电话机实验指导书.doc

ZX-2029型电话机的原理与制作 一、课程设计目的1 了解简易电话机的原理。2 自己动手制作一部小巧实用的电话机。二、制作材料与制作要求1 制作材料：套件一套。2制作要求： 元件装配正确；焊点光滑、明亮，无假焊；拨打电话通话正常，声音清晰，无明显失真；振铃正常。三、电话通信简介电话通信以话音信息传递为基础，传送的是语音。在发送端，发话者通过送话器（声电转换器件）把话音变为电流信号，经过电话线（通道）的传输，把话音电流信号传到接收端，接收端将话音电流信号通过受话器（电声转换器件）转变为声音，送入受话者耳中。通信是双向的。在1876年，美国科学家贝尔（BELL.A.G）发明了电话机，电话机带来了电话通信方式。100多年来，科学技术的不断进步，电话机从简单的磁石式、拨盘式发展到今天的电子电话机。电话通信从有线跨入无线。固话、无绳电话、PHS、GSM和CDMA手机已成为当今社会信息交流的主要工具。有了电话，就产生了在一群人之间通话的要求，于是1878年出现了第一部人工磁石交换机。现代电话通过公众电信网（PSTN）内部交换传到四面八方。交换机是电话通信的中枢，连接着千家万户、连接着全国各地，乃至全世界。我国大规模引进数字程控交换机是在上世纪80年代。 图1 PSTN电话网示意图电话通信的基本要求是：效率、非线性失真、频率特性和清晰度四项。电话机是最基本、最普及的通信终端设备之一，它既是通信的始端，也是通信的的末端。话音清晰与否、声音大小与否直接与话机的质量有关。我国信息产业管理部门非常重视话机的质量，发布了准入进网制度，达不到规定要求的话机，一律不得进网。电子电话机在上世纪70年代末进入我国，它具有技术先进、集成度高、功能强、性能稳定等特点。我们现在基本上使用的都是电子电话机，配合程控交换机使用。本次制作的电话机虽是一种简易的电子电话机，但具有电话机的一般功能，通过自己亲手制作可以初步了解电话机的原理，当然也可用自己制作的电话机来享受给家人和同学打电话的乐趣。四、交换机与电话机之间联系交换机向电话机提供以下联系：（1） 馈电电话机由交换机通过线路（电缆、电话线）供电，馈电电压一般为-48V，馈电电流在20100mA之间。（2）使用表示状态电话机通过外线环路表示占用（摘机），外线开路表示示闲（挂机）。（3） 信号交换机以450HZ25HZ的交流产生各种信号音。回铃音续断比1s：4s忙音续断比1s：1s催挂音续断比1s：1s：3s（4） 振铃交换机接通被叫用户后，以75V15V 、25HZ的铃流信号向被叫用户振铃。 图2交换机与电话机之间联系 电话机向程控交换机提供以下联系：（1） 通过摘机或使用免提键构成外线环路（占用），挂机示闲。（2） 拨号 脉冲方式（PLUS）以断续外线为拨发号码，“0”需要在1s内断续10次，每一个脉冲为100ms，占空比=4：6，这种方式仅作为与老制式交换机的兼容方式，在大城市中已基本不再使用。双音多频方式（DTMF）由3003400HZ音频范围内的8个频率按8中取二的方式组合，表示“09、*、#、和A、B、C、D”。这是ITUT（国际电联电信标准部）建议的方式，也是目前普遍使用的方式。表一 DTMF规范标准 五、ZX-2029型电话机的工作原理 ZX-2029型电话由振铃电路、通话电路和拨号电路组成。 1 振铃电路 在振铃电路中D1D4四个二极管组成全波整流电路，IC1（KA2411）是电话机专用振铃集成电路，可输出双音调铃声。 图5-1 振铃电路 电话机在挂机状态时，HOOK-1、HOOK-2的接点位置如图所示。交换机向话机振铃时，25HZ/90V 铃流由外线T、R端输入，经全波整流电路输出，加在27V稳压二极管W1上， C14是滤波电容。 IC1（KA2411）的Pin1获得27V电压后，就进入工作状态。R2、C4组成低音频发生电路，R4、C3组成高音频发生电路，最后铃声由Pin8输出，驱动YD（蜂鸣器）发出铃声，YD是压电陶瓷材料构成的电声器件。 KA2411的引脚1VCC电源+8OUT输出2RSL滞后触发端7HIGHT高音频3LOW低音频6HIGHT高音频4LOW低音频5GND地5-2 振铃IC 2 拨号电路拨号电路以拨号器IC2（HM9102D）为核心，见图5-3。IC2已经固定在电路板上，这种集成电路称作“帮定片”，Pin14为R1R4列线，Pin1518为C1C4行线，组成44键盘矩阵。加电后Pin14或Pin1518其中必然有一为低电位，另一为高电位。按下键盘“1”键，就是使C1、R1的电位均为低电位，其余同理类推。晶体XT和2C1、2C2组成3.58MHZ振荡器的外部电路，为DTMF提供基准时钟。取机后，A处电压为410V（视线路远近和话机电流而定），Q3导通，向IC2的Pin5提供启动信号“0”电位B。同时C处的电压为4.7V，向IC2的Pin10提供电源。Q1是发话放大器，除了发话话音由Q1输出外，拨号DTMF信号也由Q1输出。当按下号盘时D处的Pin12输出DTMF，经3R9、3C9，加到Q1基极，经集电极输出到外线。在发码期间，E处输出/XMUTE=“0”信号，用于封锁发话输出，防止干扰DTMF。3 发话电路发话电路由MIC和Q1组成，见图5-3。取机后MIC电源从外线获得，经3R1、3R2和3R6加到MIC+级。话音经3R10、3C8加到Q1基极，经集电极输出到外线。 图5-3 DTMF与发话电路 附：HM9102A/D/C集成电路拨号器的引脚 pin14 行键线 pin1815 列键线pin5 启动信号 pin14 PLUS输出pin6 断续比控制 pin13 静音输出pin7 模式控制 pin12 DTMF输出pin89 振荡 pin11 地 pin10 v+ 4 受话电路由Q4组成的受话电路是一个最简单的功放，见图5-4。3R8提供Q4的基极偏置，3C4形成负反馈。外线进来受话，经3R3、3C3进入Q4的基极。由Q4的集电极输出，推动YD（扬声器）。5-4 受话电路这个受话电路的关键点在于电源的供给和消侧音电路的连接。关键点之一是受话电路的电源与发话电路的电源是串联的，见图5-5。3R7是受话电路的限流电阻，3C5是电源去耦，去除受、发话电路之间的交流耦合。关键点之二是消侧音电路。由于发话和受话都要经过外线，因此发话和受话都会进入受话电路，。发话进入受话形成侧音，发话在近端其影响远大于受话，过大的侧音会造成听觉不适，消侧音是2/4线转换中普遍存在的问题。消侧音的方法很多，如平衡电桥法、变压器平衡法和相位平衡法等，在这个电路中采用了相位平衡法，见图5-6 。 5-5电源串联的发话与受话电路 5-6 相位平衡消侧音电路 我们知道从Q1发射极（A点）和集电极（B点）输出的相位是反相的，所以我们可以通过选择3R5、3R4和3R3使C点的信号相抵消，从而使发话不进入受话。在实际使用中，侧音不能一点也没有，因为实际上人耳如果一点也听不到自己的说话，就会以为对方听起来声音也很小，甚至以为电话机坏了。5 通话过程挂机时，HOOK-1、HOOK-2的23接点闭合，电话机准备接收外线振铃。取机通话时，HOOK-1断开振铃电路，HOOK-2接通电话机，外线-48V电压经过D1D4四个二极管进入话机。D1D4四个二极管在此时起极性转换作用，即不管外线（T、R）如何连接，始终保持进入话机的电压（VC=410V）极性为正。 VC进入话机后引起三个电路进入工作状态。（1） 使Q3导通，向IC2的Pin5输出启动信号，IC2进入拨号发码。（2） 通过2R8、2D1向稳压二极管Z1供电，Z1输出4.7V，供IC2。（3） 给发话电路和受话电路供电，发话电路和受话电路进入放大工作状态。于是外线环路，对交换机来说外线就呈现低阻抗，外线电路流过2040mA电流，表示用户占用，送出拨号音，见图5-7。这些电流主要流过发、受话电路，在取机时话机应呈现300左右的阻抗。因此发、受话电路不通时是不能占用交换机的。 5-7 外线环路示意图六、元件清单和装配图 七 装配与调试 1 装配时应注意元件的极性。 C 1、C2应反接；三极管应正确识别E、B、C；二极管、MIC应正确识别正负极；焊接应无虚焊；电解电容应卧装。 2 调试 不振铃应查HOOK，查W1应为27V，IC1的PIN8应有铃信号输出。 不发码可查Z1应是否为4.7V，C1C4为低电位，R1R4为高电位。键盘是否安装到位，Q3是否导通向IC2的PIN5送出地气，否则不能发码。 不发话可查MIC上有无电压，Q1是否完好。 不受话可查耳机或Q4是否完好。 侧音大可比较C点信号大小，相应调整3R3、3R4。 3电话机测试内容 1.收发正常，经测试和老师检查收发正常。2.振铃2411电压（振铃时）KA2411的引脚引脚序号引脚功能电压值（V）1VCC电源+27.12RSL滞后触发端1.43LOW低音频3.94LOW低音频3.95GND地06HIGHT高音频4.07HIGHT高音频4.08OUT输出12.23. 9102D电压（占用时）引脚序号引脚功能电压值（V）引脚序号引脚功能电压值（V）1行键线010V+3.222行键线011地03行键线012DTMF输出04行键线013静音输出3.505启动信号0.0214PLUS输出0.146断续比控制015列键线3.217模式控制016列键线3.218震荡2.9517列键线3.219震荡3.2218列键线3.214. 三极管静态工作点（占用时） Q1（9014型号） E极：