FR2694152A1

FR2694152A1 - Protection circuit for call charging circuit in public telephone - includes filters preventing parasitic signals from microphone influencing call charging circuit which detects non-audio frequencies

Info

Publication number: FR2694152A1
Application number: FR9209490A
Authority: FR
Inventors: Emeric Hammer
Original assignee: Monetel SA
Current assignee: Ingenico France SAS
Priority date: 1992-07-23
Filing date: 1992-07-23
Publication date: 1994-01-28
Anticipated expiration: 2012-07-23
Also published as: FR2694152B1

Abstract

The public telephone includes a microphone (10) connected to the telephone line (A,B) via a large gain amplifier (11). Between the microphone and line there is a peak chopping circuit (20) with progressive action, and a low pass filter (22) with a cut-off frequency near to the maximum normally supplied by the microphone. A detector circuit (13) senses frequencies not normally transmitted by the microphone, and uses the information provided to operate the call charging circuit (15). ADVANTAGE - Provides protection for call charging circuit against parasitic signals introduced via public telephone microphone.

Description

DISPOSITIF DE PROTECTION D'UN DETECTEUR DE TAXATION
D'UN PUBLIPHONE CONTRE DES FRÉQUENCES PARASITES
La présente invention concerne tout système téléphonique où des signaux de taxation sont renvoyes à l'appelant et plus particulièrement un dispositif de protection d'un détecteur de taxation dans un publiphone contre des fréquences parasites qui pourraient induire des taxations erronées.PROTECTION DEVICE FOR A TAXATION DETECTOR
OF A PUBLIC PHONE AGAINST INTERFERENCE FREQUENCIES
The present invention relates to any telephone system where charging signals are returned to the caller and more particularly a device for protecting a charging detector in a payphone against parasitic frequencies which could lead to erroneous charging.

La figure 1 représente schématiquement des éléments classiques d'un publiphone. Un microphone 10 d'un combiné téléphonique est relié à l'entrée d'un amplificateur différentiel 11 de grand gain (de l'ordre de 1000). Une ligne téléphonique, non représentée, est reliée à une borne de signal A et à une borne de référence B, par exemple la masse. La borne A est reliée à la sortie de l'amplificateur 11 par l'intermédiaire d'une connexion en parallèle d'une inductance L et d'une capacité C. L'inductance L et la capacité C forment, avec l'impédance Z présentée par la ligne téléphonique, un filtre réjecteur dont le rôle sera décrit ultérieurement. Figure 1 schematically represents conventional elements of a public phone. A microphone 10 of a telephone handset is connected to the input of a high gain differential amplifier 11 (of the order of 1000). A telephone line, not shown, is connected to a signal terminal A and to a reference terminal B, for example the ground. Terminal A is connected to the output of amplifier 11 via a parallel connection of an inductor L and a capacitor C. The inductor L and the capacitor C form, with the impedance Z presented by the telephone line, a rejector filter whose role will be described later.

La borne A est également reliée à un détecteur de signal de taxation. Un signal de taxation arrive par la ligne téléphonique à chaque fois qu'il faut débiter une taxe. Ce détecteur comprend un filtre passe-bande 13 dont l'entrée est reliée à la borne A. Le filtre passe-bande 13 laisse passer des fréquences d'environ 12 kilohertz vers une première entrée d'un comparateur 14. La deuxième entrée du comparateur 14 reçoit une tension seuil Vt constante. La sortie du comparateur 14 est reliée à un circuit de taxation 15. Terminal A is also connected to a charging signal detector. A charging signal arrives over the telephone line whenever a charge has to be debited. This detector includes a bandpass filter 13 whose input is connected to terminal A. The bandpass filter 13 lets frequencies pass from about 12 kilohertz to a first input of a comparator 14. The second input of the comparator 14 receives a constant threshold voltage Vt. The output of comparator 14 is connected to a charging circuit 15.

Lorsqu'un signal de taxation (signal ayant une fréquence d'environ 12 kilohertz et d'une amplitude importante) arrive sur la ligne téléphonique, il est transmis par le filtre 13 pratiquement sans atténuation vers le comparateur 14. Si l'amplitude du signal est supérieure à la tension seuil Vt, le comparateur 14 active le circuit de taxation 15 qui débite une taxe, par exemple sur une carte téléphonique insérée dans une fente du publiphone. When a charging signal (signal having a frequency of about 12 kilohertz and of a large amplitude) arrives on the telephone line, it is transmitted by the filter 13 practically without attenuation towards the comparator 14. If the amplitude of the signal is greater than the threshold voltage Vt, the comparator 14 activates the charging circuit 15 which charges a fee, for example on a telephone card inserted in a slot of the public phone.

Si l'utilisateur du publiphone émet dans le microphone des fréquences s d'environ 12 kilohertz, avec un niveau suffisam- ment fort, le détecteur de taxation 13/14 pourrait, si des précautions particulières ne sont pas prises, entrainer le débit d'une taxe. De même, si l'utilisateur émet un niveau sonore important, l'amplificateur 11 risque de saturer et émettre un signal comprenant des harmoniques de 12 kilohertz d'un niveau suffisant pour activer le détecteur 13/14. If the user of the public phone transmits frequencies of about 12 kilohertz into the microphone, with a sufficiently high level, the 13/14 taxation detector could, if special precautions are not taken, cause the a tax. Similarly, if the user emits a high sound level, the amplifier 11 risks saturating and emitting a signal comprising harmonics of 12 kilohertz of a sufficient level to activate the detector 13/14.

Le filtre éjecteur LC est destiné à atténuer les signaux provenant de l'amplificateur 11 et semblables au signal de taxation. Toutefois, 1' efficacité de ce filtre est limitée. The ejector filter LC is intended to attenuate the signals coming from the amplifier 11 and similar to the charging signal. However, the effectiveness of this filter is limited.

D'une part, l'atténuation de ce filtre n'est pas suffisante dans certains cas, par exemple lorsque l'utilisateur tousse ou éternue à proximité du microphone. D'autre part, ce filtre est ajusté en usine à une valeur centrale qui se déplace notablement en fonction de la température, ce qui risque d'entralner dans certaines situations que ce filtre n'atténue que faiblement les signaux gênants. On the one hand, the attenuation of this filter is not sufficient in certain cases, for example when the user coughs or sneezes near the microphone. On the other hand, this filter is adjusted at the factory to a central value which moves notably as a function of the temperature, which risks entraining in certain situations that this filter only slightly weakens the annoying signals.

En outre, un tel filtre LC est encombrant et coûteux à la fabrication, notamment à cause du réglage à effectuer en usine. In addition, such an LC filter is bulky and expensive to manufacture, in particular because of the adjustment to be made in the factory.

Un objet de la présente invention est de prévoir un dispositif particulièrement efficace d'atténuation des fréquences gênantes émises par l'utilisateur. An object of the present invention is to provide a particularly effective device for attenuating the annoying frequencies emitted by the user.

Pour atteindre cet t objet selon l'invention, on dispose entre le microphone et l'amplificateur différentiel 11 un circuit écréteur à action progressive suivi d'un filtre passe-bas. To achieve this object according to the invention, there is between the microphone and the differential amplifier 11 a clipping circuit with progressive action followed by a low-pass filter.

L'homme du métier pourrait être découragé d'utiliser une telle solution car l'écreteur et le filtre passe-bas doivent traiter des signaux de faible amplitude et être alimentés par une source mono-tension de valeur basse (de l'ordre de 5 volts). Ainsi, l'homme du métier est amené à penser que cette solution qui nécessite des précautions particulières est particulièrement coûteuse.A person skilled in the art could be discouraged from using such a solution because the clipper and the low-pass filter must process signals of low amplitude and be supplied by a single-voltage source of low value (of the order of 5 volts). Thus, a person skilled in the art is led to think that this solution which requires special precautions is particularly expensive.

Toutefois, la demanderesse s' est aperçue que l'on pouvait utiliser des composants du commerce pour convenablement réaliser 1 'écrêteur et le filtre passe-bas tout en fournissant une solution moins coûteuse et plus efficace que le filtre LC classique. However, the Applicant has realized that it is possible to use commercial components to suitably produce the clipper and the low-pass filter while providing a less expensive and more effective solution than the conventional LC filter.

La présente invention vise plus particulièrement un publiphone comprenant un microphone relié à une ligne téléphonique par l'intermédiaire d'un amplificateur de grand gain, et un détecteur d'une fréquence non normalement transmise par le microphone relié à la ligne téléphonique. Selon l'invention, le publiphone comprend suc successivement entre le microphone et l'amplificateur de grand gain un écrêteur à action progressive et un filtre passe-bas de fréquence de coupure voisine de la fréquence maximale normalement fournie par le microphone. The present invention relates more particularly to a payphone comprising a microphone connected to a telephone line by means of a high gain amplifier, and a detector of a frequency not normally transmitted by the microphone connected to the telephone line. According to the invention, the payphone comprises successively between the microphone and the high gain amplifier a progressive action clipper and a low-pass filter with cutoff frequency close to the maximum frequency normally provided by the microphone.

Selon un mode de réalisation de la présente invention, l'écrêteur à action progressive comprend un amplificateur et deux diodes à caractéristique tension/courant progressive, disposées en anti-parallèle sur une résistance de contre-réaction de cet amplificateur. According to an embodiment of the present invention, the progressive action clipper comprises an amplifier and two diodes with progressive voltage / current characteristic, arranged in anti-parallel mode on a feedback resistance of this amplifier.

Selon un mode de réalisation de la présente invention, les diodes sont des diodes au germanium normalement destinées à des applications de haute fréquence. According to an embodiment of the present invention, the diodes are germanium diodes normally intended for high frequency applications.

Selon un mode de réalisation de la présente invention, le filtre passe-bas est un filtre du deuxième ordre à structure de Roch. According to an embodiment of the present invention, the low-pass filter is a second order filter with Roch structure.

Ces objets, caractéristiques et avantages ainsi que d'autres de la présente invention seront exposés plus en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite en relation avec les figures jointes parmi lesquelles
la figure 1, précédemment décrite, représente schématiquement des parties de circuit d'un publiphone associées au microphone et à la taxation
la figure 2 représente des éléments insérés selon la présente invention dans l'architecture de la figure 1 ; et
la figure 3 représente un mode de réalisation selon la présente invention des éléments insérés de la figure 2.These objects, characteristics and advantages as well as others of the present invention will be explained in more detail in the following description of particular embodiments made in relation to the attached figures, among which
FIG. 1, previously described, schematically represents parts of the circuit of a payphone associated with the microphone and the charging
2 shows elements inserted according to the present invention in the architecture of Figure 1; and
FIG. 3 represents an embodiment according to the present invention of the elements inserted in FIG. 2.

A la figure 2 on retrouve des mêmes éléments qu a la figure 1 désignés par des mêmes références. s. Selon l'invention, le filtre LC classique est omis et on a disposé entre le microphone 10 et 1' entrée de l'amplificateur 11 un écrêteur 20 et un filtre passe-bas 22. Il est important que l'écreteur 20 soit disposé avant le filtre passe-bas 22 car ce filtre passe-bas atténue non seulement les fréquences élevées produites par le microphone 10 mais aussi les harmoniques de fréquence élevée produites lorsque 1 'écrêteur 20 entre en action. In Figure 2 we find the same elements as in Figure 1 designated by the same references. s. According to the invention, the conventional LC filter is omitted and a clipper 20 and a low-pass filter 22 are arranged between the microphone 10 and the input of the amplifier 11. It is important that the clipper 20 is placed before the low-pass filter 22 because this low-pass filter attenuates not only the high frequencies produced by the microphone 10 but also the high frequency harmonics produced when the clipper 20 comes into action.

De préférence, 1' écréteur 20 est à action progressive, c'est-à-dire que le signal de sortie de 1 'écrêteur 20 est atténué d'autant plus fortement que son amplitude est importante, de manière que le signal de sortie ne présente pas un seuil d' écrê- tage marqué. Un signal ainsi écrêté présente des harmoniques d'amplitude beaucoup plus faible qu'un signal présentant un seuil d'écretage marqué. On verra en relation avec la figure 3 un mode de réalisation d'un tel écrêteur. Preferably, the clipper 20 is progressive action, that is to say that the output signal of the clipper 20 is attenuated all the more strongly as its amplitude is large, so that the output signal does not does not have a marked clipping threshold. A signal thus clipped has much lower amplitude harmonics than a signal with a marked clipping threshold. We will see in relation to Figure 3 an embodiment of such a clipper.

Le filtre passe-bas 22 est un filtre, par exemple du deuxième ordre, dont la fréquence de coupure est choisie légèrement supérieure à la fréquence maximale à transmettre par le microphone 10, c'est à dire environ 4 kilohertz. The low-pass filter 22 is a filter, for example of the second order, the cut-off frequency of which is chosen to be slightly higher than the maximum frequency to be transmitted by the microphone 10, that is to say about 4 kilohertz.

Avec une telle disposition, on diminue considérablement le risque d'apparition à la sortie de l'amplificateur 11 de signaux de 12 kHz et de forte amplitude susceptibles d'être détectés en tant que signal de taxation par le circuit 13, 14, 15. Bien entendu, si le dispositif selon l'invention équipe des montages existants déjà munis du filtre LC, il ne sera pas nécessaire de supprimer ce filtre LC, car sa présence ne fera qu' améliorer la protection. With such an arrangement, the risk of the appearance of 12 kHz and high amplitude signals at the output of the amplifier 11 is considerably reduced, capable of being detected as a charging signal by the circuit 13, 14, 15. Of course, if the device according to the invention equips existing assemblies already provided with the LC filter, it will not be necessary to remove this LC filter, because its presence will only improve protection.

Il est important de placer 1 'écrêteur à action progressive 20 avant l'amplificateur 11 car l'écretage de 1 'ampli- ficateur 11 se produit de manière abrupte, ce qui génère des harmoniques de forte amplitude. Un écréteur, même à action progressive, disposé après l'amplificateur 11 ne suffirait pas à atténuer ces harmoniques de manière significative. It is important to place the progressive action clipper 20 before the amplifier 11 because the clipping of the amplifier 11 occurs abruptly, which generates high amplitude harmonics. A clipper, even with progressive action, placed after the amplifier 11 would not be sufficient to attenuate these harmonics significantly.

La figure 3 représente un mode de réalisation de l'écrêteur 20 et du filtre passe-bas 22. Le microphone 10 est relié entre les entrées différentielles d'un amplificateur différentiel construit autour d'un amplificateur opérationnel 30. L'entrée non inverseuse de l'amplificateur 30 est reliée à une borne du microphone 10 par l'intermédiaire d'une résistance R1 et à une borne de tension de référence Vref par 1 'intermé- diaire d'une résistance R2. L'entrée inverseuse de 1 'amplifica- teur 30 est reliée à 1' autre borne du microphone 10 par 1 'inter- médiaire d'une résistance R3 et à la sortie de l'amplificateur par 11 intermédiaire d'une résistance R4.Les résistances R2 et
R4 ont la même valeur ainsi que les résistances R1 et R3. Dans ces conditions, le gain de cet amplificateur différentiel est défini par le rapport entre les résistances R2 et R1.FIG. 3 represents an embodiment of the clipper 20 and of the low-pass filter 22. The microphone 10 is connected between the differential inputs of a differential amplifier constructed around an operational amplifier 30. The non-inverting input of the amplifier 30 is connected to a terminal of the microphone 10 by means of a resistor R1 and to a reference voltage terminal Vref by the intermediary of a resistor R2. The inverting input of the amplifier 30 is connected to the other terminal of the microphone 10 by means of a resistor R3 and to the output of the amplifier via a resistor R4. R2 resistors and
R4 have the same value as well as resistors R1 and R3. Under these conditions, the gain of this differential amplifier is defined by the ratio between the resistors R2 and R1.

Deux diodes D1 et D2 sont disposées en anti-parallèle sur la résistance R4. On réalise ainsi un écrêteur qui entre en action dès que la tension d'entrée de l'amplificateur différentiel atteint la tension de seuil des diodes D1 et D2 divisé par le gain de l'amplificateur différentiel. Si I 'on choisit des diodes courantes pour les diodes D1 et D2, on obtient un écrêtage abrupt. Une solution classique pour obtenir un écrêtage progressif est de disposer, en parallèle sur la résistance R4, plusieurs paires de diodes en anti-parallèle reliées en série avec des résistances s de valeurs différentes. On obtient ainsi un écrêtage progressif par paliers. Cette solution est toutefois complexe. Two diodes D1 and D2 are arranged in anti-parallel on the resistor R4. A clipper is thus produced which comes into action as soon as the input voltage of the differential amplifier reaches the threshold voltage of the diodes D1 and D2 divided by the gain of the differential amplifier. If I choose current diodes for diodes D1 and D2, we obtain an abrupt clipping. A conventional solution for obtaining progressive clipping is to have, in parallel on the resistor R4, several pairs of anti-parallel diodes connected in series with resistors s of different values. This gives progressive clipping in stages. This solution is however complex.

Un aspect de la présente invention réside dans le choix des diodes D1 et D2. Il existe des diodes d'utilisation peu courante qui présentent une caractéristique tension/courant très progressive, c 'est-à-dire en fait que ces diodes ne présentent pas un seuil marqué. Certaines diodes au germanium utilisées dans le domaine de la haute fréquence, telles que celles fabriquées par la société Thomson sous l'appellation BAR43, présentent une telle caractéristique tension/courant progressive. One aspect of the present invention resides in the choice of diodes D1 and D2. There are diodes of uncommon use which have a very progressive voltage / current characteristic, that is to say in fact that these diodes do not have a marked threshold. Certain germanium diodes used in the high frequency field, such as those manufactured by the Thomson company under the name BAR43, have such a progressive voltage / current characteristic.

La sortie de l'amplificateur 30 est reliée à un filtre passe-bas 22 construit autour d'un amplificateur opérationnel 32. L'entrée non inverseuse de l'amplificateur 32 est reliée à la borne de référence Vref. L'entrée inverseuse de 1 'amplifica- teur 32 est reliée à la sortie de l'amplificateur 30 par l'intermédiaire de deux résistances R5 et R6 disposées en série et à la sortie de l'amplificateur 32 par l'intermédiaire d'une capacité C1. Le point de connexion P entre les résistances R5 et
R6 est relié à un potentiel fixe, tel que la masse G, par l'intermédiaire d'une capacité C2, et à la sortie de l'amplificateur 32 par l'intermédiaire d'une résistance R7.Cette disposition constitue un filtre du deuxième ordre à architecture de Roch. L'une des entrées différentielles de l'amplificateur 11 est reliée à la sortie de l'amplificateur 32 et l'autre à la borne de référence Vref. The output of amplifier 30 is connected to a low-pass filter 22 built around an operational amplifier 32. The non-inverting input of amplifier 32 is connected to the reference terminal Vref. The inverting input of amplifier 32 is connected to the output of amplifier 30 via two resistors R5 and R6 arranged in series and to the output of amplifier 32 via a capacity C1. The connection point P between the resistors R5 and
R6 is connected to a fixed potential, such as ground G, via a capacitor C2, and to the output of amplifier 32 via a resistor R7. This arrangement constitutes a filter of the second order in architecture of Roch. One of the differential inputs of the amplifier 11 is connected to the output of the amplifier 32 and the other to the reference terminal Vref.

Les amplificateurs 30 et 32 sont alimentés entre une borne de masse G et une borne d'alimentation VCC qui constituent aussi les bornes d'alimentation des autres circuits du publiphone. La tension de référence Vref est obtenue grâce à un pont diviseur R8, R9 relié entre la masse et la tension VOC, éventuellement suivi d'un amplificateur-suiveur 34. The amplifiers 30 and 32 are supplied between a ground terminal G and a supply terminal VCC which also constitute the supply terminals of the other circuits of the public phone. The reference voltage Vref is obtained by means of a divider bridge R8, R9 connected between ground and the voltage VOC, possibly followed by an amplifier-follower 34.

La tension d'alimentation VCC est basse, de l'ordre de 5 Volts, ce qui entraine que les amplificateurs 30, 32 doivent fonctionner à basse tension d'alimentation. En outre, ces amplificateurs 30, 32 doivent être des amplificateurs à faible bruit puisqu' ils travaillent avec des niveaux de tension de quelques millivolts. Des amplificateurs répondant à ces exigences sont par exemple ceux fabriqués par la société Texas Instruments sous l'appellation TLC27. The supply voltage VCC is low, of the order of 5 Volts, which means that the amplifiers 30, 32 must operate at low supply voltage. In addition, these amplifiers 30, 32 must be low noise amplifiers since they work with voltage levels of a few millivolts. Amplifiers meeting these requirements are for example those manufactured by the company Texas Instruments under the name TLC27.

Comme le montre la figure 3, la réalisation du circuit selon l'invention est relativement simple malgré les problèmes que pourraient apparemment présenter, d'une part, la né nécessité d'avoir 3 potentiels d'alimentation (VCC, masse, Vref) pour utiliser des amplificateurs opérationnels (30, 32) alors qu'on ne dispose initialement que de 2 potentiels d'alimentation, et d'autre part, la né nécessité de traiter des signaux différentiels de faible amplitude provenant du microphone 10. L'ensemble du circuit selon l'invention est moins coûteux que le montage et le réglage d'un filtre LC classique, tel que celui de la figure 1. As shown in Figure 3, the realization of the circuit according to the invention is relatively simple despite the problems that apparently could present, on the one hand, the born need to have 3 supply potentials (VCC, mass, Vref) for use operational amplifiers (30, 32) when initially only 2 supply potentials are available, and on the other hand, the need to process low amplitude differential signals from the microphone 10. circuit according to the invention is less expensive than mounting and adjusting a conventional LC filter, such as that of FIG. 1.

La présente invention est susceptible de nombreuses variantes et modifications qui apparaîtront à l'homme du métier, notamment en ce qui concerne la réalisation du filtre 22. The present invention is susceptible of numerous variants and modifications which will appear to a person skilled in the art, in particular as regards the production of the filter 22.

Claims

RESELL ICAT IONS

1. Payphone comprising a microphone (10) connected to a telephone line (A, B) by means of a high gain amplifier (11), and a detector (13, 14) of a frequency not normally transmitted by the microphone connected to the telephone line, characterized in that it successively comprises between the microphone and the high gain amplifier a progressive-action clipper (20) and a low-pass filter (22) with a cut-off frequency close to the maximum frequency normally provided by the microphone.

2. Payphone card according to claim 1, characterized in that the progressive action clipper comprises an amplifier (30) and two diodes (D1, D2) with progressive voltage / current characteristic, arranged in anti-parallel on a resistor (R4) feedback from this amplifier.

3. Payphone card according to claim 2, characterized in that the diodes (D1, D2) are germanium diodes normally intended for high frequency applications.

4. Payphone card according to claim 1, characterized in that the low-pass filter (22) is a second order filter with rock structure.