电话机原理

1一、电话通信系统的基本组成电话通信是利用电信号来传递人们的讲话声音,电话通信系统简单示意图如图1-1所示,它由终端设备、传输线路和电话交换设备三个部分组成。图1-1电话通信系统示意图电话机通信基本原理2用户线是一种具有分布参数的传输网络,影响电缆参数的主要原因是导线的衰减电阻、双线之间的分布电容,因此传输线的特性可以用R、C元件网络来等效。例如,对1000m长的用户线可用图1-2来表征。3机电式交换机广泛采用的是双桥式供电电路,它由直流电源、馈电线圈、隔直流电容组成,典型的双桥供电电路如图1-3所示。直流电源VCC提供的电压通常为60V。4一、人工电话机人工电话交换过程的接线、拆线等动作完全由话务员人工操作完成。人工电话机按其制式可分为磁石式和共电式两种类型。电话机的种类及其特点5二、自动电话机自动电话机在交换接续过程中的选线、拆线等动作完全由交换机自动完成,不需人工操作。自动电话机的拨号盘是用户发出选号信号的机件,从拨号盘的结构来看,自动电话机可分为机械拨号盘式和按键式两大类。6一、电话机的电路组成自动电话机主要由振铃电路、拨号电路和通话电路三部分组成。电话机的电路组成及交直流通路7三、电话机直流供电电路1.对电话机供电的基本要求(1)要求电话机的两条输入线与外线任意连接,电话机都能正常工作,不受供电极性影响。(2)在脉冲拨号时,要求提供给集成电路的直流工作电压和电流要基本稳定。(3)电源供电回路能对过电压、大电流进行防护。(4)存储功能的电话机在挂机断电情况下,能为集成电路的存储器提供休眠电源。(5)要求对直流电压的稳压和滤波不可明显地降低传输馈线的交流阻抗,否则会使拨码信号及话音信号被分流。82.极性定向电路在电话机电路之前加入极性定向电路,可以把极性不确定的输入电压变换为极性固定、方向正确的电压。93.对过电压的防护电话外线由于分布地区较广,所经过的环境也较复杂,时常可能受到高压的侵入。因此,作为电话网终端的电话机必须具有过电压保护功能,使电话机元器件能安全工作。在按键式电话机中,一般使用稳压管和压敏电阻来进行过压的防护。10交换机在收到拨号信号后，就控制电路接通被叫用户，同时自动向被叫话机输送频率为25Hz、电压峰值为90V的交流铃信号。在话机中，能接收铃流信号，并以声音呼叫用户摘机应答的装置，称为振铃器，通常也称之为电话铃。振铃电路11一、振铃器的分类与特点振铃器的分类及电路的组成常用的振铃器分为两大类，一类是交流极化铃，俗称机械铃;另一类是现代电话机广泛采用的电子铃.◆重量轻、体积小，便于现代电话机的外观设计。◆由电子元件组成，可省去机加工和零配件安装与调试，并可直接将铃电路安装在电话机电路板上，便于实现装配自动化。◆铃声音调柔和、富有音乐感，悦耳好听。◆可方便地对铃音量及音调进行调节，这是机械铃不能实现的。12一、电话机的电路组成自动电话机主要由振铃电路、拨号电路和通话电路三部分组成。电话机的电路组成及交直流通路13二、电子铃的电路组成根据电话机的档次不同，所使用的电子铃电路也不一样，常见的有简单电子蜂鸣器和音频电子铃两种类型。1.简单电子蜂鸣器2.音频电子铃14CS8204组成的音频振铃器一、CS8204振铃集成电路CS8240的内部功能框图如图4-5（ａ）所示，它由超低频振荡器、音频振荡器、输出放大器和电源控制电路组成。15二、CS8204的典型应用电路◆R3、C3——音频振荡器的外接RC定时元件,估算两个音频信号频率的公式为:◆R2、C2——超低频振荡器外接RC定时元件，超低频振荡频率fＬ的估算公式为:交流振铃信号自Ｌ1、Ｌ2流入后，经过隔直、衰减、整流、稳压和滤波后，在CS8204的引脚1、5之间形成直流电源电压。CS8204集成电路的启动电压为19Ｖ，在第2脚悬空时，当电源电压大于启动电压值，则超低频振荡器开始振荡，控制音频振荡器的两个频率fH1、fH2交替输出，并经功率放大器放大后由第８脚输出推动压电换能器发出类似鸟鸣的铃声。16三、组装电话机的振铃电路17拨号电路是自动电话机的一个重要组成部分，它的主要功能是发送拨码信号，控制交换机完成对指定用户的自动接续。下面重点介绍按键拨号电路的基本结构、工作原理。拨号电路18拨打电话时是通过操作拨号盘来接通被呼叫的电话机。拨号器按结构主要可分为两大类，一类为传统的机械旋转式拨号器；另一类为按键式拨号器。按键式拨号器根据拨号集成电路的功能不同可组成脉冲拨号或双音频拨号电路。19一、按键盘的结构按键盘的正面为字符键，普通电话机由12个按键组成，其标准的排列位置如图2－3所示。这种排列构成4横行、4纵列的3×4矩阵模式。双音频按键式电话机有些使用4×4＝16个按键，其按键盘如图2－4所示，按键盘的A、B、C、D键作为备用键，可根据程控交换机的程序安排，作特种业务使用。按键式拨号盘20导电橡胶按键盘是目前应用最为广泛的一种按键盘，它由按钮、橡胶片及导电橡胶触点、固定框架和印制电路板组成。21二、按键盘的电路接法为了防止按键盘的印制电路板接触点部分氧化，接触点一般都进行镀金处理或涂炭处理。印制电路板有单接触点和双接触点两类。按键盘是由4条横排输入线R1、R2、R3、R4和三条纵列输入线C1、C2、C3组成的12个接点开关，每压下一个按键，都会使其中的一个开关闭合。例如：压下按钮“4”，就将Ｒ２线与Ｃ１线接通。22三、对按键盘的技术要求对按键盘的性能的基本要求：①按钮数码和符号的排列应符合通用的排列顺序。②按键盘每个按钮的初始压力应为1.2N±0.6N，按动按钮无轧住现象。③将按钮压到底时的接触电阻不大于100Ω，接点断开时的绝缘电阻不少于50MΩ。④导电橡胶按钮被按下时应有明显的手感，按钮压下的行程不应少于2mm，但也不大于3mm。⑤每个按钮的使用寿命不低于50万次。23一、脉冲拨号的形成及其特性的要求脉冲拨号电路1.拨号脉冲的形成按压键盘进行拨号时，拨号集成电路产生脉冲控制信号使脉冲开关管交替截止、导通，于是形成拨号脉冲信号。242.拨号脉冲的特性要求脉冲特性是衡量按键盘电气性能的主要指标。（１）脉冲速率指号盘每秒钟发出的脉冲个数，单位名称为“脉冲／秒”。根据国家标准规定10pps为标准脉冲速率。（２）脉冲断续比表示在一个脉冲周期内，脉冲开关管控制话机回路断开的时间tｄ与闭合时间tｂ的比值，常用M／B表示，其定义式为按照国家标准，拨号时脉冲的断续比为15±０.2∶１（３）脉冲串间隔时间当前一个号码的脉冲信号结束，需间隔一段时间tID后，下一个号码的脉冲信号才开始发出，通常把这个间隔时间tID称为脉冲串间隔时间。一般要求脉冲串间隔时间不小于350ms。25二、脉冲拨号电路的组成与工作原理脉冲拨号电路是以拨号集成电路为核心，其外围由启动电路、脉冲开关电路、电源供给、按键盘和静噪控制等部分构成。261.电源供给电路拨号电路通常使用稳压二极管来稳压或限制回路电压不超过极限值，以保证集成电路的安全工作。272.启动电路启动电路的作用就是根据拨号集成电路的要求提供启动控制电平，以切换拨号电路的工作状态。283.脉冲开关电路与静噪电路脉冲开关电路的主要任务是在集成电路输出信号的控制下，利用晶体管饱和、截止两种状态的交替转换来产生断续的直流脉冲，并送往电话外线。静噪电路则是要消除拨号脉冲在受话器上产生震耳的“喀呖”声。29拨号工作原理分析◆在摘机不拨号时，DP脚的高电平使VT1、VT2导通。与此同时，集成电路的静噪控制端M也为高电平，控制受话回路的静噪开关导通，电话机处于通话状态。◆按动键盘拨号时，DP端送出高、低电平交替的脉冲信号，控制VT1、VT2管交替导通、截止，于是就在线路上产生断、续的直流脉冲电流及电压。在拨号期间，静噪控制端M也由高电平跳变为低电平，控制受话回路的放大管截止，起着消除拨号脉冲噪声的作用。◆拨号结束后，集成电路的DP端与M端都恢复高电平，控制脉冲开关管VT2饱和，受话放大电路正常工作，电话机重新进入通话状态。304.脉冲拨号集成电路键盘拨号功能的全部逻辑电路及保证完成这一功能的其他辅助电路主要包含在集成电路内。因此，拨号集成电路是按键电话机的核心。（１）工作电源端（VＤＤ、VＳＳ）在拨号集成电路接电源正极的引脚用符号VＤＤ表示，接电源负极用符号VＳＳ表示。集成电路所需的直流工作电压一般能在2V～6V。（２）键盘输入端（Ｃn、Ｒn）拨号集成电路的输入端与按键盘的接点开关相连，用来输入键盘的拨号信息。（３）振荡元件外接端（RＥ、RＤ、CＤ或OSCI、OSCO）拨号集成电路内有振荡器以提供时序信号，控制芯片内各部分电路按时间顺序协调工作。振荡器的振荡频率由芯片外接谐振元件决定，外接谐振元件通常有以下三种：①RC谐振元件②石英振荡器③陶瓷振荡器31（4）启动端（HK、HS或CE）该端也称为状态控制端或叉簧状态检测端。拨号集成电路存在着两种工作状态：一种是休眠状态，另一种是正常操作状态。为了对这两种状态进行选择，芯片必须要有状态控制端。集成电路状态的控制电位有两种相反方式，一类集成电路状态控制端高电平为操作状态，低电平为休眠状态。另一类集成电路该端低电平为操作状态、高电平为休眠状态。（5）脉冲输出端（DP）拨号集成电路将键盘的操作转换成相应的脉冲由DP端输出，控制脉冲开关管饱和导通和截止，电话线环路由此产生直流脉冲。根据集成电路输出脉冲的电平高低可分为两类：一类是输出正极性脉冲，另一类是输出负极性脉冲。32（６）静噪控制端（M或MUTE）拨号期间，拨号集成电路必须有静噪控制信号输出，以启动静噪开关切断受话通路。集成电路输出的静噪信号有两种方式：一种是不发号时M端为高电平，发号期间就由高电平变为低电平；另一种则是不发号时M端为低电平，发号期间就由低电平变为高电平。（７）脉冲速率选择端（DRS）脉冲拨号集成电路可以有两种脉冲速率供选择，即一般拨号10pps和快速拨号20pps。利用DRS端输入高或低电平，来选择所需脉冲发送速率。33一、双音频信号技术指标与产生原理双音频拨号电路1.双音频拨号的优点（１）拨号所占时间大为缩短（２）能减少交换机接续的差错（３）便于应用程控交换机提供的特种业务2.双音频信号的组成343.双音频信号产生原理双音频电话机采用了分频技术与正弦波合成技术来形成８种音频信号，工作原理框图如图2-25所示。35二、双音频拨号电路的组成与工作原理双音频拨号电路由电源供给、启动电路、双音频输出电路、静噪电路、双音频拨号集成电路和键盘输入电路等部分组成。36三、双音频拨号电路实例分析ZX2029型按键式电话机的双音频拨号电路如图所示，它主要由电源供给、DTMF发送、静噪开关、拨号集成电路和键盘输入电路等几部分组成。37交换机在收到拨号信号后，就控制电路接通被叫用户，并向被叫话机输送频率为25Hz、电压峰值为90V的交流铃信号。被叫话机接通后，正式通过交换机与主叫话机联接，两机实现通话，而实现通话的电路就叫通话电路。通话电路38电话机的组成39§1电话机通话电路原理§1.1最简单的通话电路此通话电路存在的问题：自己讲话产生的话音电压毫不衰减的送回到了受话电路，这样在耳机里会听到很大自己的声音(即侧音很大)，致使打电话者非常难受，会不由自主地减小说话的声音，从而间接造成对方听到声音很小。送话器受话器TIP线RING线TIP线RING线48V47F47F30mA线路阻抗线路阻抗线路阻抗30mA线路阻抗40具有消侧音电路的通话电路41具有消侧音电路的通话电路4243具有消侧音电路的通话电路