(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電話回線を用いて電子回路に電力を供給する方法であって、
前記電話回線間の電圧を所定の条件を満たすよう調節するステップと、
前記調節された電圧を検出するステップと、
検出された前記調節された電圧の特性に基づいて、前記電子回路へ電話回線電力を印加するステップであって、前記特性が、前記電子回路内のＰチャンネルしきい値電圧とＮチャンネルしきい値電圧の和の絶対値をこえる検出電圧から成るものであるステップと、を含む電話回線電力供給方法。
【請求項２】
さらに、
前記検出され調節された電圧が規定の電圧レベルを超えたとき、電話回線の電力を前記電子回路に印加するステップを含む請求項１に記載の電話回線電力供給方法。
【請求項３】
前記電話回線間の前記調節された電圧を、前記電話回線がオンフックの状態にあるときに検出する請求項１に記載の電話回線電力供給方法。
【請求項４】
前記電子回路へ電話回線電力を印加するステップが、前記検出され調節された電圧が前記電子回路内のディジタル論理回路の正確な動作に必要な電圧を超えたとき、電話回線の電力を印加するステップを含む請求項２に記載の電話回線電力供給方法。
【請求項５】
電話回線を用いて電子回路に電力を供給する方法であって、
前記電話回線間の電圧を所定の条件を満たすよう調節し、その調節された電圧を検出するステップと、
検出された電圧の特性に基づいて前記電子回路に電話回線電力を印加するステップとを含み、
前記電子回路へ電話回線電力を印加するステップが、検出した前記電圧が前記電子回路内のＰチャンネルしきい値電圧の絶対値とＮチャンネルしきい値電圧の絶対値の和を超えたとき、電話回線の電力を印加するステップを含む電話回線電力供給方法。
【請求項６】
さらに、
前記電子回路にリセット信号を印加するステップを含む請求項１に記載の電話回線電力供給方法。
【請求項７】
前記電子回路にリセット信号を印加するステップの前に、
前記電子回路への前記リセット信号をターンオフさせるステップ
を含む請求項６に記載の電話回線電力供給方法。
【請求項８】
電話回線を用いてＣＭＯＳ電子回路を有するデータ・アクセス装置に対して電力を供給する方法であって、
前記データ・アクセス装置にリセット信号を印加するステップと、
前記電話回線がオンフック状態にある間に、前記電話回線間の、所定の条件を満たすよう調節された電圧を検出するステップと、
前記検出され調節された電圧が、前記ＣＭＯＳ電子装置を動作させるのに必要な電圧を超えたとき、前記電話回線の電力を用いて前記データ・アクセス装置に電力を供給するステップであって、前記検出され調節された電圧が、前記電子回路内のＰチャンネルしきい値電圧とＮチャンネルしきい値電圧の和の絶対値をこえるものであるステップと、
前記データ・アクセス装置に電力を供給する前に、前記電子回路への前記リセット信号をターンオフさせるステップとを含む電話回線電力供給方法。
【請求項９】
電話回線の電力を用いて電子回路に電力を供給する装置であって、
前記電話回線間に位置する調節回路と、
前記調節回路間の所定の条件を満たすよう調節された電圧を測定し、測定され調節された前記電圧の特性に基づいてリセット信号を発生する電圧検出器であって、前記特性が、前記電子回路内のＰチャンネルしきい値電圧とＮチャンネルしきい値電圧の和の絶対値をこえるものである電圧検出器と、
前記電圧検出器と動作可能に結合され、発生された前記リセット信号に応じて電話回線の電力を前記電子回路に印加するスイッチとを備える電話回線電力供給装置。
【請求項１０】
前記電圧検出器が、測定した前記電圧が規定の電圧を超えたとき、前記リセット信号を発生する回路を含む、請求項９に記載の電話回線電力供給装置。
【請求項１１】
前記電圧検出器は、前記測定され調節された前記電圧が前記電子回路内のディジタル論理回路を正確に動作させるのに必要な電圧を超えるまで、前記電子回路をリセットする回路を含む、請求項１０に記載の電話回線電力供給装置。
【請求項１２】
電話回線の電力を用いて電子回路に電力を供給する装置であって、
前記電話回線間の電圧を所定の条件を満たすよう調節してから測定し、および測定された調節された電圧の特性に基づいてリセット信号を発生する電圧検出器と、
前記電圧検出器に作動的に結合された、発生されたリセット信号に応動して前記電子回路に電話回線の電力を印加するためのスイッチとを備え、
前記電圧検出器は、測定した前記電圧が、前記電子回路内のＰチャンネルしきい値電圧の絶対値とＮチャンネルしきい値電圧の絶対値の和を超えた後に、前記電子回路をイネーブルさせる回路を含む、電話回線電力供給装置。
【請求項１３】
さらに、前記スイッチに動作可能に結合された電荷蓄積デバイスを含み、前記蓄積デバイスは、前記電話回線の電力が前記電子回路から切り離されたときに電荷を蓄積し、また前記電話回線の電力が前記電子回路に印加されたときに電荷を供給する、請求項９に記載の電話回線電力供給装置。
【請求項１４】
さらに、前記電子回路の両端間に印加される電圧を制限する、前記電子回路に接続された高インピーダンス抵抗（例えば、Ｒ１）を備える請求項９に記載の電話回線電力供給装置。
【請求項１５】
さらに、
前記リセット信号を、前記電圧検出器から前記電子回路へ動作可能に結合する信号経路と、
前記電圧検出器と前記電子回路の間の前記信号経路内に結合された時間遅延素子と
を有し、前記リセット信号の前記電子回路への印加を遅延させる、請求項９に記載の電話回線電力供給装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電話回線の電力を利用している電子回路を効果的にパワーアップするための装置と方法に関し、特に電話回線の電力を利用しているデータ・アクセス装置をパワーアップする装置と方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
データ・アクセス装置ＤＡＡは、電話回線と該電話回線に接続する電子装置の間のインターフェースを提供している。家庭電話あるいは業務電話への電話回線は、１００Ｖを超えるコモンモード電圧をもつことができるのに対し、ほとんどの電子回路装置は一般に５Ｖを超える電圧では動作させることができない。従って、電話網への被害を防ぐために、ＤＡＡは電話回線に接続されている全ての標準電子装置から、電話回線上の高電圧を絶縁しなければならない。標準電子装置は一般に幹線路から、例えば壁取付けの交流コンセントから電力が供給されている。データ・アクセス装置は高電圧を絶縁するだけでなく、電話局と電話回線に接続される電子装置の間の電気通信信号を送受信しなければならない。
【０００３】
ＤＡＡは、帯域通過フィルタとして動作しかつ電子装置を電話回線から絶縁する変成器を使用して構成することができる。他のＤＡＡ製品では能動回路を使用して、幹線路電力式電子装置と電話回線を絶縁している。その上、能動回路を有するこのようなＤＡＡは、幹線路電力から、あるいは電話回線自体から電力を供給することができる。幹線路の代わりに電話回線からＤＡＡに電力を供給するとＤＡＡの総所要電力が少なくなるため有利である。しかし過去において、電話回線から電力が供給されるＤＡＡには問題があることが分かった。
【０００４】
電話回線の電力をＤＡＡに供給する場合の問題の１つは、ＤＡＡは、電話回線に接続された後、所定の状態に入らなければならず、またＤＡＡがモデムのような種類の装置に接続される場合、いつでも送受信することができなければならないことである。もう１つの問題は、電話回線電力式ＤＡＡの直流電流ドレインが、国家仕様および国際仕様によって厳しく制限されていることである。例えば、電話会社は一般に、オンフック状態にある間に電話回線から引き出される直流電流の量を規定している。ＤＡＡが国家仕様および国際仕様を超える場合、ＤＡＡを電話回線に合法的に接続することができない。電流引出しに対するこのような制限のため、電話回線電力式ＤＡＡは一般に避けられてきた。
【０００５】
さらに、電話回線電力式電子回路は、電話回線によって不適切にパワーアップされると、一般的に、ロックアップ状態になることがある。具体的には、電話回線電力式電子回路内のディジタル論理回路は、電話回線間の電圧を利用している可変抵抗として現れる可能性がある。ディジタル論理回路の可変抵抗は、電話回線の電力に対して短絡することがあり、そのために、電話回線電力式電子回路が許容電圧レベルで電力供給されることを妨げている。不適切に電力を供給される結果、ディジタル論理回路がロックアップ状態に入り、電話回線電力式電子回路は正確に動作することができない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従って、電話回線の電力を用いて、ＤＡＡのような電子回路に効果的に電圧を印加する装置と方法が必要である。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、電話回線間の電圧を検出し、かつ検出した電圧の特性に基づいて、電話回線の電力を電子回路に印加することによって、ロックアップを生じさせることなく、電話回線から電子回路をパワーアップすることができる。
【０００８】
本発明の他の実施形態は、電話回線の電力を用いて電子回路に電力を供給する装置を提供する。該装置は電圧検出器とスイッチを含む。電圧検出器は電話回線間の電圧を測定し、測定した電圧の特性に基づいて信号を発生する。次に、電圧検出器が発生する信号に応じて、スイッチが電話回線の電力を電子回路に印加する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に基づく、電話局１６から受け取った電話回線の電力を用いて電子回路１８に電力を供給する電話回線電力供給装置１０の概略図である。電話回線電力供給装置１０は、電話回線間の電圧を測定する電圧検出器１２と、スイッチ１４とを含んでいる。電圧検出器１２はまた、測定した電圧の特性に基づいてリセット信号を発生する。スイッチ１４は、電圧検出器１２からのリセット信号に応じて電話回線の電力を電子回路１８に印加する。
【００１０】
電圧検出器１２は、実際の電圧レベルあるいは電圧レベルの時間に対する変化率など測定した電圧の特性に基づいてリセット信号を発生する。本発明の一実施形態では、電圧検出器１２は、測定した電圧が規定の電圧レベルを超えたとき、リセット信号を発生する。本発明の他の実施形態では、電圧検出器１２は、電圧の時間に対する立上り率に基づいてリセット信号を発生することができる。
【００１１】
本発明による電話回線電力供給装置１０は、電話回線電力式電子回路に一般的に関連する問題を解決する。例えば、電話回線電力式回路には、電話局からの高電圧と電子回路の間に、高インピーダンスのオンフック成端抵抗Ｒ１を設ける必要がある。高インピーダンス抵抗Ｒ１は、オフフック状態およびオンフック状態にある間の電流ドレインに関する国際標準規格および国家標準規格に準じるために、電話局１６からの電流ドレインを制限している。電子回路がディジタル論理回路を含む場合、電子回路１８の抵抗は、電話回線電圧の関数として変化し得る。電子回路１８の動的抵抗と高インピーダンス抵抗Ｒ１は、電子回路１８がパワーアップされる間、分圧器を形成している。オンフック電子回路１８の動的抵抗とオンフック成端抵抗Ｒ１の結合が、電圧Ｖddが電子回路１８への入力部でその適切な値に達することを妨げている。
【００１２】
電圧Ｖddが最小電圧レベル（典型的には１．４ボルト）に達することができないと、電子回路１８内のＣＭＯＳ論理回路はロックアップ状態に入り、電子回路に電流が流れる。電子回路１８を流れる電流は、電子回路１８を不正確に動作させるため、電話回線電力式回路にとっては厄介であり、また電流ドレインは国際標準規格および国家標準規格を満足することができない。
【００１３】
図１に例示するように、本発明は、電話局１６からの電圧レベルがオンフック電子回路１８の正確な動作に必要な十分な電圧に上昇した後に、電子回路１８を電話回線の電力に接続するだけで、電子回路１８の動的抵抗と成端抵抗Ｒ１によって作り出される障害を解決している。
【００１４】
具体的には、電圧検出器１２がスイッチ１４を制御している。電圧検出器１２の立上りトリップポイントは、オンフック電子回路１８の正確な動作に必要な十分に高いＶddを保証するポイントに設定されている。電圧検出器１２がトリップすると、リセット信号がスイッチ１４をターンオンさせ、オンフック電子回路の正確な動作を保証する電圧レベルで、電子回路１８に電話回線の電力を供給する。
【００１５】
本発明の一面においては、電話回線電力供給装置１０を、国際ボイスバンド・モデム用として意図された、電話回線電力式データ・アクセス装置（ＤＡＡ）に使用することができる。本発明のこの面においては、電子回路１８は、アナログ／ディジタル変換器、ディジタル／アナログ変換器、発呼者識別装置など、ＤＡＡの一部分を形成している。通常、電子回路１８の少なくとも一部分はＣＭＯＳ電子回路を含んでいる。動作においては、ボイスバンド・モデムはオンフック状態で始まり、電話回線の電力が一度規定の電圧レベルを超えると、その電話回線の電力を使用してモデムの各部分に電圧を印加して初期化する。データの接続が完了すると、ＤＡＡはオフフック状態に入る。ボイスバンド・モデムの総コストは、可能な限り多くのＤＡＡを電話回線から電力を供給することによって低減され、好都合である。
【００１６】
通常、図１の電話回線電力供給装置１０は、まず電話回線間の電圧を検出し、次ぎに検出した電圧が規定の電圧レベルを超えたとき、電話回線の電力を電子回路１８に印加することによって、電話局１６からの電話回線の電力を用いて電子回路１８に電力を供給している。
【００１７】
図２は、リセット信号に、電圧検出器１２を電子回路１８と動作可能に結合させるように改変した、図１の装置を含む他の実施形態の概略図である。具体的には、電圧検出器１２のリセット信号がスイッチ１４と電子回路１８に出力されている。このリセット信号を使用して、オンフック電子回路１８の論理回路をゲートしている。電子回路１８の論理回路をゲートすることが、パワーアップ中の電子回路１８の抵抗が極めて高いインピーダンスであることを保証するのに役立っている。電子回路１８の高インピーダンスを保証することにより、パワーアップ中に電子回路がロックアップ状態になることを防止することができる。
【００１８】
具体的には、電圧検出器１２はリセット信号をスイッチ１４と電子回路１８に出力している。電圧検出器１２の入力電圧が不十分で、電子回路１８内のディジタル論理回路の正確な動作を保証できない間は、リセット信号は第１の状態を維持する。電圧検出器１２の入力電圧が十分高くなり、電子回路１８内のディジタル論理回路の正確な動作を保証すると、リセット信号は第２の状態に入る。リセット信号が第１の状態にあるときは、スイッチ１４はターンオフであり、電子回路はリセット状態に置かれる。すなわち、電子回路の論理回路がゲートされて高インピーダンス状態が保証される。リセット信号が第２の状態にあるときは、スイッチ１４はターンオンであり、電子回路１８はリセット状態から抜け出して能動状態に入る。
【００１９】
電圧検出器１２の入力電圧が、ＰＭＯＳしきい値電圧（すなわち「Ｖthp」）の絶対値とＮＭＯＳしきい値電圧（すなわち「Ｖthn」）の絶対値を超えると、電子回路１８内のディジタル論理回路の正確な動作を保証するのに十分に高いとみなされる。ＶthpとＶthnの値は、電子回路１８内のディジタル論理回路の製造に使用されている工程と、動作中の電子回路１８によって経験的に得られた環境条件に基づいて変化させて決定される。電圧検出器１２の入力が、電圧検出器の「トリップポイント」として定義されるＶthpとＶthnの和より少なくとも２００ｍＶ高くなると、電圧検出器１２のリセット信号は、第１の状態から第２の状態に変化する。
【００２０】
システムに潜在している、パワーアップ時の発振を避け、電圧検出器の雑音安定性を向上させるために、立上りトリップポイントと立下りトリップポイントの間にヒステリシスを持たせることが好ましい。例えば、電圧検出器１２の立上りトリップポイントと立下りトリップポイントの間のヒステリシスは、少なくとも３００ｍＶになるように設計することができる。最後に、一実施形態によれば、電圧検出器の消費電流は、電話会社が規定するオンフック（すなわち低電力）モード電流許容範囲への適合に役立つために必要な、直流１μＡ未満である。
【００２１】
図３は、電話回線の電力１６を用いて電子回路１８に電力を供給する電話回線電力供給装置１０の他の特徴を表す概略図である。電話局からの電話回線の電力は、電話回線電力供給装置１０に入る前に、オンフック成端抵抗Ｒ１とツェナーダイオードＺ１で条件づけされている。電話回線電力供給装置１０は電圧検出器１２と、スイッチ１４と、電圧検出器１２と電子回路１８の間に動作可能に結合された遅延素子２０と、電荷蓄積デバイスＣ１とを含んでいる。
【００２２】
電圧検出器１２は電話回線間の電圧を測定し、測定した電話回線間の電圧が規定の電圧を超えたとき、リセット信号の状態を変化させる。スイッチ１４は電圧検出器１２からのリセット信号の状態に応じて、電話回線の電力を電子回路１８に印加する。遅延素子２０は、スイッチ１４が起動した後、電子回路１８内のディジタル論理回路がそのリセット状態から開放されるように、リセット信号の状態の変化が電子回路１８に現れることを遅らせている。具体的には、遅延素子２０は通常、スイッチ１４が閉じた後、約１００ｎｓの間、回路１８をリセットモードに維持する。これにより電子回路１８内の論理回路が、パワーアップ時に高インピーダンス状態になる。コンデンサのような電荷蓄積デバイスが、電子回路の両端間の電荷を蓄積し、放出している。
【００２３】
Ｖddが電圧検出器１２のトリップポイントより低いときは、リセット信号は第１の状態を維持する。リセット信号が第１の状態を維持している間、スイッチ１４は開いており、電荷蓄積デバイスＣ１は電荷を蓄積する。一度Ｖddが電圧検出器１２のトリップポイントを超えると、リセット信号は第２の状態に変化し、それによってスイッチ１４が閉じ、電子回路１８へのリセット信号が遅延時間後にターンオフし、それによって電子回路１８をイネーブルする。スイッチ１４が閉じると、電荷蓄積デバイスＣ１が、ＶddmをＶddに引き上げるために電子回路１８が使用する突入電流の供給に役立つことが可能になる。Ｃ１から電荷が放出されると、電子回路１８をパワーアップする際のロックアップ防止のために十分な電圧レベルより以上に、Ｖddが維持される。Ｃ１は、スイッチ１４が閉じるときに低インピーダンス電荷源を提供して、回路１８の両端間の電圧を速やかに臨界供給電圧より高くさせている。
【００２４】
遅延素子２０はスイッチ１４が閉じた後、リセット信号が電子回路１８に現れるのを約１００ｎｓ間遅らせている。電子回路１８への遅延したリセット信号がオンフック電子回路の論理回路をゲートして、電子回路１８の抵抗がパワーアップの間、極めて高いインピーダンスになることを保証している。電子回路１８の高インピーダンス状態と、蓄積デバイスＣ１によって供給される電荷による結合した作用が、電子回路１８内でのロックアップ状態の発生防止に役立っている。
【００２５】
図４は例示的電圧検出器回路１２を示す。電圧検出器回路は、ＶddとＶssの電圧の差に応じてリセット信号を発生する。電圧検出器１２を流れる直流電流は、１μＡ未満であることが好ましい。例示されている電圧検出器回路１２は、直流感知パワーアップリセット回路である。直流感知パワーアップリセット回路の他の実施形態と詳細説明は、本出願と同日出願（Ｆｉｓｃｈｅｒ１７−１）に係わる「Micropower, Minimal Area DC Sensing Power-Up Reset Circuit」という名称の、本出願人の米国特許出願に開示されている。
【００２６】
図４に示すように、例示的電圧検出器はスイッチＭ１、Ｍ２と、インバータＩ１、Ｉ２、Ｉ３と、高インピーダンス抵抗Ｒ２を含んでいる。スイッチＭ１と抵抗Ｒ２が、ＶddとＶssの間に直列に置かれている。スイッチＭ１のゲートはスイッチＭ１のソースに結合されている。スイッチＭ２はスイッチＭ１の両端間に並列に接続されている。スイッチＭ１およびＭ２のソースはインバータＩ１の入力に結合されている。インバータＩ１の出力はインバータＩ２の入力とスイッチＭ２のゲートに接続されている。インバータＩ２の出力はインバータＩ３の入力に接続されている。リセット信号はインバータＩ３の出力に発生する。抵抗Ｒ２を１個使用することにより、唯一の直流経路を流れる直流電流を１μＡ未満に制限している。
【００２７】
動作については、ＶddがスイッチＭ１をターンオンさせるのに十分高くなるまで、抵抗Ｒ２がインバータＩ１の入力を論理ローに引っ張っている。インバータＩ１の入力をＶssに接続することによって、インバータＩ２の出力がローになり、インバータＩ３の出力がハイになることを保証し、それによって、電圧Ｖddが電圧検出器１２のトリップポイントに達する前に、図１のスイッチ１４がターンオフすることを保証している。従って、Ｖddが電圧検出器１２のトリップポイント未満のときは、スイッチ１４はオフであり、電子装置１８は電話回線から電力を受け取らない。これにより、電子装置１８内の低電圧ロックアップ状態の発生防止に役立っている。
【００２８】
一度Ｖddが電圧検出器１２のトリップポイントに達すると、スイッチＭ１がターンオンし、インバータＩ１の入力がインバータＩ１のトリップポイントより高い電圧に上昇する。このとき、インバータＩ１の出力がローになり、スイッチＭ２がターンオンして、インバータＩ１の入力をＶddに近い値に引っ張る。これにより、インバータＩ２とＩ３の出力の状態が変化し、図１のスイッチ１４がターンオンして、電子回路１８へのリセット信号がターンオフする。スイッチ１４がターンオンすると、電話回線の電力を用いて電子装置に電力が供給される。電子回路１８へのリセット信号がターンオフすると、電子回路１８内の論理回路のノーマルモード動作が可能になる。電子回路１８へのリセット信号は通常、スイッチ１４が閉じた後、電子回路１８への電力（すなわちＶＤＤＭ）が安定するまでの間、回路をリセットさせるために、遅延ブロック２０によって約１００ｎｓの間保持される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に基づく、電話回線の電力を用いて電子回路に電力を供給する装置の概略図である。
【図２】図１の装置の他の実施形態を示す図である。
【図３】図２の装置の追加特徴を示す概略図である。
【図４】図１の装置の例示的電圧検出器回路を示す図である。
【符号の説明】
Ｃ１  電荷蓄積デバイス
ＤＡＡ  データ・アクセス装置
Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３  インバータ
１４，Ｍ１，Ｍ２  スイッチ
Ｒ１  オンフック成端抵抗
Ｒ２  高インピーダンス抵抗
Ｚ１  ツェナーダイオード
１０  電子回路に電力を供給する装置
１２  電圧検出器
１６  電話局
１８  電子回路
２０  遅延素子（遅延ブロック）
【図１】
0003936124.tif 000002
【図２】
0003936124.tif 000003
【図３】
0003936124.tif 000004
【図４】
0003936124.tif 000005