Устройство и принципиальная схема телефонного аппарата.

Рассмотрим простейшую схему классического телефона (ТА-72М) с дисковым номеронабирателем и мостовой противоместной разговорной схемой. В этой схеме имеется две независимые группы контактов – рычажного переключателя (РП) и номеронабирателя (НН).

Когда трубка лежит на аппарате, контакты 2, 3 и 6, 7 рычажного переключателя замкнуты. В этом случае к телефонной линии подключен только звонок. Конденсатор C1, подключенный последовательно с обмоткой звонка, блокирует постоянную составляющую напряжения линии. Если исключить этот конденсатор, через обмотку звонка будет протекать постоянный ток, что телефонная станция воспримет как ТА со снятой трубкой.

 При снятии трубки с ТА замыкаются контакты 1, 2 и 5, 6 РП. При этом звонок отключается от линии, а разговорная схема оказывается подключенной к ней. Все цепи в ней легко проследить. Балансный контур БК представлен в схеме резисторами R2 и R3 и конденсатором C2. С его помощью образуется цепь разговорного тока, позволяющая ослабить местный эффект. При наборе номера конденсатор C1 и резистор R1 образуют искрогасительный контур, который включен параллельно импульсным контактам 3, 4 номеронабирателя НН. Импульсные контакты замыкают линию накоротко и размыкают ее, т.е. набираемый номер передается в линию. Контакты 1, 2 НН при наборе номера замыкаются и являются шунтирующими. Они шунтируют разговорную схему ТА, в результате чего из импульсной цепи набора номера исключаются микрофон, телефон и телефонный трансформатор. Это улучшает качество передачи импульсов в телефонную сеть, а также исключается передача импульсов в телефон и устраняются неприятные для уха щелчки.            

                 

 

 

Рис. 20. Схема телефонного аппарата ТА-72М-2

 

У дисковых номеронабирателей есть один существенный недостаток: всякий раз при размыкании импульсных контактов НН (контакты 3, 4 НН), то есть при исчезновении тока, в линии возникают большие выбросы напряжения, которые могут прослушиваться в телефоне в виде громких щелчков. Для предохранения слуха абонента от акустических ударов в ТА параллельно телефонному капсюлю включают встречно-соединенные диоды Д1 и Д2.

При исходящем разговоре (передача речи) создаваемый микрофоном переменный разговорный ток проходит по двум цепям:

1. микрофон М, обмотка I Тр, контакты 2-1 РП, линейный провод Л2, станция, аппарат второго абонента, линейный провод Л1, контакты 4-3 НН, микрофон.

2. микрофон М, обмотка II Тр, R3, R2/C2, микрофон.

Разговорный ток в обмотках I и II трансформатора протекает в разных направлениях, поэтому в обмотке III индуцируется незначительная ЭДС и ток в обмотке телефона практически не проходит, а значит, свой разговор не слышен. В реальных условиях местный эффект лишь ослабляется.

При входящем разговоре (прием речи) переменный разговорный ток проходит через аппарат по цепи:

· провод Л2, контакты 1-2 РП, обмотка I Тр, микрофон М/(обмотка II Тр, R3, R2/C2), контакты 3-4 НН, провод Л1.

Приходящий с линии разговорный ток в обмотках I и II трансформатора протекает в одном направлении, поэтому в обмотке III индуцируется значительной величины электродвижущая сила, под действием которой возникает ток в обмотке телефона. В результате принимаемая речь хорошо слышна в телефоне.

Существуют две основные конструкции классических телефонов: настольная и настенная. Оба варианта содержат одни и те же узлы, различие состоит лишь во внешнем виде корпуса и конструкции шасси. Классические телефоны с дисковым номеронабирателем чаще всего относятся к ТА третьего класса сложности.

ЭЛЕКРОННЫЕ ТЕЛЕФОНЫ

Быстрое развитие электронной техники и микроэлектроники привело к значительным изменениям в конструкции классических телефонных аппаратов. Хотя принцип действия в целом остался неизменным, появилось новое поколение ТА – электронные телефоны. Это телефоны, которые содержат хотя бы одну интегральную микросхему.

Достоинства электронных ТА по сравнению с классическими:

1. Обладают рядом дополнительных функциональных возможностей (разнообразные варианты звучания вызова, регулирование в широких пределах его громкости, запоминание нескольких часто набираемых номеров, повторный набор последнего номера и т.д.).

2. Электронный ТА технологичнее, т.к. в них широко используются интегральные микросхемы.

3. Надежность и долговечность.

4. Переход к кнопочной клавиатуре позволяет использовать как импульсный, так и тональный (многочастотный) набор номера.

Электронный ТА состоит из следующих узлов:

Вызывное устройство – предназначено для приема сигнала вызова абонента АТС и преобразования его в звуковые колебания. Можно регулировать громкость электронного звонка. Зуммер вызывного устройства выполнен в виде генератора звуковых сигналов и миниатюрного громкоговорителя.

 

 

                                                 

 

 

Рис. 21. Структурная схема электронного ТА

 

Диодный мост – исключает влияние полярности напряжения линии на полярность включения ТА и позволяет подключать линию к аппарату без учета полярности проводов.

Микропереключатель SB («Рычажный переключатель») – отключает схему ТА от линии АТС, когда трубка на рычаге. Указывает на положение трубки (положена/снята) и выполняет функцию «отбой».

Электронный номеронабиратель состоит из интегральной микросхемы номеронабирателя (ИСНН) и внешних времязадающих и вспомогательных элементов. Микросхема выполняет следующие функции:

· опрос клавиатуры;

· формирование сигнала набора номера (импульсный ключ);

· формирование сигнала отключения разговорной схемы на время набора номера при помощи разговорного ключа;

· управление контролером индикатора и дополнительным ОЗУ;

· программирование частоты импульсов кодовой посылки, значения импульсного коэффициента, длительности межцифровой паузы;

· вырабатывание звуковых и визуальных сигналов подтверждения нажатия клавиши и т.д.

Времязадающие элементы генератора – определяют частоту внутреннего генератора ИСНН. От этой частоты зависят все временные параметры сигналов, вырабатываемых микросхемой.

Импульсный ключ (ИК) производит набор номера путем замыкания и размыкания линии АТС, т.е. формирует тоновые («пауза») и бестоновые («импульс») посылки.

Разговорный ключ (РК) – отключает разговорную схему на время прохождения импульсов набора номера. Это устраняет неприятные щелчки в трубке ТА.

Схема «Отбой» - выполняет начальную установку ИСНН.

Схема питания микросхем – обеспечивает питание микросхем номинальным напряжением во время набора номера и поддержку питания встроенного оперативного запоминающего устройства (ОЗУ) микросхемы при положенной на рычаг трубке.

Клавиатура является источником сигнала для ИСНН. Она построена по координатной схеме. Наиболее часто используется клавиатура со следующей организацией: 3×4, 2×7 (т.е. 3 столбца и 4 строки и т. д.) При нажатии клавиши соответствующие строки и столбцы замыкаются между собой или на один общий провод.

Микрофон ВМ – преобразует звуковые сигналы в электрические (может стоять угольный, конденсаторный, электретный, пьезоэлектрический, электродинамический или электромагнитный микрофон).

Микрофонный усилитель – усиливает сигнал микрофона.

Телефон BF – преобразует электрические колебания в звуковые (может стоять электродинамический, электромагнитный или пьезоэлектрический преобразователь).

Телефонный усилитель – усиливает речевой сигнал до уровня нормальной слышимости и согласует сопротивление линии с сопротивлением телефонного капсюля.

Противоместная схема – устраняет избыточное прослушивание в трубке телефона собственного голоса.

Режимы работы

При снятии трубки рычажный переключатель замыкается и подключает ТА к линии АТС. В результате образования делителя напряжение на зажимах линии снижается до 5-15 В. При подаче напряжения в схему ТА схема «отбой», осуществляет начальную установку ИСНН. Вызывное устройство (звонок) отключается от линии.

В режиме готовности к набору номера ИСНН вырабатывает сигналы управления ИК и РК. При этом ИК размыкаются (закрывается), а РК замыкается и подключает разговорную схему (микрофонный и телефонный усилитель, противоместная схема) к телефонной линии. В результате в трубке прослушивается ответ станции (гудок).

При нажатии кнопок клавиатуры (наборе номера) ИСНН формирует последовательности импульсов, которые управляют работой ИК и РК. ИК замыкает линию накоротко и размыкает ее, при этом формируются посылки постоянного тока, управляющие работой АТС. Номер передается в линию. РК отключает разговорную схему во время набора цифры номера, что устраняет неприятные щелчки в телефонной трубке.

По окончании набора номера РК вновь подключает разговорную схему, и в трубке слышны тональные посылки АТС, свидетельствующие об окончании процесса соединения и поступлении на линию вызываемого абонента посылок вызывного сигнала (звенит звонок телефона вызываемого вами абонента).

При завершении разговора трубка укладывается на рычаг, рычажный переключатель размыкает цепь, и ТА переходит в дежурный режим. В этом режиме схема питания микросхемы подпитывает ОЗУ микросхемы НН, в котором хранится последний набранный номер. Схема «отбой» запрещает набор номера с клавиатуры, а вызывное устройство готово к приему сигналов вызова АТС.

При поступлении сигнала вызова от АТС, вызывное устройство вырабатывает вызывные сигналы (звонок телефона). При снятии трубки микросхема НН устанавливается в исходное состояние, с той лишь разницей, что вместо ответа станции (гудка), вы слышите голос абонента, который вам звонит.

При кратковременном нажатии на рычажный переключатель или при нажатии кнопки «отбой» на клавиатуре ТА переводится в исходное состояние.

Мы рассмотрели электронный ТА, где используется кнопочный номеронабиратель с импульсным способом передачи информации. Существуют телефонные аппараты, в которых набор абонентского номера может осуществляться двумя способами: импульсным и тональным. В телефоне существует переключатель "импульсный/тональный" набор. Но для того, чтобы пользоваться тональным набором, необходимо зарегистрироваться на своей АТС и узнать поддерживает ли она тональный набор номера. Такие аппараты имеют дополнительные сервисные возможности. Например, их можно использовать для работы с оборудованием, которое требует низкоскоростную передачу данных (банковские операции из дома, проверка кредитных карточек, дистанционное управление). Такие аппараты могут использоваться на АТС для комбинированного набора номера.

Структурные схемы функциональных узлов электронного ТА

 Структурная схема вызывного устройства

В качестве вызывного устройства (звонка) в современных ТА используется ИС. Это позволило избавиться от громоздких и тяжелых электромеханических звонков.

ИС звонка должна устойчиво работать в широком диапазоне напряжений телефонных линий. Для преобразования переменного сигнала вызова в постоянное питание, которое подается на ИС, на ее входе включается мостовой выпрямитель. Поэтому полярность напряжения питания, подаваемого на входы ИС звонка всегда постоянна, независимо от порядка подключения проводов абонентской линии. Навесной конденсатор C1 препятствует протеканию постоянного тока линии по цепи звонка, пропуская только переменный сигнал вызова. Резистор R1 - ограничивает ток, потребляемый ИС.

Для защиты ИС от кратковременных переходных процессов (помех), возникающих на линии и при наборе номера, используется антизвонная схема. Она состоит из встроенного в ИС стабилитрона и навесного конденсатора C2.

Напряжение пробоя стабилитрона определяет уровень, на котором происходит ограничение помехи, а конденсатор поглощает избыточную энергию переходного процесса, напряжение которого превышает уровень пробоя стабилитрона.

                              

                                                                                                             

                                      Рис. 22. Электронный звонок

                                                                                      

При напряжении, превышающем порог стабилизации стабилитрона, срабатывает пороговое устройство стабилитрона и формирует команду на открытие ключа, который управляет работой звукового генератора. Дополнительно блокируется возможность ошибочного запуска генератора от помех на линии и импульсов номеронабирателя.

Выпрямляемое напряжение перед подачей на звуковой генератор и выходной усилитель стабилизируется на стабилизаторе напряжения.

Звуковой генератор – это устройство, вырабатывающее сигнал, который затем преобразуется в звуковой сигнал. Звуковые генераторы могут быть простыми и многотональными.

Сигнал со звукового генератора поступает на выходной усилитель мощности, а затем на пьезоэлектрический преобразователь, преобразующий переменное напряжение в звуковые колебания. Сам преобразователь представляет собой пьезоэлектрический кристалл. При подаче на него переменного напряжения в кристалле возникают механические колебания, порождающие сильный звук. Для регулирования громкости звонка в схеме используется переменный резистор.

Важной характеристикой является сопротивление звонковой линии. Уровень сигнала зависит не только от длины линии, но и от количества звонковых цепей, соединенных параллельно в этой линии. Эффективный способ повышения слышимости звонка – увеличение частоты сигнала вызова до 500….1500 Гц. Чувствительность человеческого уха в этом диапазоне частот выше.