3.5. Разговорный узел.

3.5. РАЗГОВОРНЫЙ УЗЕЛ

В состав разговорного узла входят:

• усилитель сигнала микрофона;

- усилитель НЧ сигнала принимаемого с линии;

• противоместная схема;

- схема питания микрофонного и телефонного усилителей. На рис. 3.36 приведена одна из самых распространенных схем разговорного узла, применяемая в телефонах - трубках и ТА настольного типа, в сочетании с различными микросхемами ЭНН.

В ней импульсный ключ одновременно выполняет функцию усилителя сигнала микрофона, что возможно только при использовании тех ИС ЭНН, ИК которых имеет выход с открытым стоком.

База транзистора VT1 подключена как к выходу микрофона, через разделительный конденсатор емкостью 20 нф, так и к выходу ИК

ИС ЭНН. Когда на выходе ИК ИС "высокий" уровень, транзисторы VT1 и VT2 выполняют функцию усилителя сигнала микрофона, т. к. при этом высокое сопротивление закрытого выходного транзистора ИК ИС как бы отключает выход ИК ИС от базы транзистора VT1. Начальное смещение на базу VT1 задаётся резистором R1. Резистор R5 является элементом балансной цепи для согласования с импедансом линии. Резистор R6 представляет собой нагрузку линии.

Речевые колебания преобразуются в электрический НЧ сигнал электретным микрофоном, рабочий ток которого (0,25 - 0,6 мА) устанавливается резистором R2. От величины рабочего тока зависит уровень сигнала микрофона.

НЧ сигнал с микрофона через разделительный конденсатор С1 поступает на базу составного транзистора VT1-VT2, коллекторной нагрузкой которого является RATC (см. гл. 1 рис. 1.3). На эмиттере VT2 НЧ сигнал повторяет входной по форме и напряжению. С коллектора VT2 усиленный по напряжению, но противофазный входному, сигнал передается в линию ко второму абоненту.

Синфазный сигнал с эмиттера и противофазный сигнал с коллектора транзистора VT2, проходя через резисторы R3 и R4, которыми устанавливается соотношение амплитуд для наилучшего подавления местного эффекта, складываясь в точке "В", взаимоподавляются. Этим достигается значительное снижение слышимости своего голоса при разговоре. Такое включение резисторов и транзистора в ТА, получило название противоместной схемы.

НЧ сигнал второго абонента с линии, через открытый транзистор VT2 и резистор R4 поступает в точку "В", где складывается с синфазным сигналом, поступающим по другой цепи через R3, и через разделительный конденсатор С2 подаётся на базу транзистора VT3.

Транзистор VT3, включенный по схеме с общим эмиттером, усиливает сигнал по напряжению, а транзистор VT4, который представляет собой эмиттерный повторитель, по току. С эмиттера через разделительный конденсатор СЗ усиленный сигнал подается на динамическую головку BF1. Резистор R7, включенный в цепь отрицательной обратной связи, задает ток смещения на базу транзистора VT3. Резисторы R8 и R9 являются соответственно коллекторной и эмиттерной нагрузками транзисторов VT3 и VT4.

Напряжение питания (порядка 3 В) телефонного усилителя и электретного микрофона снимается с резистора R6.

При использовании электродинамического микрофона для обеспечения нормальной слышимости и разборчивости в схему вводится дополнительный усилитель, включенный по схеме с общим эмиттером (рис. 3.37).

При этом резистор R2 (рис. 3.36) выполняет функцию коллекторной нагрузки транзистора VT1 (рис. 3.37), а резистор R2 (рис. 3.37) задаёт начальное смещение на базу. Конденсатор С1 - разделительный, а резистор R1 служит для

устранения возбуждения усилителя.

На рис. 3.38 приведена еще одна разновидность разговорного узла, используемого в схемах ТА, в которых ИК или РК выполнен по одной из схем приведённых на рис. 3.32, 3.34, 3.35.

НЧ сигнал с электретного микрофона ВМ1, ток которого задается резистором R1, через разделительный конденсатор С2 поступает на базу транзистора VT1, включенного по схеме с общим эмиттером. Коллекторной нагрузкой транзистора является резистор R3. Резистор R2 задаёт начальное смещение на базу транзистора, а R4 увеличивает входное сопротивление каскада и стабилизирует рабочую точку транзистора. Конденсатор СЗ, включенный в цепь отрицательной обратной связи, устраняет возбуждение усилителя. Питание усилителя и микрофона осуществляется с выхода разговорного ключа через резистор R5.

Кнопка "*" шунтирует сигнал микрофона при необходимости отключить его во время разговора.

С коллектора VT1 усиленный по напряжению сигнал поступает на вход эмиттерного повторителя на транзисторе VT2 с противоместной схемой. С коллектора VT2 усиленный сигнал через открытый разговорный ключ подаётся в линию АТС.

НЧ сигнал второго абонента с линии через открытый РК, цепи противоместной схемы (VT2, R6, R7) и разделительный конденсатор С4 поступает на базу усилителя на транзисторе VT3, коллекторной нагрузкой которого является динамическая головка BF1.

Питание телефонного усилителя (2,6 - 3 В) снимается с резистора R9.

Вместо резистора R9 часто используются два или три диода, включенных последовательно. Падение напряжения на каждом из диодов составляет 0,7 В. Иногда используют стабилитрон с напряжением стабилизации 3,3 В.

Телефонный усилитель может быть выполнен и по схеме эмиттерного повторителя, приведённой на рис. 3.39.

На рис. 3.40 приведена схема разговорного узла с противоместной схемой мостового типа. Эта схема наиболее часто применяется в ТА с дисковым номеронабирателем, но иногда используется и в ТА с кнопочным набором.

В схеме используется угольный микрофон, питание которого осуществляется непосредственно с линии через обмотку I трансформатора (линейная обмотка). Микрофон включается в диагональ моста состоящего из:

сопротивления АТС и линии, сопротивления линейной обмотки трансформатора (I), балансной обмотки трансформатора (II) и балансного контура, на резисторах R1, R2 и конденсаторе С1, сопротивление которого равно эквивалентному сопротивлению линии и АТС.

Элементы балансного контура подбираются таким образом, чтобы уравновесить плечи моста, выравнивая токи в линейной и балансной обмотках.

При равных величинах токов в обмотках I и II уравновешенного моста они имеют разное направление, в результате чего токи, наводимые в телефонной обмотке (III) трансформатора, взаимно компенсируются и свой голос в телефоне трубки не прослушивается. Таким образом достигается подавление местного эффекта. При этом

ток микрофона второго або нента не ослабляется, так как протекает в обмотках I и II в одном направлении.

Амплитудный огра ничитель уровня сигнала (фриттер) выполнен на встречно включенных дио дах (FA1). Он предназначен для предохранения уха раз говаривающих по телефону от акустических ударов, возникающих вследствие резкого увеличения звуко вого давления, развиваемо го телефоном при импуль сах повышенного напряже ния в линии. В качестве ограничителей могут использоваться варисторы и транзисторы. В общем случае, фриттер представляет собой активное нелинейное сопротивление, шунтирующее действие которого возрастает при увеличении напряжения на зажимах аппарата.

Схема, приведенная на рис. 3.41 работает аналогично предыдущей. Отличие состоит в использовании электретного микрофона с усилителем на транзисторах VT1, VT2 и наличием светодиода в балансном контуре. Кнопкой "*" можно отключить микрофон во время разговора.

В схеме на рис 3.42 также применяется электретный микрофон с усилителем на транзисторах VT1 и VT2. Напряжение питания микрофона снимается с элементов балансного контура R10, R11 и С5 и стабилизируется интегрирующей цепочкой на резисторе R9 и конденсаторе С4. Резистор R8 задаёт рабочий ток микрофона ВМ1. Резистор R5 и конденсатор СЗ предназначены для предотвращения возбуждения микрофона. Стабилитрон VD1 служит для защиты схемы от бросков напряжения при коммутации разговорного ключа.

На рис. 3.43 приведена схема разговорного узла с противоместным дифференциальным трансформатором Т1 и балансным контуром на резисторах R1, R3 и конденсаторе С1. Резистор Rl и конденсатор С1 обеспечивают также питание электретного микрофона.

Схема обладает хорошими характеристиками усиления сигнала микрофона и телефона, но подавление местного эффекта здесь несколько хуже, чем в предыдущей схеме.

На з-де "ГРАВИТОН" в г. Черновцы в настоящее время выпускается специализированная микросхема разговорного узла - КР1038ХП1А (аналог -

ТЕА1059). В таблице 3.10 приведены назначения выводов. Схема её включения приведена на рис. 3.44. Подключение микросхемы не требует соблюдения полярности напряжения на выводах 1 и 15, поскольку в ИС предусмотрен диодный мост на входах линии. Схема имеет хорошие характеристики усиления и подавления местного эффекта. Резистор R10 позволяет регулировать громкость приема. В микросхеме имеется внутренний источник опорного напряжения для питания электретного микрофона (вывод 3).

Предусмотрена возможность работы микросхемы в телефонных аппаратах с частотным набором номера. В этом случае двухчастотный код с выхода TONE микросхемы номеронабирателя подаётся на вывод 13 ИС КР1038ХП1. При этом "низкий" уровень на выводе 6 блокирует микрофоный усилитель (на схеме не показано).

АО "СВЕТЛАНА" в г. С-Петербурге производит ИС разговорного узла КР1064УН1, которая является аналогом микросхемы ТЕА1087 фирмы "PHILIPS". Концерн "РОДОН" в г. Ива-но - Франковске выпускает эту микросхему с маркировкой КР1085УН1. Микросхема имеет лучшие по сравнению с КР1038ХП1 характеристики и обладает

следующими достоинствами:

- имеет внутренний стабилизированный источник питания от линии;

- возможность использования питания схемы для периферийных устройств;

- широкий динамический и частотный диапазон усиления микрофонного усилителя и усилителя прослушивания;

- симметричные высокоомные входы (64 кОм) для использования микрофонов динамического, магнитного и пьезоэдлектрического типа;

- ассиметричный высокоомный вход (32 кОм) для использования микрофона электретного типа;

- вход для передачи сигнала многочастотного сигнала набора номера (DTMF) и цифровой информации;

- приёмный усилитель с выходом на нагрузку (телефон) магнитного, динамического и пьезоэлектрического типа;

- возможность отключения микрофона (приёма) при передаче импульсного или многочастотного набора (вход MUTE);

- снижение питания во время импульсного набора для отсутствия искажений сигнала и щелчков в телефонной трубке;

- компенсация затухания линии;

- автоматическая регулировка усиления сигнала телефонной линии. Цоколёвка ИС КР1064УН1 приведена на рис. 3.45, назначение выводов в табл. З.П.

Основные характеристики микросхемы разговорного узла КР1064УН1 приведены в табл. 3.12.

На рис. 3.46 приведена схема включения ИС КР1064УН1. Микросхема и её периферийные компоненты используют питание телефонной линии, с помощью которого ИС вырабатывает собственное стабилизированное напряжение UST. Выход UST может быть использован для питания ИС ЭНН и других периферийных компонентов.

Внутренний стабилизатор тока включается с помощью резистора R10 сопротивлением 3,6 кОм, подключаемого с вывода 9 (STAB) на корпус.

Резистор R8 задаёт ток нагрузки линии. Изменение сопротивления резистора R8 влияет на коэффициент усиления микрофонного усилителя, усилителя сигнала приёма, местный эффект и максимальную амплитуду выходного сигнала на линию.

Микросхема содержит микрофонный усилитель со сбалансированным входным сопротивлением 64 кОм (2 < 32 кОм) и коэффициентом усиления 52 дБ. Это позволяет использовать микрофоны электретного типа, а также динамические и пьезоэлектрические.

Конденсатор С8 ёмкостью 100 пф, подключенный между выводами 2 и 18 необходим для стабильной работы усилителя.

При подаче на вход MUTE (вывод 14) "высокого" уровня отключаются микрофонный и телефонный усилители, что даёт возможность передачи сигнала

многочастотного

кода с микросхемы номеронабирателя, подаваемого на вход DTMF (вывод 18). Коэффициент усиления усилителя сигнала DTMF составляет 26,6 дБ и регулируется одновременно с микрофонным усилителем с помощью резистора R9.

Приёмный усилитель имеет один вход IR (вывод 11) и два комплементарных выхода: прямой QR+ (вывод 5) и инверсный QR- (вывод 4). В зависимости от чувствительности и типа динамической головки могут быть задействован один или оба выхода. Коэффициент усиления приёмного усилителя составляет 26 дБ и регулируется в диапазоне ±8 дБ с помощью резистора R13. При использовании одновременно двух выходов усилителя усиление возрастает на 6 дБ, но при этом необходимо использовать прослушивающее устройство с сопротивлением выше 450 Ом (высокоомные динамические, магнитные и пьезоэлектрические прослушивающие устройства). Подключение конденсаторов С10 и С12 необходимо для стабильной работы усилителя.

Компенсация потерь в линии достигается автоматическим изменением коэффициента усиления микрофонного и приёмного усилителей. Это достигается включением резистора R11 с вывода 17 на корпус. Сопротивление резистора R11 выбирается в зависимости от напряжения питания в линии АТС и сопротивления питающего моста. Если нет необходимости в использовании АРУ, вывод 17 остаётся свободным. Усилители при этом обеспечивают максимальное усиление.

В течение импульсного набора происходит разрыв линии, вследствие чего прерывается питание периферийных устройств, подключенных к выводу 15 Интервалы прерывания сглаживаются конденсатором СЗ. "Высокий" уровень на входе PD (вывод 17) снижает потребление тока с 1 мА до 65 мкА и отсоединяет конденсатор С9, подключенный к выводу 16. Вследствие этого стабилизатор не имеет задержки включения после прерывания линии и форма тока Icс в течение импульсного набора остаётся неискажённой.

Резисторы R3 - R8 составляют цепь компенсации местного эффекта.

НПО "ИНТЕГРАЛ" в г. Минске выпускает микросхему разговорного узла ЭКР1436ХА1 (аналог ТЕА1068). Эта микросхема имеет несколько лучшие характеристики, чем НС КР1064УН1. В частности, в два раза снижен ток потребления. Цоколёвка ИС ЭКР1436ХА1 и схема включения такие же, как и КР1064УН1. На рис. 3.47 приведена схема включения ИС ЭКР1436ХА1 со специальным мостом подавления местного эффекта. Цепь компенсации местного эффекта состоит из резисторов R3, R6, R7, R9 - R11, R13.

На рис. 3.48 представлена схема разговорного узла на широко распространённой микросхеме К167УД2. ИС К167УД2 представляет собой двухканальный операционный усилитель (ОУ) универсального назначения, обладающий низким уровнем собственных шумов и малым током потребления. ОУ допускает большой диапазон входных дифференциальных напряжений, имеет защиту от коротких замыканий на выходе. Номинальное напряжение питания ±1б В, но микросхема сохраняет работоспособность при напряжении питания от ±3 В,что даёт возможность использовать её в схеме разговорного узла телефона.

На DA1.1 собран усилитель сигнала микрофона, а на DA1.2 усилитель сигнала приёма с линии. ОУ включены по схеме неинвертирующего усилителя переменного тока. На транзисторе VT1, резисторах R1 и R3, конденсаторе С1 стабилитроне VD1, диоде VD2 и светодиоде VD3 собран источник питания кото-

рый обеспечивает двухполярное питание ОУ.

Транзистор VT2 обеспечивает усиление по току сигнала микрофона с выхода DA1.1. Резисторы R9 и R10 представляют собой элементы противоместной схемы. Конденсатор С5 в цепи резистора обратной связи предназначен для исключения автоколебаний. Конденсаторы С4 и С9 предназначены для устойчивой работы ОУ с замкнутой обратной связью. Ёмкость конденсатора зависит от глубины обратной связи.