CN201830334U - 单板式指令放大板 - Google Patents

Abstract

一种单板式指令放大板，在一块印制电路板上设置有外围微处理器、音频功率放大器、信号音发生器、忙音和无音检测电路、摘挂机检测电路、恒流源馈电电路、振铃检测电路、通信设备用户端口、电话机端口和广播扬声器端口、供电电路；本实用新型还增设有音频功放处理器、限幅电路、音频功放保护和线路保护电路、停电转换电路、2/4线制转换和被叫模式选择电路、话筒接口电路、话筒接口和双音频检测电路；本实用新型结构合理，既能符合国家标准的通信设备配套，又能单独构成新的会议终端。它具备的多功能选择性和运行的稳定性、可靠性得到明显改善。

Description

单板式指令放大板

技术领域

本实用新型属于通信设备技术领域，尤其涉及通信设备中的一种功能板，具体是指一种单板式指令放大板。

背景技术

在企业生产过程中，调度作业指令由调度指挥员通过通信设备下达到各生产岗位，尤其对现场噪音大和空旷的生产环境岗位，指令及时准确下达到现场为保证安全生产起到重要作用。针对现场噪音大和空旷的生产环境岗位的解决方案一般采用岗位现场配置广播呼叫的形式。在2008年12月≤天津工业大学学报≥ 第27卷第6期第65、66、67页郭翠娟等发表的≤基于AT89C2051的扩音电话机的设计≥文章中，作者设计的采用单片机为控制核心的扩音电话，其技术特征：扩音电话机由普通电话机电路和单片机控制电路构成。普通电话机电路由极性保护电路、开关电路、拨号电路、通话电路、振铃电路等组成；单片机控制电路由AT89C2051单片机、摘挂机检测电路、忙音检测电路、振铃检测电路、功放电路、看门狗和输出控制电路等组成。按照文章所述，在生产过程中，可在110dB高噪声环境下实现清晰通话，减少电话漏接，提高生产效率。然而，通过分析扩音电话的电源电路，工作的三种电源：5V、12V、30V，必须在现场提供220V交流电源，通过整流稳压才能获得。因此由于现场供电的需求，导致现场设备安全和接地问题，同时设备的使用寿命在恶劣的环境下有所影响，特别是在设备出现故障后必需整体更换扩音电话。

另外，有人申请了名为“一种指令用户板”（专利号：CN 201336682Y）的实用新型专利。其特征是：指令用户板上设置有ＣＰＵ、音频放大器、信号音发生器、示忙电路、摘、挂机检测电路、恒流馈电电路、振铃检测电路、忙音检测电路、无音检测电路、组、齐呼电路、反极检测电路，它们之间通过电路相互连接，指令用户板上还设有三个接口，分别与程控自动交换机用户端口、电话机和扬声器相连。它主要是属于程控自动指令电话装置内的配件，由于生产现场恶劣环境，指令用户板正常工作，真正做到可靠、稳定和多功能选择性未能体现。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，而提供一种结构合理，技术完善的单板式指令放大板，它既能和符合国家标准的通信设备配套，又能单独构成新的会议终端，它具备的多功能选择性和运行的稳定性、可靠性得到明显改善。

本实用新型采用的技术方案是：在一块印制电路板上设置有外围微处理器、音频功率放大器、信号音发生器、忙音和无音检测电路、摘挂机检测电路、恒流源馈电电路、振铃检测电路、通信设备用户端口、电话机端口和广播扬声器端口、供电电路；本实用新型其特征在于：还增设有音频功放处理器、限幅电路、音频功放保护和线路保护电路、停电转换电路、2/4线制转换和被叫模式选择电路、话筒接口电路、话筒接口和双音频检测电路；信号音发生器输出连接至限幅电路，限幅电路输出连接至音频功率放大器，信号音发生器的输入端与外围微处理器连接，恒流源馈电电路输出对电话机馈电，并对电话机摘挂机检测，检测信号连接至摘挂机检测电路，摘挂机检测电路输出连接至外围微处理器，通信设备用户端口的输出信号连接至振铃检测电路，振铃检测电路输出也连接至外围微处理器，通信设备用户端口的输出信号还连接至忙音和无音检测电路，忙音和无音检测电路的输出同样连接至外围微处理器，双音频检测电路的输入端连接通信设备用户端口和电话机端口，并针对通信设备用户端口和电话机进行双音频检测，双音频检测电路输出连接外围微处理器，音频功率放大器的输出连接至音频功放保护和线路保护电路，音频功放保护和线路保护电路与通信设备用户端口、广播扬声器端口、电话机端口、以及停电转换电路输出端、恒流源馈电电路的输出端，与此同时，音频功放处理器输出连接并控制音频功率放大器和音频功放保护和线路保护电路，而音频功放处理器则由外围微处理器输出连接控制，2/4线制转换和被叫模式选择电话由操作者拨动开关，其输出连接至外围微处理器，停电转换电路连接控制恒流源馈电电路连接电话机馈电或者接通通信设备用户端口连接电话机馈电，话筒与话筒接口电路连接，话筒接口电路则与限幅电路及音频功率放大器连接。

上述技术方案中，所述的音频功率放大器采用多零电位电路。

本实用新型的具体方法如下：

1、指令放大板供电采用在机房标准通信电源供电，外围微处理器和外围电路供电通过电源电路提供。

2、指令放大板正常工作，电话机馈电由指令放大板上恒流源提供。在指令放大板由于故障断电后，通过停电转换电路将电话机转换到通信设备用户端口馈电，保证通信的正常工作。

3、根据用户要求，通过2/4线制转换和被叫模式选择电路，将开关信号送到外围微处理器，确定工作模式。

4、在4线制被叫模式下，用户被呼叫时，可选择先对电话机振铃再启动广播或直接启动广播二种方式。

5、当有摘挂机信号发生时，摘挂机检测电路将信号送到外围微处理器进行相应处理。

6、当在有摘机信号发生时，外围微处理器根据双音频检测电路检测的双音频信号，判断是特别功能代码还是普通用户呼叫。

7、音频功率放大器启动和释放由音频功率放大处理器控制。在音频功率放大器输入端带有限幅电路，在音频功率放大器输出端带有保护电路，提高音频功率放大器工作的可靠性。音频功率放大器启动通过信号音发生电路提供信号音，同时语音通过音频功率放大器输出送到现场广播。

8、当线路上有忙音或无音时，忙音和无音检测电路将信号送到外围微处理器进行相应处理。

9、在与通信设备用户端口接口和到现场的电话机端口和广播端口均有过压过流防雷击保护电路，保证指令放大板可靠性。

10、提供话筒接口电路，指令放大板单独实现会议终端机功能。

本实用新型与现有技术相比，具有如下特点：

相同点：1、均采用微处理器作为控制中心单元。

2、外围电路中对信号的检测同样具备信号音发生器、摘挂机检测电路、恒流馈电电路、振铃检测电路、忙音和无音检测电路。

3、印制板的外设接口与通信设备用户端口、电话机和广播相连。

区别点：1、作为一种通信设备功能扩展的指令放大板，其供电方式应该和已有的通信设备配套，因此采用通信标准电源供电。通过指令放大板上供电电路提供给外围电路电源，指令放大板中外围电路和音频功率放大器在24-60V供电范围能保证系统正常工作。

并且指令放大板工作环境在通信设备机房，提高了指令放大板的稳定性和可靠性。

2、增加了音频功率放大器处理器，专门处理音频功率放大器的工作和保护，增加指令放大板可靠性。

3、音频功率放大器采用多零电路，能有效地降低噪声和抑制啸叫，确保电路的稳定；输出采用定压式输出，消除负载不匹配产生烧坏音频功率放大器的隐患；定压输出偏差控制在≤1%。

4、作为指令放大板具备与通信设备用户端口、电话机和广播相连的接口，除了考虑自身设计的产品的可靠性和稳定性外，还必须考虑和其它设备接口以及信号通过线路传输到广播和电话机终端时，线路上的干扰问题（如线路短路、开路、过压、过流、防雷等）。并在出现问题时对音频功率放大电路和输出端口进行保护，才能真正做到指令放大板的稳定可靠。在指令放大板电路中，增加了音频功放保护和线路保护电路；同时在音频功率放大电路中增加了抗微波干扰电路，以提高指令放大板的抗干扰能力。

5、指令放大板实现的基本功能是将语音信号通过音频功率放大电路输出到嘈杂的现场，增加限幅电路，降低信号失真度、抑制啸叫，保护音频功率放大电路。

6、为了提升指令放大板功能，增加双音频检测电路，识别线路上双音频信号，实现电话机用户启动本岗位的广播，或通过远程启动信号音发生电路中固化的告警语音，将告警语音广播到现场。

7、2/4线制转换和被叫模式选择电路，是对指令放大板功能的扩展，在不增加硬件电路的情况下，实现功能最大化。2/4线制转换电路是考虑不同模式下，语音信号传输方式的选择。被叫模式选择电路是根据用户现场需求，对带广播用户是先对电话机振铃还是直接启动音频功率放大电路将信号音和语音送到广播的模式选择。

8、话筒接口电路是在指令放大板单独作为会议终端机时，在参加会议时，用户的发言通过话筒送到会议群中，实现会议终端功能。

9、停电转换电路是保证在指令放大板由于故障断电后，直接将电话机接入到通信设备的用户端口，虽然失去指令放大功能，但保证现场电话机的基本通信功能。

综上所述：作为一种通信设备功能扩展的指令放大板在保证系统稳定性和可靠性同时，如机房标准通信电源供电、专门的音频功率放大处理器、增加音频功放保护和线路保护电路、限幅电路、停电转换电路，也充分考虑功能实现的最大化，如增加双音频检测电路、2/4线制转换和被叫模式选择电路、话筒接口电路，为用户通信设备的功能扩展提供一个最好选择。

本实用新型的有益效果：① 指令放大板集中机房供电，提高了产品的稳定性。② 现场岗位终端构成简单，由电话单机和广播构成，维修简单。③ 完善的输入输出保护，保证了指令放大板的可靠性。 ④扩展了通信设备功能，增加指令放大板实现点对点的广播呼叫功能。⑤ 具备特殊功能代码。⑥实现电话远程控制。⑦它能独立工作，构成新型会议终端设备。⑧ 为用户实际使用过程中提供多种功能选择。

附图说明：

图1为本实用新型结构框图

图2为停电转换控制原理图

图中：1、外围微处理器，2、音频功率放大处理器，3、音频功率放大器电路，4、限幅电路，5、话筒接口电路，6、信号音发生电路，7、摘挂机检测电路，8、恒流源馈电电路。9、振铃检测电路，10、忙音和无音检测电路，11、双音频检测电路，12、2/4线制转换和被叫模式选择电路，13、停电转换电路，14、音频功放保护和线路保护电路，15、指令放大板，16、通信设备用户端口，17、广播，18、电话机，19、话筒，20、供电电路，21、数据总线。

具体实施方式：

参见图1，在一块印制电路板上设置有外围微处理器1、音频功率放大器3、信号音发生器6、忙音和无音检测电路10、摘挂机检测电路7、恒流源馈电电路8、振铃检测电路9、通信设备用户端口16、电话机端口18和广播扬声器端口17、供电电路20；本实用新型其特征在于：还增设有音频功放处理器2、限幅电路4、音频功放保护和线路保护电路14、停电转换电路13、2/4线制转换和被叫模式选择电路12、话筒接口电路5、话筒接口和双音频检测电路11；信号音发生器输出连接至限幅电路4，限幅电路输出连接至音频功率放大器，信号音发生器的输入端与外围微处理器连接，恒流源馈电电路输出对电话机馈电，并对电话机摘挂机检测，检测信号连接至摘挂机检测电路，摘挂机检测电路输出连接至外围微处理器，通信设备用户端口的输出信号连接至振铃检测电路，振铃检测电路输出也连接至外围微处理器，通信设备用户端口的输出信号还连接至忙音和无音检测电路，忙音和无音检测电路的输出同样连接至外围微处理器，双音频检测电路的输入端连接通信设备用户端口和电话机端口，并针对通信设备用户端口和电话机进行双音频检测，双音频检测电路输出连接外围微处理器，音频功率放大器的输出连接至音频功放保护和线路保护电路，音频功放保护和线路保护电路与通信设备用户端口、广播扬声器端口、电话机端口、以及停电转换电路输出端、恒流源馈电电路的输出端，与此同时，音频功放处理器输出连接并控制音频功率放大器和音频功放保护和线路保护电路，而音频功放处理器则由外围微处理器输出连接控制，2/4线制转换和被叫模式选择电话由操作者拨动开关，其输出连接至外围微处理器，停电转换电路连接控制恒流源馈电电路连接电话机馈电或者接通通信设备用户端口对电话机的馈电，话筒与话筒接口电路连接，话筒接口电路则与限幅电路及音频功率放大器连接。

被叫时：指令放大板15与通信设备用户端口16相连，通过供电电路20、振铃检测电路9检测用户端口的铃流信号，送到外围微处理器1处理，根据2/4线制转换和被叫模式选择电路12的模式选择，将结果送到音频功率放大处理器2，启动音频功率放大电路3、同时启动信号音发生电路6，信号音和语音通过限幅电路4、音频功放保护和线路保护电路14、停电转换电路13通过线路传输送到现场广播17，实现主叫语音经过放大后送到现场广播。

现场电话机18摘机，通过音频功放保护和线路保护电路14、停电转换电路13、恒流源馈电电路8、摘挂机检测电路7，送到外围微处理器1处理，电话机18和主叫用户通话。主叫用户挂机通过忙音和无音检测电路10送到外围微处理器1处理，通过音频功率放大处理器2释放音频功率放大电路3。在通话过程中音频功率放大处理器2不断检测音频功放保护和线路保护电路14，起到降低噪声，抑制啸叫，保证线路中传输清晰语音，同时保护音频功率放大电路3正常工作。

主叫时：电话机18摘机，通过音频功放保护和线路保护电路14、停电转换电路13、恒流源馈电电路8、双音频检测电路11检测线路上双音频信号，送到外围微处理器1处理，如是内部用户号码则呼叫其它内部用户；如是特殊代码则通过音频功率放大处理器2启动音频功率放大电路3、信号音发生电路6，完成自启动功能，信号音和语音通过限幅电路4、音频功放保护和线路保护电路14、停电转换电路13通过线路传输送到现场广播17。在通话过程中音频功率放大处理器2不断检测音频功放和保护电路14，起到降低噪声，抑制啸叫，调整放大电路参数，保证线路中传输清晰语音，同时保护音频功率放大电路3正常工作。

在主叫或被叫的通话过程中，双音频检测电路11可检测线路上双音频信号，送到外围微处理器1处理，如是特殊代码还可以启动预存在信号音发生电路6的语音信号，实现远程控制功能。

做会议终端时：指令放大板15与通信设备用户端口16相连、话筒19与话筒接口电路5相连，话筒语音通过话筒接口电路5、限幅电路4、音频功率放大电路3、音频功放保护和线路保护电路14，分别送到广播17和会议用户，实现会议发言功能和听取会议功能。在通话过程中音频功率放大处理器2不断检测音频功放保护和线路保护电路14，起到降低噪声，抑制啸叫，保证线路中传输清晰语音，同时保护音频功率放大电路3正常工作。

当供电电路20出现故障时，电话机18通过音频功放保护和线路保护电路14、停电转换电路13直接与通信设备用户端口16相连，保证指令放大板15由于故障断电后，现场电话机18通信正常工作。

参见图2，针对停电转换电路13电路说明：

在指令放大板15正常工作情况下，通过停电转换电路13、音频功放保护电路和线路保护电路14，恒流源馈电路8对电话机18供电；当指令放大板15供电没有了，停电转换电路13直接将电话机18通过音频功放保护电路和线路保护电路14接到通信设备用户端口16，保证现场电话通信正常工作。

Claims (2)

1.一种单板式指令放大板，在一块印制电路板上设置有外围微处理器、音频功率放大器、信号音发生器、忙音和无音检测电路、摘挂机检测电路、恒流源馈电电路、振铃检测电路、通信设备用户端口、电话机端口和广播扬声器端口、供电电路；本实用新型其特征在于：还增设有音频功放处理器、限幅电路、音频功放保护和线路保护电路、停电转换电路、2/4线制转换和被叫模式选择电路、话筒接口电路、话筒接口和双音频检测电路；信号音发生器输出连接至限幅电路，限幅电路输出连接至音频功率放大器，信号音发生器的输入端与外围微处理器连接，恒流源馈电电路输出对电话机馈电，并对电话机摘挂机检测，检测信号连接至摘挂机检测电路，摘挂机检测电路输出连接至外围微处理器，通信设备用户端口的输出信号连接至振铃检测电路，振铃检测电路输出也连接至外围微处理器，通信设备用户端口的输出信号还连接至忙音和无音检测电路，忙音和无音检测电路的输出同样连接至外围微处理器，双音频检测电路的输入端连接通信设备用户端口和电话机端口，并针对通信设备用户端口和电话机进行双音频检测，双音频检测电路输出连接外围微处理器，音频功率放大器的输出连接至音频功放保护和线路保护电路，音频功放保护和线路保护电路与通信设备用户端口、广播扬声器端口、电话机端口、以及停电转换电路输出端、恒流源馈电电路的输出端，与此同时，音频功放处理器输出连接并控制音频功率放大器和音频功放保护和线路保护电路，而音频功放处理器则由外围微处理器输出连接控制，2/4线制转换和被叫模式选择电话由操作者拨动开关，其输出连接至外围微处理器，停电转换电路控制恒流源馈电电路连接电话机馈电或者接通通信设备用户端口连接电话机馈电，话筒与话筒接口电路连接，话筒接口电路则与限幅电路及音频功率放大器连接。

2.根据权利要求1所述的单板式指令放大板，其特征在于：所述的音频功率放大器采用多零电位电路。

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