浙工大现代交换原理实验报告

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通信1202金艳霞202203110210

试验1交换系统的用户接口

一、试验目的

1．全面了解用户线接口电路功能（BORST）的作用及其实现办法；

2．通过对用户模块电路PBL38710电路的学习与试验，进一步加深对BORST功能的理解。

二、电路工作原理

（一）基础原理介绍

用户电路也可称为用户线接口电路（SubscriberLineInterfaceCircuit—SLIC）。任何交换机都具实用户线接口电路。按照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，过去都是采纳晶体管、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功能中过压庇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，馈电电压普通是-60V，用户的馈电电流普通是20mA～30mA，铃流是25Hz,90V左右，而在程控交换机中，因为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担当完成，再加上其它一些要求，程控交换机中的用户线接口电路普通要具有馈电（B），振铃（R）、监视（S）、编译码（C）、混合（H）、测试（T）、过压庇护（O）等七项基本功能。图2-1为

模拟用户线接口功能框图。

PBL38710TP3057

图2-1模拟用户线接口功能框图

测试总线

振铃控制信号用户线状态信号

铃流发生器馈电电源模拟用户线

过压庇护电路

测试开关

振铃继电器

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

(编码信号)a

b

（二）用户电路组成原理

在本试验系统中，用户线接口电路选用的是PBL38710集成电路。PBL38710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、向被叫用户话机馈送铃流、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识别，用户线是否有话机的识别，语音信号的2/4线混合转换，外接振铃继电器驱动输出。PBL38710用户电路的双向传输衰耗均为﹣1dB，供电电源为+5V和﹣5V，PBL38710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。

三、试验内容

1.查找芯片PBL38710的具体资料，了解其主要性能和特点。

2.认识用PBL38710组成的用户线接口电路。

四、试验记录

1.TP301、TP302、TP306在摘挂机时的工作电平变化

TP301摘挂机

TP302摘挂机

TP306摘挂机

电平（mv）

TP301TP302

TP306

摘25.6-2.26520挂

-857

-1.44

37．1

五、试验总结

1．电路方框图及其工作过程。

PBL38710可对用户话机提供恒流馈电，馈电电流由VBAT以及VDD供应。给电路供电当继电器控制端(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衔接的15端(RV端)经TIP--RING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。监视用户线的状态变化即检测摘挂机信号在TIP--

控制信号1控制信号2状态指示

语音发送支路语音接收支路

振铃控制

内部电源稳压电路

输入控制译码

二/四

线接口

摘机检测馈电与平衡电路

话音通道传输

振铃控制

//

电话接口

RING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端与端传输的信号为收发分开的不平衡语音信号。PBL38710可以举行TIP--RING端口与四线VR端和端间语音信号的双向传输和2/4线混合转换。

2．用户接口电路的主要功能。

1)向用户话机供电

2)PBL38710内部具有过压庇护的功能，可反抗庇护TIP--RING端口间的瞬时高压

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

4)监视用户线的状态变化即检测摘挂机信号

5)PBL38710可以举行TIP--RING端口与四线VR端和端间语音信号的双向传输

和2/4线混合转换。

6)提供用户线短路庇护

7)PBL38710提供的双向语音信号的传输衰耗均为－40dB。可调节。

8)PBL38710的四线端口可供语音信号编译码器或交换矩阵使用。

试验2多种信号音及铃流

一、试验目的

1．了解常用的几种信令信号音和铃流发生器的电路组成和工作过程；

2．认识这些信号音和铃流信号的技术要求及测量办法。

二、试验原理

在用户话机与交换机之间的用户线上，要沿两个方向传递语言信息。但是，为了实现一次通话，还必需沿两个方向传送所需的控制信号。比如，当用户想要通话时，必需首先向程控机提供一个信号，能让交换机识别并使之预备好有关设备，此外，还要把指明呼叫的目的地的信号发往交换机。当用户想要结束通话时，也必需向电信局交换机提供一个信号，以释放通话期间所使用的设备。除了用户要向交换机传送信号之外，还需要传送相反方向的信号，如交换机要向用户传送关于交换机设备情况，以及被叫用户状态的信号。

CPLD可编程器件输出的信令及控制信号（请参见图2-3用户线接口电路电原理图）1．用户信令挑选控制信号,如SELA0-3,SELB0-3,SELC0-3,SELD0-3。

2．拨号音信号（Dialsignal）3．回铃音信号（Echosignal）

4．忙音信号（Busysignal）5．铃流信号（Ringsignal）

6．振铃通断控制信号CA,CB,CC,CD7.其它工作时钟及片选信号

图3-1CPLD可编程器件内部框图

三、试验内容

用示波器测量各测量点拨号音、忙音、回铃音及铃流控制信号的波形。

四、试验记录测试点波形

1．TP07、TP08、TP09及TP10各测量点的波形

时分交换模块（U202）控制与定时

话音、信号音切换控制

信号音产生

t

TP09拨号音0

0.35s

0.35s

0.35s

0.35s

0.35s

0.35s

0.35s

0.35s

0.35s

t

忙音

0t

铃流信号

TP081s2s3s4s5s6s8s9s

10s

11s

t

回铃音TP07TP10

2．摘下电话A，听电话听筒中传出的声音，即拨号音，TP303点波形

3.电话A拨号49，拨号音停，然后听电话听筒中传出的声音，即回铃音，TP303点波形

4．玲流音

五、试验总结

测量点TP08：回铃音，由U01EPM240可编程器件产生，为1秒通、4秒断的重复周期为5秒的信号，幅度在5V左右。。测量时注重示波器的扫描周期的调整。

测量点TP07：忙音，由U01EPM240可编程器件产生，为0.35秒通，0.35秒断的重复周期为0.7S的500Hz的信号，幅度在5V左右。，测量时注重示波器的扫描周期的调整。测量点TP09：拨号音，由U01EPM240可编程器件产生，频率为500Hz，幅度在5V左右。测量时注重示波器的扫描周期的调整。

测量点TP10：铃流音，由U01芯片EPM240可编程器件产生的25Hz方波经RC积分电路后形成，测量时注重示波器的扫描周期的调整。测试点TP303：电话呼叫时的产生详细信号音。

不同呼叫音时TP303波形与对应CPLD波形全都。

试验3双音多频（DTMF）接收与检测（选作）

一、试验目的

1．观测电话机发送的DTMF信号波形；

2．了解电话号码双音多频信号在程控交换系统中的接收和检测办法；3．认识该电路的组成结构及工作过程。

二、试验电路工作过程

1.DTMF接收器包括DTMF分组滤波器和DTMF译码器，其基本原理如图4-1所示。DTMF接收器先经高、低群带通滤器举行fL/fH区别，然后过零检测、比较，得到相应于DTMF的两路fL、fH信号输出。该两路信号经译码、锁存、缓冲，恢复成对应于16种DTMF信号音对的4比特二进制码（D1～D4）。

图4-1典型DTMF接收器原理框图

2．电路的基本工作原理

它完成典型DTMF接收器的主要功能：输入信号的高，低频组带通滤波、限幅、频率检测与确认、译码、锁存与缓冲输出及振荡，监测等，详细说来，就是DTMF信号从芯片的输入端输入，经过输入运放和拨号音抑制滤波器举行滤波后，分两路分离进入高、低频组滤波器以分别检测出高、低频组信号。

输入电路

高频组带通滤波器

过零检测器

码变换

锁存与缓冲

过零检测器

低频组带通滤波器

信号输入

D1D2D3D4

假如高、低频组信号同时被检测出来，便在EC0输出高电平作为有效检测DTMF信号的标志；假如DTMF信号消逝，则EC0即返至低电平，与此同时，EC0通过外接R向C充电，得到CI、GT。

若经tGTP延时后,CI、GT电压高于门限值VTst时，产生内部标志，这样，该电路在浮现EC0标志时，将证明后的两单音送往译码器，变成4比特码字并送到输出锁存器，而CI标志浮现时，则该码字送到三态输出端D01～D04，另外，CI信号经形成和延时，从CID端输出，提供一选通脉冲，表明该码字已被接收和输出已被更新，如若积分电压降到门限VTst以下，使CID也回到低电平。

图3-3双音多频试验系统的电原理框

三、试验内容

1．用示波器观看并测量发送DTMF信号的波形。

2．用示波器观看DTMF接收器译码数据输出允许端EN的测量点，拨号时注重其相应允许端的电平变化。

四、试验记录及总结

1．将电话A用户摘机，听到拨号音后开头拨打对方号码，拨号时TP308的电平变化

来自第一路的DTMF信号输入DTMF电路8870

来自其次路的DTMF信号输入

来自CPU控制输入

来自CPU控制输入

D01D02D03D04

至记发器单元

开关1

开关2

2．长按电话A的“1”键不放，1VT衔接铆孔的波形

3．长按电话B的某键（1、2、3……等）不放，调节好示波器，观看2VT衔接铆孔的波形

试验4用户话路PCM编译码（选作）

一、试验目的

1．把握PCM编译码器在程控交换机中的作用；

2．认识单片PCM编译码集成电路TP3057的电路组成和使用办法；

3．观测TP3057各测量点的工作波形。

二、试验原理

电话用户电路的模拟信号与数字信号的变换是通过PCM编译码器完成的。PCM（脉冲编码调制）就是把一个时光延续、取值延续的模拟信号变换成时光离散、取值离散的数字信号后在信道中传输。脉冲编码调制是对模拟信号举行抽样，量化和编码。本试验中采纳TP3057集成电路完成PCM编码和译码功能。

TP3057

GeneralDescription：TheTP3057familyconsistsofA-lawmonolithicPCM

CODEC/filtersutilizingtheA/DandD/AconversionarchitectureshowninFigure1,andaserialPCMinterface.Thedevicesarefabricatedusing

National'sadvanceddouble-polyCMOSprocess(microCMOS).Theencode

portionofeachdeviceconsistsofaninputgainadjustamplifier,an

activeRCpre-filterwhicheliminatesveryhighfrequencynoisepriortoenteringaswitched-capacitorband-passfilterthatrejectssignalsbelow200Hzandabove3400Hz.Alsoincludedareauto-zerocircuitryanda

compandingcoderwhichsamplesthefilteredsignalandencodesitinthecompandedm-laworA-lawPCMformat.Thedecodeportionofeachdevice

consistsofanexpandingdecoder,whichreconstructstheanalogsignalfromthecompandedm-laworA-lawcode,alow-passfilterwhichcorrectsforthesinx/xresponseofthedecoderoutputandrejectssignalsabove3400Hzfollowedbyasingle-endedpoweramplifiercapableofdrivinglowimpedanceloads.Thedevicesrequiretwo1.536MHz,1.544MHzor2.048MHztransmitandreceivemasterclocks,whichmaybeasynchronous;transmitandreceivebitclocks,whichmayvaryfrom64kHzto2.048MHz;andtransmitand

receiveframesyncpulses.ThetimingoftheframesyncpulsesandPCMdataiscompatiblewithbothindustrystandardformats。

在PCM脉冲编码调制中，话音信号先经防混叠低通滤波器，然后举行脉冲抽样，变成8KHz重复频率的抽样信号（即离散的脉冲调幅PAM信号），然后将幅度延续的PAM信号用类似“四舍五入”方法量化为有限个幅度取值的信号，再经编码后转换成二进制码。对于电话。CCITT规定抽样率为8KHz，每抽样值编8位码，即共有28=256个量化值，因而每话路PCM编码后的标准数码率是64kb/s。此芯片的压缩特性是A律十三折线非匀称量化编码，常应用于PCM30/32路系统中。普通以2.048Mbit/s的速率来传送信息（可容纳32路PCM编码）。它的发送时序与接收时序直接受U01产生的脉冲信号FSX和FSR控制。单路PCM编码数据是在某一个确定的时序中被发送出去，而在其它时序编码器是没有输出的。同样在一个PCM帧里，单路PCM译码能在某一个确定的时序里，接收8位PCM码。

三、试验记录

1.1VT点波形应与电话B的2VR点波形同（模拟信号），TP304波形应与TP405波形同

2.按键，看对应的PCM编码波形变化；

按6键发

按6键收

按1键发

四、总结

1.时序信号在时分复用中所起的作用。

作为同步脉冲信号，便于采样。

试验5空分交换网络原理

一、试验目的

1．把握程控交换中空分交换网络交换的基本原理。

二、电路原理

由图11-1可知，该试验系统是由4路模拟电话用户电路、空分交换网络、交换控制电路、液晶显示和供电系统电路等组成，构成一个程控模拟交换机。

图11-1试验系统的交换网络结构方框图

电话用户电路在前面试验中已作具体的介绍，这里不再重复。空分交换网络采纳一片8×16模拟交换矩阵MT8816芯片，使用说明将在后面开发试验中具体介绍。交换网络控制器由U103等器件构成，U103中写有模拟交换矩阵MT8816的交换控制子程序及地址接续表，按照电话用户的呼叫状况，控制模拟交换矩阵对应的交错点闭合，即完成模拟语音信号的空分交换。图11-1中的交换矩阵交错闭合点即是电话A与电话B通信的暗示图。图中1VT、2VT、3VT、4VT分离为电话A、电话B、电话C和电话D的去话模拟语音信号；1VR、2VR、3VR、4VR分离为电话A、电话B、电话C和电话D的来话模拟语音信号。

三、试验内容

利用空分交换网络举行两部电话单机通话，对工作过程作记录。

四、试验记录

1．同时测试1VT、2VR两点或2VT、1VR两点，是否有波形,按键说话时是否有变化；没有波形，有变化

2.示波器两探头放在1VT、2VR两点上。电话A摘机，拨号49，1VT能测到波形

用户电路

用户电路

用户电路

用户电路

空分交换网络MT8816

电话A

电话B

电话C

电话D或市话

交换网络控制电路

1VT2VT3VT4VT

1VR

2VR3VR

4VR

3．两路电话用户间通话。此时，按键或说话，同时观看示波器，哪个探头测到波形，波形是否一样；都有；一样

4．收发话占用8816交换线状况

ABCD发Y0-35Y1-37Y2-39Y3-1收

X0-33

X1-32

X2-31

X3-30

五、总结

1．正常呼叫的操作步骤。

用户拨号，发出信号，信号通过交换网络交换信号，发送给接受方，接受方接收2．电话间空分交换的衔接暗示图。

试验6时分复用与时分交换原理

一、试验目的

1．把握程控时分交换网络的基本原理；2．了解MT8980芯片的工作原理和使用办法。

二、电路原理

本节时分交换是采纳MT8980来实现的。由图12-1可知，该试验系统是由4路数字电话用户电路、时分交换网络、交换控制电路、液晶显示和供电系统电路等组成，构成一个程控

用户电路

用户电路

用户电路

用户电路

空分交换网络MT8816

电话A

电话B

电话C

电话D或市话

交换网络控制电路

1VT2VT3VT4VT

1VR

2VR3VR

4VR

数字交换机。

图12-1试验系统的交换网络结构方框图

数字电话用户电路包括模拟电话接口电路和PCM编译码电路，前面试验都已作具体介绍。时分交换网络采纳一片8线×32信道数字交换专用芯片（它内部包含串-并变换器，数据存储器、帧计数器、控制接口电路、接续存储器、控制寄存器、输出复用电路及并-串变换器等功能单元。输入和输出均衔接8条PCM基群30／32路数据线，在控制信号作用下，可实现240／256路数字话音或数据的无堵塞数字交换），其使用说明将在后面开发试验中具体介绍。交换网络控制器由U103等器件构成，U103中写有MT8980的交换控制子程序准时隙搬移地址表，按照电话用户的呼叫状况，将一方发送的PCM基群上的某个时隙数据搬移到对方接收的PCM基群上的某个时隙上去，即完成数据的时分交换。如图12-2所示，为PCM基群中一帧数据的暗示图。MT8980举行时分交换时采纳的是挨次读入、控制读出的T交换单元，四路话路的PCM数据按挨次读入芯片内部的数据存储器中，在呼叫建立阶段按照呼叫命令，为每路PCM数据选定一个输出时隙，这样维持不变直到通话结束。

电话A、电话B、电话C和电话D的PCM编码数据数率为2.048Mb/s，各自的发送和接收默认时隙相同，分离为第4时隙(TP02)、第8时隙(TP03)、第16时隙(TP04)和第24时隙(TP05)。参考0时隙为TP01(负向脉冲)，发送的PCM数据流在TP304、TP404、TP504和TP605均可测试，接收的PCM数据流在TP305、TP405、TP505和TP604均可测试。此时，交换方式应挑选“时分MT8980”。在实际交换中，接收到的PCM数据流将比发送的PCM数据流延迟一帧时光，测试波形时请注重观看。三、试验内容

理解时分交换原理，利用时分交换网络举行两部电话单机通话，记录工作过程。四、试验记录

1.TP304和TP405波形

用户电路

用户电路

用户电路

用户电路

时分交换网络MT8980

电话A

电话B

电话C

电话D

交换网络控制电路

第4时隙第8时隙

第16时隙

第24时隙

编译码

编译码

编译码

TP304

TP305

TP404TP405

TP505

TP504

TP604

TP6045

编译码

单机按键或说话后有变化

2.电话A摘机，拨号49，TP304、TP405波形

3.两路电话用户间的正常通话。此时按键或说话，同时观看示波器，TP304、TP405都能

测到波形，波形一样；

五、总结

1．简述时分交换与空分交换的差别。

一个为时分复用，一个为空间复用

试验7数字时分中继自环通信

一、试验目的

1．通过时隙的转变和调节试验，进一步理解时分复用的概念。

二、试验办法

此试验中，可按照用户设置转变各话路数据时分复用的时隙位置。如图15-1所示，四个话路（即电话A、电话B，电话C、电话D的PCM的编码数据）复用时隙的默认设置为04、08、16、30，“确认”后可用示波器双踪通道同时观测4TP01和TP06，通过测量该两点波形来观看32个时隙内的四个话路时隙重新分配的状况，其中TP06为8KHz帧同步负向窄脉冲信号（零时隙位置），4TP01为四个话路时隙重新分配后输出的波形，如图15-2所示。设置时，闪动的数字即表示对应话路的时隙位置当前可设置，通过上下键可更改此数字。按“确认”键，可更改下一话路的时隙位置，或完成了所有设置并输出时分复用波