用户电路设计程控交换课程设计说明书.doc

程控交换原理课程设计说明书程控交换机的用户电路的设计起止日期： 2012年12月09日 至 2012年12月15日学生姓名 朱榛塬班级通信093班学号09408200325成绩指导教师(签字)计算机与通信学院2012年 12 月 15 日课题名称程控交换机的用户电路的设计人 数6组 长 卢 文同组人员朱榛塬 龙霖 谢进 伍壁 米京课题的主要内容和参数一、设计的主要技术参数对电路设计中牵涉到的各组件的值进行计算与设计，具体的值在电路的值在电路中已有显示。二、设计任务1）设计馈电电路、混合电路。2）设计过压保护电路。3）设计振铃控制电路。4）设计监视电路、编译码器和滤波。三、设计工作量 完成对元器件的选型和有关集成电路的选用，完成电路的设计、画出相应的电路原理图，结合对程序的设计与编写，对整个设计加以综合分析，找出较佳的方案。具体任务1、完成基本的用户线接口电路设计以及对接口芯片MY88622的功能分析及研究；2、查阅相关资料及指导书以完成设计流程；3、完成对单片PCM编译码集成电路TP3057的电路的研究设计。时间安排与完成情况12月09日 组员召开研讨会、任务分配、课题理解；12月10日 功能分析、电路设计和实现；12月11日-14日 各组员设计相应的电路，编写并完成各自的任务；12月15日 总结、书写实验报告；一、题目名称 程控交换机的用户电路的设计二、题目意义通过对用户线接口电路芯片MY88622以及单片PCM编译码集成电路TP3057的电路组成、使用方法和性能指标的学习，以致设计成用户电路部分，使我们能对程控交换的用户电路工作原理以及用户状态改变的识别原理有更深层的理解和掌握。三、设计原理1、用户电路原理用户电路也可称为用户线接口电路（Subscriber Line Interface CircuitSLIC）。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）分为模拟用户接口电路和数字用户接口电路两种。模拟用户线接口电路在实现上的最大压力是应能承受馈电、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。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），其余功能由集成模拟SLIC完成。在布控交换机中，向用户馈电，向用户振铃等功能都是在线路中实现的，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。图一为模拟用户线接口功能框图。振铃继电器铃流发生器馈电电源模拟用户线过压保护电路测试开关馈电电路混合电路编码器解码器低通平衡网络低通发送码流接收码流(编码信号)b测试总线振铃控制信号用户线状态信号图一 用户线接口功能框图模拟用户线接口电路的功能可以归纳为BORSCHT七种功能，具体含义是： （1）馈电（B-Battery 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18m A.（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（S-Supervision）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（C-CODEC/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（300Hz-3400Hz）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（TTest）对用户电路进行测试。2、MY88622芯片原理及参数在本设计系统中，用户线接口电路选用的是MY88622。MY88622是2/4线厚膜混合用户线接口电路。它包含向用户话机恒流馈电、用户端口或局用端口三元件阻抗、用户摘机后自行截除铃流、摘挂机的检测及音频或脉冲信号的检测、无变压器语音信号的2/4线混合转换、外接振铃继电器驱动输出、环路馈电中断。MY88622用户电路的双向传输衰耗均为1dB，供电电源为+ 5 V和5 V，MY88622还将输入的铃流信号放大以达到电话振铃工作的要求，即达到+75V的有效值。其各项性能指标符合邮电部制定的有关标准。（1）该电路的特点：无变压器2/4 线转换用户环路恒流馈电用户端口或局用端口三元件阻抗摘挂机及拨号脉冲检测铃流继电器驱动环路馈电中断铃流自动截断（2）主要技术指标：对地不平衡度数 典型60dB(300Hz3400Hz)阻抗特性 A 型为200+560*0.1uFAB 型为200+680*0.1uFC 型为6002 线回损失 30dB衡重噪音 典型值 -75dB传输损耗 A、B 端至VX 端为 -1dBVR 端至A、B 端为 -1dB馈电功耗 在正常工作时仅为1W，静态时约为50mW正常工作环阻值 1.8K5K（3）MY88622 外形尺寸图（4）引脚说明:引脚号 名 称 说 明1 TF 内部连接,外部不用2 LPGND 环路地及系统相对于Vbat 的地,通常与GNDA 连接3 VR话音接受端(输入),使4 线模拟信号传入SLIC4 LED 环路状态LED 显示,低电平有效5 VEE负电源端(-5V)6 GNDA模拟地(0V)7 NC 外部悬空8 Vx 话音发送端(输出),使4 线模拟信号传出SLIC9 TIP 连接电话线T 端10 RING 连接电话线R 端11 RF 铃流回路端,与铃流继电器连接12 VCC 正电源端(+5V)13 RC 铃流继电器控制端(输入),高电平有效14 RD 铃流继电器驱动端,下拉方式工作15 NC 内部连接,外部不用16 RGND 铃流继电器地,与GNDA 连接17 NC 外部悬空18 Vbat 环路馈电电源(-48V)19 NC 内部连接,外部不用20 SHK 摘机检测(输出),高电平有效3、PCM的基本原理 图二 数字通信示意框图 量化是将样值幅度取值连续的模拟信号变成样值幅度取值离散的数字信号。即是将信号的幅度取值限制在有限个离散值上。只要信号的幅值落在某一个量化级内的中间值或起始值来代表信号的量化值。信号的量化方法通常有两种：（1）均匀量化 （1）非均匀量化。非均匀量化的量化间隔是不相等的，大信号区的量化间隔大，小信号区的量化间隔小，即量化间隔V是不固定的。目前在国际上广泛采用的只有两种：A律和u律。A律压扩特性是根据非均匀量化的概念推导出来的，它是一个种对数压扩特性，分为两段。其输出y与输入x的关系为： y=A/(1+lnA)x (0x(1/A) y=(1+lnAx)/(1+lnA) (1/Ax1) 图三 A率压扩特性13折线示意图其中常数A为压缩系数，表示压缩的程度。A值不同，压扩特性也就不同，如图所示。A=1，y=x，为一条直线，表示不无压缩，即为均匀量化情况。A值越大，在小信号处的斜率越大，对提高小信号的信噪比越有利。目前各厂家多采用A=87.6的压扩特性。图四 A率压扩特性示意图u律压扩特性是根据三极管的特性而演变的，它也是一种对数压扩特性。其输出y和输入x的关系式为：y=ln(1+u|x|)/ln(1+u) (0x1)u为压缩系数，当u=0时，相当无压缩。u越大则压缩效果越明显。早期用u=100,现在采用u=255。四路数字电话编译码电路的原理图都是一样的，因此只对其中一路进行说明。图二就是一路的PCM编译码电原理框图。 SLIC电路PCM编译码数字程控交换网络图五 PCM编译码电原理框图PCM编译码电路本系统使用TP3057来完成。FSXBCLKXDX8KHz帧同步信号输入2.048MHz时钟输入PCM数字信号输出DRPCM数字信号输入 图六 PCM编译码数字信号波形图（1）该电路特点发送高通低通滤波器。接收低通滤波器。RC噪声滤波器。A率编码解码。（2）技术指标内部基准源，内部自零电路。串行I/O接口。5V工作电压。D3/D4和CCITT标准。低功耗50MW，自动休眠功能，休眠模式时功耗3MW。兼容TTL和CMOS逻辑电平。（3）芯片介绍引脚 名称 说明 1 VBB -5V供电引脚2 GNDA 模拟地3 VFR0 模拟输出端4 VCC 5V供电引脚 5 FSR 接收帧同步6 DR 接收数据输入 7 BCLKR 接收位时钟 8 MCLKR 接收主时钟9 MCLKX 发送主时钟 10 BCLKX 发送位时钟 图七 TP3057封装图11 DX 发送数据输 12 FSX 发送帧同步13 /TSX 输出使能 14 GSX 输出增益端15 VFXI- 反相输入端16 VFXI 同相输入端 （4）内部结构 图八 典型应用电路图图八是TP3057的应用电路图，图九是它的内部结构图。从两图中我们可以看到，信号由输入端输入，经放大以后经由RC噪声滤波，带通滤波送给编码部分。编码部分由S/H DAC、比较器、A/D控制电路、自归零电路和反馈组成，编码的数据送给发送寄存器保存，发送帧同步信号到来后就由DX端输出。输入的PCM数据由DR端输入，帧同步信号到来后，送给S/H DAC进行数模转换，经由带通滤波器、RC噪声滤波和音频放大后由VFR0端输出。 图九 TP3057内部结构图四、设计主要功能测试实现图十是MY88622内部电路方框图。图十一是用户线接口电路电原理图。图十 MY88622功能框图1）向用户话机供电，MY88622可对用户话机提供恒流馈电，馈电电流由VBAT以及VDD供给。当环路电阻为2K时，馈电电流为18 mA。具体如下： A、供电电源VBAT采用-24V； B、在静态情况下（不振铃、不呼叫），-48V电源通过继电器静合接点至话机； C、在振铃时，-24V电源通过振铃支路经继电器动合接点至话机； D、用户挂机时，话机叉簧下压，馈电回路断开，回路无电流流过；图十一 MY88622 数字程控交换机用户接口电路应用接线图 E、用户摘机后，话机叉簧上升，接通馈电回路（在振铃时接通振铃支路）回路。 2）MY88622内部具有过压保护的功能，可以抵抗保护TIPRING端口间的瞬时高压，如结合外部的热敏与压敏电阻保护电路，则可抵抗保护250V左右高压。3）振铃电路可由外部的振铃继电器和用户电路内部的继电器驱动电路以及铃流电源向用户馈送铃流：当继电器控制端 (RC端) 输入高电平，继电器驱动输出端 (RD端) 输出高电平，继电器接通，此时铃流源通过与振铃继电器连接的11端 (RF端) 经TIPRING端口向被叫用户馈送铃流。当控制端 (RC端) 输入低电平或被叫用户摘机都可截除铃流。用户电路内部提供一振铃继电器感应电压抑制箝位二极管。4）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输出低电平，以向控制系统表示用户“闲”；LED输出0，发光管灭。 B、用户摘机时，用户状态检测输出端输出高电平，以向控制系统表示用户“忙”；LED输出1，发光管亮。 C、用户若拨电话号码为脉冲拨号方式时，该用户状态输出端应能送出拨号数字脉冲。回路断开时，送出低电平，回路接通时送出高电平（注：本实验系统不选用脉冲拨号方式，只采用DTMF双音多频拨号方式）；5）在TIPRING端口间传输的语音信号为对地平衡的双向语音信号，在四线VR端与VX端传输的信号为收发分开的不平衡语音信号。MY88622可以进行TIPRING端口与四线VR端和VX端间语音信号的双向传输和2 / 4线混合转换。6）MY88622可以提供用户线短路保护：TIP线与RING线间，TIP线与地间，RING线与地间的长时间的短路对器件都不会损坏。7）MY88622提供的双向语音信号的传输衰耗均为40dB。8）MY88622的四线端口可供语音信号编译码器或交换矩阵使用。五、设计调测所需仪器20M通用示波器一台；万用表一块，电话一部；RCCKII型实验箱一台。6、 心得体会 在这次设计的整个过程中，我们通过查找大量资料，请教老师，以及不懈的努力，在用户电路研设计过程中对多个模块的功能芯片进行了深入的研究，经过多次的尝试以及对芯片MY88622和芯片TR3057的相关功能研究，才得以顺利完成了此次设计；这使得我们在动手能力以及思考能力上有了很大的提高。要面对社会的挑战，只有不断的学习、实践，再学习、再实践。然而在设计过程中，组员们默契的合作以及分工协