СПИКЕРФОН — ЭТО УДОБНО

Представим себе самоделыцика, увлеченно паяющего свою очередную радиоконструкцию. В прихожей раздается телефонный звонок — надо все бросать и бежать к аппарату. Только умелец почему-то никуда не спешит. Нажав на кнопку небольшого электронного устройства, он начинает разговор, который телефонным назвать можно лишь условно. Голос невидимого собеседника звучит достаточно громко, хотя рядом нет ни аппарата с номеронабирателем и усилителем, ни компактной телефонной трубки. И не скованный ими радиолюбитель, ведя оживленный диалог, спокойно продолжает паять…

Такую возможность имели до сих пор только владельцы японских аппаратов фирмы PANASONIC, оснащенных громкоговорящим устройством «спикерфон». Отдельно же спикерфоны нигде в мире не выпускаются. Значит, остается одно: мастерить такую приставку к телефону самостоятельно.

Поначалу нелишне разобраться в сути конструкции, уяснить особенности ее функционирования и настройки. При пользовании телефонным аппаратом абоненты могут разговаривать одновременно — прием и передача информации происходят в обоих направлениях без малейших задержек. Но для этого нужны и трубки. Чтобы не быть «привязанными» к ним, необходимо повысить чувствительность микрофонного канала и сделать громкоговорящий прием. Однако при всей кажущейся простоте реализовать такой режим работы сложно из-за электрической и особенно акустической — между динамиком и микрофоном — обратных связей (подробно об этом рассказывалось в «Моделисте-конструкторе» № 7 за 1996 год). Как правило, самовозбуждение возникает даже при незначительной громкости.

В спикерфоне избежать его удается с помощью особых технических ухищрений. В частности, тем, что во время голосового сообщения одного абонента при включении одного канала (передающего или принимающего) незамедлительно выключается другой. В таком режиме работы уровень усиления в петле обратной связи поддерживается меньше единицы.

Сразу обращает на себя внимание особенность построения канала передачи у спикерфона. И прежде всего то, что задействованы микрофон ВМ1, микрофонный усилитель А1, передающий аттенюатор S1, парафазный усилитель А3—А4. Приемный же канал, являясь своего рода антиподом, состоит из фильтра верхних частот А5, приемного аттенюатора S3, усилителя звуковой частоты А2 и громкоговорителя BF1. Определяет же говорящего абонента, включает соответствующий канал и выключает другой специальный блок управления аттенюаторами S2, реализуя таким образом в спикерфоне командные функции голоса. Он отличает сигналы речи, содержащие характерные всплески,от фонового шума, который имеет примерно постоянный уровень. Конкретно это выполняют специальные идентификаторы фонового шума, накапливая на конденсаторах С1 и С2 постоянное напряжение, соответствующее относительным уровням шума. Громкость принимаемого сигнала регулируется потенциометром R1.

Питание на электронную часть спикерфона поступает со стабилитрона VD2, на который через обмотку трансформатора Т1 приходит выпрямленное диодным мостом VD1 напряжение телефонной линии.

Все названные функциональные узлы спикерфона, за исключением усилителя А2, содержит специальная микросхема, выпускаемая для громкоговорящего телефонного аппарата типа МС34118 фирмы MOTOROLA. Полными аналогами этой микросхемы являются отечественные КР1064ХА1 (АО «СВЕТЛАНА», г. Санкт-Петербург) и ЭКР1436ХА2 (НПО «ИНТЕГРАЛ», г.Минск). Усилитель звуковой частоты реализован на микросхеме МС34119 (аналоги КР1064УН2 или ЭКР1436УН1).

Принципиальная схема спикерфона СФ-96-Б приведена на рисунке. Вверху здесь — тракт передачи. Звуковой сигнал с ВМ1 поступает на микрофонный усилитель MCI (выв. 11 DA1), входное сопротивление которого составляет 10 кОм. О ряде особенностей его работы уже упоминалось при рассмотрении упрощенной функциональной схемы. Сейчас же отметим: коэффициент усиления данного устройства определяется соотношением резисторов R8 и R5, а управление — состоянием входа MUT (выв.12). При подаче на последний сигнала «высокого» уровня «микрофонник» отключается.

Благодаря конденсатору С15 сигнал от микрофонного усилителя МСО (выв. 10) направляется на вход передающего аттенюатора TXI (выв.9), а через конденсатор С14 и резистор R10 — на TLI2 детектора уровня передачи (выв.17).

От передающего аттенюатора ТХО (выв.8) через резистор R13 и конденсатор С18 сигнал устремляется к HTI (выв.7). Будучи усиленным «парафазниками», он благодаря Т1, подключенному к выходам НТО+ и НТО- (выв.5 и 6), трансформируется в телефонную линию. Причем коэффициент усиления у первого из «парафазников» определяется резисторами R13 и R15, у второго равен минус единице. Выходное сопротивление парафазных усилителей не более 10 Ом. Резисторы R18, R19 и конденсатор С26 представляют собой балластную цепь для согласования с импедансом телефонной линии.

Рассмотрим теперь тракт приема. Со вторичной обмотки трансформатора Т1 сигнал попадает на FI (выв.2 микросхемы DA1) фильтра высокой частоты. Элементы последнего (R17, R21 и С24, С25) подобраны таким образом, чтобы эффективнее срезать 50-герцевые сетевые помехи, которые зачастую довольно интенсивно наводятся в телефонной линии.

После фильтрации сигнал с FO (выв.1) через конденсатор С16 поступает на приемный аттенюатор RXI (выв.21); R16 и С17 обеспечивают проход на RLI1 детектора уровня приема (выв.26 DA1). Ну а с RXO (выв.22) благодаря С13 и R9 открывается прямой путь к VIN (выв.4 DA2) микросхемы, являющейся парафазным УЗЧ с коэффициентом усиления, задаваемым резисторами R6 и R7. Нагрузкой здесь служит высокоомный громкоговоритель BF1. Причем часть сигнала звуковой частоты через R7 и С12 попадает на вход детектора уровня приема RLI2 (выв.20 DA1).

Вообще-то у рассматриваемого спикерфона четыре детектора уровня (по два в приемном и передающем трактах), обеспечивающих на своих выходах постоянное напряжение, пропорциональное UBX. Образуется оно на конденсаторах С7 (TL02), С8 (RL02), С20 (TL01) и С21 (RL01), особенность включения которых в схему такова, что время заряда их намного больше времени разряда, задаваемого внутренним источником тока.

Компараторы, входящие в состав микросхемы МС34118, сравнивают уровни сигналов приема и передачи с выходов детекторов уровня. А уже блок управления аттенюаторами открывает (в зависимости от получающегося результата) соответствующий канал.

Передающий и приемный аттенюаторы работают в дополняющем режиме, то есть когда один имеет максимальное усиление (+6 дБ), у другого — предельное ослабление (-46 дБ) и наоборот. Но в любом случае сумма коэффициентов передачи у них остается постоянной (-40 дБ).

Резистор R3 и конденсатор С1 на входе СТ (выв. 14) задают время переключения аттенюаторов. Напряжение (+240 мВ относительно Ub) на входе СТ (выв.14) открывает приемный аттенюатор и закрывает передающий. А вот -240 мВ переводит микросхему в режим передачи. Типовое значение времени переключения 20 мс.

Напряжение на входе СТ, равное Ub, переводит микросхему в режим ожидания. При этом коэффициент передачи каждого аттенюатора составляет -20 дБ.

Резисторы R2, R20 и конденсаторы С5, С23 задают требуемое временное соотношение на входах СРТ (выв.16) и CPR (выв.27) идентификаторов, отличающих сигнал речи (по характерным всплескам) от фонового шума. Выход идентификаторов соединен со схемой управления аттенюаторами.

Более подробное описание микросхемы МС34118 и рекомендации по ее применению можно найти в справочнике «Микросхемы для телефонии»/Выпуск 1.— М.: ДОДЭКА, 1994, с.173- 194.

Что касается усилителя мощности звуковой частоты, то он собран на микросхеме DA2 типа МС34119, специально разработанной для применения в громкоговорящих телефонных аппаратах. У нее имеется дифференциальный выход (выв.5 и 8), способный при низком 11пит (до 2 В) обеспечить максимальный размах выходного напряжения на нагрузке. Потребляемый микросхемой ток в состоянии покоя не превышает 2,7 мА, а выходная мощность может достигать 250 мВт (при использовании 32-омного динамика).

Конденсатор С9, подсоединенный к FC1 (выв.3 DA2), позволяет получить коэффициент подавления нестабильности источника питания 52 дБ. Этот же конденсатор влияет и на время включения микросхемы.

Вход CD (выв.1) заземлен, что соответствует постоянному режиму работы микросхемы.

Основные характеристики спикерфона

Входное сопротивление по постоянному току, Ом — 600 —1000

Полоса воспроизводимых частот, Гц — 300 — 3400

Выходная мощность максимальная, мВт — 200

Чувствительность микрофонного входа (не менее), мВ — 1

Потребляемый ток от телефонной линии, мА:

при выключенном состоянии — 0

в режиме передачи — 7

в режиме приема (не более) — 30

Габариты, мм — 87x62x40

Масса, г — 150

Почти все элементы спикерфона смонтированы на печатаной плате из односторонне фольгированного стеклотекстолита толщиной 0,8 мм. Исключение составляют лишь микрофон ВМ1 (МКЭ-389), громкоговоритель BF1 (0.5ГДШ-50), кнопка ПКн61 да трансформатор Т1 (ПТ-834).

Набор пакета у последнего — УШ4х10. Обе обмотки содержат по 1000 витков ПЭЛ-0,1. А вот сопротивление постоянному току у них разное. Большее значение (109 Ом вместо соответствующих 89) имеет вторичная обмотка, витки которой «длиннее» первичных. Можно, разумеется, применить и другой трансформатор со схожими данными и полосой пропускания от 300 до 3400 Гц.

Все постоянные резисторы типа МЛТ-0,12; конденсаторы — К10-176 (за исключением «электролитов» типа К50-35). Причем С7, С8, С20, С21 должны иметь емкость с допустимой погрешностью ±10%.

Корпус для спикерфона лучше взять готовым. Например, от пассивной акустической системы недорогих плейеров производства КНР. На верхней крышке разместятся кнопка S1 включения, регулятор громкости R11 и микрофон ВМ1. А вот находящийся в корпусе 8-омный громкоговоритель следует заменить высокоомным (в частности, подойдет упоминавшийся ранее 0.5ГДШ-50).

При безошибочно выполненном монтаже устройство начинает исправно работать сразу же, без каких-либо специальных настроек. В противном случае его подвергают тестированию. Причем без подсоединения к телефонной линии, но с подачей на вход Vcc (выв.4 микросхемы DA1) электропитания 4,5—6 В (трех-,четырехпальчиковых гальванических элементов типа 316, соединенных последовательно).

Передающий тракт проверяют, нагрузив вход телефонной линии 600-омным резистором. Когда все исправно, на такой нагрузке (при разговоре с обычной громкостью) появляется напряжение до 500 мВ. Если же данный тракт испытывают специальным генератором (чтобы снять, например, частотную характеристику), микросхему DA1 переводят в требуемый режим, устанавливая между ее выводами 14 и 28 резистор номиналом 5,1 к.

Тракт приема проверяют, подавая на вход телефонной линии (через 600-омный резистор) напряжение 50 мВ в полосе частот 300 — 3400 Гц и помня, что напряжение срабатывания при включении приемного аттенюатора составляет около 30 мВ.

Чтобы собранный электронный прибор служил как можно дольше, его следует включать только в паузах между звонками. Впрочем, надежную защиту спикерфону от сигнала вызова можно обеспечить, установив дополнительный стабилитрон типа КС168А между выводами 3 и 5 трансформатора Т1.

И последнее. Пользоваться аппаратом, у которого всего одна кнопка включения и регулятор громкости, не составляет никакого труда.

В.ЕФРЕМОВ