(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電話回線における直流回線電流を調整する方法であって、
A)通信機器と電話会社の中央局とのインターフェースをとるステップと、
B)前記電話回線により前記通信機器に対して賦課されている直流電圧に相当する第１のアナログ信号であって、前記電話回線における直流回線電流を調整するためにフィードバックループにおいて使用される第１のアナログ信号を前記通信機器から抽出するステップと、
C)前記第１のアナログ信号を、第１の回路で使用される第１のデジタル信号に変換するステップと、
D)前記第１のアナログ信号を前記第１のデジタル信号に変換する前記ステップによって導入された直流オフセットを決定するステップと、
E)前記直流オフセットを記憶するステップと、
F)前記電話回線により前記通信機器に対して賦課されている前記直流電圧についての後続する演算から前記直流オフセットを差し引くステップと、
G)前記第１のデジタル信号にフィルタ処理を施して第２のデジタル信号にするステップと、
H)前記第２のデジタル信号を第２のアナログ信号に変換するステップと、
I)前記電話回線における直流回線電流を制御する電流源を前記第２のアナログ信号で調整するステップとを含むことを特徴とする電話回線における直流回線電流の調整方法。
【請求項２】
前記決定するステップは、
D1)既知の値をもつ第３のアナログ信号を前記第１の回路で使用する第３のデジタル信号に変換するステップと、
D2)前記第３のデジタル信号と既知のデジタル信号との間の差分を測定するステップとを含むことを特徴とする請求項１記載の電話回線における直流回線電流の調整方法。
【請求項３】
前記既知のデジタル信号は、前記直流オフセットがない場合の前記第３のアナログ信号を変換したものであることを特徴とする請求項２記載の電話回線における直流回線電流の調整方法。
【請求項４】
前記第３のアナログ信号はゼロであり、前記第３のデジタル信号はゼロであることを特徴とする請求項３記載の電話回線における直流回線電流の調整方法。
【請求項５】
前記直流オフセットを記憶する前記ステップは、前記直流オフセットをデジタル記憶レジスタに書き込むことにより果たされることを特徴とする請求項１記載の電話回線における直流回線電流の調整方法。
【請求項６】
前記後続する演算から前記直流オフセットを差し引く前記ステップは、プロセッサにより実行されることを特徴とする請求項１記載の電話回線における直流回線電流の調整方法。
【請求項７】
フィルタ処理を施す前記ステップは、プロセッサにより実行されることを特徴とする請求項１記載の電話回線における直流回線電流の調整方法。
【請求項８】
アナログからデジタルに変換する前記ステップは、アナログ・デジタル・コンバータにより実行され、デジタルからアナログに変換する前記ステップは、デジタル・アナログ・コンバータにより実行されることを特徴とする請求項１記載の電話回線における直流回線電流の調整方法。
【請求項９】
フィルタ処理を施す前記ステップは、デジタル・プロセッシング回路により実行されることを特徴とする請求項１記載の電話回線における直流回線電流の調整方法。
【請求項１０】
前記デジタル・プロセッシング回路は、あらかじめ定められているプログラムを用いて前記第１のデジタル信号を処理することを特徴とする請求項９記載の電話回線における直流回線電流の調整方法。
【請求項１１】
J)電流源制御信号を生成するために前記第２のデジタル信号とデータ信号とを合成するステップと、
K)前記第２のアナログ信号を生成するために前記電流源制御信号をデジタル形式からアナログ形式へと変換するステップと、
をさらに有することを特徴とする請求項１記載の電話回線における直流回線電流の調整方法。
【請求項１２】
前記各ステップの加えてさらに、前記通信機器に賦課されている直流電圧の変化と前記電流源によって制御されている直流回線電流との関係を調整するために前記第２のデジタル信号をスケーリングするステップを有することを特徴とする請求項１記載の電話回線における直流回線電流の調整方法。
【請求項１３】
電話回線における直流回線電流を調整する装置であって、
A)交流出力、直流出力、及び前記電話回線に接続する入力を備え、前記電話回線の間にかかる交流電圧に相当する信号を前記交流出力から発生し、前記電話回線の間にかかる直流電圧に相当する信号を前記直流出力から発生するデータアクセス配列部と、
B)直流電圧に相当する固有の出力レベルの出力、交流入力、及び直流入力を備え、前記データアクセス配列部によって生成される信号をデジタル信号に変換するコンバータと、
C)前記コンバータの交流入力をシステム同相電圧又は前記データアクセス配列部の交流出力に択一的に接続する第１のスイッチと、
D)前記コンバータの直流入力をグラウンド又は前記データアクセス配列部の直流出力に択一的に接続する第２のスイッチと、
E)第１の制御信号を抽出するために前記デジタル信号にフィルタ処理を施し、前記デジタル信号から前記コンバータの固有の出力レベルを取り除くプロセッサと、
F)前記電話回線における直流電流を設定するために前記制御信号によって制御される第１の制御可能電流源とを含むことを特徴とする電話回線における直流回線電流の調整装置。
【請求項１４】
前記コンバータの直流電圧に相当する固有の出力レベルは交流入力及び直流入力とは無関係な一定の出力レベルであり、前記電話回線における前記直流電流の制御中でのエラーを削減する前記プロセッサによって実行される演算の要素には入らないものであることを特徴とする請求項１３記載の電話回線における直流回線電流の調整装置。
【請求項１５】
前記コンバータの直流電圧に相当する固有の出力レベルは、交流入力を既知の交流電圧レベルに接続し、直流入力を既知の直流電圧レベルに接続し、前記コンバータの出力を測定し、前記コンバータの交流入力及び直流入力に関連する所望の出力に相当する値を前記コンバータの出力から減算することによって決定されることを特徴とする請求項１４記載の電話回線における直流回線電流の調整装置。
【請求項１６】
前記既知の交流電圧は同相電圧レベルであり、前記既知の直流レベルはグラウンドであることを特徴とする請求項１５記載の電話回線における直流回線電流の調整装置。
【請求項１７】
前記コンバータの交流入力及び直流入力に関連する所望の出力は、デジタルのゼロであることを特徴とする請求項１６記載の電話回線における直流回線電流の調整装置。
【請求項１８】
G)第２の制御電流を生成する第２の制御可能電流源と、
H)前記第２の制御可能電流源の電流と前記第１の制御可能電流源を制御する前記第１の制御信号とを組み合わせる合成器と、
をさらに有することを特徴とする請求項１３記載の電話回線における直流回線電流の調整装置。
【請求項１９】
前記プロセッサは、デジタル・プロセッシング回路で構成されている請求項１３記載の電話回線における直流回線電流の調整装置。
【請求項２０】
前記コンバータは、アナログ・デジタル・コンバータで構成されていることを特徴とする請求項１３記載の電話回線における直流回線電流の調整装置。
【請求項２１】
前記プロセッサは、フィルタ処理された後の前記デジタル信号をスケーリングすることを特徴とする請求項１９記載の電話回線における直流回線電流の調整装置。
【請求項２２】
前記プロセッサは、選択的なカットオフ周波数をもつフィルタを有することを特徴とする請求項１９記載の電話回線における直流回線電流の調整装置。
【請求項２３】
前記プロセッサは、直流電流の立上がり開始からあらかじめ設定された時間Ｔ１が経過する前は第１のカットオフ周波数をもつローパスフィルタとして機能し、前記あらかじめ設定された時間Ｔ１の経過後は第２のカットオフ周波数をもつローパスフィルタとして機能するものであり、前記時間Ｔ１が、前記第１のカットオフ周波数に対応する時定数の５倍であることを特徴とする請求項１９記載の電話回線における直流回線電流の調整装置。
【請求項２４】
前記プロセッサは、モデム送信信号と電流源制御信号を生成するフィルタ処理されたデジタル信号とを合成する合成器を有することを特徴とする請求項１９記載の電話回線における直流回線電流の調整装置。
【請求項２５】
電話会社の中央局とデータ生成機器との間を接続する電話回線における直流回線電流を調整する装置であって、
A)交流と直流とを分離する分離器及び制御可能電流源から成る、前記電話会社の中央局に接続されたデータアクセス配列部（DAA）と、
B)Ａ／Ｄコンバータ部の出力をスキューする一定の固有の出力レベルを有し、前記DAAに接続されて前記DAAからの信号をデジタルに変換し、前記DAAからの信号をアナログに変換する符号復号器（CODEC）と、
C)前記CODECに接続されて、前記CODECのＡ／Ｄコンバータ部の前記一定の固有の出力レベルを補償するするプロセッサと、
D)前記プロセッサに接続されたデータ源とを含み、前記プロセッサが前記制御可能電流源を制御するよう動作することを特徴とする電話回線における直流回線電流の調整装置。
【請求項２６】
電話会社の中央局に対してチップ及びリング端子を介して接続された電話回線における直流回線電流を調整する装置であって、
A)チップ端子及びリング端子を介して前記電話会社の中央局に接続されたデータアクセス配列部（DAA）であって、
A1)アナログ交流出力、アナログ直流出力、及び前記チップ端子に接続された入力を備えた交流直流信号分離器と、
A2)制御入力を備え、前記チップ端子と前記リング端子との間に接続された制御可能電流源とから成るデジタルアクセス配列部（DAA）と、
B）アナログ交流入力、アナログ直流入力、及びデジタル出力を備えたアナログ・デジタル（A/D）コンバータと、
C)前記コンバータの交流入力を同相電圧電源又は前記交流直流信号分離器のアナログ交流出力に択一的に接続する第１のスイッチと、
D)アナログ直流出力の電圧出力をアナログ分割直流出力に低減するデバイダと、
E)前記A/Dコンバータのアナログ直流入力を第１のグラウンド端子又はアナログ分割直流出力に択一的に接続する第２のスイッチと、
F)前記A/Dコンバータの出力に接続されて前記A/Dコンバータの出力に対してフィルタ処理及びスケーリングを施し、フィルタ処理及びスケーリングが施された前記A/Dコンバータの出力とデジタル制御信号を抽出するためのデータ信号とを組み合わせるプロセッサと、
G）デジタル入力及び前記制御可能電流源に接続された交流出力を備え、前記電話回線における直流電圧を調整するデジタル・アナログ（D/A）コンバータと、
H)前記D/Aコンバータのデジタル入力を前記デジタル制御信号又は第２のグラウンド端子に択一的に接続する第３のスイッチとを含むことを特徴とする電話回線における直流回線電流の調整装置。
【請求項２７】
前記アナログ・デジタル・コンバータは、前記プロセッサによって求められたエラーを装置内に内在させており、前記プロセッサはフィルタ処理及びスケーリングの期間に前記エラーを訂正することを特徴とする請求項２６記載の電話回線における直流回線電流の調整装置。
【請求項２８】
前記プロセッサは、前記第１及び第２のスイッチを制御して前記装置を第１のモードに設定するようプログラムされており、この第１のモードの間、該Ａ／Ｄコンバータの出力が前記プロセッサにより決定される前記Ａ／Ｄコンバータの直流オフセットを表わすようになっており、そして該プロセッサは、さらに前記第１および第２のスイッチを制御して前記装置を第２のモードに設定するようプログラムされており、この第２のモードにあるときに、前記プロセッサが前記第１のモードの間に決定された前記直流オフセットを補償するようになっていることを特徴とする請求項２７記載の電話回線における直流回線電流の調整装置。
【請求項２９】
I)第１の入力、第２の入力、及び出力を備え、前記第１の入力において前記D/Aコンバータのアナログ出力に接続され、前記出力において前記制御可能電流源に接続された合成器と、
J)前記第２の入力に接続され、この装置の動作開始及び動作の期間に電流を供給する電流源と、
をさらに有することを特徴とする請求項２６記載の電話回線における直流回線電流の調整装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、直流電流を調整するデジタル・ジャイレータのための直流オフセットの演算方法及び演算装置に関し、特に、通信回線上で必要なパラメータに適合するために直流電流を調整する通信機器におけるデジタル・ジャイレータのための直流オフセットの演算方法及び演算装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
世界中の国々における電話システムは、それぞれの国内において通信機器を合法的に販売及び使用するために、適合すべき固有の規格を備えている。よく知られている規格の１つとして、電話回線がオフフックになるとき（すなわち、電話回線が使用状態になるとき）には、回線の直流電流レベルは、所定時間内にある特定のレベルに達しなければならず、また、発呼が完了するまでそのレベルを維持しなければならないことである。回線の直流電流レベルは、電話の発呼の期間中を通して、アクティブ回線として電話システムによって認識されるために、ある特定のレベルのままでなければならないのである。電流の立ち上がり時間及び最大レベルもまた、通信端末が破壊しないように調整される。
【０００３】
電話回線のオフフック状態を保持するためには、所定の電流レベルを設定しなければならず、そのレベルは回線の電圧レベルに関係し、国の通信規格にも適合するものである。必要な動作電流は、一般的に電流対電圧のグラフで表され、負荷線としての技法で知られている。負荷線は、電流対電圧のグラフにおける電圧に対する抵抗のレベルに相当し、供給電圧に対する電流レベルを決定することができる。
【０００４】
図４は、電流対電圧負荷線の規格の例であり、電話回線のオフフック状態を維持するものである。電流対電圧のグラフにおける負荷線の傾斜は、回線抵抗の逆数になっている。電話システムが発生する電圧は、電話回線の２つの端子間に加えられる電位差であり、チップ・リング間電圧としてよく知られている。図４に示すように、電話回線のオフフック状態を維持するに必要な電流レベルは、回路抵抗を適切に設定することにより、供給電圧に対して得ることができる。図４に示す型は、ある１つの国によって公にされたパラメータの代表的なものであり、国ごとに変化するものである。パラメータは、１つの国内においてさえも、国の規定が変わることによっても変化し得る（例えば、国の通信システムが更新された場合には）。
【０００５】
確立された規格に従うためには、コンピュータ・モデムや電話機等の民生通信端末は、通信回線において直流回線電流の設定が可能でなければならない。電話がオフフックするときに電話回線における直流電流を設定するために用いられてきた方法の１つは、インダクタが抵抗と直列して電話回線の間に接続され、キャパシタを介して音声回路が回線に接続される。
【０００６】
図５は、よく知られている従来の直流回線電流を設定する回路を示し、抵抗RDC、キャパシタンスC、及びインダクタンスLで構成されている。インダクタLは、２００Hzから4kHまでの音声帯域において、あるインピーダンスをもつように選択され、そのインピーダンスは電話回線及びキャパシタと音声回路の組み合わせのインピーダンスよりもかなり大きい値である。
【０００７】
すべての交流電流は事実上、キャパシタ及び音声回路を通って流れる。直流的には、キャパシタは開放した回路のように見え、インダクタは短絡した回路のように見える。このため、抵抗RDCが直流電流を設定する。図５の回路は最適とは言えない。なぜなら、本質的にサイズが大きく、また、インダクタLの高いコスト、インダクタLを充電するための時間の長さ、及びオフフック電流レベルの規格が異なる国においては回路部品を変更する必要があるからである。
【０００８】
電話システムにおける直流回線電流の制御に使用されてきた従来技術の他の方法は、図５のインダクタLに代えて、より小さくより安価な特別のシステム部品を使用する。図６に示す部品の構成は、直流回線電流の制御に使用することが可能であり、ジャイレータとしてこの分野でよく知られているものである。図６に示めされた従来のジャイレータは、インダクタLを使用せずに直流回線電流の制御に使用することができる。
【０００９】
図６における回路は、電話回線間の大きなインダクタのように機能し、図５に示す従来の回路に置き換えて使用することができる。ジャイレータは、多くのディスクリート部品によって構成され、例えば、トランジスタ、抵抗、キャパシタ、及び、デジタル的に制御されるスイッチで、チップ・リング電話回線インターフェースの近傍に設けられた部品で構成される。
【００１０】
図６に示すように、ジャイレータは、デジタル的に制御される複数のスイッチであるDCSC及びDCSRを備え、このジャイレータ回路においてキャパシタンス及び抵抗のそれぞれを異なるレベルに切り替えるために使用される。この回路のキャパシタンス及び抵抗を異なるレベルに切り替えることによって、回路の時定数を変えることができるので、トランジスタは電話回線の電流レベルを所定時間内に補正できるように操作される。
【００１１】
この回路は、立ち上がり過渡応答時間を異なるようにすることで、単一の回路を用いてユーザの仕様に従った直流電流レベルの調整ができる。DCSCスイッチは最初の過渡応答の整定時間に影響を及ぼし、DCSRスイッチは直流負荷線に影響を及ぼす。回路の調整能力は、製造時に回路部品が搭載されたときに決まる。製造後に仕様が変わった場合には、機器を変えるために、機器内の部品を物理的に交換する必要がある。あるいは、新たに機器全体を組み込む必要がある。
【００１２】
近年においては、ジャイレータはデジタル処理技術を利用して開発されてきた。ジャイレータをデジタル機器に組み込むことにより、ソフトウェアを基礎として国ごとのパラメータを調整することによって、所望の回線電流を得ることができるデジタル・ジャイレータの一例としては、１９９９年５月１１日出願の米国継続出願０９／３１０，０２１にそのすべてが開示され、その出願は本発明と同じ譲受人で少なくとも一人の発明者が同じである。また、そのデジタル・ジャイレータの一例をここで参照する。
【００１３】
その従来のジャイレータのブロック図を図７に示す。図７に示されたジャイレータは、データアクセス配列部（DAA)74と電話会社の中央局７２との間におけるインターフェースにおけるチップ８０及びリング８１間に流れる直流回線電流の制御に用いられる。このシステムでは、最初にチップ８０及びリング８１間の直流電圧に相当するアナログ信号を生成するDDA７４を用いて直流回線電流を制御する。そのアナログ信号は、符号器・復号器（CODEC）７６に設けられたアナログ・デジタル（A/D）コンバータ８２によってデジタルに変換される。
【００１４】
したがってその結果、デジタル信号はプロセッサ７８で処理される。プロセッサ７８は、デジタル直流電流制御信号を得るために、そのデジタル信号に対してフィルタ８６でフィルタ処理を施し、スケール８８で基準化する。プロセッサ７８はまた、そのデジタル信号とコンピュータ・モデム・送信（TX）信号９２とを合成する。
【００１５】
次に、合成されたデジタル信号は、デジタル・アナログ（D/A）コンバータ８４によってアナログ信号に再び変換される。その結果、合成されたアナログ信号は、電流源９４が、DDA７４と電話会社の中央局７２との間のインターフェースをとるチップ８１及びリング８１上に、必要な直流回線電流及び交流モデム電流を流すように制御するのに用いられる。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図７に示したデジタル・ジャイレータ７０は、様々な国の仕様に従って電話回線の直流回線電流を設定する能力はあるものの、中央局７２から見ると、チップ（T）８０及びリング(R)８１が電位的に不確定になった場合には、その間の直流回線電流にシステムエラーが発生し得る。そのシステムエラーは、従来のジャイレータ７０に本質的に存在するので、プロセッサ７８でその直流回線電流を制御するためには、DDA７４とプロセッサ７８との間の直流フィードバック・パスは、交流フィードバック・パスと共用されることになる。
【００１７】
しかしながら、直流パス及び交流パスの変換のために別々のコンバータを用いた場合には、単一のA/Dコンバータ８２をさらに使用することになる。従来のA/Dコンバータ８２の多くは、入力電圧が小さい範囲でしか適用することができない。その上、現在のモデムの仕様（すなわち、ITU-T勧告V．９０）では、交流パスにおけるモデムの信号対ノイズ比（SNR）を８０dBより大きい値に維持するようになっている。小さな入力電圧範囲のA/Dコンバータ８２でジャイレータ７０においてSNRを高く維持するためには、A/Dコンバータ８２の入力範囲の大部分が、フィードバック・パスの交流電圧成分に対して用意されなければならない。このことは、フィードバック・パスの直流成分ができるだけ小さくなければならないことを意味する。直流成分を減少するためには、システム・フィードバック・パスは、チップ８０及びリング８１の間の直流電圧を大きな数、例えば４００で除算することになる。
【００１８】
しかしながら、アナログ回路、特にA/Dコンバータ８２において、この直流オフセットがどんなに小さくとも、それは直流の値であるので、チップ８０及びリング８１電圧が減少したか又は増加したものとして、プロセッサ７８によって解釈されることになる。したがって、チップ８０及びリング８１の間の直流回線電流の結果として、有意性のエラーが発生することになる。
本発明の目的は、電話回線における直流回線電流の調整の際に、アナログ回路の直流オフセットによって発生するエラーを解消することである。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、優れたエラー処理能力をもつデジタル・ジャイレータによって、電話回線における直流回線電流を制御するためのデジタル的方法及び装置を提供する。本発明は、プロセッサによる適切な演算の実行によって、機器の直流オフセットを測定し、記憶し、及び差し引くことによる優れたエラー処理を提供する。デジタル・ジャイレータは、抵抗やキャパシタ等の電気部品の代わりに、プロセッサによって直流回線電流のパラメータを制御する。
【００２０】
すなわち、本発明の電話回線における直流回線電流の調整方法は、
A)通信機器と電話会社の中央局とのインターフェースをとるステップと、
B)前記電話回線により前記通信機器に対して賦課された直流電圧に相当し、前記電話回線における直流回線電流を調整するためにフィードバックループにおいて使用される第１のアナログ信号を前記通信機器から抽出するステップと、
C)前記第１のアナログ信号を第１の回路で使用される第１のデジタル信号に変換するステップと、
D)前記第１のアナログ信号を前記第１のデジタル信号に変換する前記ステップによって導入された直流オフセットを測定するステップと、
E)前記直流オフセットを記憶するステップと、
F)将来の演算から前記直流オフセットを差し引くステップと、
G)前記第１のデジタル信号にフィルタ処理を施して第２のデジタル信号にするステップと、
H)前記第２のデジタル信号を第２のアナログ信号に変換するステップと、
I)電話回線における直流回線電流を制御する電流源を前記第２のアナログ信号で調整するステップと、を有する。
【００２１】
また、本発明の電話回線における直流回線電流の調整装置は、
A)交流出力、直流出力、及び前記電話回線に接続する入力を備え、前記電話回線の間にかかる交流電圧に相当する信号を前記交流出力から発生し、前記電話回線の間にかかる直流電圧に相当する信号を前記直流出力から発生するデータアクセス配列部と、
B)直流電圧に相当する固有の出力レベルの出力、交流入力、及び直流入力を備え、前記データアクセス配列部によって生成される信号をデジタル信号に変換するコンバータと、
C)前記コンバータの交流入力をシステム同相電圧又は前記データアクセス配列部の交流出力に択一的に接続する第１のスイッチと、
D)前記コンバータの直流入力をグラウンド又は前記データアクセス配列部の直流出力に択一的に接続する第２のスイッチと、
E)第１の制御信号を抽出するために前記デジタル信号にフィルタ処理を施し、前記デジタル信号から前記コンバータの固有の出力レベルを取り除くプロセッサと、
F)前記電話回線における直流電流を設定するために前記制御信号によって制御される第１の制御可能電流源と、を有する。
【００２２】
さらに、本発明の電話回線における直流回線電流の調整装置は、
A)交流と直流とを分離する分離器及び制御可能電流源で構成され、前記電話会社の中央局に接続されたデータアクセス配列部（DAA）と、
B)アナログ対デジタルの部分の出力をスキューする一定の固有の出力レベルを有し、前記DAAに接続されて前記DAAからの信号をデジタルに変換し、前記DAAからの信号をアナログに変換する符号復号器（CODEC）と、
C)前記CODECに接続されて、前記CODECのアナログ対デジタルの部分の前記一定の固有の出力レベルを収容するプロセッサと、
D)前記プロセッサに接続されたデータ源と、
を有し、前記プロセッサが前記制御可能電流源を制御する。
【００２３】
さらに、本発明の電話回線における直流回線電流の調整装置は、
A)チップ端子及びリング端子を介して前記電話会社の中央局に接続されたデータアクセス配列部（DAA）を構成する、
A1)アナログ交流出力、アナログ直流出力、及び前記チップ端子に接続された入力を備えた交流直流信号分離器と、
A2)制御入力を備え、前記チップ端子と前記リング端子との間に接続された制御可能電流源と、
B）アナログ交流入力、アナログ直流入力、及びデジタル出力を備えたアナログ・デジタル（A/D）コンバータと、
C)前記コンバータの交流入力を同相電圧電源又は前記交流直流信号分離器のアナログ交流出力に択一的に接続する第１のスイッチと、
D)アナログ直流出力の電圧出力をアナログ分割直流出力に低減するデバイダと、
E)前記A/Dコンバータのアナログ直流入力を第１のグラウンド端子又はアナログ分割直流出力に択一的に接続する第２のスイッチと、
F)前記A/Dコンバータの出力に接続されて前記A/Dコンバータの出力に対してフィルタ処理及びスケーリングを施し、フィルタ処理及びスケーリングが施された前記A/Dコンバータの出力とデジタル制御信号を抽出するためのデータ信号とを組み合わせるプロセッサと、
G）デジタル入力及び前記制御可能電流源に接続された交流出力を備え、前記電話回線における直流電圧を調整するデジタル・アナログ（D/A）コンバータと、H)前記D/Aコンバータのデジタル入力を前記デジタル制御信号又は第２のグラウンド端子に択一的に接続する第３のスイッチと、を有する。
【００２４】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明によるジャイレータ１０のブロック図である。図１に示すように、ジャイレータ１０は、符号・復号器（CODEC）１４、プロセッサ１２、及び回線電流調整器２８を有するデータ・アクセス配列部（DAA）１６で構成されている。プロセッサ１２は、フィルタ２０、スケール２２、及びモデム入力信号３０を制御する。
【００２５】
図１に示すジャイレータ１０においては、システムがオフフック状態に移行するとき（すなわち、電話回線が使用状態になるとき）、DAA１６は電話回線３２、３４を介して中央局１８に接続される。中央局１８は、DDA１６のチップ３２及びリング３４インターフェース間の電位を維持する。DAA１６はチップ３２及びリング３４インターフェース間の電位を、交流・直流分離器３７により交流成分と直流成分に分離する。直流分離器３７は、容量接続及び抵抗網を使って交流アナログ信号３１及び直流アナログ信号３３を生成する。交流アナログ信号３１はDAA１６の交流電圧に相当し、直流アナログ信号３３はDAA１６の交流電圧に相当する。
【００２６】
A/Dコンバータ２４のようなアナログ・デジタル（A/D）コンバータやD/Aコンバータ２６のようなデジタル・アナログ（D/A）コンバータは、入力がゼロのときでも出力がゼロとならないオフセットを持つとともに、コンバータの入力を増幅するゲインを持つ。実施形態においては、A/Dコンバータ２４及びD/Aコンバータ２６のゲインは、ウエハー試験の段階において公知の技術により調整される。
【００２７】
一般的に、コンバータの直流オフセットは調節される必要はないが、本発明のA/Dコンバータ２４及びD/Aコンバータ２６に関する直流オフセットは、システムの性能に影響を及ぼすおそれがある。このため、A/Dコンバータ２４及びD/Aコンバータ２６の直流オフセットは調整する必要がある。実施形態においては、A/Dコンバータ２４及びD/Aコンバータ２６の直流オフセットは、ウエハー試験の段階において公知の技術により調整される。
【００２８】
本発明によれば、A/Dコンバータ２４の直流オフセットは、オフセットの後すぐにサンプル・記憶される。その後、プロセッサ１２は、直流オフセットの校正期間が終了した後に取り込んだすべてのA/Dコンバータ２４のサンプルから、直流オフセットを差し引くことによって、直流オフセットに対する補償をする。
【００２９】
DAA１６からの交流アナログ信号３１は、スイッチ２７を介してA/Dコンバータ２４に接続される。スイッチ２７は、A/Dコンバータ２４の交流入力を最初は同相電圧点VCMに接続しており、その後、システムによってあらかじめ決められた時間に、A/Dコンバータ２４の交流入力を交流アナログ信号３１に接続するように切り替える。
【００３０】
DAA１６からの直流アナログ信号３３は、スイッチ２９を介してA/Dコンバータ２４に接続される。スイッチ２９は、A/Dコンバータ２４の直流入力を最初はグラウンドに接続しており、その後、A/Dコンバータ２４の交流入力をドライバ３５によって処理された後の交流アナログ信号３１に接続するように切り替える。
【００３１】
DAA１６からの２つの信号３１及び３３は次に、デジタル信号を生成するアナログ・デジタル・コンバータ２４を介したCODEC１４により、アナログからデジタルに変換される。アナログ・デジタル・コンバータ２４は、最初は、その交流入力がVCMに接続され、その直流入力がグラウンドに接続されているので、アナログ・デジタル・コンバータ２４の出力は、交流及び直流の入力がない場合を測定することで、アナログ・デジタル・コンバータ２４の直流オフセットを裁定することができる。その直流オフセットはプロセッサ１２によって記憶され、その後にプロセッサ１２によって校正が行われて、信号入力があったときにA/Dコンバータ２４の出力を正規化するために使用される。
【００３２】
なお、図１におけるアナログ・デジタル変換はCOCEC１４によって遂行されるが、この変換はCOCEC１４とは独立したアナログ・デジタル・コンバータによっても遂行できるし、基本的にはどのような変換手段によっても遂行できる。信号変換の方法は、よく知られている技術であり、これ以上詳細に説明する必要もないであろう。
【００３３】
変換されたデジタル信号はデジタル・フィルタを通り、プロセッサ１２により所定のプロセス・プログラムを使って制御される。所定のプロセス・プログラムとしては、ループ・パラメータがハード的な符号化を介して又はソフトウェアを介した手段によってプログラムすることができるのであれば、どのようなプログラマブル・ロジック・ブロックあるいはプロセッシング・ブロックでもよいであろう。
【００３４】
フィルタ２０は、プロセッサ１２の中に完全に集積化されていてもよいし、フィルタ処理及び制御処理を行う分離したプロセッサを構成してもよい。フィルタ２０は、デジタル電圧信号に応答できる可変抵抗として機能する。このため、電話回線における電流の立ち上がり時間及び電流レベルは、あらかじめ定められている仕様に従って設定することができる。プロセッサ１２は、マイクロプロセッサ、データプロセッサ、デジタル信号プロセッサ（すなわち、DSP）、マイクロコントローラ、ステートマシーン、その他、基本的にはどのようなデジタルプロセッシング回路も当てはまる。
【００３５】
デジタルフィルタ２０を通ったデジタル信号は、次にデジタルスケール２２を通って、あらかじめ定められている仕様に従った出力の校正レベルが発生される。デジタルスケール２２は、基本的には図５のRDCの負荷線と同じように信号を生成する機能を果たし、この結果、チップ３２及びリング３４の対を介した直流電流レベルが指定された直流負荷線に整合する。
【００３６】
特に、デジタルスケール２２は、チップ３２及びリング３４の直流電位と、電流源２８によって制御されるチップ３２及びリング３４の直流電流との間の関係を制御するために使用される。例えば、デジタルスケール２２が高いスケール値になる場合には、チップ及びリングの電位の小さな変化が大きな電流変化の結果となり、それによってあたかも小さな負荷線抵抗があるかのような効果が得られる。デジタルスケール２２が低いスケール値になる場合には、チップ及びリングの電位の小さな変化が小さな電流変化の結果となり、それによってあたかも大きな負荷線抵抗があるかのような効果が得られる。デジタルスケール２２は、プロセッサ１２によって制御され、プロセッサ１２の中に集積化されているか、又は、プロセッサ制御機能とスケール機能とが分離している。
【００３７】
フィルタ処理及びスケール処理が施された後のデジタル信号は、合成器２３で交流モデム信号と合成されてデジタル電流源制御信号２５を発生する。なお、本発明は、モデムと電話回線とのインターフェースに関して記述しているが、本発明は、電話回線にデータ信号を配列するのに利用できるどのような機器でも組み合わせが可能である。
【００３８】
デジタル電流源制御信号２５は、チップ及びリングのインターフェースに配列される直流電流のレベルを有するデジタル信号と、チップ及びリングのインターフェースに配列される交流モデム信号からなるデジタル信号とを構成する。デジタル電流源制御信号２５は、デジタル・アナログ（D/A）コンバータ２６を介して、電流源２８に接続され、そこにおいてデジタル電流源制御信号２５は、チップ及びリングのインターフェースに特有な交流モデム電流及び直流回線電流を調整する。実施形態においては、D/Aコンバータ２６における電位オフセットは、ウエハー調整の製造段階で除去される。
【００３９】
始動時には、電流源３８は合成器３６を介して可変電流源２８を制御するのに使用される。この時間中に、スイッチ１９は、デジタル・アナログ（D/A）コンバータ２６の入力をグラウンドに接続して、プロセッサ１２からどのような信号が出力されようと関係なく、電流源３８が可変電流源２８を制御できるようにする。電流源３８は、始動期間中は可変電流源２８の唯一の制御として使用され、ジャイレータ１０に整定する時間を与えるようにする。回路が整定するために必要な時間は、プロセッサ１２に格納されたソフトウェアにより決定される。
【００４０】
ジャイレータ１０の整定が完了した後、スイッチ１９は、通常の動作にするために、D/Aコンバータ２６の入力を電流源制御信号２５に接続する。スイッチ１９がD/Aコンバータ２６の入力を電流源制御信号２５に接続すると、D/Aコンバータ２６はプロセッサ１２から出力されるデジタル信号をアナログ信号に変換する。電流源制御信号２５は、CODEC１４内のD/Aコンバータ２６によりデジタルからアナログに変換される。なお、このデジタルからアナログへの変換はCODEC１４によって遂行されるが、この変換はCOCEC１４とは独立したデジタル・アナログ・コンバータによっても遂行できるし、基本的にはどのような変換手段によっても遂行できる。
【００４１】
この結果、アナログ信号は、合成器３６を介して、DAA１６内の可変電流源２８を制御する電流源３８によって生成された電流と組み合わされる。電流源３８は、始動時に可変電流源２８に最初の入力を供給するために用いられる。その結果、電流源３８は、システムが電流源制御信号２５を発生する前に、チップ３２及びリング３４のインターフェースに最初の電流レベルを配列する。電流源３８は、チップ３２及びリング３４のインターフェースに所望の直流電流レベルを発生するときの開始点として対応する。
【００４２】
電流源３８は、始動時の後も電流の供給を続行して、チップ３２及びリング３４のインターフェースの電流レベルが継続して維持できるようにする。そして、プロセッサ１２によって遂行される演算に数字で表される。可変電流源２８はDAA１６によって中央局１８に接続され、電話回線のフック（受話器）の状態を表示するとともに、電話回線のモデム信号３０を変調する。
【００４３】
上記したように、デジタルフィルタ２０は、プロセッサ１２によって実行される所定のプロセス・プログラムに基づいて動作する。プロセッサ１２は、デジタルフィルタ２０の動作が実行される方法に柔軟性を持たせている。そのことはこの実施形態の中で容易に明らかにされる。
【００４４】
説明の簡便のために、デジタルフィルタ２０は従来のローパス・デジタルフィルタで構成され、プロセッサ１２で使用される信号にフィルタ処理を施して、回路の直流電流の立ち上がり時間を調整する。また、一度所望の電流レベルに達した電流の校正レベルを維持する。回路の立ち上がり時間を制御するために、デジタルフィルタ２０は、相対的に高いカットオフ周波数、例えば３０Hzをもつように設定される。高いカットオフ周波数がデジタルフィルタ２０を通った電流レベルに相当する値を急激に増加させることは、よく知られていることである。
【００４５】
本発明においては、デジタル表現の電流は、デジタルフィルタ２０の特性によって決定される比率で急激に立ち上がることになる。電流の立ち上がり時間は、あらかじめ定められている仕様に従ったレベルに収束するように、システムにおける電流に対する時間として、製造のときに決定される。一般的な定義では、整定時間は、設定値の９０％以内に収束する時間である。
【００４６】
最初の受注システムにおいては、この値は、システム時定数ｔの５倍に相当する。ローパスフィルタのカットオフ周波数fcのときのシステム時定数ｔは、次の式（１）で表される。
【数１】
0004149645.tif 000002
例えば、最初のカットオフ周波数が３０Hzである場合には、システムが収束する時間は、約２５ms（１／（２π×３０Hz）×５＝２５ms）になる。
【００４７】
デジタルフィルタ２０の出力は、スケール２２の処理ルーチンに送られて、特定の国の規格における電圧対電流の負荷線、例えば図４に示した負荷線を満足するようにスケーリングされる。スケール２２は、図５に示した従来技術におけるRDCと基本的には同じ機能を果たす。
【００４８】
システムが収束した後は、デジタルフィルタ２０は直流電流だけを通すので、カットオフ周波数は相対的に低いカットオフ周波数、例えば１Hzに切り替えられる。よく知られているように、低カットオフ周波数のフィルタは、ほぼ一定の直流電流レベルを維持する。一般的に電話システムは一度だけ直流電流が確立することを要求するので、収束に要するこの長い時間の期間は一度システムが正しい直流電流レベルに達してしまうまででよく、直流電流レベルは発呼の期間が終了するまでは変動すべきでない。
【００４９】
図２は、直流電流IDCの好ましい立ち上がり時間を示している。図２におけるフィルタ２０は、高いカットオフ周波数fchをもつローパスフィルタから、txの時間に低いカットオフ周波数fclをもつローパスフィルタに変化する。
【００５０】
直流回線電流の制御のためには、チップ３２及びリング３４のインターフェースとプロセッサ７８との間のフィードバックループが確立されることが必要である。この実施形態においは、直流回線電流を調整するために用いられている直流フィードバックパスは、交流フィードバック・パスと共用しており、電話回線のモデム信号を変調するために用いられている。
【００５１】
実施形態においては、±１VのダイナミックレンジをもつA/Dコンバータ２４は、電話回線におけて維持すべき動作電圧が最小になるために用いられる。例えば、ほぼ８０dB以上の信号雑音（S/N）比をもつ所望のモデム信号を得るためには、A/Dコンバータ２４のダイナミックレンジの大部分は、交流信号を利用しなければならない。A/Dコンバータ２４のダイナミックレンジの大部分はフィードバックパスの交流成分に対応しているので、フィードバックパスの直流成分は小さくすべきである。
【００５２】
したがって直流成分は、AC/DC分離器３７から出力される直流電圧を分割するデバイダ３５を用いて低減される。最悪の場合のシナリオを想定し、例えばチップ３２及びリング３４間に６４ボルトがかかる場合を想定し、及び、交流信号電圧に対して高いS/N比を与えるために選択され与えられたダイナミックレンジでA/Dコンバータ２４が処理できる最大の直流電圧、例えば、ほぼ０．１６ボルトの直流を決定し、そして、これら２つの値の比であるデバイダ３５の値を選択することによって、デバイダ３５におけるその値が選択される。したがって、デバイダ３５の値は、この場合の例では４００（６４／０．１６＝４００）になる。
【００５３】
その結果である直流電圧は比較的に小さな値になるので、A/Dコンバータ２４によって導入される小さな直流オフセットでさえも、その結果としてチップ３２及びリング３４の間の直流電流に有意性のエラーを発生させる。チップ３２及びリング３４の間の直流電流の結果であるエラーの重大な量は、直流回線電流を設定するための演算にA/Dコンバータ２４から出力される値を組み入れた結果である。
【００５４】
直流オフセットの大きさがデバイダ３５から出力される電圧よりも小さいとしても、有意性のエラーは、デバイダ３５によって分割されたチップ３２及びリング３４のインターフェースにおける電圧に相当するものとして、プロセッサ１２がチップ３２及びリング３４のインターフェースの電圧を解釈したためと見ることができる。
【００５５】
例えば、チップ３２及びリング３４の電圧が４０ボルト、分割数が４００、直流オフセットが０．０１ボルトである場合には、プロセッサ１２は、チップ３２及びリング３４の電圧が４４ボルトであると解釈し（（４０／４００＋０．０１）×４００＝４４）、１０パーセントのエラーであると解釈する。チップ３２及びリング３４における電圧レベルの解釈された１０パーセントのエラーは、直流電圧レベルに基づいてプロセッサ１２によって実行されるその後のすべての演算に誤りを生じさせるし、直流オフセットが与えられないかぎり、直流回線電流に誤りが存在するという結果になる。
【００５６】
図３のタイミング・ダイアグラム１００は、本発明の実施形態に従ってシステムが始動した期間中の様々な時間におけるジャイレータ１０内の信号同士の関係を示している。タイミング・ダイアグラム１００における時間の単位はミリセカンド（１／１０００秒）である。実施形態においては、ライン３３からの直流入力は最初の６msの間は、ジャイレータ１０のシステム動作には利用されず、ライン３１からの交流入力は、最初の100ｍｓの間は利用されない。ライン３３からの直流入力は最初の６msの間は要求されず、ライン３１からの交流入力は最初の100ｍｓの間は要求されないので、ジャイレータ１０の動作に影響しない最初の６msの期間には、システムはジャイレータ１０の回路を操ることができる。したがってシステムは、システムの実行に影響を与えることなく、A/Dコンバータ２４の直流オフセットを計算して記憶するための十分な時間をもつことができる。
【００５７】
システムが最初にオフフックになる０msのとき、これに対応している、オフフック（OFFHOOK）タイムライン１０７がオフフックによってハイレベルになる０ｍｓのときは、システムの部品は動作状態になる。最初の１msの期間は、A/Dコンバータ２４及びD/Aコンバータ２６は、それぞれの端子に接続されたローの値によってリセットされ、これにA/D  D/Aリセット(D/A RESET)タイムライン１０６が対応している。A/Dコンバータ２４及びD/Aコンバータ２６がリセットされるときは、A/Dコンバータ２４及びD/Aコンバータ２６は出力がゼロのデフォルト状態で記憶される。その後は、A/Dコンバータ２４及びD/Aコンバータ２６は本来のコンバータとして動作する。
【００５８】
さらに、始動時のシステムは、スイッチ２７を用いてA/Dコンバータ２４の交流入力を同相電圧に接続し、スイッチ２９を用いてD/Aコンバータ２６の直流入力をグラウンドに接続する。A/Dコンバータ２４の交流入力の同相電圧への接続、及び、D/Aコンバータ２６の直流入力のグラウンドへの接続により、A/Dコンバータ２４になんら入力を与えることなくその出力を裁定できる。したがって、プロセッサ１２はA/Dコンバータ２４の直流オフセットを測定できる。
【００５９】
また、最初のオフフックの期間中において、システムはスイッチ１９を用いてD/Aコンバータ２６の入力をグラウンドに接続する。システムは最初の6msにおいてD/Aコンバータ２６の入力をグラウンドに接続し、DACINタイムライン１０４がこれに対応している。交流及び直流の最初の６msはジャイレータ１０の動作は要求されないので、D/Aコンバータ２６の入力をグラウンドに接続しても、システムの実行には影響しない。D/Aコンバータ２６の入力がグラウンドに接続されている最初の6msの期間は、D/Aコンバータ２６の出力はゼロであり、D/A出力（D/A OUTPUT）タイムライン１０１がこれに対応している。
【００６０】
D/Aコンバータ２６の入力がグラウンドに接続されていることで、電流源３８は合成器３６を介して電流源２８を単独に制御することができる。電流源３８は、中央局１８に電流を送出する電流源２８を制御するために使用されるデフォルト電流に設定される。このことによって、交流及び直流のフィードバックパスが閉状態になる前に、またプロセッサ１２がジャイレータ１０を制御できるように、アナログ回路を整定させることができる。
【００６１】
１ms乃至５msの期間において、A/Dコンバータ２４は、交流入力がVCMに接続され直流入力がグラウンドに接続されているので、A/Dコンバータ２４の直流オフセットの値をプロセッサ１２に送出する。A/DからDSPへの出力（A/D OUTPUT TO DSP）タイムライン１０２がこれに対応している。この期間中はどんな時間であっても、プロセッサ１２は、将来の演算に用いる直流オフセットを記憶することができる。
【００６２】
直流オフセットは、プロセッサ１２が将来実行する演算の出力から差し引かれ、その演算はチップ及びリングの直流電圧レベルの基礎にされる。ジャイレータ１０におけるフィードバック・ループは、オフセットを記憶するに十分な時間、例えば始動時から５msが経過した後に、プロセッサ１２によって閉回路にされる。
【００６３】
この５msの時点で、スイッチ２９は、A/Dコンバータ２４の直流入力をデバイダ３５に接続し、A/Dコンバータ２４はその直流入力からの信号の受信を開始して、その結果A/Dコンバータ２４は、直流オフセット及びチップ・リング直流電圧の値変換する。ADINDCタイムライン１０５及びA/DからDSPへの出力（A/D OUTPUT TO DSP）タイムライン１０２がこれに対応している。プロセッサ１２は直流オフセットを内部のメモリに記憶しているので、プロセッサ１２はA/Dコンバータ２４の直流オフセットを差し引いて、チップ３２及びリング３４の直流電圧に対応する真の値を得ることができる。
【００６４】
６msの時点においては、スイッチ１９は、D/Aコンバータ２６の入力をプロセッサ１２から出力される信号２５に接続する。DAC入力（DACIN）タイムライン１０４がこれに対応する。そして、D/Aコンバータ２６の出力は、プロセッサ１２によって発生される直流信号を通し始める。D/A出力（D/A OUTPUT）タイムライン１０１がこれに対応している。
【００６５】
その後は、合成器３６は、D/Aコンバータ２６から出力される電流及び電流源３８から出力される電流を、直流回線電流を発生するDAA１６内に設けられた回線電流源２８に供給する。フィードバックパスの交流成分は最初の１００msの期間は利用されないので、D/A出力はプロセッサ１２からの直流成分で構成される。１００msの時点になる前は、電流は、プロセッサ１２によって生成された直流フィードバック電流だけである。
【００６６】
１００msの時点になると、ジャイレータ１０は通常のデータ動作を開始する。特に、１００msの時点では、スイッチ２７は、A/Dコンバータ２４の交流入力を交流信号をその交流入力において受信できるように接続する。ADINACタイムライン１０３がこれに対応している。A/Dコンバータ２４は、直流オフセット、チップ・リング直流電圧に対応する値、及びチップ・リング交流電圧に対応する値を変換する。A/DからDSPへの出力（A/D OUTPUT TO DSP）タイムライン１０２がこれに対応している。
【００６７】
スイッチ２７が閉じたならば、交流フィードバック・パスは完全になり、プロセッサ１２は直流回線電流と一緒に交流信号の処理を開始する。プロセッサ１２は、直流オフセットを内部のメモリに記憶しているので、チップ・リング直流電圧に基づいて演算を実行するときに、A/Dコンバータ２４の直流オフセットを差し引いて、チップ・リング直流電圧に対応する真の値を得ることができる。チップ・リング交流電圧は、その中に含まれているデータを得るために処理される。
【００６８】
プロセッサ１２から出力されるフィードバック・パスの交流成分及びフィードバック・パスの直流成分は、D/Aコンバータ２６によって変換される。D/A出力（D/A OUTPUT）タイムライン１０１がこれに対応している。交流モデム信号と一緒にされる補償された直流電圧に対応する信号は、電流源３８を制御するために用いられる。電流源３８は、電話回線の直流オフセットによっては影響を受けず、搬送送信データの交流電流と一緒に出力される直流電流をその信号に加算する。
【００６９】
A/Dコンバータの直流オフセットの記憶及び演算、並びに、その後の演算でオフセットを差し引くことによって、従来のジャイレータにおけるエラーを抑制する優れたジャイレータを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明におけるデジタル・ジャイレータのブロック図。
【図２】  時間にしたがって変化する直流回線電流のグラフを示す図。
【図３】  図１のデジタル・ジャイレータのタイミング・ダイアグラムの図。
【図４】  電流及び抵抗を決定する電流対電圧の一般的なグラフを示す図。
【図５】  従来の直流回線電流の調整回路の回路図。
【図６】  従来の直流回線電流の調整用のジャイレータの回路図。
【図７】  従来のデジタル・ジャイレータのブロック図。
【符号の説明】
１２  プロセッサ
１４  符号復号器（CODEC）
１６  データアクセス配列部（DAA）
１８  電話会社の中央局
１９、２７、２９  スイッチ
２０  フィルタ
２２  スケール
２４  A/Dコンバータ
２６  D/Aコンバータ
２８  制御可能電流源
３０  変調モデム信号
３２  チップ端子
３４  リング端子
【図１】
0004149645.tif 000003
【図２】
0004149645.tif 000004
【図３】
0004149645.tif 000005
【図４】
0004149645.tif 000006
【図５】
0004149645.tif 000007
【図６】
0004149645.tif 000008
【図７】
0004149645.tif 000009