用戶電路設計-程控交換課程設計說明書

1、程控交換原理課程設計說明書程控交換機的用戶電路的設計起止日期： 2012年12月09日 至 2012年12月15日學生姓名 朱榛塬班級通信093班學號09408200325成績指導教師(簽字)計算機與通信學院2012年 12 月 15 日課題名稱程控交換機的用戶電路的設計人 數(shù)6組 長 盧 文同組人員朱榛塬 龍霖 謝進 伍壁 米京課題的主要內容和參數(shù)一、設計的主要技術參數(shù)對電路設計中牽涉到的各組件的值進行計算與設計，具體的值在電路的值在電路中已有顯示。二、設計任務1）設計饋電電路、混合電路。2）設計過壓保護電路。3）設計振鈴控制電路。4）設計監(jiān)視電路、編譯碼器和濾波。三、設計工作量 完成對元器

2、件的選型和有關集成電路的選用，完成電路的設計、畫出相應的電路原理圖，結合對程序的設計與編寫，對整個設計加以綜合分析，找出較佳的方案。具體任務1、完成基本的用戶線接口電路設計以及對接口芯片MY88622的功能分析及研究；2、查閱相關資料及指導書以完成設計流程；3、完成對單片PCM編譯碼集成電路TP3057的電路的研究設計。時間安排與完成情況12月09日 組員召開研討會、任務分配、課題理解；12月10日 功能分析、電路設計和實現(xiàn)；12月11日-14日 各組員設計相應的電路，編寫并完成各自的任務；12月15日 總結、書寫實驗報告；一、題目名稱 程控交換機的用戶電路的設計二、題目意義通過對用戶線接口電

3、路芯片MY88622以及單片PCM編譯碼集成電路TP3057的電路組成、使用方法和性能指標的學習，以致設計成用戶電路部分，使我們能對程控交換的用戶電路工作原理以及用戶狀態(tài)改變的識別原理有更深層的理解和掌握。三、設計原理1、用戶電路原理用戶電路也可稱為用戶線接口電路（Subscriber Line Interface CircuitSLIC）。任何交換機都具有用戶線接口電路。根據用戶電話機的不同類型，用戶線接口電路（SLIC）分為模擬用戶接口電路和數(shù)字用戶接口電路兩種。模擬用戶線接口電路在實現(xiàn)上的最大壓力是應能承受饋電、鈴流和外界干擾等高壓大電流的沖擊，過去都是采用晶體管、變壓器（或混合線圈）、

4、繼電器等分立元件構成。在實際中，基于實現(xiàn)和應用上的考慮，通常將BORSHCT功能中過壓保護由外接元器件完成，編解碼器部分另單成一體，集成為編解碼器（CODEC），其余功能由集成模擬SLIC完成。在布控交換機中，向用戶饋電，向用戶振鈴等功能都是在線路中實現(xiàn)的，饋電電壓一般是-60V，用戶的饋電電流一般是20mA30mA，鈴流是25Hz,90V左右，而在程控交換機中，由于交換網絡處理的是數(shù)字信息，無法向用戶饋電、振鈴等，所以向用戶饋電、振鈴等任務就由用戶線接口電路來承擔完成，再加上其它一些要求，程控交換機中的用戶線接口電路一般要具有B（饋電），R（振鈴）、S（監(jiān)視）、C（編譯碼）、H（混合）、T（

5、測試）、O（過壓保護）七項功能。圖一為模擬用戶線接口功能框圖。振鈴繼電器鈴流發(fā)生器饋電電源模擬用戶線過壓保護電路測試開關饋電電路混合電路編碼器解碼器低通平衡網絡低通發(fā)送碼流接收碼流(編碼信號)b測試總線振鈴控制信號用戶線狀態(tài)信號圖一 用戶線接口功能框圖模擬用戶線接口電路的功能可以歸納為BORSCHT七種功能，具體含義是： （1）饋電（B-Battery feeling）向用戶話機送直流電流。通常要求饋電電壓為48伏或24伏，環(huán)路電流不小于18m A.（2）過壓保護（OOvervoltage protection）防止過壓過流沖擊和損壞電路、設備。（3）振鈴控制（RRinging Control

6、）向用戶話機饋送鈴流，通常為25Hz/90Vrms正弦波。（4）監(jiān)視（S-Supervision）監(jiān)視用戶線的狀態(tài)，檢測話機摘機、掛機與撥號脈沖等信號以送往控制網絡和交換網絡。（5）編解碼與濾波（C-CODEC/Filter）在數(shù)字交換中,它完成模擬話音與數(shù)字碼間的轉換。通常采用PCM編碼器（Coder）與解碼器(Decoder)來完成,，統(tǒng)稱為CODEC。相應的防混疊與平滑低通濾波器占有話路（300Hz-3400Hz）帶寬，編碼速率為64kb/s。（6）混合（HHyhird）完成二線與四線的轉換功能，即實現(xiàn)模擬二線雙向信號與PCM發(fā)送，接收數(shù)字四線單向信號之間的連接。過去這種功能由混合線圈實

7、現(xiàn)，現(xiàn)在改為集成電路，因此稱為“混合電路”。（7）測試（TTest）對用戶電路進行測試。2、MY88622芯片原理及參數(shù)在本設計系統(tǒng)中，用戶線接口電路選用的是MY88622。MY88622是2/4線厚膜混合用戶線接口電路。它包含向用戶話機恒流饋電、用戶端口或局用端口三元件阻抗、用戶摘機后自行截除鈴流、摘掛機的檢測及音頻或脈沖信號的檢測、無變壓器語音信號的2/4線混合轉換、外接振鈴繼電器驅動輸出、環(huán)路饋電中斷。MY88622用戶電路的雙向傳輸衰耗均為1dB，供電電源為+ 5 V和5 V，MY88622還將輸入的鈴流信號放大以達到電話振鈴工作的要求，即達到+75V的有效值。其各項性能指標符合郵電部

8、制定的有關標準。（1）該電路的特點：無變壓器2/4 線轉換用戶環(huán)路恒流饋電用戶端口或局用端口三元件阻抗摘掛機及撥號脈沖檢測鈴流繼電器驅動環(huán)路饋電中斷鈴流自動截斷（2）主要技術指標：對地不平衡度數(shù) 典型60dB(300Hz3400Hz)阻抗特性 A 型為200+560*0.1uFAB 型為200+680*0.1uFC 型為6002 線回損失 30dB衡重噪音 典型值 -75dB傳輸損耗 A、B 端至VX 端為 -1dBVR 端至A、B 端為 -1dB饋電功耗 在正常工作時僅為1W，靜態(tài)時約為50mW正常工作環(huán)阻值 1.8K5K（3）MY88622 外形尺寸圖（4）引腳說明:引腳號 名 稱 說 明

9、1 TF 內部連接,外部不用2 LPGND 環(huán)路地及系統(tǒng)相對于Vbat 的地,通常與GNDA 連接3 VR話音接受端(輸入),使4 線模擬信號傳入SLIC4 LED 環(huán)路狀態(tài)LED 顯示,低電平有效5 VEE負電源端(-5V)6 GNDA模擬地(0V)7 NC 外部懸空8 Vx 話音發(fā)送端(輸出),使4 線模擬信號傳出SLIC9 TIP 連接電話線T 端10 RING 連接電話線R 端11 RF 鈴流回路端,與鈴流繼電器連接12 VCC 正電源端(+5V)13 RC 鈴流繼電器控制端(輸入),高電平有效14 RD 鈴流繼電器驅動端,下拉方式工作15 NC 內部連接,外部不用16 RGND 鈴流

10、繼電器地,與GNDA 連接17 NC 外部懸空18 Vbat 環(huán)路饋電電源(-48V)19 NC 內部連接,外部不用20 SHK 摘機檢測(輸出),高電平有效3、PCM的基本原理 圖二 數(shù)字通信示意框圖 量化是將樣值幅度取值連續(xù)的模擬信號變成樣值幅度取值離散的數(shù)字信號。即是將信號的幅度取值限制在有限個離散值上。只要信號的幅值落在某一個量化級內的中間值或起始值來代表信號的量化值。信號的量化方法通常有兩種：（1）均勻量化 （1）非均勻量化。非均勻量化的量化間隔是不相等的，大信號區(qū)的量化間隔大，小信號區(qū)的量化間隔小，即量化間隔V是不固定的。目前在國際上廣泛采用的只有兩種：A律和u律。A律壓擴特性是根

11、據非均勻量化的概念推導出來的，它是一個種對數(shù)壓擴特性，分為兩段。其輸出y與輸入x的關系為： y=A/(1+lnA)x (0x(1/A) y=(1+lnAx)/(1+lnA) (1/Ax1) 圖三 A率壓擴特性13折線示意圖其中常數(shù)A為壓縮系數(shù)，表示壓縮的程度。A值不同，壓擴特性也就不同，如圖所示。A=1，y=x，為一條直線，表示不無壓縮，即為均勻量化情況。A值越大，在小信號處的斜率越大，對提高小信號的信噪比越有利。目前各廠家多采用A=87.6的壓擴特性。圖四 A率壓擴特性示意圖u律壓擴特性是根據三極管的特性而演變的，它也是一種對數(shù)壓擴特性。其輸出y和輸入x的關系式為：y=ln(1+u|x|)/

12、ln(1+u) (0x1)u為壓縮系數(shù)，當u=0時，相當無壓縮。u越大則壓縮效果越明顯。早期用u=100,現(xiàn)在采用u=255。四路數(shù)字電話編譯碼電路的原理圖都是一樣的，因此只對其中一路進行說明。圖二就是一路的PCM編譯碼電原理框圖。 SLIC電路PCM編譯碼數(shù)字程控交換網絡圖五 PCM編譯碼電原理框圖PCM編譯碼電路本系統(tǒng)使用TP3057來完成。FSXBCLKXDX8KHz幀同步信號輸入2.048MHz時鐘輸入PCM數(shù)字信號輸出DRPCM數(shù)字信號輸入 圖六 PCM編譯碼數(shù)字信號波形圖（1）該電路特點發(fā)送高通低通濾波器。接收低通濾波器。RC噪聲濾波器。A率編碼解碼。（2）技術指標內部基準源，內部

13、自零電路。串行I/O接口。5V工作電壓。D3/D4和CCITT標準。低功耗50MW，自動休眠功能，休眠模式時功耗3MW。兼容TTL和CMOS邏輯電平。（3）芯片介紹引腳 名稱 說明 1 VBB -5V供電引腳2 GNDA 模擬地3 VFR0 模擬輸出端4 VCC 5V供電引腳 5 FSR 接收幀同步6 DR 接收數(shù)據輸入 7 BCLKR 接收位時鐘 8 MCLKR 接收主時鐘9 MCLKX 發(fā)送主時鐘 10 BCLKX 發(fā)送位時鐘 圖七 TP3057封裝圖11 DX 發(fā)送數(shù)據輸 12 FSX 發(fā)送幀同步13 /TSX 輸出使能 14 GSX 輸出增益端15 VFXI- 反相輸入端16 VFXI

14、 同相輸入端 （4）內部結構 圖八 典型應用電路圖圖八是TP3057的應用電路圖，圖九是它的內部結構圖。從兩圖中我們可以看到，信號由輸入端輸入，經放大以后經由RC噪聲濾波，帶通濾波送給編碼部分。編碼部分由S/H DAC、比較器、A/D控制電路、自歸零電路和反饋組成，編碼的數(shù)據送給發(fā)送寄存器保存，發(fā)送幀同步信號到來后就由DX端輸出。輸入的PCM數(shù)據由DR端輸入，幀同步信號到來后，送給S/H DAC進行數(shù)模轉換，經由帶通濾波器、RC噪聲濾波和音頻放大后由VFR0端輸出。 圖九 TP3057內部結構圖四、設計主要功能測試實現(xiàn)圖十是MY88622內部電路方框圖。圖十一是用戶線接口電路電原理圖。圖十 M

15、Y88622功能框圖1）向用戶話機供電，MY88622可對用戶話機提供恒流饋電，饋電電流由VBAT以及VDD供給。當環(huán)路電阻為2K時，饋電電流為18 mA。具體如下： A、供電電源VBAT采用-24V； B、在靜態(tài)情況下（不振鈴、不呼叫），-48V電源通過繼電器靜合接點至話機； C、在振鈴時，-24V電源通過振鈴支路經繼電器動合接點至話機； D、用戶掛機時，話機叉簧下壓，饋電回路斷開，回路無電流流過；圖十一 MY88622 數(shù)字程控交換機用戶接口電路應用接線圖 E、用戶摘機后，話機叉簧上升，接通饋電回路（在振鈴時接通振鈴支路）回路。 2）MY88622內部具有過壓保護的功能，可以抵抗保護TIP

16、RING端口間的瞬時高壓，如結合外部的熱敏與壓敏電阻保護電路，則可抵抗保護250V左右高壓。3）振鈴電路可由外部的振鈴繼電器和用戶電路內部的繼電器驅動電路以及鈴流電源向用戶饋送鈴流：當繼電器控制端 (RC端) 輸入高電平，繼電器驅動輸出端 (RD端) 輸出高電平，繼電器接通，此時鈴流源通過與振鈴繼電器連接的11端 (RF端) 經TIPRING端口向被叫用戶饋送鈴流。當控制端 (RC端) 輸入低電平或被叫用戶摘機都可截除鈴流。用戶電路內部提供一振鈴繼電器感應電壓抑制箝位二極管。4）監(jiān)視用戶線的狀態(tài)變化即檢測摘掛機信號，具體如下： A、用戶掛機時，用戶狀態(tài)檢測輸出端輸出低電平，以向控制系統(tǒng)表示用戶

17、“閑”；LED輸出0，發(fā)光管滅。 B、用戶摘機時，用戶狀態(tài)檢測輸出端輸出高電平，以向控制系統(tǒng)表示用戶“忙”；LED輸出1，發(fā)光管亮。 C、用戶若撥電話號碼為脈沖撥號方式時，該用戶狀態(tài)輸出端應能送出撥號數(shù)字脈沖?；芈窋嚅_時，送出低電平，回路接通時送出高電平（注：本實驗系統(tǒng)不選用脈沖撥號方式，只采用DTMF雙音多頻撥號方式）；5）在TIPRING端口間傳輸?shù)恼Z音信號為對地平衡的雙向語音信號，在四線VR端與VX端傳輸?shù)男盘枮槭瞻l(fā)分開的不平衡語音信號。MY88622可以進行TIPRING端口與四線VR端和VX端間語音信號的雙向傳輸和2 / 4線混合轉換。6）MY88622可以提供用戶線短路保護：TIP

18、線與RING線間，TIP線與地間，RING線與地間的長時間的短路對器件都不會損壞。7）MY88622提供的雙向語音信號的傳輸衰耗均為40dB。8）MY88622的四線端口可供語音信號編譯碼器或交換矩陣使用。五、設計調測所需儀器20M通用示波器一臺；萬用表一塊，電話一部；RCCKII型實驗箱一臺。6、 心得體會 在這次設計的整個過程中，我們通過查找大量資料，請教老師，以及不懈的努力，在用戶電路研設計過程中對多個模塊的功能芯片進行了深入的研究，經過多次的嘗試以及對芯片MY88622和芯片TR3057的相關功能研究，才得以順利完成了此次設計；這使得我們在動手能力以及思考能力上有了很大的提高。要面對社會的挑戰(zhàn)，只有不斷的學習、實踐，再學習、再實踐。然而在設計過程中，組員們默契的合作以及分工協(xié)作能力