Аннотация 2
Введение 3
1 Состояние вопроса 15
2 Разработка электрической принципиальной схемы 16
3 Анализ исходных данных и известных решений 17
4 Разработка структурной схемы усилителя звуковых частот 24
5 Разработка и расчёт принципиальной схемы усилителя звуковых частот 32
5.1 Разработка принципиальной схемы фильтра частот 33
5.2 Расчет полосового фильтра частот 35
5.3 Коррекция усилителя 36
Заключение 38
Список используемой литературы 45
Купить

Телефонная связь является частным случаем электросвязи. «Из раз­личных видов связи электросвязь занимает доминирующее положение. Она позволяет доставлять информацию любого рода в любой форме (речь, музы­ка, подвижное или неподвижное изображение, письменный или печатный документ, сигналы управления и т.п»[1]
«Любая сеть связи строится с использованием следующих принципов. Связь между абонентскими устройствами осуществляется с помощью узлов коммутации. В них информация концентрируется, а затем направляется по определенным путям.»[1]
«Действующие средства связи в нашей стране объединены в Единую автоматизированную сеть связи (ЕАСС). ЕАСС включает первичную и вто­ричную сети. Первичная сеть представляет собой совокупность всех типовых каналов связи и групповых трактов без подразделения по назначению и ви­дам, охватывает всю территорию страны и по территориальному признаку подразделяется на магистральные, внутризоновые и местные первичные сети. Вторичная сеть состоит из каналов определенного назначения (телефонных, телеграфных, вещания телевидения, передачи газет и др.).»[2]
Ток питания каждого микрофона проходит через соответствующие дроссели - катушки индуктивности. Так как дроссель имеет малое сопротив­ление на постоянном токе и большое — на переменном, при отсутствии ре­чевого сигнала в цепи (трубка снята, импульсный ключ разомкнут) будет протекать только постоянный ток по контуру: плюс GB, L2, первичная об­мотка Tl, BM1, РК1, L1, минус GB. Аналогичный контур образуется в цепи микрофона ВМ2.»[3]
Рисунок 1 - Телефонная передача с центральной батареей питания
«При появлении звуков образуется переменный (разговорный) ток, который будет протекать по другому контуру: ВМ1, РК1, С1, РК2, ВМ2, пер­вичная обмотка Т2, С2, первичная обмотка Т1, ВМ1. Этот ток, проходя по первичным обмоткам Т1 и Т2, наводит во вторичных обмотках этих транс­форматоров переменную ЭДС, которая, в свою очередь, индуцирует пере­менный ток, приводящий в колебательное движение мембраны телефонов BF1 и BF2. Аналогичный контур возникает при поступлении речевого сигна­ла на ВМ2. В результате в телефонах будет слышно то, что сказали в микро­фонах соответствующие абоненты. При этом переменный (разговорный) ток не замыкается через центральную батарею, так как индуктивность и сопро­тивление дросселей для этого тока велики. На АТС в качестве дросселей ча­сто используются двухобмоточные реле, служащие одновременно для полу­чения сигнала о вызове станции абонентом и сигнала окончания разговора (отбоя).»[3]
Напряжение батареи GB в отечественных телефонных сетях составля­ет 60 В (за рубежом 48 В). При снятой телефонной трубке к линии АТС в ка­честве нагрузки подключается микротелефонная пара трубки, в результате чего напряжение на линейных зажимах ТА падает до 5-15 В (за рубежом до 5-7 В) в зависимости от класса ТА. Это происходит вследствие образования делителя напряжения, который состоит из сопротивления ТА — ЯТА и сопро­тивлений АТС — КАТС и линии (Rln1 и RlN2). Ratc включает сопротивления обмоток реле RliRL2 (рисунок 2). Сопротивление линии в большинстве слу­чаев невелико, но иногда, при длинной линии, может достигать 1000 Ом и более.»[3]
Рисунок 2 - Распределение нагрузок в телефонной линии
Сопротивления (Rln1 и RlN2) должны быть одинаковыми. Это необхо­димо для того, чтобы «нейтрализовать действие тока линии на соседние про­вода, в которых могут наводиться помехи в виде постороннего разговора. Разговорный ток в прямом проводе создает падение напряжения с одним знаком, а в обратном проводе - с противоположным, и, следовательно, дей­ствия этих напряжений на соседние цепи нейтрализуются. Сопротивление центральной батареи GB можно не учитывать, так как его величина незначи­тельна по сравнению с Rta и Rato. В зависимости от типа станции Ratc со­ставляет: для АТС-54 до 1500 Ом, для АТСК до 1200 Ом, для АТСКЭ до 700 Ом. Электрическое сопротивление ТА постоянному току при рабочем токе 35 мА в зависимости от класса ТА должно быть в пределах 160-600 Ом.»[1]
На временной диаграмме работы дискового НН (рисунок 3) наглядно виден принцип формирования импульсной последовательности, управляю­щей работой АТС при наборе, например, номера 31. Значение импульсного коэффициента (отношение 1Р/13) обычно равно 1,5; частота импульсов внутри кодовой посылки f - 10 Гц; значение межцифровой паузы не нормируется и меняется в зависимости от скорости вращения диска и значения цифры но- мера.»[3]
Рисунок 3 - Временные диаграммы напряжений на линейных зажимах ТА с дисковым НН при наборе номера 31
«Набор номера происходит аналогично дисковому НН»[1], с той лишь разницей, что «частота импульсов кодовой посылки и межцифровые паузы нормированы и близки к оптимальным. При этом возможен режим с "ожида­нием отработки предыдущей цифры", то есть следующая цифра набирается на клавиатуре после того, как в линию уйдет кодовая посылка, соответству­ющая предыдущей цифре. Но чаще используется режим "без ожидания обра­ботки предыдущей цифры", то есть когда цифры вводятся с клавиатуры быстрее, чем формируется и отрабатывается кодовая посылка (рисунок 4). На время набора РК будет непрерывно находиться в разомкнутом состоянии. В этом режиме значение межцифровой паузы будет определяться не моментом следующего нажатия клавиши; а режимом работы номеронабирателя.»[1]
Рисунок 4 - Диаграмма напряжений на зажимах ТА с электронным НН при наборе номера 123
«Следует отметить, что на этом рисунке показан "дребезг" — пере­ходной процесс, обусловленный коммутационными эффектами при нажатии клавиши, причем форма "дребезга" показана условно. "Дребезг", возникаю­щий в других местах диаграммы, не имеет существенного значения и не по­казан. Значение импульсного коэффициента для АТС-54 составляет от 1,6 до 1,66, а для АТСКЭ и АТСК — от 1,3 до 1,9. Межцифровая (межсерийная) па­уза может программироваться и находиться в пределах от 0,650 с до 10 с.
Желание увеличить скорость набора номера привело к разработке но­вого способа набора. Вместо длинной серии импульсов тока нужные цифры представляются уникальными комбинациями звуковых тонов. Этот метод получил название двухтонального многочастотного набора (dual­tonemultifrequencydialing или DTMF) или просто частотного (тонального) набора. Телефонные аппараты, использующие этот способ, применяются в основном при работе с квазиэлектронными и электронными АТС. Однако в ряде стран традиционные АТС дорабатываются для работы с ТА, применя­ющими частотный способ набора номера.» [2]
«Передача каждой цифры при частотном наборе номера осуществля­ется за время >40 мс двухчастотным кодом 2 из 8 (стандарт DTMF). При этом пауза не менее 25 мс, а стабильность частот не хуже ±1,5%. Этот код обеспе­чивает 16 комбинаций сигнальных частот, 10 из которых используются для набора цифр номера. Остальные кнопки (#, * и др.) используются при наборе кодов дополнительных видов обслуживания.»[4]
«Направляющие системы (НС) представляют собой устройства, пред­назначенные для передачи электромагнитной энергии в заданном направле­нии. Направляющими свойствами обладают границы раздела сред с различ­ными электрическими характеристиками (например, металл-диэлектрик, ди­электрик с е - диэлектрик с е), поэтому роль направляющей системы мо­гут выполнять металлически изолированные проводники - воздушная линия связи, симметричный и коаксиальный кабель или тонкая двухслойная нить круглого сечения - оптическое волокно.» [4]
«Направляющие системы передачи электромагнитной энергии клас­сифицируют по ряду признаков: назначению, области применения, спектру передаваемых частот, условиям прокладки и эксплуатации. В соответствии с построением ЕАСС в зависимости от области применения НС подразделяют на магистральные, зоновые и местные (городские и сельские). По спектру передаваемых частот НС делят на низкочастотные (до 10 кГц) и высокоча­стотные (выше 10 кГц), в зависимости с условий прокладки и эксплуатации - на воздушные, подземные и подводные. Воздушные линии связи состоят из совокупности симметричных металлически проводов, подвешенных на опо­рах с помощью изоляторов и специальной арматуры. Они позволяют органи­зовать связь на значительные расстояния в диапазоне рабочих частот до 150 кГц. Однако из-за подверженности этих линий различны: видам помех пред­почтение отдается кабельным линиям связи.»[2]
«Кабелем связи называют изделие, содержащее одну или несколько цепей, заключенных в металлическую или неметаллическую оболочку, по­верх которой зависимости от условий прокладки накладывают соответству­ющий защитный покров.
Кабели с металлической оболочкой (оплеткой) называют экраниро­ванными. Экран предотвращает потери энергии передаваемых по кабелю сигналов, возникающие из-за излучения в свободное пространство. Экрани­рованные кабели дороги и материалоемки, но зато обеспечивают практиче­ское отсутствие помех (как от внешних источников, так и взаимных).
Важным параметром линий связи является волновое сопротивление
Zп = √L/С *Z, где L и С — погонная индуктивность и ёмкость линии (на еди­ницу длины). Оно зависит от конструктивного выполнения и геометрических размеров линии Другим важным параметром является ослабление сигнала на единицу длины (в Дб на м или км).
Основой электрических кабелей являются металлические проводники (жилы), изготавливаемые преимущественно из меди. Поэтому часто электри­ческие кабели именуют медно-жильными или просто медными. Кроме меди могут использоваться и другие материалы, например алюминий. Жилы опти­ческих кабелей (оптические волокна) изготавливаются из кварцевого стекла. По этим волокнам передаются электромагнитные сигналы оптического диапазона.»[2]
«"Витая пара" медных проводов (жил), часто используемая для под­ключения абонентов и АТС, является, по сути, симметричным кабелем и имеет в своей основе пару абсолютно одинаковых проводов, скрученных между собой (рисунок 5, а). В зависимости от шага скрутки эти кабели под­разделяются на разные категории. При малом шаге скрутки кабель приобре­тает удивительные свойства - резко повышается помехозащищенность и он способен обслуживать высокоскоростные соединения (до 100 Мбит/с).
Для получения звездной скрутки четыре различные по цвету изоляции жилы скручивают вместе - (рисунок 5, б).
Рисунок 5 - Витая пара (а) и звездная скрутка (б)
Коаксиальные кабели в отличие от "витой пары" — несимметричные (рисунок 6). Один проводник (центральная жила) размещается внутри друго­го (оплетка или трубка). Главным достоинством коаксиальных кабелей явля­ется их высокая помехозащищенность, которая тем больше, чем выше часто­та передаваемых сигналов. Это объясняется тем, что центральная жила тако­го кабеля находится в, окружении диэлектрика, а оплетка служит для нее экраном. Поэтому коаксиальный кабель способен передавать в десятки раз больше телефонных разговоров, чем симметричный. Для этого сопротивле­ние генератора сигнала и сопротивление нагрузки должны быть равны вол­новому сопротивлению кабеля. Данное условие называют»[2] согласованием. Волновые сопротивления кабелей; находятся в пределах от 50 до 300 Ом.
Рисунок 6 - Конструкция коаксиального телефонного кабеля: а — внутренний проводник; б — баллонно - полиэтиленовая изоляция; в — внешний проводник; г — экран, д.— полиэтиленовая изоляция
«Наш телефонный аппарат (модем или факс-аппарат) подсоединен к коммутационному оборудованию районной АТС с помощью одной витой па­ры проводов многопарного кабеля — соединение называется абонентской линией. Остальные пары кабеля отданы другим абонентам вашего или сосед­него дома. Когда вы набираете номер и, как говорят связисты, устанавливае­те с кем-нибудь соединение, сигнал от коммутационного оборудования ва­шей станции к АТС собеседника проходит по другой витой паре проводов, называемой соединительной линией.
Число соединительных линий между двумя АТС значительно меньше числа абонентов каждой из них — ведь не все абоненты одной АТС (а их обычно несколько тысяч) хотят одновременно связаться со всеми абонентами другой. Соединительные линии между АТС — это групповые элементы сети, и само оборудование АТС в большей степени также является групповым, по­скольку используется абонентами сети совместно. Если групповое оборудо­вание занято, вы получите отказ в текущем вызове в виде сигнала "занято". На АТС есть индивидуальное оборудование, которое непосредственно связа­но с каждой абонентской линией и, в частности, реагирует на поднятие або­нентом трубки.
Число пар соединительного кабеля между двумя АТС зависит от ве­личины предполагаемого трафика, то есть от вероятного числа совпадающих соединений средней продолжительности за определенный интервал времени. Обычно число, таких пар равно трем, шести и более десяткам. Подобный многопарный кабель прокладывается лишь между АТС, расположенными на расстоянии нескольких километров одна от другой. Если же расстояние меж­ду ними больше, тогда используют аппаратуру многоканального уплотнения, с помощью которой организуют несколько десятков телефонных соедини­тельных каналов по каждой паре соединительного кабеля. В разных странах число таких каналов неодинаково, например, в США их 24, а в Европе и Рос­сии - 30.»[2]
«Под классическими телефонами будем подразумевать электромеха­нические приборы, в которых, однако, могут использоваться полупроводни­ковые элементы вплоть до транзисторов. Устройства, которые содержат хотя бы одну интегральную схему, будем называть электронными телефонами.
Телефонный аппарат представляет собой как начальную, так и конеч­ную точку автоматизированной телефонной сети. При этом каждый ТА дол­жен выполнять по крайней мере семь обязательных функций:
• посылать запрос своей телефонной станции;
• информировать о статусе связи (с помощью специальной комбина­ции токов);
• сообщать телефонной станции вызываемый номер;
• информировать о поступлении вызова;
• передавать вашу речь в сеть и принимать из сети речь вашего собе­седника;
• освобождать занимаемые ресурсы сети после завершения разговора;
• обеспечивать все названное при огромном разнообразии уровней мощности сигналов и физических длин телефонных линий.
В классическом ТА можно выделить пять основных функциональных блоков (рисунок 7): звонок, рычажный переключатель, номеронабиратель, разговорная схема, микротелефонная трубка, содержащая передатчик (мик­рофон) и приемник (телефон) [7]. Каждый из этих блоков в том или ином ви­де присутствует в любых ТА, в том числе и в электронных, бесшнуровых и сотовых, но их схемотехника намного сложнее и для построения этих узлов используется другая элементная база.»[2]
Рисунок 7 - Функциональная схема классического ТА
«На фоне быстрого развития электронной техники и микроэлектрони­ки значительным изменениям подверглись и классические телефонные аппа­раты. И хотя принцип действия в целом остался неизменным, технический прогресс дал начало развитию нового поколения ТА, называемых электронными телефонами.
По сравнению с классическими, электронные телефоны обладают ря­дом дополнительных функциональных возможностей, которые было невоз­можно реализовать в классических ТА. Например: разнообразные варианты звучания сигнала вызова и возможность регулирования в широких пределах его громкости, выбор импульсного или частотного режима набора номера, запоминание нескольких часто набираемых телефонных номеров, повторный набор последнего набранного номера.
Широкое использование в электронных телефонах интегральных мик­росхем обусловлено тем, что они меньше по размерам, дешевле и техноло­гичнее, чем их электромеханические аналоги, а их надежность и долговеч­ность их намного выше. На сегодня ИС являются неотъемлемыми компонен­тами практически любого телефона, они улучшают его традиционные свой­ства и придают ему новые качества.
Рисунок 8 - Функциональная схема электронного ТА
При разработке электронных телефонов отказались от использования старомодного диска и перешли к кнопочной наборной клавиатуре, которая позволяет использовать как импульсный, так и тональный (многочастотный) набор номера. Функциональная схема электронного телефона»[5] приведена на рисунке 8.
Клавиатура является источником сигнала для ИСНН. Она построена по координатной схеме (рисунок 9), где X — координата столбца, Y — коор­дината строки. При нажатии клавиши, соответствующие столбцы и строки замыкаются между собой или на общий провод. Наиболее часто используют­ся клавиатуры со следующей организацией: 3x4, 2x7.» [4]
Рисунок 9 - Кнопочная клавиатура типа 3x4
Купить