数字程控交换技术实验指导书.doc
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1、实验一 用户接口电路实验 一、实验目的1全面了解用户线接口电路功能(BORST)的作用及其实现方法;2通过对用户模块电路PBL 387 10电路的学习与实验,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(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
2、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馈电(B),振铃(R)、监视(S)、编译码(C)、混合(H)、测试(T)
3、、过压保护(O)等七项基本功能。图2-1为模拟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)
4、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。本功能将在实验6中详细介绍。 (6)混合(HHyhird)完成二线与四线的转换功能,即实现用户二线双向信号与发送,接收支路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”。 本功能将在实验8中详细介绍。(7)测试(TTest)对用户电路进行测试。铃流发生器馈电电源模拟用户线过压保护电路
5、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接收码流(编码信号)ab测试总线用户线状态信号振铃控制信号 PBL 387 10 TP3057 图2-1 模拟用户线接口功能框图(二)用户电路组成原理在本实验系统中,用户线接口电路选用的是PBL 387 10集成电路。PBL 387 10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。PBL 387 10用户电路的双向传输衰耗均为1dB,供电电源为+ 5
6、V和5 V,PBL 387 10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)该电路的基本特性 1向用户馈送铃流 2向用户恒流馈电 3过压过流保护 4被叫用户摘机自截铃 5摘挂机检测和LED显示 6音频或脉冲拨号检测 7振铃继电器驱动输出 8语音信号的2/4线转换 9能识别是否有话机 10无需耦合变压器 (2)用户线接口电路主要功能控制信号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 图2-2 PBL 387 10内部电路
7、方框图图2-2是PBL 387 10内部电路方框图。图2-3是用户线接口电路电原理图。图2-3中,1VT为电话接口电路发话端的铜铆孔接口,1VR为电话接口收话端的铜铆孔接口。在电话收话端,从1VR过来的语音信号、拨号音(Dial Signal)、 忙音(Busy Signal)和回铃音(Echo Signal)等信号在电子开关U306(CD4066)的控制下分时接通。电子开关控制信号分别为SELA0、SELA1、SELA2和SELA3,高电平时对应的信号接通,低电平时对应的信号断开。图2-3用户线接口电路电原理图 1向用户话机供电,PBL 387 10可对用户话机提供恒流馈电,馈电电流由VBA
8、T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-48V; 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,-48V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; 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)。2PBL 387 10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
9、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15端 (RV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输出低电平,以向CPU中央集中控制系统表示用户“忙”; C 用户若拨电话号码为脉冲拨号方式时,该用户状态
10、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。PBL 387 10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。6PBL 387 10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。7PBL 387 10提供的双向语音信号的传输衰耗均为40dB。该传输衰耗可以通过PBL 3
11、87 10用户电路的内部调整,也可通过外部电路调整8PBL 387 10的四线端口可供语音信号编译码器或交换矩阵使用。三、实验内容1.查找芯片PBL 387 10的详细资料,了解其主要性能和特点。2.熟悉用PBL 387 10组成的用户线接口电路。四、实验步骤1打开实验箱右侧的总电源开关,电源输入电路加电,电源指示灯(左上角的LED发光二极管)亮;2电话A的J301接上电话单机;3. 用示波器分别观测TP301、TP302、TP306在摘挂机时的工作电平变化,具体如下:TP301、 TP302:电话A用户的二线模拟线上测试点。TP301接入PBL38710芯片的TIPX端;TP302接入PBL
12、38710芯片RINGX端;注意此部分测试与其它地方不一样,示波器的地线夹子接其中一个测试点,探头接另外一个测试点。此时,双踪示波器的另一个测试探头地线夹子不可接其它地线测试点(GND),因为示波器两探头的地线是连通在一起的;TP306:电话用户模块用户摘挂机工作状态测量点。用户电话摘机时,输出低电平;用户挂机时,输出高电平。五、实验报告要求 1 画出本次实验的电路方框图,叙述其工作过程。2 根据实验概括叙述用户接口电路的主要功能。实验二 多种信号音及铃流发生器实验一、实验目的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熟悉这些信号音和铃流信号的技术要求及测量方法。二、电路工
13、作过程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,还必须沿两个方向传送所需的控制信号。比如,当用户想要通话时,必须首先向程控机提供一个信号,能让交换机识别并使之准备好有关设备,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,也必须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状况,以及被叫用户状态的信号。由此可见,一个完整电话通信系统,除了交换系统和传输系统外,还应有信令系统。用户向电信局交换机发送的信号有用户状态信号(一般为直流信号
14、)和号码信号(地址信号)。交换机向用户发送的信号有各种可闻信号与振铃信号(铃流)两种。 A各种可闻信号:一般采用频率为500Hz的方波信号,例如: 拨号音:(Dial tone)连续发送的500Hz信号。 回铃音:(Echo tone)1秒送,4秒断的5秒断续的500Hz信号。 忙音: (busy tone)0.35秒送,0.35秒断的0.7秒断续的500Hz信号。B振铃信号(铃流):一般采用频率为25Hz,幅度为75V15V的交流电压,以1秒送,4秒断的5秒断续方式发送。在本实验系统中,CPLD可编程器件EPM240用作程控交换系统的交换/控制模块与各种信号产生模块,简称信令信号产生单元。其
15、内部逻辑组成框图如图3-1所示。 EPM240在系统编程时,无需专门的编程器,器件安装在系统中后,用户可以在不改变电路结构或电路板硬件设置的情况下,不必拔出芯片即可为重构逻辑而对芯片进行编程或重新编程。这将使设计修改更加方便,逻辑功能更加灵活,编程更加快捷。通过对CPLD器件EMP 240进行编程,产生程控交换所需各种用户信令信号的输出,加电即运行。 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用户信令选择控制信号,如SELA0-3, SELB0-3, SELC0-3 ,SELD0-3。2拨号音信号(Dial signal) 3回铃音信号(Echo sig
16、nal) 4忙音信号(Busy signal) 5铃流信号(Ring signal) 6振铃通断控制信号CA,CB,CC,CD7. 其它工作时钟及片选信号摘挂机控制记发器与信令处理器(U101)接口PCM定时主处理器与交换控制器(U103)接口时分交换模块(U202)控制与定时信号音产生话音、信号音切换控制图3-1 CPLD可编程器件内部框图关于信令信号的波形可见图3-2波形示意图: 回铃音:由U01 EPM 240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1V左右。测量为TP08。测量时注意示波器的扫描周期的调节。 忙音: 由U01 EPM240可编程器件产生,为0.35
17、秒通,0.35秒断的重复周期为0.7S 的500Hz的信号,幅度在1V左右。测量点为TP09,测量时注意示波器的扫描周期的调节。拨号音:由U01 EPM 240可编程器件产生,频率为500Hz,幅度在1V左右。测量点为TP10,测量时注意示波器的扫描周期的调节。铃流音:由U01芯片EPM 240可编程器件产生的25Hz方波经RC积分电路后形成,它的测量点为TP11,测量时注意示波器的扫描周期的调节。铃流信号送入PBL 387 10后,需要通过功率提升,向用户话机送出铃流,完成振铃。各电话用户的振铃通断控制信号分别为CA、CB、CC、CD,在TP307可以测出CA,其他几个点和CA一样,省略了测
18、量点。 00.35s0.35s0.35s0.35s0.35s0.35s0.35s0.35s0.35st忙音0t铃流信号TP081s2s3s4s5s6s8s9s10s11s7st回铃音TP09TP110tTP10拨号音0图3-2 各测量点波形图示意图三、实验内容1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、实验步骤1打开实验箱右侧电源开关,电源指示灯亮,系统工作,薄膜开关选择“人工交换”, 具体设置说明请参见附录;2调整好示波器状态,先分别测量TP08、 TP09、TP10及TP11各测量点的波形,了解各点波形的特征;3下面我们将把上列CPLD产生的各信令信号波形与电话呼叫
19、时具体信号音进行对比实验,让学生对这些信号特征有个感性的认识;电话A、电话B分别接上电话单机。4摘下电话A,听电话听筒中传出的声音,即拨号音,对照测量TP303点波形(此时情况同TP10),记录并画出波形的示意图;5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,对照测量TP303点波形(此时情况同TP08),记录并画出波形的示意图;6此时,电话B振铃响,此信号是由TP11的信号送到电话接口电路后经功率提升,在中央控制单元的控制下,铃流信号驱动电话B振铃(振铃信号功率较大,不要求测量)。 7当电话A摘机后超过20秒无拨号、拨空号或电话B忙(已摘机)等,此时听电话A听筒中传出的声
20、音,即忙音,对照测量TP303点波形(此时情况同TP09),记录并画出波形的示意图;8更换电话B进行实验,实验步骤与上同,对应的测试点为TP403。注意:TP303测试点上信号会因电话呼叫接续情况不同而不同。电话B、C、D对应的测试点分别为:TP403、TP503、TP604。五、实验注意事项1此项实验必须要由两人合作完成。2此时只有信令的自动交换而没有信息的交换,所以实际上是不能通话的。3. TP08、TP09、TP10、TP11所测波形,只是CPLD直接产生的或者经过积分的波形,不受电话呼叫接续的控制。六、实验报告要求1认真画出实验过程各测量点波形。2对各测量点特性进行分析,熟悉他们之间的
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