实验二 用户线接口电路实验及二/四线变换原理一、实验目的1、 了解用户线接口电路功能（BORST）的作用及其实现方法。2、 通过对PBL38772电路的学习与实验，进一步加深对BORST功能的理解。3、 了解二/四线变换电路的原理二、预习要求认真预习程控交换原理中有关用户线接口电路等章节。三、实验仪器仪表1、程控交换系统一台2、电话单机二台3、20MHZ示波器一台4、万用表一台四、电路工作过程在现代电话通信设备与程控交换机中，由于交换网络不能通过铃流、馈电等电流，因而将过去在公用设备（如绳路）实现的一些用户功能放到“用户电路”来完成。用户电路也可称为用户线接口电路（Subscriber Line Interface Circuit-SLIC）。任何交换机都具有用户线接口电路。根据用户电话机的不同类型，用户线接口电路（SLIC）或用户环路接口电路可分为模拟用户接口电路和数字用户接口电路两种。由于实验系统使用的电话单机为模拟电话单机，应而选用模拟用户线接口电路，而对数字用户线接口电路不作介绍。模拟用户线接口电路在实现上的最大压力上是应能承受馈电、铃流和外界干扰等高压大电流的冲击，过去都是采用晶体管、变压器（或混合线圈）、继电器等分立元件构成，随着微电子技术的发展，近十年来在国际上陆续开发多种模拟SLIC，它们或是采用半导体集成工艺或是采用薄膜、厚膜混合工艺，并已实用化。在实际中，基于实现和应用上的考虑，通常将BORSHCT功能中过压保护由外接元器件完成，编解码器部分另单成一体，集成为编解码器（CODEC），其余功能 由所谓集成模拟SLIC承接。在程控交换机中，向用户馈电，向用户振铃等功能都是在绳路中实现的，馈电电压一般是60V，用户的馈电电流一般是20mA30mA，铃流是25HZ/90V左右，而在程控交换机中，由于交换网络处理的是数字信息，无法向用户馈电、振铃等，所以向用户馈电、振铃等任务就由用户线接口电路来承担完成，再加上其它一些要求，程控交换机中的用户线接口电路一般要具有B（馈电），R（振铃）、S（监视）、C（编译码）、H（混合）、T（测试）、O（过压保护）七项功能。模拟用户线接口电路的楞能可以归纳为BORSCHT七种功能，具体含义是：（1） 馈电（BBattery feeling）向用户话机送直流电流，通常要求馈电电压为-48伏或-24伏，环路电流不小于18mA。（2） 过压保护（OOvervoltage protection）防止过压过流冲击和损坏电路、设备。（3） 振铃控制（RRinging Control）向用户话机馈送铃流，通常为25HZ/90Vrms正弦波。（4） 监视（SSupervision）监视用户线的状态，检测话机摘机、挂机与拨号脉冲等信号以送往控制网络和交换网络。（5） 编解码与滤波（CCODEC/Filter）在数字交换中，它完成模拟话音与数字码间的转换，通常采用PCM编码器（Coder） 与解码器(Decoder)来完成，统称为CODEC。相应的防混叠与平滑低通滤波器占有话路（300HZ3400HZ）带宽，编码速率为64kb/s。（6） 混合（HHyhird）完成二线与四线的转换功能，即实现模拟二线双向信号与PCM发送，接收数字四线单向信号之间的连接。过去这种功能由混合线圈实现，现在改为集成电路，因此称为“混合电路”。（7） 测试（T-Test）对用户电路进行测试。模拟用户线接口电路的产品品种很多，在本实验系统中，用户线接口电路选用的是PBL38772。它包含向用户话机馈电、监视、混合、环路状态检测等功能单元以及双端单端变换话音网络。PBL38772的引脚功能图如表2-1所示。引脚封装见图2-1。表2-1 引出端符号说明符号引出端号说明贴片（SOLC）BW1封装引脚BW2封装引脚BW3封装引脚HP4在这个脚和TIPX脚之间接一电容，用以隔离模拟地和数字地BGND5电源地，和模拟地连在一起RINGX6二/四线接口，有过压保护电路TIPX7二/四线接口，有过压保护电路VTBAT8接-24V电源，为RINGX和TIPX提供环路电流VBAT9接-80V电源，提供铃流电压VTB10芯片内部基准电压LP11在此脚和VTBAT脚之间连接一电容，消除噪声SPR12静态极性转换BW13封装引脚BW14封装引脚CRING15通过一电容与模拟地相连，产生铃音所需REF16通过一个15K电容与模拟地相连，设定芯片参考电流PLC17可编程线电流，通过一电容与模拟地相连， PRT18通过一电阻与模拟地相连,可编程PLD19可编程环流检测门限VCC20接+5V电源C321数字输入，控制芯片状态C222数字输入，控制芯片状态C123数字输入，控制芯片状态DET24状态检测VR25铃音信号输入脚AGND26模拟地RSN27接收电流输入VTX28发送电压输出 图2-1 PBL38772管脚分配图l 线路功能介绍PBL38772是用户线接口电路（SLIC），用于提供二线电话线和电话局或PBX四线一侧之间的接口，功耗低、成本低、性能好。具有BORSCHT的绝大多数功能，特别是：1. 具有振铃插入，振铃检测功能。能够取得和控制铃音信号2. 在芯片激活状态下，提机的时候电源功耗小3. 在铃音电压VBAT（-80V）和话音电压VTBAT（-24V）之间可以自动转换4. 铃声门限可编程 PBL38772不具备语音信号的编码解码功能，必须由外部电路提供。l 芯片工作状态介绍PBL38772中有四个逻辑接口C3、C2、C1、DET。其中C3、C2、C1为数字输入，通过控制系统向这三个引脚中输入高或低电平来使芯片工作在不同的状态。DET是状态检测脚。其状态表如2-2。表2-2 状态输出真值表状态C3C2C1芯片工作状态DET状态0000TIPX和RINGX开路高1001振铃低2010激活低3011激活、测试线电流脉冲4100不工作5101激活、地缺省测试高6110激活、极性转换低7111激活、极性转换、测试高l 应用电路PBL38772的基本应用电路如图2-2所示。图2-2 应用电路图用户线接口电路大体上有以下功能：（1）向用户话机供电，供电电源采用-24V，回路供电电流大约为1115mA，用户提机的时候提供馈电，挂机的时候不提供馈电。（2）监视用户线的状态变化即检测摘挂机信号，具体如下：A、 用户挂机时，用户状态检测输出端DET输出高电平，以向CPU中央集中控制系统表示用户“闲”；B、 用户摘机时，用户状态检测输出端DET输出低电平，以向CPU中央集中控制系统表示“忙”；（3）接受用户电路发送的DTMF双音多频信号，以送给CPU中央集中控制系统检测识别被叫用户的号码。（4）向用户送振铃信号，具体如下：A、 振铃（且用户不摘机时）振铃信号能送到话机上，并能使用户状态检测输出端送出低电平给CPU中央集中控制系统，以示用户未应答；B、 振铃时用户摘机，则用户状态检测输出端通送出高电平，表示用户已应答，此时CPU中央集中控制处理系统应立即送出一信号给振铃控制电路，以便迅速切断铃流信号，以接通主、被 叫用户的通路，使之通信建立；C、 保护内部电路，使之免受外线过压过流的袭击。 本实验系统共有四个用户线接口电路，电路的组成与工作过程的均一样，因此只对其中的一路进行分析，图2-3是一号机用户线接口电路的电路原理图 图2-3 用户1接口电路原理图在实际应用中，反映用户状态的信号一般都是直流信号，当用户摘机时，用户环路闭合，在用户线上有直流电流流过。主叫摘机，表示呼叫信号，被叫摘机，则表示应答信号，当用户挂机时，用户环路断开，用户线上的直流电流也断开，因此交换机可以通过检测用户线上直流电流的有无来区分用户状态。在用户模块1中，在芯片没有被激活的情况下，用户提机时，发光二极管不亮，在芯片激活的情况下，当用户摘机时，发光二极管D104亮表示用户已处于摘机状态，U102的24脚由高电平变成低电平，此状态送到控制系统进行检测该路是否摘机，当检测到该路有摘机时，CPU再进行下一步处理。在此时用电话机拨号，用示波器可以在AX1孔中检测到信号。PBL38772集成了振铃的插入和解脱控制，当用户有人呼叫时，需给话机提供一个振铃信号（25HZ/80V），使电话振铃，当被叫用户摘机后，电路自动切断振铃信号，接通话路信号，由于控制电路中全是低压数字信号，所以该功能也是由用户线接口电路来完。二四线变换的作用就是把用户线接口电路中的话音模似信号（TR）通过该电路的转换分成去话（T）与来话（R），对该电路的要求是：1、 将二线电路转换成四线电路；2、 信号由四线收端到四线发端要有尽可能大的衰减，衰减越大越好；3、 信号由二线端到四线发端和由四线收端到二线端的衰减应尽可能小，越小越好；4、 应保持各传输端的阻抗匹配；五、实验内容1、 参考有关程控交换原理教材中的用户线接口电路等章节，对照该实验系统中的电路，了解其电路的组成与工作过程。2、 通过电话机的摘、挂机操作，了解B、R、S等功能的具体作用。3、 了解振铃插入、振铃解脱的工作原理。4、 了解二到四线转换器的工作原理。六、实验步骤1、 将一电话单机连接到用户接口模块一的电话接口J101。2、 观察和测量n 打开系统电源，按实验箱键盘上的“2”键，激活芯片 ，分别观察挂机和摘机两种情况下发光二极管是D104发光还是不发光；n 在用户1挂机的情况下，再按键盘的“2”键一次，给用户1 送振铃音，听振铃音并观察发光二极管D104的发光情况，提机后在听电话话筒并观察发光二极管D104的发光情况，若用户1提机或者停送振铃音； 3、按“F”键结束实验返回主菜单。七、实验注意事项1、 当实验过程中出现不正常现象时，请按一下ARM板上的“复位”键。 2、由于振铃信号的电压为80V，在送振铃音时一定要确保电话1挂机，在拿起电话后要立即听送振铃音。八、实验报告要求1、画出本次实验电路方框图，并能说出其工作过程。2、 整理在实验过程中记录的各种数据，并对它们进行分析，根据电路工作原理写出各种状态出现的原因，并将它们列表。