 电阻馈给装置，所述装置在电话设备处于摘机状态时具有预定电阻，而当塞环端电压过高时具有较高电阻。

在电话设备和通过电话线的塞尖和塞环线连接的电话设备之间通过耦合装置耦合交变电流信号过程中，本发明提供了一种用于从电源通过连接到塞尖和塞环线的塞尖和塞环端提供激励直流的方法。该方法包含以下步骤：

以一种方向调节电源和塞尖端之间的电流流动，所述塞尖端在电话设备为摘机状态时其电阻具有最佳值而塞尖端有过高电压时将所述电阻改变为较高数值，以及

以相反方向调节电源和塞环端之间的电流流动，所述塞环端在电话设备处于摘机状态时其电阻具有最佳值而当在塞环端出现过高电压时将所述电阻改变为较高数值。

参考附图，说明线路接口电路的实施实例，附图中：

图1是典型先有线路接口电路的方框原理图，该电路包括用于为与瞬态电现象相关连的电流选择到电源和接地端路由的二极管保护网络，用以保护支流电路，例如信号耦合和监控电路、混合及编译码电路不受异常电压及电流导致这些电路损坏的影响。

图2为其中线路接口电路用于完成电话线和电话交换网络之间通信路径的典型电话中心站的方框原理图，以及

图3为按照本发明的有源电阻线路馈给设备的原理图，该设备用于在适合为图2所用的线路接口电路中提供塞尖和塞环馈给电阻元件，最好为没有图1所示那种类型或类似类型的二极管保护网络。

如图1举例，如图2所用的先有技术的简单回顾，有益于本发明实质及应用的理解。图1的先有技术线路接口电路是前面提到的Rosenbaum等人专利中所公开的通用型的。也就是说，通过塞尖和塞环馈送电阻112和113将塞尖和塞环端连接到耦合和监控电路。塞尖和 塞环放大器电路120和140在操作上对信号敏感并从网络165偏置，由它们对塞尖和塞环端加以驱动。当将处于摘机状态的电话通过电话线连接到塞尖和塞环端2和3时，交变电流信号和直流激励电流作为塞尖和塞环馈送电阻112和113的端电压加以检测。将这些电压通过电压分压器114耦合到驱动网络165的放大器电路160。网络165将信号发送到所指出的电子混合电路，并接收来自电子混合电路的指向该电话的信号。均以标号180指出的电子混合电路和编译码电路由于是熟知的故未详细示出。混合和编译码电路以熟知的方式配合以提供两线、四线和模拟及数字信号变换，以通过电话设施进行通信。网络165通常包括未示出的阻抗网络，该网络判定塞尖和塞环放大器120及140的有效输出阻抗，以便将塞尖和塞环馈给电阻112和113，规定好的电话线端接阻抗横跨塞尖和塞环端加以组合。线路接口电路的理想操作取决于塞尖和塞环馈给电阻112和113为紧密配合的电阻值，为此通常将馈给电阻制造在电绝缘的导热基片上并各自修整在最佳阻值的0.1%范围内。

使用有源器件的线路接口电路的问题之一在于塞尖和塞环端出现的瞬态电能会有破坏效应。如果瞬态电能极为过量，如通常电话线路上放电所产生的即使是瞬间电势，仍会损坏个种放大器。如果瞬间电能另外具有持续过电流的性质，如典型的耦然的电源线交叉，从而使塞尖和塞环馈送电阻中的一个或两个充分受力而变得不匹配。以标号100所示二极管保护网络提供了对这些问题的标准解法，具体就是结合图2举例的其它保护设备。将线路接口电路203a-n安装在图2中心站中总配线架（MDF）201和电话交换网络204之间。MDF端接每一条与中心站相接的电话线，并提供将任何瞬态电能传送到电话线的高压路径。每条路径通常由202a-n指出的各个气体放电管装置提供，每个气体放电管连接到每条电话线205a-205n的每一导线。用于此目的的气体 放电管当遇到与接地端电位差超过千余伏特时通常变得导电性能很好。这样超过千余伏的瞬态电动势很少传送到线路接口电路的塞尖端或到塞环端。然而，业已发现在许多电话线上传播能量的放电可能引起导致未直接连接到受影响电话线路接口电路，但仅与和许多受影响线路接口电路共用的电源母线206或接地母线207连接的电路的故障的过电压压力。该结果的明显原因是许多同时导通的二极管保护网络的附加影响。尽管连接电源和接地母线206和207的中央电池电源208非常低的阻抗特征，同时导通引起使许多电话交换网络中的电路受到未考虑到的压力的电源和接地母线上瞬态电压漂移。

图3所示出的本发明实施例用塞尖和塞环有源馈送电阻12和13取代图1中线路电路的馈送电阻112和113。为了实现本发明在电话设施中所有优点，例如，如图2所示，最好不要配置其功能类似于保护网络100的功能的任何保护网络。

参考图3，有源塞尖馈送电阻12通过接口端4串联连接在也被称为线路端的塞尖端2和未示出的耦合装置之间，以对交变电流信号和对直流提供预定电阻的路径。在有源塞尖馈给电阻12中，由串联连接在线路端2和接口端4之间的电阻36和37提供塞尖基准电压分压器，用于限定塞尖基准电压分支38。带有第一源、漏和栅极的第一场效应晶体管（FET）31和具有第二源、漏和栅极的第二FET32串联连接便得其中一源极连接到另一管的源极（如所示），以提供可变调节电路30。将塞尖无源电阻元件39串联在第二源极与阻值对应于预定电阻的预定部分的电阻之间。FET31和32以及电阻元件39实际上载有端2和端4之间所有交流和直流。FET  31和32的串联电导由包含差分放大电路35的塞尖调节控制电路所控制，该差分放大电路35的反相输入端连接到塞尖基准电压抽头38，非反相输入端通过电阻40连接到电阻元件39和第二漏极的连接点，而输出端通过电阻33阻 性连接到第一和第二栅电极。差分放大电路35运行对第一和第二FET  31和32的电导进行控制以便有源塞尖馈给电阻12导通时电阻对应于正常摘机工作状态下预定电阻。该差分放大电路35的反相输入端由二极管34保护，二极管34由电阻36某种程度上与塞尖端2相隔开，因此不会将干扰电流导向电源母线。有源塞尖馈给电阻12也包括塞尖阀值电路，该电路在塞尖端2出现过电压时运行以越过差分放大电路35的控制，将可变调节电路30转换到很高电阻的状态。塞尖阀值电路包括第一和第二臂21和22，该第一和第二臂中的每一个由类似元件提供，所述类似元件在臂22内类似地标有二极管23和26，齐纳二极管24、电阻25和NPN晶体管27，其连接如图示出。臂21响应相对于地的正极性的过量电压，臂22响应差分放大器35输出端上相对于地的负极性过量电压。

有源塞环馈送电阻13通过接口端5串联连接在也称为线路端的塞环端3和前面提及的耦合装置之间以为交变电流信号和直流提供预定电阻的路径。在有源塞环馈送电阻13中，由串联连接在线路端3和接口端5之间的电阻器66和67提供塞环基准电压分压器，用以确定塞环基准电压抽头68，串联连接带有第三源、漏和栅电极的第三FET61和带有第四源，漏和栅极的第四FET62以使其一个源极连接到另一源极，如图示，以提供可变调节电路60。塞环无源电阻元件69串联连接在第四源极和其阻值最好接近于塞尖无源电阻元件39的电阻之间。FET61和62电阻元件69实际载有端3和5之间所有交变和直流电流。FET61和62的串联电导由包括差分放大电路65的塞环调节控制电路控制，该差分放大电路65的非反相输入端连接到塞尖基准电压抽头68，反相输入端通过电阻70连接到电阻元件69和第四漏极之间的接头，而输出通过电阻63阻性连接到第三和第四栅电极。差分放大电路65运行以控制第三和第四FET61和62的导通使得有源塞 环馈送电阻13以与正常摘机工作状态下预定电阻相对应的电阻导通。差分放大电路65的非反相输入端由二极管64所保护，该二极管由电阻66某种程度上与塞环端3隔开从而不把干扰电流传导到电源母线。有源塞环馈送电阻13也包括在塞环端3上出现过高电压时运行以越过差分放大电路65控制的塞环阀值电路，将可变调节电路60转换到很高电阻的状态。塞环阀值电路包括其结构和操作对应于前面提及的臂21和22的臂51和52，对之不再进一步说明。

由电阻14a、14b和15a、15b提供了塞尖和塞环电压分压器14和15，所述电阻如图所示跨接于有源塞尖和塞环馈送电阻12和13以便在端6和7处提供塞尖和塞环电压抽头，而这两个抽头通常跨接在图1中放大器160输入端。

在该实例中，塞尖和塞环有源电阻元件的每一个的预定电阻值为100欧姆，无源电阻元件39和69的阻抗为50欧姆的1%之内。适宜的FET31、32、61和62为N沟道1000伏击穿装置，其标准工业编码为3N100。这些场效应管的一个来源是Schlumberger，I11的Motorola公司。然而可以预期大规模生产的常规集成设备可以提供可变调节电路30和60。二极管24可配为80伏特的齐纳二极管或任何具有相近工作特性的便利结构。所示出的所有其它电阻可具有100千欧姆的类似数值，但是限定塞尖和塞环电压抽头的电阻应紧密配合。