Использование интегральных микросхем для двухтонального многочастотного набора

Процесс набора и пересылки номера по телефонной линии также может быть выполнен путем использования тональных сигналов набора, как это уже было обсуждено для случая стандартного телефонного аппарата. Для выполнения данной функции были разработаны специальные типы интегральных микросхем. Стандартный способ осуществления этой задачи проиллюстрирован на рис. 4.9а.

Рис. 4.9.Пример реализации схем генераторов двухтональных многочастотных сигналов

В отличие от стандартного способа, при котором специальные генераторы вырабатывают синусоидальные сигналы низкой и высокой частоты и подают их в цепи прохождения речевого сигнала, генератор двухтональных многочастотных сигналов на базе интегральной микросхемы (рис. 4.9б) имеет счетчик и декодер, который считает импульсы, поступающие от генератора с кварцевой стабилизацией частоты, и генерирует выходные кодовые сигналы, которые соответствуют тональным сигналам низкой и высокой частот.

Каждый их двух выходных сигналов счетчиков поступает на свой собственный цифро-аналоговый преобразователь. Цифроаналоговый преобразователь, как и говорит его название, преобразует выходной цифровой код счетчика в синусоидальный сигнал акустического диапазона. Два тональных сигнала, один из которых имеет более низкую, а второй более высокую частоту, складываются в операционном усилителе, после чего поступают в цепи прохождения речевого сигнала в виде комбинированного сигнала выходного каскада.

Для генерации двухтональных многочастотных сигналов (DTMF) с использованием электронных схем, сигнал замыкания на кнопочной клавиатуре телефона преобразуются в комбинацию синусоидальных сигналов низкой и высокой частот, которые смешиваются попарно и усиливаются для того, чтобы возбуждать цепи прохождения речевого сигнала.

Пример применения интегральной микросхемы.Генерация выходного тонального сигнала в интегральной микросхеме генератора двухтональных многочастотных сигналов начинается с момента, когда абонент нажал одну из кнопок на клавиатуре телефонного аппарата. Варианты конструкции контактов кнопок, применяемых в клавиатурах телефонных аппаратов, могут отличаться схемотехнически и представлены на рис. 4.10а.

Рис. 4.10.Варианты конструкции контактов кнопок клавиатуры телефонного аппарата и форма выходного сигнала

На верхнем рисунке представлена стандартная конструкция контактов клавиатуры наборного поля, используемой при тональном наборе, которая выполнена наподобие двухполюсного выключателя DPST, где каждая отдельная пара контактов определяет строку и колонку матрицы, соответствующей нажатой кнопке. Второй и несколько более дешевый вариант конструкции представлен снизу на рис. 4.10а. Это так называемая конструкция класса А, или однополюсный переключатель, в котором используется только один контакт для задания точки, в которой будут пересекаться строка и колонка матрицы. Ряд интегральных микросхем проектируется таким образом, чтобы иметь возможность взаимодействовать с обоими типами конструкции контактов. В любом случае замкнутый контакт соответствует определенной нажатой кнопке на клавиатуре телефонного аппарата. В ряде случаев через замкнутые контакты напряжение питания может подаваться на выходные линии в течение всего времени, пока кнопка на клавиатуре телефонного аппарата будет замкнута. В других случаях может подаваться потенциал земли или потенциал общей шины источника питания. Клавиатура телефонного аппарата может быть сконструирована таким образом, чтобы при нажатии кнопки подавался только одиночный импульс, как это делается в случае клавиатуры, используемой при последовательном опросе. Форма выходного сигнала изображена на рис. 4.10б.

На рис. 4.11 более детально изображена стандартная интегральная микросхема ТСМ5087 (МК5087), применяемая для тонального набора, производства компании Texas Instruments.

Рис. 4.11.Блок-схема интегральной микросхемы ТСМ5087

Данная интегральная микросхема входит в целое семейство приборов, от интегральной микросхемы ТСМ5087 до ТСМ5094. На диаграмме можно видеть, что цепи декодера (обозначенные в схеме как =1) и набор логических вентилей ИЛИ и И в центре схемы выполняют функцию управления выходным сигналом делителей, обозначенных в схеме как CTRDIV K.

Управление осуществляется таким образом, что при нажатии только одной кнопки генерируется два выходных сигнала: один сигнал — от строчных делителей и второй — от делителей колонок. Эти два выходных цифровых сигнала преобразуются в аналоговые сигналы и складываются в суммирующих усилителях. Следует отметить, однако, что полностью не исключается ситуация, когда будут одновременно нажаты две кнопки на клавиатуре.

Если две одновременно нажатые кнопки расположены в одной строке или в одной колонке, а на входе «Включение тонального сигнала» (вывод 15 на рассматриваемой в качестве примера интегральной микросхеме) присутствует сигнал логическая 1, то будет генерироваться только один тональный сигнал, соответствующий строке или колонке, в которой были одновременно нажаты две кнопки. Эта особенность позволяет осуществлять проведение проверки клавиатуры генератора тональных сигналов. При одновременном нажатии двух кнопок, расположенных на клавиатуре по диагонали одна относительно другой, не должно происходить генерирования тонального сигнала (на обеих сторонах декодеров будет условие «не равны одному»).

Вторая особенность, представляющая интерес, демонстрируется с использованием логического элемента, помеченного как і1 и расположенного в нижней части декодера высокочастотного тонального сигнала. Данный логический вентиль обеспечивает подачу выходного сигнала, имеющего напряжение стандартного логического уровня, (на схеме обозначен как выход сигнала режима «Отключение звука», вывод 10), а также выходного сигнала, проходящего через транзисторный ключ (вывод 2), отключающего цепи прохождения речевого сигнала. Выходной сигнал режима «Отключение звука» предназначен для отключения телефона трубки при наборе номера с тем, чтобы набирающий номер абонент не мог полностью прослушивать неослабленный звук тональных сигналов набора. Данные выходные сигналы присутствуют всегда, вне зависимости от того, нажата одна или несколько кнопок клавиатуры.

Синтез частот в схеме выполняется за счет использования сигнала с единой частотой 3,579545 МГц, поступающего от внешнего кварцевого генератора (используется недорогой кварцевый стабилизатор, применяемый в схемах цветных телевизоров), который подключается к выводам 7 и 8. Этот входной сигнал делится в блоках, обозначенных CTRDIV K, на восемь, обеспечивающих выходные сигналы, имеющие восемь различных частот, из которых два сигнала с двумя частотами выбираются каждый раз при нажатии кнопки на клавиатуре. Эти два сигнала с различными частотами затем соединяются и усиливаются, образуя тональный сигнал набора номера.