КОММУТАЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО ЭЛЕКТРОННОГО НОМЕРОНАБИРАТЕЛЯ Российский патент 1995 года по МПК H04M1/26 

Изобретение относится к телефонии, в частности к коммутационным устройствам телефонных аппаратов.

Одним из основных электрических параметров, предъявляемых к телефонным аппаратам, является электрическое сопротивление постоянному току в режиме набора номера с импульсным способом набора номера. Так, при токе питания 35 мА для телефонных аппаратов первого и второго классов сложности указанное сопротивление при замыкании шлейфа должно быть не более 50 Ом.

Одним из элементов телефонного аппарата, обеспечивающим указанный параметр, является импульсный ключ, осуществляющий непосредственно набор номера путем замыкания и размыкания линии АТС (формирует токовые и бестоковые посылки). К указанному коммутационному устройству предъявляет достаточно жесткие требования. Оно должно обеспечивать коммутацию постоянного напряжения 72 В при индуктивной нагрузке; выдерживать воздействие напряжения 220 В длительностью до 10 мс (если микротелефонная трубка снимается во время поступления вызывного сигнала); коммутацию тока до 100 мА; обеспечивать требуемые значения параметров в режимах набора номера и разговорном; иметь минимальное потребление мощности по управляющей цепи.

Известны микросхемы КР1014КТ1А, специально разработанные для телефонных аппаратов с кнопочным набором номера. Они представляют собой токовый ключ на полевом n-канальном транзисторе с индуцированным каналом и изолированным затвором. Указанный элемент коммутации имеет малое сопротивление в режиме насыщения, практически не требует для своего управления мощности и способен работать на индуктивную нагрузку.

Известно коммутационное устройство электронного номеронабирателя, содержащее клеммы для подключения к телефонной линии, два диода, аноды которых подключены к указанным клеммам, а катоды объединены и электрически связаны с разговорным узлом, два импульсных ключа, выполненных в виде полевых транзисторов, соединенных последовательно между собой и подключенных к анодам указанных диодов, параллельно указанным клеммам для подключения к телефонной линии и имеющих общий вывод управления.

Для обеспечения сопротивления не более 50 Ом в режиме замыкания шлейфа импульсный ключ построен на двух микросхемах КР1014КТ1А, включенных по схеме с объединенными истоками и затворами полевых транзисторов, входящих в их состав. При подаче на исток полевого транзистора отрицательного напряжения по отношению к стоку транзистор ведет себя как диод, тогда импульсный ключ схематично можно представить как последовательное включение микросхемы и диода.

Таким образом, указанное коммутационное устройство обеспечивает требования, предъявляемые к телефонным аппаратам 1 и 2 классов сложности, однако серийное производство полевых транзисторов в настоящее время монополизировано, в результате чего они имеют высокую стоимость.

В первых моделях телефонных аппаратов с кнопочным набором номера в качестве элементов коммутации использовались биполярные высоковольтные транзисторы, включенные по схеме с непосредственной связью (схема Дарлингтона). Основным преимуществом такой схемы является большое усиление по току и мощности, а недостатком - относительно большое падение напряжения. Известно коммутационное устройство электронного номеронабирателя, содержащее клеммы для подключения к телефонной линии, пять диодов, четыре из которых включены по мостовой схеме, одна из диагоналей которой подключена к указанным клеммам, один из выводов другой диагонали заземлен, а ее другой вывод подключен к аноду указанного пятого диода, которого электрически связан с разговорным узлом, и импульсный ключ, выполненный в виде двух транзисторов, включенных по схеме Дарлингтона, причем их коллекторы подключены к катоду указанного пятого диода, эмиттер заземлен, а база образует вывод управления.

Указанный импульсный ключ может быть реализован с помощью недефицитных и относительно дешевых биполярных транзисторов массового производства, однако известное коммутационное устройство имеет электрическое сопротивление в режиме набора номера при замыкании шлейфа не более 150 Ом, что не позволяет его отнести по этому параметру к телефонным аппаратам 1 и 2 классов сложности. Столь высокое сопротивление определяется большим падением напряжения в силовой цепи указанного коммутационного устройства, которое равно сумме падения напряжения на двух последовательно включенных диодах - пятого диода и одного из диодов диагонали моста, а также падения напряжения на составном транзисторе, которое складывается из напряжения на переходе коллектор-эмиттер одного из транзисторов и база-эмиттер другого.

Таким образом, из уровня техники следует, что построение коммутационного устройства электронного номеронабирателя, имеющего электрическое сопротивление в режиме набора номера при замыкании шлейфа не более 50 Ом, с помощью биполярных составных транзисторов массового производства в условиях серийного производства невозможно.

В основу изобретения положена задача создать коммутационное устройство электронного номеронабирателя с такой схемой импульсного ключа, которая бы обеспечивала электрическое сопротивление в режиме набора номера при замыкании шлейфа не более 50 Ом при токе 35 мА и использовании составных биполярных транзисторов массового производства без осуществления их предварительного отбора.

Поставленная задача решена тем, что в коммутационное устройство электронного номеронабирателя, содержащее клеммы для подключения к телефонной линии, диодный мост, одна из диагоналей которого подключена к указанным клеммам, один из выводов другой диагонали заземлен, а ее другой вывод электрически связан с разговорным узлом, импульсный ключ, выполненный в виде биполярных транзисторов, включенных по схеме составного транзистора, имеющего вывод управления и два силовых вывода, первый из которых подключен к выводу диагонали моста, электрически связанному с разговорным узлом, согласно изобретению введен второй импульсный ключ, биполярные транзисторы каждого из обоих указанных ключей выполнены с различным типом проводимости, каждый из указанных составных транзисторов своими двумя выводами, образующими его первый силовой вывод, подключен параллельно соответствующему диоду указанного диодного моста, электрически связывающему одну из клемм для подключения к телефонной линии с разговорным узлом, выводом, образующим его второй силовой вывод, подключен к другой указанной клемме для подключения к телефонной линии, а выводы управления обоих указанных импульсных ключей объединены.

Введение второго импульсного ключа, использование биполярных транзисторов с различным типом проводимости и подключение каждого из составных транзисторов указанных импульсных ключей параллельно диоду диодного моста позволяет исключить влияние одного из транзисторов составного транзистора на электрическое сопротивление заявляемого коммутационного устройства в режиме набора номера при замыкании шлейфа и добиться величины его сопротивления при токе 35 мА не более 50 Ом.

Предлагаемое устройство содержит клеммы 1 и 2 для подключения к телефонной линии, диоды 3-6, образующие диодный мост. Катод диода 3 и анод диода 5 подключены к клемме 1, катод диода 4 и анод диода 6 - к клемме 2, аноды диодов 3 и 4 - к выводу 7, который заземлен, катоды диодов 5, 6 - к выводу 8, который электрически связан с разговорным узлом. Первый импульсный ключ 9 содержит р-n-р-транзистор 10, n-р-n-транзистор 11, диод 12 и резистор 13. Эмиттер транзистора 10 подключен к аноду диода 5, а коллектор транзистора 11 подключен к катоду диода 5, эмиттер транзистора 11 подключен к аноду диода 6. Коллектор транзистора 10 подключен к аноду диода 12 катод которого подключен к базе транзистора 11. Переход база-эмиттер транзистора 11 зашунтирован резистором 13.

Второй импульсный ключ 14 содержит р-n-р-транзистор 15, n-р-n-транзистор 16, диод 17, резистор 18. Эмиттер транзистора 15 подключен к аноду диода 6, коллектор транзистора 16 к катоду диода 6, эмиттер транзистора 16 - к аноду диода 5, коллектор транзистора 15 - к аноду диода 17, катод которого подключен к базе транзистора 16, переход база-эмиттер транзистора 16 в общий вывод 19 управления посредством узла 20 управления, который содержит делитель напряжения, собранный на последовательно включенных резисторах 21-24, n-р-n-транзисторах 25 и 26, в базовые цепи которых включены резисторы 27 и 28, вторые выводы которых подключены к общему выводу 19 управления. Эмиттеры транзисторов 25 и 26 и общая точка резисторов 22 и 23 объединены и подключены к выводу 7. Коллектор транзистора 25 подключен к общей точке резисторов 21 и 22 и базе транзистора 10. Коллектор транзистора 26 подключен к общей точке резисторов 23 и 24 и базе транзистора 15. Резистор 21 подключен к клемме 1, а резистор 24 - к клемме 2. Делитель напряжения, выполненный в виде резисторов 21 и 22, задает смещение на составных транзисторах 10 и 11 и совместно с ними представляет аналог стабилитрона. То же самое относится и к делителю напряжения, выполненному в виде резисторов 23 и 24, и составным транзисторам 15 и 16.

Коммутационное устройство электронного номеронабирателя работает следующим образом.

В режиме "Трубка уложена" на вывод 19 управления подается логический нуль, транзисторы 25 и 26 заперты, а напряжение на базах транзисторов 10 и 15, создаваемое делителями напряжения на резисторах 21, 22 и 23, 24, недостаточно для открывания составных транзисторов 10, 11 и 15, 16. Коммутационное устройство заперто и практически не потребляет ток ни от телефонной линии, ни от цепи управления.

В режиме "Трубка уложена - вызов" на вывод 19 управления также подается логический нуль, транзисторы 25 и 26 заперты, а напряжения на базе каждого из составных транзисторов 10 ,11 и 15, 16 повышается, они начинают открываться и работать в режиме стабилитронов, ограничивая напряжение и защищая последующие узлы телефонного аппарата (разговорный узел, разговорный ключ, узел питания), являясь второй степенью защиты телефонного аппарата.

В режиме "Набора номера" на вывод 19 управления подается логическая единица и в зависимости от полярности сигнала телефонной линии на клеммах 1 и 2 открываются либо транзисторы 25, 10 и 11, либо транзисторы 26,15 и 16, которые замыкают своим сопротивлением телефонную линию.

Падение напряжения на коммутационном устройстве определяется сопротивлением шлейфа
U_ку=U_б-э10+U_k-э25+U4=
= U_k-э10+U2+U_б-э11= U5+U_k-э11, где U_ку - падение напряжения на коммутационном устройстве;
U_б-э10 - напряжение насыщения перехода база-эмиттер транзистора 10;
U_k-э25 - напряжение насыщения перехода коллектор-эмиттер транзистора 25;
U4 - прямое падение напряжения на диоде 4;
U_k-э10 - напряжение насыщения на переходе коллектор-эмиттер транзистора 10;
U12 - прямое падение напряжения на диоде 12;
U_б-э11 - напряжение насыщения на переходе база-эмиттер транзистора 11;
U5 - прямое падение напряжения на диоде 5;
U_k-э11 - напряжение насыщения на переходе коллектор-эмиттер транзистора 11.

Как видно из последнего уравнения, падение напряжение на коммутационном устройстве U_ку складывается из прямого падения напряжения на диоде 5 и напряжения насыщения на переходе коллектор-эмиттер только одного из составных транзисторов, а именно транзистора 11, в то время как коэффициент усиления указанного устройства определяется всеми тремя транзисторами 25, 10 и 11.

Как показывают проведенные испытания, при токе 35 мА указанное U_ку=0,8.. . 1,0 В, что соответствует эквивалентному сопротивлению 24..27 Ом. Ток потребления по выводу 19 управления не превышает 35 мкА, что обеспечивает высокие энергетические показатели устройства.

П р и м е р. Рекомендуются использовать следующие элементы коммутационного устройства: транзисторы 25 и 26 - типа КТ1503Е; транзисторы 10 и 15 - типа КТ502Е; транзисторы 11 и 16 - типа КТ503Е (КТ630ВМ или КТ817Г); диоды 3-6, 12 и 17 - типа КД102Б; резисторы 27 и 28 - 150 кОм; резисторы 21 и 24 - 6,8 кОм; резисторы 22 и 23 - 1,2 мОм; резисторы 13, 18 - 3 кОм.

Аналог стабилитрона на элементах 21, 22, 10, 11 и 12 выполняет роль вторичной ступени защиты телефонного аппарата от бросков напряжения в линии при поднятой трубке и при указанных элементах имеет напряжение стабилизации на уровне 80 В.

Все указанные диоды защищают транзисторы от переполюсовки напряжения.

Изобретение может быть использовано в импульсных ключах телефонных аппаратов и заменять специализированную микросхему КР1014КТ1А, обеспечивая электрическое сопротивление при замыкании шлейфа не более 50 Ом, что позволит использовать его в телефонных аппаратах 1 и 2 классов сложности.

Использование: изобретение относится к телефонии, в частности к коммутационным устройствам телефонных аппаратов. Сущность изобретения: устройство содержит две клеммы для подключения к телефонной линии, шесть диодов, вывод, подключенный к общей шине, вывод, подключенный к разговорному узлу, вывод управления, шесть транзисторов, восемь резисторов. Данное устройство имеет такую схему импульсного ключа, которая обеспечивает электрическое сопротивление в режиме набора номера при замыкании шлейфа не более 50 Ом при токе 35 мА и использовании составных биполярных транзисторов массового производства без осуществления их предварительного отбора. 1 ил.

КОММУТАЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО ЭЛЕКТРОННОГО НОМЕРОНАБИРАТЕЛЯ, содержащее первый и второй выводы для подключения к телефонной линии, третий вывод для подключения к разговорному узлу и четвертый вывод, соединенный с общей шиной, диодный мост, состоящий из четырех диодов, причем катод первого и анод третьего диодов соединены с первым выводом устройства, а катод второго и анод четвертого диодов соединены с вторым выводом устройства, аноды первого и второго диодов соединены с четвертым выводом устройства, а катоды третьего и четвертого диодов соединены с третьим выводом устройства, первый импульсный ключ, содержащий два биполярных транзистора, включенных по схеме составного транзистора, и имеющий вывод управления и два силовых вывода, первый из которых соединен с третьим выводом устройства, отличающееся тем, что в первый импульсный ключ введен третий силовой вывод, соединенный с первым выводом устройства, а второй силовой вывод первого импульсного ключа соединен с вторым выводом устройства, а также введен второй импульсный ключ, состоящий из двух биполярных транзисторов, включенных по схеме составного транзистора, и содержащий вывод управления и три силовых вывода, первый из которых соединен с третьим выводом устройства, второй соединен с первым выводом устройства, а третий - с вторым выводом устройства, при этом выводы управления первого и второго импульсных ключей соединены с базами первых транзисторов, соответствующих импульсных ключей, а третьи силовые выводы первого и второго импульсных ключей подключены к эмиттерам первых транзисторов соответствующих импульсных ключей, причем первый силовой вывод второго импульсного ключа, а также вторые силовые выводы первого и второго импульсных ключей соединены соответственно с коллектором и эмиттерами вторых транзисторов соответствующих импульсных ключей, причем в каждый импульсный ключ введен диод, анод которого соединен с коллектором первого транзистора, а катод - с базой и через введенный резистор с эмиттером второго транзистора соответствующего импульсного ключа.