2、用户电路各部分原理 （1）、音频信号的发生 经二线线路送来的音频信号送到用户电路的RING、TIP点——振铃继电器的常闭接点——混合线圈T1的二线边——T1的四线边——补偿网络CMP的发送边——发送放大器TA——发送滤波器TF。到达发送门TG。发送门中，以8KHz的速率对音频信号进行抽样，并将抽样后的PAM信号送人PAM总线。PAM信号的宽度为3.5μS。 在T1中，发送信号被分成二部分，一部分经补偿忘了的发送边送到发送放大器TA的输入端，这是有用部分；另一部分经补偿网络的接收边到达接收放大器RA的输出端，这部分成为无用分量。 （2）、音频信号接收 译码器电路输出的PAM信号直接送到接收门RCG上。同时送到RCG的还有从接收译码器来的开门信号RE(x)。这个信号的宽度为2.8μS，负脉冲，速率8KHz。当开门信号RE(x)到来时，把对应的PAM信号接收下来，并送到后面的接收滤波器去滤波。接收滤波器是一个低通滤波器，只允许接收下来的PAM信号低于3400Hz成分通过，高于3400Hz成分被滤除。由于PAM信号中包含被抽样前的音频信号分量，所以，通过接收滤波器的信号就代表了被抽样前的音频信号，只不过在幅度大小上有些差别。通过接收滤波器后的信号送到接收放大器RA放大，然后送到补偿网络的接收边。由于混合线圈和补偿网络的共同作用，接收放大器RA输出的信号不到补偿网络的发送边，而只到混合线圈的二线边。到达混合线圈二线边的信号通过振铃继电器的常闭接点到达RING、TIP点，被送到用户线路。 （3）、给用户设备供电电路 交换机内的-50V直流电源，经RES上的2个350Ω电阻、R1和CR1、R2和检测电路RTL中发光二级管、T1二线边的二个对称线圈、振铃继电器常闭接点，连接到RING、TIP点，从而送到用户线路上来。电路元件是对称设置的，目的是为了保证电路平衡。二个350Ω电阻是限流用的，用来防止在用户线路环阻较小时用户线路电流过大。R2并接在检测电路RTL中的发光二极管二端，降低发光二极管的灵敏度。C4的作用是给音频信号提供一个交流电路，使交流信号不降在上述供电电路的电阻上。 （4）、回路检测和铃流切断 用户电路有二种状态即呼叫摘机和振铃摘机状态需要检测。对于这二种摘机，每个用户电路都有二部分电路分别完成检测，然后把检测到的信号合在一起作为公共摘机信号（逻辑‘0’）输出。 ①呼叫摘机检测 当用户挂机时，用户设备内直流通路被切断，这样，用户线路上没有电流流过。一旦用户摘机，用户设备内部直流通路沟通，用户线路上就有直流电流（最小为22mA）流过。这一电流流过RTL上光电耦合器的发光二极管，使二极管发光，从而使光电耦合器的三极管工作到饱和状态，三极管的集电极输出为“0”。这一输出连接到三态缓冲器，供CPU读取用户电路状态。摘机状态检测电路图2 ②振铃摘机检测及振铃切断 当cpu向某一用户振铃时，把该用户电路的D触发器写成“0”。这样，通过振铃继电器驱动电路，接通该用户电路的振铃继电器，从而使振铃流发生器的输出与RING、TIP点接通，向用户设备振铃。同时，把RES上的174Ω电阻接入用户线路回路中提取检测信号。振铃摘机检测电路图3。 振铃发生器的输出由-50V直流和100V、25Hz交流组成。当用户挂机时，因直流通路被切断，所以在用户线路上无直流流过。而100V、25Hz交流则通过用户设备的铃、电容器构成回路，从而用户设备的铃响。这时RES上的174Ω检测电阻只有25Hz的交流降压。由于检测电路中的RC电路的滤波作用，检测输出维持逻辑“1”。当用户摘机时，铃流发生器输出的直流成分构成回路，RC滤波电路中的C充电，经过一段时间，C上的电压到达一定值，使后面的PNP三极管足以饱和，从而使该管的集电极电压上升到4.5V以上，这样就给光电耦合器三极管的基极提供一个正向偏置电流，是三极管工作到饱和状态，从集电极输出“0”。这一输出一方面送到三态缓冲器，供CPU读取电路状态。另一方面，将D触发器置“1”，振铃继电器释放，电路转入与呼叫摘机状态相同的状态，摘机检测输出仍维持在“0”。由于C上的电压释放需要一定的时间，因此，振铃继电器在释放过程中，检测输出“0”是不会变化的。 二、设计结果 由于8个用户电路装在一块插件板内，同时由于音频电路的器件本身体积就比较大，所以采用较多的厚膜电路，以充分利用空间，插件内共有七种厚膜电路：三电阻器RES，用户状态检测电路RTL，补偿网络CMP，发送放大器TA，接收放大器RA，接收门RCG，继电器驱动电路QRD。厚膜电路中凡是电阻都直接做在陶瓷基板上，而其他元件均为外贴。在电路中除厚膜电路外分立元件，薄膜电路，MOS电路均有使用。 1.用户状态检测电路，如图4所示。 2.混合线圈和补偿网络 图5中RL是用户线路和设备的等效阻抗，RT是发送放大器TA的输入阻抗，RR是接收放大器的输出阻抗。RT=RR=600Ω，纯阻。RL是随用户线路和用户设备而变化的，要求其等效值约为600Ω，否则电路会产生“振鸣”。 音频信号从混合线圈的二线端到发送放大器输入的传输损耗为6.6dB。 接收放大器输出到混合线圈T1二线端的传输损耗为12.4dB。 3.发送放大器TA 发送放大器的作用是放大发送信号，以弥补信号在混合线圈T1的2～4线转换和通过发送滤波器所产生的损耗。放大器所用的放大元件是内补偿运算放大器。放大量的调节是通过调节外接电阻和可变电阻实现的。为了防止输入点电平和输出电平过高，输入和输出端都加了限幅电路。输入限幅电路由1个电阻和4个二极管组成。输出限幅电路用了2个对接的稳压管在运放的输出端。放大器的输入阻抗为600Ω，作为补偿网络的终端电阻。输出阻抗710Ω，这是和发送滤波器级联时所要求的。发送放大器电路图6所示。 发送放大器TA的放大量：当混合线圈T1二线端加0dBm信号时，要求发送滤波器的输出为+2.4dBm，而信号从T1的二线端到发送放大器的输入端传输损耗为6.6dB；在和发送滤波器级联时，放大器自身的输出阻抗所照成的损耗为6dB，这样要求放大器的增益为15.0dB。 4.发送滤波器TF 发送滤波器采用无源L、C滤波器。滤波器的截止频率为3400Hz，损耗峰频率为4800Hz，发送滤波器TF电路及元件参数如图。滤波器中全部电容器的容量是实际电容器的标称值，电容器的标称误差为3%。电感的电感量可以调节。这个滤波器实际上是有一节并m式π型低通滤波器与一节K式π型低通滤波器组合而成的组合低通滤波器，如图8所示。 根据损耗峰频率及图7给出的元件参数，可以求出图8的元件参数： C=0.0698μf L=24.9mh m=0.6 2mL=29.88mh mC=0.04188μf 1-m2/2m=0.03723μf 滤波器的截止频率f0为：f0=1/2π√LC≈3800Hz 实际电路满足4800Hz损耗大于40dB，高于4800频率损耗大于30dB的要求。 5.接收门的接收滤波器 厚膜电路RCG中包括两部分电路：由2个三极管和2个电阻组成的接收门和4个电容器。其中4个电容器和RCG外面的2个电感组成接收滤波器，它的电路形式和图8所示电路基本相同。如图10所示。 6.接收放大器RA 接收放大器RA的作用是放大接收信号，以弥补接收信号通过接收滤波器和四～二线转换中的损耗。放大器使用的放大元件和发送放大器一样。由于输入信号中有直流分量，所以在放大器输入端设置了隔直流电容器。放大器的输入阻抗为19.6KΩ，作为接收滤波器的终端阻抗。本季增益为15dB，放大的放大量通过外接电阻调节，如图11。 7.继电器的驱动电路QRD 在一块QRD上装有4个相同的驱动电路。驱动电路实际上就是一个用PNP晶体管的倒相电路。二极管是用来削除当PNP三极管截止时，继电器线包产生的反峰脉冲以保护PNP三极管，如图12。 8.发送门TG 发送门是一个带译码器的8路模拟开关，有四位二进制控制输入，三位用于选择电路，另有一位作为插件选择。 9.接收译码器R4/10 接收译码器是一个4-10线译码器，功能表如表1。在实际使用中，输出信号只需要8个，使用0～7，分别作为接收门的控制信号RE(0)～RE(7)。从译码器的功能表中可以看出，所需的8个信号有输出时，输入信号中的D均为0，而当0～7无输出时，D均为1，所以在实际电路中，把D作为插件选择控制来使用。当插件被选中时，D由1转为0，具体是插件中哪一个电路被选中，由输入的A，B，C决定。 三、心得体会 一周的课程设计已经结束，经过这次的课程设计，我们从中不仅检验了我所学习的知识，也培养了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。在设计过程中，与同学分工设计，和同学们相互探讨，相互学习，相互监督。学会了合作，学会了运筹帷幄，学会了宽容，学会了理解，也学会了做人与处世。经过这几天的认真努力,并且通过整个小组成员的努力，我们学会了团结与合作，我们积极讨论，在愉快中很好的完成了自己的任务，在课程设计期间也让自己学会了很多知识掌握的必要性，学会和各个成员的协作能力，对自己起到了很好的锻炼作用。
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