Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Скачиваний:
27
Добавлен:
16.04.2013
Размер:
597.5 Кб
Скачать

1.2. Общие принципы построения схем электронных телефонных аппаратов (эта)

Основное назначение ТА любой системы и схемы построения остается неизменным с момента его изобретения – преобразования звука в электрический сигнал для передачи его по линии (каналу) связи до нужного Вам собеседника и обратно там преобразования.

Кроме этого, ТА должен обеспечить функции приема вызова, занятия линии, набора номера и отбоя, т.е. обеспечить протокол взаимодействия с сетью.

Следовательно, современный ТА должен полностью удовлетворять все эти требования. Если ТА с механическим (дисковым) номеронабирателем, с так называемой классической схемой для выполнения описанных функций использовал только пассивные элементы и не потреблял энергии от телефонной станции в режиме ожидания вызова (отбоя), то электронный ТА, особенно работающий под управлением специализированного процессора, требует питания в любом режиме. Это накладывает дополнительные требования на схемные решения и элементарную базу, при разработке схем таких аппаратов.

Следует отметить, что требования на потребление энергии телефонным аппаратом от АТС в состоянии ожидания вызова довольно жесткие. Так по ГОСТ 7153-85 (являющимся основным стандартом на ТА в бывшем СССР, а на сегодняшний день – один из базовых технических документов, используемых в национальных стандартах на ТА в странах СНГ) максимально допустимая величина тока в абонентской линии в состоянии отбоя не должна быть больше 1 мА.

Это значит, что максимальная мощность, которую можно использовать для питания устройств электронного ТА в режиме ожидания вызова не должна превышать значения 60 мВт для батареи 48 В. Такое значение тока в абонентской линии обусловлено, требованием однозначного определения состояния ТА со стороны АТС. Перепад значений тока при снятой и уложенной микротелефонной трубке должен быть более одного порядка (более чем в 10 раз), тогда АТС четко различает эти состояния. В режиме набора номера и разговора ток в абонентской линии (АЛ) возрастает до значений несколько миллиампер и падение напряжения на ТА составляет около 10 В. Следовательно, мощность, потребляемая ТА в этих режимах, возрастает до нескольких сотен милливатт, что достаточно для обеспечения нормального функционирования ТА. Во время приема вызова питание схемы тонального вызывного устройства (ТВУ), как правило, осуществляется вызывным током, мощность которого ограничивается сопротивлением ТА в этом режиме по ГОСТ 7153-85 не может превышать значения 100 мВ*А, что полностью удовлетворит потребность в мощности питания ТВУ и обеспечит требуемую максимальную громкость акустического сигнала вызова (не менее 70 дБ)

рис. 1.1 Структурная схема электронного ТА.

  1. устройство защиты от перенапряжения и обеспечения независимой полярности

  2. рычажный переключатель

  3. тональное вызывное устройство

  4. устройство питания схемы управления

  5. разговорный узел с усилителями приема-передачи с противоместной схемой

  6. схема управления, набора номера и памяти

  7. наборная клавиатура.

Теперь проанализируем по порядку все составляющие схемы электронного ТА, которая изображена на рис 1.1.

Устройство защиты от перенапряжения обеспечения независимой полярности - должно выполнить функции всех последующих устройств ТА от возможного попадания на абонентскую линию напряжения сети переменного тока 220 В или воздействия на АЛ высоковольтных грозовых разрядов. Реализовывать эту функцию возможно при помощи различных устройств. Это могут быть диоды, включенные встречно-параллельно, стабилитроны или варисторы. В схемах ТА различных производителей встречаются все эти устройства, а также используются, но реже, различные газовые разрядники.

Функцию обеспечения независимой полярности ТА от полярности проводов АЛ, обеспечивает диодный мост.

Переключатель режима – обеспечивает подключение к АЛ либо ТВУ (режим ожидания вызова или отбоя), либо остальных устройств ТА (режимы набора номера или разговора). Во многих схемах современных ЭТА, где применяются высокоомные ИМС ТВУ с защитой от подрабатывания при наборе номера переключатель режима упрощен, а ТВУ остается подключенным к АЛ и во время разговора.

Изменение режима ТА приводит к изменению состояния АЛ, которое воздействует на стационарные устройства АТС, приводя их в соответствующее состояние.

Тональное вызывное устройство преобразует вызывной сигнал, поступающий от АТС (переменный ток с частотой от 17 до 50 Гц) в акустический сигнал типа «трель». Этот сигнал обычно двух- или трехчастотный. В некоторых моделях современных ТА пользователь может сам изменять тональность вызывного сигнала при помощи специального переключателя, либо программировать с тастатуры. Для много линейных ТА и аппаратов с устройствами местной связи (интерком) возможность изменения частоты сигнала вызова является обязательной, так как пользователь должен различать вызов одной трубки от другой. Обычно громкость вызова изменяется ступенчато (2 или 3 ступени), но в более сложных моделях она изменяется автоматически с каждой последующей посылкой от АТС и таких ступеней может быть пять и более.

Совершенно особо в схеме электронного ТА стоит устройство питания схемы управления в режиме ожидания вызова (отбоя). Ограничение тока в абонентской линии в этом режиме достигается либо включением в цепь высокоомного (до 100 МОм) резистора, либо использованием полевого транзистора. Преобразованное напряжение обеспечивает поддержание работы схемы управления и памяти как на запрограммированные номера (если в данной схеме они предусмотрены), так и на последний набранный номер.

Однако в более сложных и совершенных схемах электронных ТА, особенно в тех, где имеется жидкокристаллический дисплей, отображающий текущее время при уложенной телефонной трубке, громкоговорящий (повышенной мощности) режим работы и другие сервисные элементы, используются дополнительные источники питания обычно в виде батареи из двух-трех сухих элементов R6 (АА) с суммарным напряжением 3…4,5 В и реже типа «Крона» с напряжением 9 В. В этом случае поддержание работы схемы управления и памяти обеспечивается за счет дополнительного источника, что следует учитывать при эксплуатации таких ТА.

Естественно, что в любом ТА, в том числе и в электронном, основным устройством является разговорный узел, который должен обеспечить выполнение нескольких главнейших функций:

  • организовать переход от двухпроводной АЛ к четырехпроводной схеме ТА;

  • организовать преобразование звуковых колебаний в изменение электрического тока на передаче (микрофонная цепь) и обратное преобразование на приеме (телефонная цепь), обеспечив при этом нормальные показатели громкости (эквивалентны затухания) передачи и прием, а также возможно наилучшую разрядку этих цепей – противеместный эффект;

  • обеспечить наиболее эффективное согласование схемы (0,3…3,4 кГц) при условии довольно большого разброса параметров АЛ, зависящих от ее протяженности и конструкции.

Ввиду того, что в электронных ТА большинство национальных стандартов запрещает применение угольных микрофонов, а в телефонной цепи чаще всего используются малогабаритные электродинамические громкоговорители, то обязательными элементами разговорных узлов становятся усилители передачи (микрофонный) и приема (телефонный).

Наличие усилителей, имеющих к тому же общий источник питания, налагает на противоместную схему дополнительные требования по развязке цепей приема и передачи во время разговора.

Как правило, в современных схемах электронных ТА для этого используются схемы автоматического «запирания» того направления, которое в данный момент находится в пассивном состоянии. Например, если говорите вы, то усилитель приема вашего ТА заперт, а у вашего собеседника заперт усилитель передачи, когда говорит ваш собеседник, то состояния в обоих ТА изменяется на противоположное. Таким образом, достигается наиболее эффективная развязка.

Во многих схемах современных электронных ТА в составе разговорного узла есть схема автоматического регулирования усиления (АРУ) приемного сигнала. Как правило, эти устройства используют в качестве опорного сигнала в АЛ, и зависимость усиления уровня приема от тока в Ал, имеет такой характер, как это отображено на рис. 1.2. График построен для телефонной сети со станционной батареей 60В и сопротивлением моста питания 2×500 Ом, но качественно он останется таким же и при других значениях напряжения станционной батареи и сопротивлении моста питания. Таким образом, достигается постоянство уровня приема независимо от длины АЛ.

В некоторых схемах электронных ТА схема АРУ управляет также и усилителем передачи (микрофонным усилителем), обеспечивая постоянный уровень сигнала, поступающий от ТА в АЛ.

рис. 1.2 Зависимость коэффициента усиления приема от тока АЛ.

В первых образцах электронных ТА, схемы которых строились на дискретных элементах (диодах, транзисторах и т.д.), количество навесных компонентов схемы разговорного узла достигало сотни, а печатная плата не помещалась в корпус ТА. Однако, с течением времени производители полупроводниковых приборов оценили возможности рынка ТА и начали выпуск интегральных специализированных микросхем для телефонных аппаратов.

Теперь количество активных навесных деталей в схемах разговорного узла не превышает двух десятков, а в наиболее совершенных еще в несколько раз меньше. Это стало возможным благодаря высокой степени интеграции микросхем, разработка которых была осуществлена в последнее десятилетие.

Следующим, не менее важным, узлом электронных ТА является схема, обеспечивающая набор номера и управление схемой ТА при переходе из одного состояния в другое.

Здесь придется напомнить, что ТА классической электромеханической схемы «умели» набирать нужный номер только импульсным способом – периодически разрывая и замыкая цепь прохождения тока через аппарат при помощи механического металлического контакта дискового номеронабирателя – импульсного контакта (ИК). Во время набора любой цифры номера другой контакт оставался постоянно замкнутым, шунтируя разговорный узел – шунтирующий контакт (ШК).

В первых схемах электронных ТА с кнопочными номеронабирателями эти контакты были заменены электронными ключами на транзисторах, которые работали под управлением схемы на дискретных элементах, а затем и специальных микросхем набора номера импульсным способом, на который рассчитаны АТС декадно-шаговой, координатой и релейной систем.

Следует отметить, что принцип, по которому ИК включался в схему ТА, долгие годы был «лакмусовой бумажкой», позволяющей различить ТА отечественного и зарубежного производителя. Так, в отечественных ТА ИК замыкал АЛ непосредственно (через внутреннее сопротивление ключа), а в зарубежных ТА – через разговорный узел либо спектральный резистор.

В начале 70-х годов на телефонной сети многих стран началось внедрение электронных АТС, а эксплуатационные предприятия связи (телефонные компании) уже хорошо освоили многочастотную систему обмена информационными и управляющими сигналами между станциями. Код «2 из 6», использовал ряд частот от 700 до 1700 Гц с интервалом 200 Гц и вспомогательную частоту запроса АОН 500 Гц. При этом встал вопрос об использовании такого же метода передачи управляющих сигналов и на абонентском участке телефонной сети. Это стало возможным еще и потому, что к этому времени были разработаны малогабаритные и малоэнергоемкие устройства, позволяющие получить ряд высокостабильных по частоте и уровню токов и одного источника.

Первой из телефонных компаний, которая начала внедрение частотного способа набора номера на телефонной сети стала американская фирма «Bell Telephone Co», в лабораториях которой били, разработаны соответствующие станционные и абонентские устройства. Способ базируется на частотном кодировании цифр абонентского номера. При этом используется ряд из 8 частот, разделенных на две группы:

  • нижняя 697, 770, 852, 941 Гц;

  • верхняя 1209, 1336, 1477, 1633 Гц.

Соответствие цифр и символов на кнопочной панели НН частотам показано на рис. 1.3.

Рис. 1.3. Соответствие цифр и символов на кнопках частотам при частотном способе набора номера

Как видно из набора частот (рис. 1.3.), ни одна из них не совпадает совпадает с частотами когда «2 из 6», а также не является частью гармонического ряда.

При нажатии любой из кнопок в линию уходит двухчастотный сигнал, содержащий по одной частоте верхней нижней группы. Вид этого сигнала представлен на рис. 1.4. Длительность такого сигнала должна быть достаточной для его идентификации станционными устройствами и не может быть менее 40 мс.

Рис.1.4. Двухчастотный сигнал, соответствующий одной цифре (символу).

При этом следует учесть, что сигнал, соответствующий полному номеру, может предаваться в двух режимах: ручном, при непосредственном наборе номера абонентом, и автоматическом, при повторе последнего набранного номера или вызове номера из памяти. В первом случае между сигналами, обозначающими цифры или символы, будут нерегулярные сигналы, а во втором случае, в зависимости принципов организации схемы, интервалы между знаками могут вообще отсутствовать или быть регулярными.

Современные электронные АТС одинаково воспринимают сигнал частотного набора в любом из упомянутых режимов, но при ручном режиме следует помнить, что интервал между любыми двумя знаками номера не должен быть более 5 с. Не выполнение этого требования приводит к срыву набора номера и потребует от Вас произвести «отбой» и вновь занять линию.

Сравним длительность набора номера импульсным и частотным способом при стандартной для СНГ частоте следования импульсов – 10 в секунду, при условии использования кнопочного номеронабирателя с минимальным нормированным интервалом между знаками номера – 400 мс.

Рассмотрим случай набора номера, состоящего из 7 знаков, и для простоты расчета возьмем все цифры одинаковыми с минимальным количеством импульсов, т. е. 1. Тогда время набора такого (111-11-11) семизначного номера импульсным способом будет:

tH =TИМП × tИНТ ×6=100×7+400×6=3100 (мс);

Время автоматического набора семизначного номера частотным способом, независимо от значности цифр в него входящих, будет (при максимальном интервале между посылками):

tHАБ =TПОС × 7+ 6=40×7+80×6=760 (мс);

для автоматического безинтервального режима:

tHАБ =TПОС × 7 =280 (мс);

для ручного набора со средним интервалом между нажатием кнопок длительностью 200 мс:

tHАБ =TПОС ×7+ tПАУЗЫ ×6=40×7+200×6=1480 (мс);

из этого расчета видно, что даже при ручном наборе частотным способом время передачи семизначного номера более чем в 4 раза меньше времени передачи такого же номера, составленного из минимальнозначных цифр, импульсным способом.

Именно поэтому, а также еще и потому, что надежность определения при частотном способе набора выше, чем при импульсном, все современные электронные ТА имеют в своем составе такое устройство наравне с устройством импульсного набора. В первых образцах электронных ТА эти устройства были отдельными, а в схемах современных они объединены в одной микросхеме. Переключение из одного режима в другой осуществляется специальным переключателем «Tone-Pulse». Если ваш ТА работает в импульсном режиме набора, а в процессе соединения необходимо набрать еще несколько цифр в режиме тонального набора, то во многих моделях электронных ТА достаточно нажать кнопку «*» и набирать требуемый номер, знаки которого будут уже передаваться частотным кодом. Это бывает нужно, кода вы хотите связаться с абонентом офисной станции, в составе которой есть соответствующие устройства, и вы это знаете.

Таким образом, мы установили, что в составе устройства набора имеется две схемы, обеспечивающие взаимодействие с АТС в импульсном и тональном режимах набора. Кроме этого, в составе устройства есть схема, обеспечивающая замыкание и размыкание шлейфа при импульсном способе набора, и одновременно блокирующая разговорный узел – режим молчания (mute). Во многих моделях электронных ТА этот режим можно использовать и во время разговора для кратковременного его прерывания без отбоя, для этого на ТА устанавливается отдельная кнопка с соответствующим обозначением.

Следует помнить, что при нажатии кнопки «mute» ваш собеседник услышит тишину и может подумать, что связь прервалась, поэтому нужно его обязательно предупредить. Однако в моделях ТА последних лет для этого введена специальная сервисная функция – «music on hold». При нажатии кнопки с этой надписью соединение удерживается электронной схемой, разговорный узел отключается, а в абонентскую линию и вашему собеседнику транслируется музыкальный фрагмент, записанный в памяти вашего телефона.

В составе устройства обязательно есть элементы памяти. В простых моделях – это память для последнего набранного номера, значность которого может достигать 32 цифр. В более сложных схемах ТА, последнего набранного номера, в памяти могут храниться наиболее часто используемые вами номера. Их количество может колебаться от 3 до нескольких десятков, а в специальных «бизнес-телефонах» и до 200 номеров. Вызов этих номеров из памяти и их трансляция в АЛ, осуществляется под управлением специальных кнопок, которых может быть от одной (прямой набор) до трех (набор из памяти).

Наиболее сложные ТА имеют в свеем составе жидкокристаллический дисплей (значительно реже светодиодный), на котором отображается информация о режиме работы ТА, набранный вами номер (звонящий вам), длительность разговора, текущее время, а возможно и календарь. Тогда в схему управления добавляют элементы, обеспечивающие все перечисленные выше функции. Естественно, что даже самая простая схема управления – это процессор, а при увеличении количества сервисных функций и объема памяти мощность (быстродействие) этого процессора должна быть достаточно высокой, поскольку все операции выполняются в реальном масштабе времени, а каждая минута занятия телефонной линии должна быть оплачена. Полезно запомнить, что при телефонной связи минутой считается любой интервал времени, превышающий т. н. «бесплатное время», которое в различных телефонных компаниях (администрациях) устанавливается 12…18 с, т. е. 0,2…0,3 минуты.

Важным устройством в электронном ТА любой сложности является кнопочная панель (тастатура). Как правило, у большинства аппаратов она имеет вид, приведенный на рис.1.3б и полностью соответствующий рекомендациям Международного Союза Электросвязи, а также European Telecommunications Standards Institute – Европейского Института Стандартов Телекоммуникаций. Соответствие кнопок и частот при частотном наборе остается таким же, как и на рис. 1.3а, исключен лишь четвертый столбец.

На кнопке цифры «5» обязательно дожжен быть рельефный выпуклый элемент, облегчающий пользование ТА людям с ослабленным зрением.

Если назначение цифровых кнопок постоянно и неизменно для любой схемы построения ТА, то назначение кнопок «*» и «#» может меняться.

Сравнение изображений рис. 1.3а и 1. 3б показывает, что возможен еще один вариант тастатуры, который используется в ТА в некоторых западных странах для передачи буквенно-цифровой информации в тональном режиме набора при связи со специальными устройствами (например, с компьютерным терминалом).

Необходимо отметить, что у простейших моделей электронных ТА с импульсным набором повтор последнего набранного номера осуществляется нажатием кнопки «*», а в моделях, которые обеспечивают как импульсный, так и тональный набор, эта кнопка служит для изменения режима набора от импульсного к тональному.

Для вызова из памяти и трансляции в линию последнего набранного номера используется дополнительная кнопка «Redial», которая в некоторых моделях маркируется «R».

В принципе, размещение дополнительных кнопок на верхней панели ТА (или на корпусе аппарата-трубки) может быть произвольным, но некоторые производители (Philips, Siemens, BT) блокируют их в единый комплекс с основной тастатурой.

В этом случае татстатура может быть различной конфигурации (3×5; 4×5; 5×5 и даже 5×6). Однако такой путь не всегда экономически и конструктивно оправдан, т. к. для каждой новой модели ТА требуется своя конфигурация тастатуры, в зависимости от объема памяти и наличия сервисных функций в аппарате.

Мы рассмотрели общие принципы, и требования к построению схем электронных ТА со времени их появления на телефонной сети и до настоящих дней.

Соседние файлы в папке диплом