Пример использования интегральной микросхемы, предназначенной для телефонии

Интегральная микросхема МС34010 компании Motorola, предназначенная для использования в телефонии, разрабатывалась таким образом, чтобы быть в состоянии обеспечить выполнение всех функций, характерных для большинства стандартных телефонных аппаратов, требуя при этом использования минимального количества внешних элементов схемы. Типичный пример использования интегральной микросхемы МС34010 приведен на рис. 5.8.

Рис. 5.8. Схема, демонстрирующая применение интегральной микросхемы в телефонном аппарате

За исключением телефонного капсюля, имеющего сопротивление 300 Ом, в электронном телефоне не используется более никаких индуктивных элементов. Полное комплексное сопротивление, коэффициенты усиления, подавление скачков напряжения переходных процессов, а также фильтрация сигналов — все эти параметры настраиваются с использованием готовых к применению (навесных или дискретных) резисторов и конденсаторов.

С помощью внешних (дополнительных или навесных) резисторов и конденсаторов задаются рабочие характеристики для интегральной телефонной микросхемы, такие, например, как входное полное комплексное сопротивление, коэффициенты усиления усилителей и подавление скачков напряжений, возникающих при переходных процессах.

Когда телефонная трубка лежит на рычагах, контакты S1 и S2 находятся в положении, указанном на рис. 5.8. Входное комплексное сопротивление телефонного аппарата определяется в таком состоянии величинами резистора R1, конденсатора С17 и стабилитрона Z3. В идеале, при положенной на рычаги телефонной трубке телефонный аппарат должен обладать бесконечно большим сопротивлением.

Конденсатор С17 определяет высокое значение полного комплексного сопротивления по постоянной составляющей и низкочастотному сигналу в полосе пропускания голосового сигнала. Резистор R1 будет обеспечивать высокое комплексное сопротивление на всех остальных частотах. Полупроводниковый стабилитрон Z3 имеет нелинейную характеристику, которая обеспечивает согласование схемы при изменении уровня напряжения в телефонной линии. Мостовая схема защиты при изменении полярности напряжения (В1) собирается с использованием стандартных выпрямительных диодов 1N40005.

Когда телефонная трубка поднята с рычагов, контакты S1 замыкают резистор R1 и конденсатор С17, чтобы уменьшить входное комплексное сопротивление. По абонентской линии от АТС начнет протекать шлейфовый ток. Сопротивление цепей телефонного аппарата по постоянной составляющей будет в этом случае определяться резистором R4, благодаря которому избыточный линейный ток, превышающий значение 10 мА, будет отводиться от электронной схемы. Полное комплексное сопротивление по переменной составляющей при поднятой трубке телефона определяется комплексным сопротивлением телефонного капсюля и усилением приемного усилителя:

Z снятой трубки = Z телефонного капсюля /А приемника.

Усиление приемника определяется, прежде всего, величиной резистора R6. Более высокое значение резистора R6 увеличивает усиление приемника, а более низкое приводит к обратному эффекту.

Как пороговое значение, определяющее начало прохождения вызывного сигнала, так и значения частоты выходного сигнала могут настраиваться в определенных пределах с использованием внешних элементов интегральной микросхемы. Резистор R2 определяет уровень напряжения, при котором начинает звучать сигнал вызова.

Увеличение значения сопротивления R2 будет снижать уровень напряжения, необходимого для начала цикла прохождения вызывного сигнала. Основная частота генератора вызывного сигнала (fo) устанавливается величинами сопротивления резистора R3 и конденсатора С13. Эта зависимость может быть выражена с использованием выражения:

где f0 представляет частоту в герцах. Частоты тонального сигнала, которые в действительности различаемы на слух, в пьезоэлектрическом преобразователе имеют в несколько раз меньшее значение по сравнению с основной частотой тонального сигнала и определяются соотношением:

частота более высокого тона fв = fo/8;

частота более низкого тона fн = fo/10.

Скорость, с которой происходит переключение во время звучания вызывного сигнала с частоты более высокого тона на частоту более низкого и обратно, то есть своеобразный «рисунок мелодии звучания» определяется соотношением:

скорость переключения = f0/640.

Частоты, при которых обычно происходит нормальная работа звонка телефонного аппарата, лежат в диапазоне от 1 до 10 кГц. Амплитуда сигнала двухтонального многочастотного набора, передаваемого в абонентскую линию связи с вывода V+, легко настраивается резистором R14. Уменьшение сопротивления резистора R14 будет увеличивать амплитуду выходного тонального сигнала. Так как соотношение всех амплитуд для всех тональных сигналов матрицы колонок и строк наборного поля являются фиксированными, изменение значения сопротивления R14 будет влиять на амплитуды всех тональных сигналов.

Амплитуда и коэффициент усиления передаваемого сигнала могут изменяться в рассматриваемой интегральной микросхеме независимо. Передаваемый речевой сигнал, поступающий в абонентскую линию связи, на выводе V+ ограничивается резистором R10. Увеличение сопротивления резистора будет уменьшать амплитуду передаваемого сигнала, а уменьшение вызывать обратный эффект. Коэффициент усиления передачи зависит от значения сопротивления резистора R11. Также на него влияет уровень сигнала самопрослушивания. При увеличении сопротивления резистора R11 сигнал большей величины будет поступать через резистор R10 в абонентскую линию. Сигнал самопрослушивания также будет стремиться к еще большему увеличению уровня передаваемого сигнала.

Величина сигнала самопрослушивания определяется отношением сопротивлений резисторов R9 и R5. Через резистор R9 всегда будет протекать слегка больший по величине ток по сравнению с током резистора R5 с тем, чтобы гарантировать, что сигнал самопрослушивания, поступающий в телефонный капсюль, будет находиться в фазе с выходным передаваемым сигналом. Резисторы R8 и R15 совместно с конденсатором С6 образуют цепь фазовращателя, используемую для компенсации любого фазового сдвига, вносимого абонентской линией связи. Сигнал самопрослушивания поступает в цепь телефонного капсюля через конденсаторы С7 и С8.

Защита интегральных микросхем от бросков напряжения, вызываемых переходными процессами, обычно осуществляется несколькими различными способами. В состоянии, когда телефонная трубка лежит на рычагах, полупроводниковый стабилитрон Z2 с рабочим напряжением 30В защищает цепи вызывного сигнала. В состоянии, когда телефонная трубка снята с рычагов, переключатель S2 подключает основную часть схемы.

Стабилитрон Z1 с рабочим напряжением 18В используется для цепей прохождения речевого сигнала и защиты от переходных процессов в номеронабирателе. Конденсатор С3 будет подавлять любые раздражающие слух щелчки, которые могут возникнуть в телефонном капсюле. Для более быстрой реакции схемы резистор R16 может подключаться параллельно конденсатору С3 при замыкании контактов S3. В табл. 5.1 приводится подробный перечень элементов, используемых в схеме, приведенной на рис. 5.8 совместно с их стандартными значениями и кратким описанием назначения.

Таблица 5.1.Внешние элементы, используемые совместно с интегральной микросхемой МС34010 компании Motorola

Таблица 5.1.Продолжение

Защита интегральных микросхем от бросков напряжения, вызываемых переходными процессами, обычно осуществляется с использованием стандартных полупроводниковых стабилитронов.

Интегральная микросхема МС34010 компании Motorola является одной из большого количества специализированных телефонных интегральных микросхем, разработанных для использования в индустрии телекоммуникаций. Хотя этот телефонный аппарат предлагает более высокие удобства и простоту в использовании по сравнению со стандартными телефонными аппаратами, все большую популярность приобретает другой тип телефонных аппаратов. Это так называемые спикерфоны.