Телефония Holtek Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

Компоненты и технологии, № 1'2002

Телефония Holtek

Думаю, не надо обсуждать вопрос о том, насколько прочно вошли в нашу повседневную и деловую жизнь телефон, факс и пейджер. Практически все понимают, что сейчас без телефона как без рук. Без хорошего телефона. Потому что если телефон плохой, то каждый раз при разговоре (особенно если это важный разговор) хочется стукнуть его о стенку. Понятно, что плох телефон или хорош, зависит не только от его внешнего вида и качества телефонной линии, а в первую очередь от его «начинки». Вот об этой «начинке», которую выпускает фирма Но!Гвк, и пойдет речь.

Николай Ракович

[email protected]

Начнем с того, что есть в каждом аппарате (телефоне, радиотелефоне, факсе, сотовом телефоне) — с номеронабирателя.

Семейство электронных номеронабирателей НТ9320

Микросхемы семейства НТ9320 — КМОП СБИС для систем связи, выполняющие функции электронного номеронабирателя, работающего как в импульсном режиме набора номера, так и в тональном. Семейство НТ9320 разработано так, чтобы поддерживать различные спецификации набора (типы наборного поля).

В состав серии НТ9320 входит шесть микросхем, основные параметры которых приведены в таблице 1. Все ИС имеют функции удержания линии, громкой связи, память на 22 номера (до 32 цифр каждый), блокировки набора номера при несанкционированном доступе. В двух микросхемах реализована поддержка ЖК-индикации. Набор номеров из памяти номеронабирателей семейства НТ9320 может выполняться одним, двумя или тремя нажатиями клавиш. Если в состав клавиатуры входит 20 кнопок памяти М1 — М20, то набор выполняется нажатием одной кнопки. В случае двухстраничной организации памяти — двумя нажатиями (Page >М1 — М10), тремя при организации памяти типа «Банк — страница — ячейка памяти» (A>Page>0-9). Виды клавиа-

туры, с которыми работают ИС серии НТ9320, приведены на рис. 1. Выбор дополнительных функций осуществляется резисторами, включенными между контактами клавиатуры (рис. 2 и табл. 2).

Декодер входного сигнала НТ9020

Набор номера — не единственная функция устройства связи. Ведь звоните не только вы, звонят и вам. Для приема и обработки входящего сигнала из линии необходим декодер. Функции декодирования входящего частотного сигнала (tone) и, по совместительству, функции контроллера автоматического повтора последнего набранного номера (redial) выполняет НТ9020.

Работа декодера частотного сигнала описывалась уже не раз, поэтому не будем отвлекаться на это. Отметим только, что по сигналам на выходах НТ9020 (набор номера DIAL, звонок RBK или сигнал занятости линии BUSY) микроконтроллер управления определяет последовательность действий (инициализация вызова, продолжение работы или ее отмена). При работе в режиме автоматического повтора последнего набранного номера в случае занятости линии ИС разрывает соединение на 4,65 с (32,6 или 62,8 — на ваше усмотрение) и затем повторяет набор номера (3, 10 или 15 раз — на ваше усмотрение).

Если звонящий вам абонент слишком настойчив и долго не кладет трубку, то через 30 звонков кон-

Таблица 1. Основные параметры серии НТ9320.

Набор из памяти Удержание линии Громкоговорящая связь ЖКИ интерфейс Функция сброса Длительность сброса, (мс) Число импульсов Длительность тональной посылки, (м^ Межцифровая пауза, (мс) Блокировка набора номера Звуковой сигнал нажатия кнопки Запись номера в память без снятия трубки

НТ9320А SA, R, + + Управление 600 N, N+1,10-N 82.5 85.5 +

M1-M20 Цифровое 600/300/98

НТ9320В SA, R, + + + Управление 600 N, N+1,10-N 82.5 85.5

M1-M20 Цифровое 600/300/98

НТ9320С SA, R, Управление 600 N, N+1,10-N 82.5 85.5

M1-M20 Цифровое 600/300/98

НТ9320Н SA, R, + + Управление 600 N, N+1,10-N 82.5 85.5 +

M1-M20 Цифровое 600/300/98

НТ9320К SA, R, + + Управление 600 N, N+1,10-N 82.5 85.5 +

M1-M20 Цифровое 600/300/98

^9320L SA, R, + + + Управление 600 N, N+1,10-N 82.5 85.5 +

M1-M20 Цифровое 600/300/98

^9320L^ | Аналог ^9320L, изменена полярность напряжения столбцов и строк

Компоненты и технологии, № 1'2002

HT9320A/B/C/K/L НТ9320Н

Набор номера одним нажатием кнопки

стсгсз а в cs с?«

Набор номера двумя нажатиями кнопки

С1 С! Н Я С5 С6

IT н н а п и

Набор номера тремя нажатиями кнопки

П ¡3 н

el а н a

ЕТ И Г sa] [ р J [page] |- RT - ( SA ] [ 2 J [page] fp®T\

R2 -| ij [ 2 J [ з ] [ F 1 |- S2 4 [ 1 ] [ 5 ] [ 3 J [ F }

R5-I Г 4 1 Г 5 J [ 6 J [ A ] (- IS - f 4 } [ 8 ) [ 6 ] [ A )

иН [ 7 ] [ a ] [ У ] [ ST ] |- и - ( 7 ] [ 0 J [ 9 ) [ ST }

R5 Н Гут] [ о ] [ # J [ Rj |- R5 -1 [ ' ] [ # J| R/p}

Рис. 1. Типы клавиатуры, поддерживаемые номеронабирателями серии НТ9320

Таблица 2. Дополнительные функции номеронабирателей серии НТ9320

Резистор Функция По умолчанию (без резистора)

RK12 (НТ9320В/С/КД) Выбор соотношения 40:60

RK13 Функция сброса Сброс = функция управления

RK14 Время сброса Время сброса = 600 мс

RK21 Выбор длительности паузы и перехода из импульсного набора в частотный Тр = 3,6 с ТР — Т = 3,6 с

RK31 RK41 Выбор числа импульсов N

RK51 (НТ9320А/В/С/К) Продолжительность межцифровой паузы 800 мс

'Сопротивление каждого резистора — 330 кОм

CI С2 СЗ С4 С5 С6 С 7

R1-R2-

R3-R4-

R|C21 <

Ки

Рис. 2. Дополнительные функции, реализуемые ИС семейства НТ9320

троллер автоматического повтора просто разорвет соединение.

Пример использования НТ9020 в телефоне с кнопочным набором номера приведен на рис. 3.

Приемник сигнала и идентификатор линии НТ9032

При наличии двух телефонных линий (или двух линий сигнализации) необходимость во втором телефоне отпадает, если применена КМОП ИС НТ9032 с малым потреблением. Эта микросхема представляет собой приемник входящего сигнала и идентификатор линии, разработанный для приема сигналов, передаваемых по спецификациям Bellcore TR-NWT-000030 и ITU-T V.23. Входящая в состав НТ9032 схема определения линии позволяет выделить телефонную линию, с которой поступил сигнал вызова, и начать обработку входного сигнала. Основная же функция этой ИС — прием и отображение номера вызывающего абонента или переадресация вызова с офисной АТС. Сфера применения — телефоны, АОНы, факсы, автоответчики, системы связи на базе персонального компьютера, системы охраны и сигнализации.

Типовая схема включения представлена на рис. 4.

Приемник DTMF сигнала НТ9170

Телефоны с частотным (DTMF) набором номера получают у нас все большее распространение со вводом в действие электронных

АТС и модернизацией старых. Напомню, что в этом режиме для кодирования каждой цифры номера используются две звуковые (тональные) частоты из восьми заданных (многочастотный код 2 из 8). Такой код обеспечивает 16 комбинаций сигнальных частот, 10 из которых используются для набора номера.

Прием сигналов ОТМБ и их дальнейшая обработка выполняется микросхемами серии НТ9170. Эти ИС являются приемниками ОТМБ-сигнала, интегрированными с цифровым декодером и полосовым фильтром. Во всех микросхемах НТ9170 используется цифровой метод определения и декодирования всех 16 пар ОТМБ сигналов в 4-разрядный код. Фильтры на переключаемых конденсаторах позволяют разделить частотные сигналы (ОТМБ) на нижнюю и верхнюю группы частот. Чтобы избавиться от предварительной фильтрации сигнала, в архитектуру микросхемы введена схема режекции. Число внешних элементов сведено к минимуму (характерная особенность ИС фирмы Нокек).

В состав приемника частотного сигнала серии НТ9170 входят три полосовых фильтра и две схемы цифрового декодирования для преобразования частотного сигнала в цифровой код. Операционный усилитель на входе микросхемы позволяет из входного сигнала сформировать требуемый по амплитуде сигнал (стандартная и дифференциальная схемы включения приведены на рис. 5 и 6).

Как уже упоминалось, в качестве предварительного фильтра применен режекторный фильтр с полосой пропускания 350-400 Гц. Еще два фильтра — так называемые групповые — фильтр ОТМБ-сигналов нижней группы частот и фильтр ОТМБ-сигналов верхней группы частот. Выход каждого из этих фильтров подключен к детектору перехода через нуль с гистерезисом. Если амплитуда сигнала

Таблица 3. Частоты, формируемые НТ9200

Цифра Частота (Гц)

1 697 + 1209

2 697 + 1336

3 697 + 1477

4 770 + 1209

5 770 + 1336

6 770 + 1477

7 852 + 1209

8 852+1336

9 852+1477

0 941 +1336

* 941 +1209

# 941 +1477

A 697 + 1633

B 770 + 1633

C 852+1633

D 941 +1633

— 697

— 770

— 852

— 941

— 1209

— 1336

— 1477

— 1633

Компоненты и технологии, № 1'2002

'ТГТ 3 ^SA EMl}

(4 X5 6 F sEM2j

гттТ 9 А fM3J

(vjXjL # RP jlJ

Off-hook

—Q, о-'

Ч On-hook

—VW— 22MW

А32

-ЛЛ/W-100KW

100KW

VDD

•47KW

12

16

<Rk

^2.2KW 1N4U8

Г 1

5.1V

i.l mF¿ T V

.Ü.1N4148

1N4148

270KW

10

lmFj

S 220KW ^ .5KV& fläOW

Ж <100KW

ET PS VDD HKS DTMF

R2 53 HT9215A - 18 DIP XMUTE

R3_ C5 Ci C3 C2 CT VSS MODE XI X2

lOpF:

я

14

VDD

1 >-i410pps < <*20pps

И

Tone -L-

39pF:

13

feil

Î200KW

100KW iko.lmF

SPEECH network

1

« , 3.58MHz resonator

Push bullón

U

17

M00KW

18

13

^ 3

>1

777 30KW

777 2

BREAK VDD CLR RING HKQFF LED SN

HT9020A

KEY

KEY1 KEY2 XI X2 VSS ÄBRG SEL1 SEL2

V

39pF

* Rk for dialing signal option (Refer to the functional discription)

* Unspecified transistors are of 8050 type

* A 1 m F capacitor between XMUTE and VSS (GND) is recommended

15

16

11

4] H

32768Hz

12

1 5 6 VDD VDD

Uli

I I

Рис. 3. Применение НТ9020 в телефоне с кнопочным набором номера

превысит установленный уровень, то он преобразуется в полный логический сигнал.

Для измерения эффективной длительности сигнала и защиты от «провалов» сигналов применяется схема управления, в которой используется аналоговая задержка, формируемая внешней RC-цепью.

Генератор частотного сигнала НТ92000А/В

Поскольку есть приемник частотного сигнала, то должен быть и генератор такого сигнала. Микросхемы НТ9200А/В — генераторы DTMF-сигналов, управляемые микроконтроллером. Эти ИС формируют 16 двойных и 8 одинарных частотных сигналов (табл. 3). НТ9200А имеет последовательный интерфейс, а НТ9200В — последовательный и па-

раллельный интерфейсы. Это позволяет использовать их в системах безопасности, бытовых устройствах, системах дистанционного управления по телефонным линиям, средствах связи и т. д.

Схемы включения для каждой из ИС приведены на рис. 7.

Все рассмотренные выше компоненты могут применяться в любых аппаратах связи, потому что обеспечивают работу с телефонной линией.

Рассмотрим более подробно ИС, которые используются в телефонных системах с радиоканалом (радиотелефоны, пейджеры).

Детектор ВЧ-сигнала НТ9011

Микросхема разработана для систем связи в ВЧ-диапазоне с частотной модуляцией. В со-

TIP

о4ч1

0.2mF

0.2mF RING О-тН t

îO-jHI

Vdd

0.01 mF 200kW M I—Wv—

470kW

0.01 mF 200kW —I I—Wv—

HT1050

9V

1

0.1 mF

TIP

RING

RDET1

RDET2

ЙШЕ

POWN

VSS

VDC DOUTC POU" CDET RDET

XI X2

777 7)

20kW 20kW

mC

HT9032C

Рис. 4. Типовая схема включения ИС НТ9032

став НТ9011 входит система пейджинга, смеситель, ПЧ-ограничитель, квадратичный детектор, операционный усилитель, компаратор и т. д. Использование НТ9011 и контроллера пейджера POCSAG фирмы Holtek позволяет создать пейджер с полным набором функций. К особенностям ИС относятся встроенный двухкаскадный смеситель для двойного преобразования, НЧ-фильтр и формирователь сигнала, выделяющий ЧМ-сигнал из голосового сигнала. Помимо этого, в НТ9011 реализована схема быстрого заряда/разряда, предотвращающая потерю данных в случае, когда ЧМ-сигнал приходит во время перехода ИС из режима пониженного потребления в нормальный режим. Для этой же цели в состав НТ9011

Vio—I I—WV

Рис. 5. Стандартная схема включения входного усилителя ИС НТ9170.

С R1 Vil О—11—<wv

Vi2 О—11—WV

С R2

Рис. 6. Дифференциальная схема включения входного усилителя ИС НТ9170

Компоненты и технологии, № 1'2002

Таблица 4

Напряжение питания, В 2,2-3,5

ПЗУ программ 8Кх16

ОЗУ данных 416x8

ЖК дисплей 35x4

Входные линии 7

Двунаправленные шины ввода/вывода 10

Разрядность программируемого таймера прерывания от часов реального времени 8

Разрядность программируемого таймера/счетчика событий 8

Разрядность программируемого звукового генератора 8

Число команд 63

Уровень вложений подпрограмм 8

введена функция контроля разряда батареи, которая формирует сигнал при падении напряжения ниже 1,1 В.

Схема обработки ВЧ-сигнала для радиотелефонов НТ9015

Для радиотелефонов диапазона 46-49 МГц фирма Нокек выпускает НТ9015 — ИС обработки ВЧ-сигнала, состоящую из трех основных частей: ФАПЧ, ПЧ-декодера и компандера.

Система ФАПЧ (РЬЬ) обеспечивает выбор радиоканала как для передатчика, так и для приемника. Состояние выбранного канала можно проверить с помощью регистра управления.

В состав декодера промежуточной частоты входит два смесителя, квадратичный детектор и встроенный шумоподавитель (блок-схема приведена на рис. 8).

Функции компандера — обеспечение наилучшего отношения сигнал/шум для обработки аудиосигнала.

Важнейшим преимуществом НТ9015 является значительное уменьшение числа внешних элементов, что делает эту ИС наиболее подходящей для использования как в базовом блоке, так и в трубке радиотелефона.

Хотя основное применение НТ9015 — радиотелефоны диапазона 46-49 МГц, она отлично подходит и для радиотелефонов, чей частотный диапазон составляет 20-60 МГц.

НТ9015 изготавливается по специальной технологии В1СМ08 (биполярная и КМОП-технология). Это связано с тем, что для обеспечения работы ВЧ- и ПЧ-блоков (смеситель, ГУН, усилитель ПЧ, демодулятор) применяются быстродействующие схемы на биполярных транзисторах. В то же время более медленные цифровые схемы реализованы на более дешевой и экономичной КМОП-технологии. Иногда эту ИС называют СОМ-ВО, т. к. в ней на одном кристалле реализованы аналоговые ВЧ- и цифровые блоки.

Следует добавить, что интерфейс передачи данных НТ9015 управляется микроконтроллером. Все четыре внутренних регистра — ТХ (передатчик) делитель, ИХ (приемник) делитель, ИЕБ (опорный) делитель и регистр управления — могут быть установлены с помощью интерфейса передачи данных.

VDD

Г

VDD СЁ

CLK

DATA

VSS

3.579545MHz 1

mC

20pF__

L-2

I

777"

СЕ VDD

Х2 DTMF

XI DATA

VSS CLK

VDD

J

_0 Tone output

HT9200A - 8 DIP/SOP

VDD

VSS

Л

СЁ

VDD

DO

DI

D2

D3

S/P

VSS CLK

DATA

3.579545MHz 1

mC

20p^ J

20pF

ПЧ

Ш

СЁ VDD

X2 DTMF

XI DATA

VSS CLK

NC S/P

DO D3

DI D2

u_

13

12

> VDD

i Tone output

11

10

HT9200B - 14 DIP/SOP

Рис. 7. Схема включения НТ9200А/В

В заключение остановимся на двух микросхемах, которые предназначены для применения в пейджерах.

Контроллер пейджера НТ9480

НТ9480 является быстродействующим контроллером пейджера. Высокое быстродействие обеспечивается встроенными 16-разрядными командами, выполняемыми за один цикл, и двухкаскадной конвейерной архитектурой. В состав контроллера входит полный декодер POCSAG-кода со скоростью передачи данных 512, 1200 или 2400 бит/с и драйвер ЖК-дисплея (35x4).

Высокое быстродействие обеспечивается конвейерной системой выборки и выполнения команды: выборка производится в текущем цикле, а декодирование и выполнение —

в следующем. Таким образом, выполнение каждой команды происходит в течение одного рабочего цикла. Два цикла необходимы в случае изменения содержимого счетчика.

Остальные параметры контроллера НТ9480 приведены в табл. 4.

Символьный контроллер пейджера НТ9580

Возможности символьного контроллера НТ9580 таковы, что его можно использовать даже для отображения китайских иероглифов. Это достигнуто за счет комбинации декодера POCSAG с микропроцессорным ядром М6502, наличием 2 МБ символьного ПЗУ и 256 кБ ОЗУ. Результатом явилось высокое быстродействие и отличная системная гибкость.

О

Internal

> ,z

1 nd Mixer

5- LPF ? ? Noise Filtert

IstLo ose 2nd Lo ose (RX.VCO) (Crystal)

Рис. 8. Блок-схема ПЧ-декодера НТ9015

RSSI COMP

NoiseCOMPy r-OD.COMP.IN

Data COMP Uo D.COMP.OUT -Ю RSSI