Вопрос. Классификация телефонных аппаратов и их схем – 20 минут

Широкое развитие телефонной связи, проникновение ее во все сферы человеческой деятельности привело к разработке большого числа различных типов телефонных аппаратов (ТА) и вызвало необходимость их классификации по различным признакам. Общи­ми классификационными признаками телефонных аппаратов яв­ляются: назначение, способ питания микрофонных цепей, тип обслуживающих телефонных станций (ТС), конструкция. Отдель­ная классификация проводится по построению схем ТА.

По назначению ТА делятся на две группы: ТА общего приме­нения и ТА специального назначения. К первой группе относятся аппараты общего пользования, в том числе таксофоны и аппараты для удаленных абонентов (ТАУ), ко второй — аппараты, отвечаю­щие по условиям применения тем или иным специфическим требо­ваниям, например военно-полевые, корабельные, шахтные, аппа­раты линейных надсмотрщиков и др.

По способу питания микрофонных цепей ТА подразделяются на аппараты местной батареи (МБ), у которых источник питания находится в корпусе аппарата, и аппараты центральной батареи (ЦБ), у которых питание осуществляется от станционной батареи ТС по проводам линии.

По типу обслуживающих телефонных станций телефонные аппа­раты подразделяются на аппараты РТС и аппараты АТС. Послед­ние должны иметь устройство для набора номера.

По конструкции телефонные аппараты могут быть настольными, настенными, унифицированными и переносными.

В некоторых случаях ТА классифицируют по частным призна­кам, например по типу номеронабирателя (дисковый, тастатурный различных типов), по системе приема разговорных сигналов (прием на телефон, громкоговорящий прием, громкоговорящий прием с воз­можностью приема на телефон) и т. п.

Вызывные и разговорные приборы телефонных аппаратов яв­ляются их двумя основными частями, выполняющими, как прави­ло, независимые функции. Поэтому схема должна быть построена так, чтобы при вызове не было потерь энергии вызывного тока в разговорной части, а при разговоре — потерь энергии разговор­ного тока в вызывной части схемы.

По способу разделения вызывных и разговорных приборов схемы ТА могут быть с механическим или электрическим разделе­нием. Механическое разделение вызывных и разговорных приборов осуществляется с помощью механического переключателя. В качестве такого переключателя обычно используется рычажный переключатель (РП), управляемый весом микротелефонной трубки.

По схемному построению механическое разделение вызывных и разговорных приборов может осуществляться путем последовательного отключения или шунтирования приборов, как это пока­зано на рис. 1.1.16.

Используются и другие схемы разделения вызывных и разговорных приборов, когда, например, одни приборы могут шунтироваться, а другие отключаться на этот период.

Электрическое разделение вызывных и разговорных приборов (рис. 1.1.17) обеспечивается конденсатором, пропускающим токи разговорных частот, но не пропускающим токи вызыв­ных частот. При этом емкость разделительного конденсатора Ср выбирается обычно в пре­делах 0,1—0,5 мкФ.

Электрическое разделение вызывных и разговорных при­боров используется преимуще­ственно в телефонных аппара­тах системы МБ. Аппараты с этой схемой постоянно готовы к приему как вызова, так и разговора и более надежны в действии, поскольку содержат меньшее число переключающихся контактов.

Механическое разделение вызывных и разговорных приборов применяется в телефонных аппаратах системы ЦБ, в которых отде­ление разговорных приборов от линии конденсатором принци­пиально непригодно.

Рис.1.18(а,б)

По способу включения раз­говорных приборов различают постоянные и переменные схе­мы. Схема ТА, в которой мик­рофон и телефон включены в линию независимо от того, ве­дется передача или прием раз­говора, называется постоянной. Место включения микрофона и телефона определяется типом теле­фонного аппарата: МБ (рис. 1.1.18а) или ЦБ (рис. 1.1.186).

Схема, в которой во время приема включается только телефон, а во время передачи — только микрофон (рис. 1.1.19), называется переменной. Такие схемы в настоящее время находят ограниченное применение.

Рис.1.1.19

По способу взаимного включения микрофона и телефона схемы ТА делятся на схемы с местным эффектом и противоместные.

Местным эффектом называют явление прослушивания собствен­ного разговора в телефоне своего аппарата. Примером таких схем являются схемы, изображенные на рис. 1.1.18. Схемы с местным эффектом обладают тем недо­статком, что в результате адап­тации слуха при прослушива­нии собственного громкого раз­говора снижается чувствитель­ность слуха. Кроме того, при наличии местного эффекта шу­мы помещения приема, попадая через микрофон в телефон, со­здают маскировку принимае­мой речи. Оба указанные недостатка снижают дальность телефон­ной связи и практическую возможность их использования.

Схемы телефонных аппаратов, в которых приняты меры по по­давлению местного эффекта, называются противоместными. В на­стоящее время применяются две разновидности противоместных схем — мостовая и компенсационная.

Мостовая противоместная схема настроена таким образом, что разговорные приборы ТА совместно с линией образуют мост переменного тока; в одну из диагоналей моста включается микрофон (выход микрофонного трансформатора или усилителя), а в другую – телефон.

На рис. 1.1.20 представлена противоместная мостовая схема аппарата МБ трансформаторного типа. Мостовые схемы телефонных аппаратов ЦБ отличаются от приведенной тем, что микрофон телефон меняются местами в схеме, так как питание на микрофон в этом случае подается со стороны линии от телефонной станции. На рисунке Z₁ Z₂, Z_л, Z_б — полные сопротивления соответственно первой и второй полуобмоток дифференциального трансформатора линии и балансного контура. При выполнении условия Z₁Z_б = Z₂Z_л мостовая схема полностью сбалансирована и ток в своем телефоне отсутствует. Отсюда сопротивление балансного контура должно быть равно Z_б=Z₂Z_л/Z₁. Можно показать, что для идеального баланса мостовой схемы эта формула может быть заменена равенством Z_б=W₂Z_л/W₁, где W₁ и W₂ — число витков соответственно первой и второй полу­обмоток трансформатора. Если дифференциальный трансформатор симметричен, т. е. W₁=W₂, то сопротивление балансного контура должно быть равно входному сопротивлению линии: Z_б = Z_л. По­скольку входное сопротивление линии в диапазоне разговорных частот имеет преимущественно активную и емкостную составляю­щие, то и балансный контур должен состоять из активного сопро­тивления и емкости.

Однако нетрудно видеть, что двухэлементный балансный кон­тур будет уравновешивать сопротивление линии лишь на расчетной частоте ω, а на других частотах спектра балансировка моста нарушится. Для улучшения согласования сопротивления балансной контура с сопротивлением линии в более широком спектре частот в схемах телефонных аппаратов применяют и более сложные балансные контуры. Варианты возможных схем балансных контуров приведены на рис. 1.1.21.

В реальных условиях, ввиду недостаточного совершенства ба­лансного контура и колебаний в величинах входного сопротивления линий, противоместная схема ТА не может быть идеально сбалансирована и через телефон протекает небольшой ток. Однако достигаемого ослабления его оказывается достаточно для того, чтобы устранить вредное влияние адаптации слуха и маскировки звуков шумом.

В компенсационной противоместной схеме ослабление слыши­мости своего разговора достигается тем, что при передаче речи в контуре, в который включен телефон, происходит компенсация напряжения, создаваемого током микрофона и наведенной им э.д.с. Один из вариантов противоместной компенсационной автотрансформаторной схемы ТА ЦБ показан на рис. 1.1.22. Здесь I, II, III — обмотки автотрансформатора Тр, Z_к— компенсационное со­противление, Z_б — сопротивле­ние балансного контура.

При передаче микрофон, как генератор переменного то­ка, создает в схеме ТА развет­вляющиеся токи: ток i₁, замы­кающийся через обмотку I Тр и линию, и ток i₂, замыкаю­щийся через компенсационное сопротивление Z_K, обмотку II Тр и балансный контур Z_б. Ток, ко­торый мог бы пройти непосредственно через телефон Тф и обмотку III Тp незначителен, так как модуль сопротивления Z_K много мень­ше, чем модуль последовательно соединенных сопротивлений теле­фона и обмотки III Тр. Кроме того, между обмотками I – III и II – III,намотанными согласованно, имеется довольно сильная электро­магнитная связь. Поэтому токи i₁и i₂ индуктируют в обмотке III встречно направленные э.д.с., равнодействующая которых будет равна их разности: e_III = e_I – e_II.

Одновременно с этим разговорный ток, проходя по компенса­ционному сопротивлению Z_K, вызывает на нем падение напряже­ния U_к. Для условия полной противоместности необходимо, чтобы наведенная э.д.с. в_III и падение напряжения U_K были равны и противоположны по фазе. В таком случае телефон окажется включенный между точками с одинаковыми потенциалами и тока в телефоне не будет. Приближение к этому условию достигается подбором сопротивления Z_K и сопротивления балансного контура Z_б. Следует заметить, что структуры компенсационных сопротивлений логичны балансным контурам, приведенным на рис.1.1.21.

При приеме, когда источником тока является линия, токи в обмотках I и II проходят в одном и том же направлении и в обмотке III Тр наводится э.д.с., равная сумме индуктированных э.д.с.: e'_III=e'_I+e'_II и совпадающая по фазе с напряжением U_K на компенсационном сопротивлении. Поэтому в телефоне обеспечивается! нормальная слышимость входящего разговора.

Как и в мостовой схеме, практически здесь при передаче обес­печивается не полная компенсация, а только лишь ослабление тока I через свой телефон.