带铃声检测的主叫线路识别接收器MC14LC5447.doc

带铃声检测的主叫线路识别接收器（MC14LC5447）8一、Calling Line Identification(CLID) Receiver with Ring Detector，MC14LC5447是用于解调Bell 202和V.23-baud FSK异步数据格式的HCMOS IC集成电路。其主要的应用是用于接收和显示主叫号码或消息。CLID 包含有载波检测电路和可用于使其上电复位的铃声检测器。CLID 的应用包括传真机、或PC机接口产品MC14LC5447提供了下列的特性： 在芯片上进行铃声检测 铃声检测输出对MCU产生中断 掉电模式下电流小于1uA 信号强度：+3.5V+6.0V 时钟引脚信号可选择频率：3.58MHz,3.68MHz或455KHz 可对Bell 202 和V.23信号解调 二、引脚特性 TITip Input(Pin 1) 该输入脚通常连接到一对双绞线的末端。当CLID处于上电复位模式的时候TI对工作电压偏置1/2。该脚必须与用户线进行直流隔离。 RIRing Input(Pin 2)该脚同TI脚 RDI1Ring Detect Input 1(Pin 3)该引脚通过一个衰减网络与双绞线（即电话线）的一条线路相连，RDI1 的作用是检测用户线的能量并使能晶体振荡器和精确的铃声检测电路。 RDI2Ring Detcet Input2(Pin 4)RDI2引脚是具有精确的铃声检测电路的输入脚，它通过一个衰减网络连接到电话线的另一条线路上。 RTRing Time (Pin 6)该引脚可以外接一个RC网络，通过RC网络的时间常数（T=RC）的选择以维持该引脚的电压在铃声信号的峰值之间小于2.2V。RT信号脚提供内部的上电复位控制，仅仅在输入铃声有效，电路需要检测信号时才有效。 PWRUPPower up(Pin 7)在/PWRUP输入脚上加上逻辑0时引起该芯片处于工作模式以准备解调输入数据，该脚上的逻辑1电平使该芯片进入待命状态，在RT脚上为1时该脚可通过/RDO和/CDO脚的输出信号控制芯片的自动上电复位操作，在其他的应用中，该脚可受控于外部。 VssGround(Pin 8)该脚用于连接到系统地。 OSCoutOscillator Output(Pin 9)允许一个晶体或陶瓷振荡器连接到该引脚，而振荡器的另一端连接到OSCin脚。 OSCinOscillator Input(Pin 10)该脚亦可以连接到一个晶体振荡器和陶瓷振荡器。OSCin也可以直接由适当的外部源驱动。 CLKSIN Clock Select Input(Pin 11)该输入脚上接高电平（逻辑1）是用于配置该芯片可以外接3.579MHz或3.6864MHz的晶体振荡器。该脚上接0电平是配置该芯片工作于455KHz的振荡器下。 RDORing Detect Out(Pin 12)当一个有效的铃声信号被检测到时，该输出脚变低。/RDO脚在铃声信号有效期间始终保持为低。该脚的输出信号可用于配置自动上电复位。 CDOCarrier Detect Output(Pin 13)当/CDO为低时，该脚的输出（低）指示有一个有效的载波出现在线路是上。只要载波有效，/CDO脚始终保持为低。允许固定的8ms的延时为了载波信号的瞬间跌落。当/CDO连接到/PWRUP时可用于配置自动上电复位。 DORData Out Raw(Pin 14)只要/CDO为低时该脚上出现的是解调器的输出数据流。该数据流包含交替的1、0格式和在数据前的150ms的标记，其他任何时候，DOR保持高电平。 DOCData Out Cooked(Pin 15)当/CDO为低且内部的一个有效序列已经成功通过时，该输出脚上表现为解调器的输出数据，但该输出数据不包含有交替的具有1、0格式的数据，在其余任何时候，DOC维持高电平。 VDDPositivePower Supply(Pin 16)这是一个数字电源引脚，连接到供电电源的正极。应用信息MC14LC5447被设计成CLASS行业产品的主要功能块之一。授权用户将会获得诸如主叫号码传递和信息等待的服务，在这些服务下，预定用户（即授权用户）有能力去显示极短信息，这些信息包括主叫的电话号码，相关数据和呼叫时间。这种信息有两种：简单格式信息（即只含有这些信息）和多格式信息，它还有附加的一些信息，见图和图10。安装接口以允许从终端局到CPE（用户设备）的单一格式数据的传输。当CPE处于挂起状态和一个话音通路建立起来以后，数据将会在第一和第二铃流间无声地传输。该数据信号接口应符合Bell 202标准，即： 模拟、相位紧凑，FSK（频移键控）。 逻辑（标志）120012Hz 逻辑（间隔）220022Hz 传输速率1200bps 数据应用于串行二进制异步数据从终端C.O.的传输电平将会衰减-13.5dBm1.0。最坏的情况下衰减通过循环反馈希望能达到-20dB。因此，接受器要求精度大约为-34.5dBm以控制发生最坏的情况。 图7是一个理论上的关于MC14LC5447是如何应用到产品中的设计，该产品能够获得输入信息并把该信息转换成为EIA-232标准电平，以便与PC机的串行口通信，PC机在配置上适当的软件后应用这些信息可以用于查询姓名和其他任意的预先存储的与主叫有关的信息。 图8是为现有电话机设计的并行附件设计图，这种设计可以接受和传送预定用户提供的主叫号码而并不替换现有的设备。设计信息 图2的电路图解详述了引脚3、4、6、7 之间的关系。 在图2中的芯片外部元件值与图7，8的一样，当VDD脚应用于如图所示电路时，RC网络会向C1充电达到VDD以维持/RT（Pin 6）off（？），如果/PWRUP脚仍然维持VDD，则MC14LC5447将处于掉电模式且仅消耗1uA的工作电流。 由R2，R3，R4组成的电阻网络对加到R2上的输入铃流功率进行衰减。如图示给出的选择值为RDI1脚提供足够的电压以接通施密特触发器，从tip和ring端输入的电压大约为40Vrms或更大的功率，当施密特触发器电压超过VT时，Q1将被驱动到饱和状态使电容C1向/RT放电，这将初始化局部的上电复位，该部分包括用于铃流信号使能的RDI2脚。在这期间MC14LC5447的功率消耗增加到大约2.4mA。 选择R1和C1的值必须能够在铃流功率有效期间保持/RT脚的电压低于/RT施密特触发器的电压VT+ , 这些给出的值将工作在15.3Hz的铃声频率下。 当RDI2使能时，大于1.2V的铃流提供给铃声分析电路，该电路是一个数字积分器用于检测输入信号的duty周期。当RDI2的输入高于1.2V，积分器就以800Hz的速率加计数，当RDI2输入跌落到1.2V以下，则积分器以400Hz的速率到计数。 当内部计数达到二进制的48时铃声有效，当计数下跌到二进制的32时铃声无效。铃声的周期数要求信号有效依靠的是出现在RDI2上的电压振幅。最短需要大约60ms作为有效，40ms无效。 一旦铃声信号有效，/RDO脚将送出低电平，可以将它反馈到/PWRUP脚（图7）,或者通过上拉电阻作为MCU的中断信号（图8）。在这两种情况下，一旦/PWRUP脚的电压低于VT-时，该部分将上电达满功率，并准备接收FSK信号，在这种模式下，芯片的电流将增加到大约6.2mA，就该部分而言/RT脚的状态不用关心，然而，通常情况下该脚（/RT）允许回到VDD。 在FSK信息接收完成后，/PWRUP脚能够回到VDD电平，并且该部分处于等待状态，消耗少于1uA的工作电流，然后该部分又在下一次输入信息的时候重复同样的过程。集成DTMF收发器(MT8880C)_ISO2-CMOS特性 完成DTMF的发送与接受 低功耗 微处理器接口（端口） 可调节保护时间 自动音频脉冲模式 Call progress mode应用 信用卡系统 查询系统 中继器系统/移动射频 PC(个人电脑)Description MT8880C是带Call progress滤波器的单片集成DTMF收发器，采用的是ISO2-COMS技术制造的，提供低功耗和高可靠性。DTMF接受器是基于工业标准的MT8870的单片集成DTMF接收器。发送器利用开关电容的D/A转换器具有低失真，高精度。内部计数器提供脉冲模式让话音脉冲能在精确的定时下发送。可以通过选择Call progress滤波器允许微处理器分析处理Call progress话音。标准的微处理器总线可以和6800系列微处理器直接兼容。Pin Description(引脚描述)Pin #NameDescription202428111IN+Non-inverting op-amp input.222IN-Inverting op-amp input.334GS增益选择：446Vref参考电压输出：推荐使用VDD/2作为偏置输入（图3）557Vss接地（0V）668OSC1DTMF（双音多频）时钟/振荡器输入779OSC2时钟输出.在OSC1和OSC2之间连接3.579545MHz的晶体构成芯片内部的晶体振荡器电路，当OSC1为时钟输入时允许开路81012TONE话音输出（DTMF或单音信号）91113R/W读/写输入.控制数据的传送方向是到MPU或收发寄存器或是来自于MPU或收发寄存器.与TTL兼容101214/CS片选信号.TTL输入（/CS=0时有效）111315RS0寄存器选择输入.见寄存器编码表.TTL兼容1214172系统时钟输入.与TTL兼容.当芯片未被选择时N.B.2时钟输入不工作或不起作用131518IRQ/CP对MPU申请中断.当CP(Call progress)模式被选中且中断使能时，该引脚输出方波信号作为输入OP-amp的输入信号14-1718-2119-22D0-D3微处理器的数据总线（TTL兼容）.当/CS=1或2为低时高阻抗182226EStEarly Steering Out.一旦数字运算检测到一对话音时出现逻辑高，当出现任何一个短暂的信号丢失条件时都会引起ESt回到逻辑低192327St/GTSteering Input/Guard Time输出（双向）.在St脚上检测到有大于VTst的电压时引起芯片记录（register）检测到话音对并更新输出锁存器，当电压低于VTst释放（free）芯片以准备接收新的话音对.GT输出表现为复位外部steering时间常数202428VDD电源正极输入（+5V）8,916,173,510,11,1623-25NC未连接功能描述 MT8880C集成双音多频(DTMF)收发器的结构组成包括带有可设增益放大器的高性能DTMF接收器和采用脉冲计数器的DTMF发生器，这种脉冲计数器把精确的话音脉冲和一个终止符组合在一起。选择CP模式可以检测在指定的通带内的频率（音频）。通过标准的微处理器接口可以访问内部的状态寄存器和两个数据寄存器。输入配置 MT8880C的输入配置提供了差分运算放大器以及一个用于偏置输入到VDD/2的偏置源(VRef)，可以通过连接一个反馈电阻到GS端以调节增益。在Single-ended配置中，输入引脚的连接如图3所示。 图4展示了一个差分配置的连接关系。接收部件 有一定频率间隔的独立的高、低频话音群可以运用两个Six-order的开关带通电容滤波器从输入的DTMF信号中取得。带通滤波器的带宽应与图7所示的高、低频群频率相符。这些滤波器在350Hz和440Hz频率处把异常的拨号合成锯齿。每个滤波器输出被单级开关电容器滤波部件所跟随，这个部件使信号在受限之前优先得到平滑。Limiting是由一个带有滞后用以防止检测到的不希望的低电平信号的高增益比较器完成的。The outputs of the comparators provide full rail logic swings at the frequencies of the incoming DTMF signals 滤波部件是利用数字计数的方式的解码器，用于检测输入话音的频率并校准使其符合标准的DTMF频率。一个复杂的均分运算通过诸如具有小范围频率偏差和变调的无关的话音信号来保护话音仿真。当检测鸡识别到出现两个有效话音时，Est输出变为高，任何一个信号丢失都将引起Est变为低。Steering Circuit 在被解码的话音对登记(registration)前接收器用一个有效的信号持续期间进行核对。这种核对通过用Est驱动的外接RC时间常数来完成的。Est上的逻辑高电平引起Vc上升，好象电容放电（图5）。如果信号维持(Est维持高电平)有效期间(TGTP),Vc达到Steering逻辑的门槛值VTst就登记话音对信号，并锁存与之相应的4Bit的代码（图7）到接收数据寄存器。在该时刻GT脚输出被激活，并驱动Vc达到VDD。GT在Est保持高电平时始终为高电平。最终，在短暂的延时后允许输出锁存器锁存，延时Steering的状态标志能够通过检查状态寄存器的相关位来检测。如果中断模式被选中，当延时Steering标志位有效时/IRQ/CP引脚将被拉到低电平。 输出锁存器的内容在延时Steering跃迁变化起作用时才刷新。当接收数据寄存器被读时该数据出现在4位双向数据总线上。Guard Time Adjustment 简单的Steering电路如图5示，它适合大多数的应用，元器件值的选择原则可参照如下公式： tREC=tDP+tGTP tID=tDA+tGTA 其中，tDP的值是设备参数(见AC电器参数)，tREC是能为接收器所识别的最小信号持续时间。在大多数的应用中推荐使用C1的值为0.1uF，保留R1为设计者选择使用.不同的Steering安排（arrangements）可被用于为话音出现(tGTP)和话音不出现(tGTA)选择独立的保护时间，可以查阅系统技术要求(或说明书)。Call Progress Filter 使用MT8880C的Call progress模式可以检测到不同的话音，这些话音识别电话呼叫在网络的传输进展。(Call progress tone) 输入的CP语音和DTMF是共同的，然而CP语只有在CP模式下才能被检测到。CP模式下DTMF信号亦不能检测到（见表5）。图8显示了CP滤波器的有效检测带宽。出现在输入引脚上的滤波器带宽内的频率经过一个高增益的比较器的严格限制并在/IRQ/CP脚上输出，能被单片机或计数器阵列所分析以确定被检测的CP音的性质。不在滤波器通带内的频率不能被检测到，因而/IRQ/CP脚将保持为低。DTMF发生器 MT8880C内的DTMF发射机能够产生低失真，高精度的16种标准DTMF信号对。所以这些频率来自于外部的3.579545MHz的晶体振荡器。个别的话音的sinusoidal waveforms可用行、列可编程分配器和开关电容D/A转换器进行数字化综合处理。行、列话音信号经混合并滤波后得到了低谐波失真高精度的DTMF信号。对于确定DTMF信号，数据格式应符合图7示的编码格式且必须写入到发送数据寄存器。注意这和接收器的输出代码格式完全一样。从表7中可以看出，低次群频率为697，770，852，941Hz，高次群频率为1209，1336，1477，1633Hz。通常，高次群与低次群的振幅比为2dB，这样可以补偿高次群在长回路中的衰减。 每一个话音信号周期由32个相等的时间段组成，话音信号的周期受控于这些长度可变的时间段。在向发送数据寄存器写操作时，在总线上的4位数据被锁存并通过可编程数字分配电路转换为2 of 8 coding。这种代码规定了将最终确定话音频率的时间段长度。当分配器达到适当的计数(由输入代码确定)，一个复位脉冲产生，计数器重新开始计数。大量的数据段以32为单位装配成一组，然而，如上述所说，由于存在不同长度的数据段，话音输出信号频率亦可变。 查找表里包含的代码被用于开关电容D/A转换器得到离散和高精度的DC电压电平。采用两个完全一样的电路产生行、列话音频率，这些行、列频率由低噪声的共模放大器合成。振荡器不需要启动时间，就象另一个DTMF发生器一样当晶体连续工作时就能提供一个高精度的话音脉冲。带宽限制滤波器被合并并提供衰减失真大于8KHz，见图10，失真的振幅非常小。脉冲模式（Burst Mode） 在可靠的电话应用中，一个特殊的应用系统或任何一个现有的交换机（发射机）的技术规范中都要求产生一个具有规定持续时间的DTMF信号。标准的DTMF信号定时能够利用脉冲模式来完成。发射机具有发出预定时间间隙的对称的脉冲模式来完成。这些脉冲/空隙持续501ms，这是在自动拨号和电话中央总机局应用中的标准时间间隙。当这种脉冲/空隙发出后，状态寄存器的相应位被置位以指示发射机准备好了数据。当DTMF模式被选中时，上述的定时有效。然而，当选择CP模式时两个脉冲/空隙时间，即1022ms才算有效。当要求50ms或长于50ms的精确话音脉冲时扩展时间间隙是很有用的。注意当CP模式和脉冲模式同时选中时，DTMF话音只能发送不能接收。 在要求非标准脉冲/间隙延时的应用中，必须禁止脉冲模式并且需要通过外部硬件或软件定时来开、关发射机。Single Tone Generation 单音模式是有用的，可由高、低音群产生单独的话音信号。这种模式用于DTMF测试设备的应用中，确定话音的产生和失真的测量。参考控制寄存器B的描述说明。失真计算（Distortion Calculations） MT8880C能够产生频率最小偏差（如表1）的精确的话音。内部的共模放大器被第一级（frist-order）低通开关滤波器所跟随以减少谐波元件和调谐组件。使用等式1可以计算单音信号的总谐波失真，该等式表示：无用频率总功率占基本频率功率的百分比。Fourier元件的输出应与V2f,Vnf相符合并作为标准的波形输出。通过等式2可以计算双音信号的总谐波失真。其中，VL和VH对应高、低频群的振幅，特别地，V2IMD是所有调谐元件的和。跟随着D/A转换器，内部的开关电容滤波器保持失真下降到很低，见图10。DTMF时钟电路 内部时钟电路由附加的一个标准晶体完成。晶体规格如下：频率：3.579545MHz 频率余度：0.1%谐振模式：并行 负载电容：18uF最小串行阻抗：150 ohms最小驱动电平：2mV微处理器接口 MT8880C采用单片机接口可以准确地控制发射机或接收机的功能。5个寄存器和单片机接口可以细分为3个范畴，如：数据发送寄存器，收发控制寄存器和收发状态寄存器，其中两个寄存器一起用于发送数据操作。 接收数据寄存器装有最近有效的双音多频信号对经解码后的输出，它是一个只读寄存器。装入发送寄存器的数据将确定MT8880C产生哪一对话音频率(参考图7的编码说明)。数据只能写入发送寄存器。收发控制是由两个占有相同地址空间的控制寄存器CRA和CRB完成的。对CRB的一个写操作可通过设置CRA的相应位来实现，接下来的写操作就直接指向CRB，再随后的写周期又直接返回到CRA。在上电复位和电源复位后，在程序对所有的控制寄存器和状态控制寄存器初始化之前，必须包括一个软件复位(参考图16)。参考表3，4，5和6对控制寄存器的相关说明。在DTMF信号有效时，/IRQ/CP脚可以通过编程设定向MPU提出中断申请信号。在脉冲模式下当发送器准备好数据时，也可以由/IRQ/CP提出中断申请。/IRQ/CP被配置作为开漏输出设备时，要求接一个上拉电阻（如图13所示）。表2.寄存器功能RS0R/WFUNCTION00写发送数据寄存器01读接收数据寄存器10写控制寄存器11读状态寄存器表3.CRA位安排b3b2b1b0RSELIRQCP/DTMFTOUT表4.CRB位安排b3b2b1b0C/RS/DTESTBURST表5.控制寄存器描述位引脚名功能说明b0TOUT话音输出为逻辑1是使能话音输出，可以应用于脉冲模式或非脉冲模式.b1CP/DTMF模式控制位0：工