Телефонные аппараты

В настоящее время в соответствии с режимами использования известны три типа аппаратов:

1. Телефонная трубка, гарнитура.
2. Устройства громкоговорящей связи.
3. Терминалы для компьютера.

Основные электрические цепи телефонного аппарата

Один из вариантов простейшего телефонного аппарата показан на рис. 2.1. На последующих рисунках (рис. 2.2-2.3) рассмотрена работа отдельных его цепей.

Рассмотрим работу каждой из цепей в отдельности.

Рис. 2.1. Принципиальная схема телефонного аппарата

Телефонный аппарат содержит следующие части (цепи).

1. Цепь вызывного тока.
2. Приборы преобразования речи (микрофон и телефон).
3. Противоместную схему (цепь, устраняющую местный эффект и улучшающую качественные характеристики аппарата).

Цепь вызывного тока ("звонок")

Цепь вызывного тока принимает сигнал "посылка вызова". Простейшая схема (рис. 2.2) состоит из звонка и разделительного конденсатора.

Рис. 2.2. Принципиальная схема телефонного аппарата в части приема акустического сигнала "посылка вызова"

Звонок в исходном положении (при положенной телефонной трубке) включен в абонентскую линию, при снятии трубки цепь звонка отключается от линии контактом рычажного переключателя (РП). Конденсатор предназначен для того, чтобы через звонок не проходил постоянный ток от станционной батареи, обеспечивающей при состоянии "разговор" электропитание микрофона. Основные параметры цепи приема сигнала вызова определяются [2.10] ГОСТ 7153-85. Входное сопротивление этой цепи должно быть:

• в режиме ожидания вызова на частоте 1000 Гц — не менее 10 кОм;
• в режиме вызова на частоте 25 Гц — от 4 до 20 кОм.

Заметим, что существует еще один важный показатель: Модуль полного электрического сопротивления — нормированное значение выходного или внутреннего электрического сопротивления на 300-3400 Гц в "разговорном" состоянии устанавливается от 450 до 800 Ом.

Акустический сигнал "посылка вызова"

Этот сигнал посылается переменным током частотой Гц и амплитудой В. Такие параметры появились еще на начальном этапе внедрения телефонов, когда ток вырабатывался специальным прибором — "индуктором", а звонки требовали значительной мощности для своей работы. Поэтому иногда сигнал "посылка вызова" называют "индукторным", а часть аппаратуры, обеспечивающую прием и обработку этого сигнала в аппарате и на станции, — "индукторными цепями". Вид электрического сигнала с учетом постоянного напряжения электропитания микрофона показан на рис. 2.2.

Стандарт ограничивает значение напряжения посылки сигнала вызова. Предельное напряжение сигнала вызова на входе ТА (суммарно для переменной и постоянной составляющих) — — должно быть не более 230 В. Уровень вызывного акустического сигнала соответствует 40-70 дБ (в зависимости от положения регулятора громкости).

Рис. 2.3. Вид напряжения в цепи посылки вызова с учетом электропитания

Как видно из рис. 2.3, переменное напряжение складывается из постоянной составляющей (-60В) и фактических колебаний амплитуды, которая равна 90 В. Таким образом, максимальные колебания величины напряжения составляют 150 В (при допустимом отклонении ±30 В). Такое высокое значение напряжения препятствовало применению микросхем в цепях посылки вызова, что долгое время увеличивало стоимость и габариты станций. В настоящее время используется очень много телефонных аппаратов с применением акустического вызова. В этом случае вместо обычного звонка устанавливается акустическое устройство, которое вырабатывает мощный акустический сигнал, но требует гораздо меньшее напряжение для получения звука, по мощности равного звуку звонка.

Акустические вызывные устройства

Акустические вызывные устройства (tone ringer), заменяющие электрический звонок в телефонном аппарате, называются электроакустическими конверторами (это либо пьезокерамические преобразователи, либо громкоговорители). Они преобразуют посылку вызова в двухполупериодные акустические сигналы с изменяемой частотой.

Рис. 2.4. Принцип построения вызывного устройства на базе электронных элементов

Простейшая схема ВУ на базе пьезоэлектрического преобразователя и транзистора приведена на рис. 2.4 [3.6]. Это устройство включается в электрическую схему на место звонка. Как и на рис. 2.1, выключатель РП предназначен для отключения звонка. Конденсатор С1 является разделительным для постоянного тока линии.

Схема представляет собой мультивибратор, который работает на частоте резонанса пьезоэлектрического излучателя порядка 3,5 КГц.

Пьезоэлектрический излучатель представляет собой металлическую пластину В, на которой помещен кристалл искусственного пьезоэлектрика (двуокись кремния). Внешняя поверхность кристалла металлизирована двумя контактными плоскостями и . Если приложить напряжение между пластиной "В" и одной из плоскостей металлизации , то кристалл будет деформироваться и, тем самым, создавать звуковые колебания. Упругие колебания кристалла, в свою очередь, генерируют напряжение на гранях кристалла (на плоскости металлизации — ).

ВУ работает следующим образом.

• Напряжение положительного полупериода вызывного сигнала через конденсатор и резистор , являющийся коллекторной нагрузкой транзистора, прикладывается к обкладкам В-R пьезоэлектрика, что приводит к деформации последнего и излучению звукового сигнала, усиливаемого металлической мембраной (обкладкой) — .
• Деформация пьезоэлектрика, вызванная приложенным к обкладкам В и R напряжением, вызывает появление напряжения положительной полярности между обкладками и . Через резистор R3, ограничивающий ток базы, это напряжение прикладывается к эмиттерному переходу и открывает его. Открытый транзистор шунтирует обкладки и , что приводит к уменьшению приложенного к ним напряжения и, как следствие, к обратной деформации пьезоэлектрика.
• Обратная деформация пьезоэлектрика вызывает появление напряжения отрицательной полярности между обкладками В и , которое через резистор прикладывается к переходу эмиттер-база транзистора и запирает его.
• Закрытый транзистор обладает большим сопротивлением, вследствие чего практически все напряжение вызывного сигнала вновь прикладывается к обкладкам и пьезоэлектрика и вновь вызывает его деформацию, появление положительного напряжения, открывание транзистора, т.е. процесс повторяется.

Таким образом, на протяжении положительного полупериода вызывного сигнала АТС частотой 25 Гц возникают автоколебания с резонансной частотой пьезоэлектрика, равной приблизительно 3,5 КГц. Отрицательный полупериод вызывного сигнала запирает транзистор, и автоколебания прекращаются. Резистор устанавливает начальное смещение на базе транзистора.

Рис. 2.5. Вызывное устройство на базе интегральной схемы

Имеется много типов интегральных схем, реализующих эту функцию [2.6]. Рассмотрим только принцип работы вызывного устройства, которое использует интегральную схему по схеме, приведенной на рис. 2.5. Сигнал вызова абонента через ограничивающий резистор и разделительный для постоянного тока линии конденсатор поступает на диодный мост D1-D4.

Выпрямленный сигнал ограничивается стабилитроном до величины 10 В и через диод поступает на вход питания . Дальнейшая работа зависит от типа ИС, список которых приведен в приложении.

С точки зрения потребителя, каждый из типов микросхем предоставляет возможности получить различные типы вызывного сигнала, например: сигнал с нарастающей громкостью, посылка вызова чередующимися частотами, выбор набора сигналов (мелодий). Сигналы поступают на пьезоэлектрический преобразователь .