Wie moduliert diese Telefonschaltung den Strom?

Ich habe gelesen, wie alte Festnetztelefone funktionieren (POTS, wie sie es nennen) und fand heraus, dass es ein bisschen komplizierter ist, als ich erwartet hatte.

Diese Schaltung stammt aus dem Wikipedia-Artikel "Telefon", und ich habe ein paar Fragen.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Erstmal was ich bisher habe. Bitte sagen Sie mir, wenn ich etwas falsch gemacht habe:

  1. Zwischen den beiden Drähten (Spitze und Ring genannt) liegt eine ziemlich hohe Gleichspannung (48 V) an. Ich weiß aber immer noch nicht, welcher höher ist. Wikipedia sagt, dass die Spannung in Bezug auf Erde negativ ist, um Korrosion zu vermeiden, aber ich weiß nicht, welche mit Erde verbunden ist, ob Spitze oder Ring.

  2. Die Stimmen werden auf den Wechselstrom moduliert, nicht auf die Spannung. Dies bedeutet, dass der Strom entlang der Schleife sein sollte i = I_DC + k1 * x1 + k2 * x2. In dieser Gleichung I_DCist der Strom, der sich aus dem DC-Offset auf der Leitung ergibt, x1und x2sind die Sprachsignale jedes Benutzers (sie könnten Luftdruck am Mikrofon sein) und und k1sind k2Konstanten, die in Strom umgewandelt werden müssen.

Vor diesem Hintergrund versuche ich zu verstehen, wie diese Schaltung funktioniert. Ich habe ein paar Fragen:

  • Bei Audiofrequenzen sollte die Impedanz des Lautsprechers ziemlich resistiv sein, sodass die Tatsache, dass sein modulierter Strom keinen Unterschied macht, überhaupt keinen Unterschied macht. Der Strom treibt den Lautsprecher genauso gut an wie eine R_speaker * iSpannung. Ist das richtig?

  • Du bekommst Feedback zum Lautsprecher, richtig? Das Mikrofonsignal geht durch den Transformator, ich denke, ich sollte mich selbst hören, aber ich habe nie darauf geachtet, also erinnere ich mich nicht (auch ist es eine Weile her, seit ich ein Festnetztelefon benutzt habe).

  • In Bezug auf die vorherigen Fragen erwähnt Wikipedia, dass A3 eine Hybridspule ist, damit das ausgehende Signal das eingehende Signal nicht überwältigt. Ich denke, das bedeutet, dass A3 beide Signale addiert, aber da der Strom von A2 in den Mittelabgriff fließt, wird sein Pegel um das Windungsverhältnis am Transformator reduziert, da das eingehende Signal die gesamte Spule verwendet. Ist das richtig?

  • A2 ist das Mikrofon, dargestellt als variabler Widerstand, was ich nicht verstehe. Meine erste Vermutung wäre, dass der variable Widerstand aufgrund der an den Widerstand angelegten Gleichspannung Wechselstrom erzeugt. Ist das richtig? Die meisten modernen Telefone verwenden jedoch Elektretmikrofone, die nur eine kleine Spannung erzeugen, die proportional zum Schalldruck ist. Wie wird dies auf einem modernen Telefon implementiert? Speisen sie eine Stromquelle mit der verstärkten Spannung vom Mikrofon? Und wie wird es auf einem alten Telefon implementiert? Welche Art von Mikrofon funktioniert als variabler Widerstand?

  • Was sind die typischen Amplituden der Wechselströme?

Das sind alles Fragen, die mir zu Recht einfallen. Ich werde aktualisieren, wenn mir noch etwas einfällt.

In Bezug auf das Hören auf jeden Fall. Ich erinnere mich, dass ein Telefonausfall meine eigene Stimme abgeschnitten hat, und das Fehlen ist sehr auffällig.
Und 6) Ich habe gehört, dass diese als Kohlemikrofone bezeichnet werden. Sie sind variable Widerstände, die je nach Schallschwingungen variieren. Diese modulieren den DC-Strom mit einer AC-Welle im Audiobereich, was zu AC-Audio mit einem großen DC-Offset führt.
Das "AC" kommt von der 20Hz (10Hz?) Klingelfrequenz.
Zu viele Fragen, bitte nicht mehr aktualisieren.
@Unternehmer Danke für die Info. Wissen Sie, was die resultierende Amplitude dieses AC-Signals ist? Wenn ich ein Elektretmikrofon verwenden würde, welche Amplitude sollte ich in die Leitung einspeisen?
Beachten Sie, dass dieses Schema ein altes schwarzes Bakelit-Telefon ohne Elektronik darstellt. Es verwendet eine Carbon-Mikrofonkapsel von Bell Telephone. Alle Telefone, die Elektretmikrofone verwenden, sind voller Elektronik oder verwenden zumindest eine Gruppe von Transistoren als Mikrofonverstärker. Der Mikrofonverstärker muss eine 600-Ohm-Telco-Leitungsimpedanz bei einem für Kopfhörer typischen Leistungspegel treiben: weit unter 100 mW.

Antworten (1)

Zwischen den beiden Drähten (Spitze und Ring genannt) liegt eine ziemlich hohe Gleichspannung (48 V) an. Ich weiß immer noch nicht, welcher mit Masse verbunden ist, ob Spitze oder Ring.

Der Ring hat ungefähr -48 Volt in Bezug auf Erde (denken Sie daran, dass die Notstromversorgung des Telefonsystems 4 Autobatterien entspricht, und Sie werden sich diese Spannung leicht merken). Die Spitze liegt etwa bei null Volt in Bezug auf Erde. Übrigens (BTW), dies ist die On-Hook-Spannung. Sobald Sie den Hörer abheben, fällt die Spannung ab, da Tipp und Ring jetzt Geräusche (Wählton) übertragen.

Die Stimmen werden auf den Wechselstrom moduliert, nicht auf die Spannung...

Wenn Sie Spannung und eine Last haben, haben Sie Strom. Sie sind alle verwandt:

V  = I x R

... also ändern sich sowohl Strom als auch Spannung, wenn eine Stimme über Tipp und Klingel gesendet wird.

Bei Audiofrequenzen,

Telefonaudio wird mit 8 KByte pro Sekunde abgetastet, sodass die obere Grenzfrequenz 4 KHz beträgt. Nichts Höheres kommt über eine normale Telefonverbindung.

Die Impedanz des Lautsprechers sollte ziemlich ohmsch sein ...

Wie bereits erwähnt, wenn Sie sowohl die Spannung zwischen Spitze und Ring als auch den Strom durch Spitze und Ring gemessen haben, werden Sie feststellen, dass sich beide entsprechend dem über Spitze und Ring gesendeten Audio ändern.

Du bekommst Feedback zum Lautsprecher, richtig? Das Mikrofonsignal geht durch den Transformator ... damit das ausgehende Signal das eingehende Signal nicht überwältigt ...

Eine POTS-Leitung (Plan Old Telephone Service) ist eine 2-Draht-Schnittstelle. Aber es trägt im Wesentlichen ein Vollduplex-Gespräch. Um dies zu erreichen, muss das lokale Handgerät den lokalen Ton aus dem lokalen Ohrstück entfernen. Dies geschieht mit einem geschickt gewickelten Transformator, der den lokalen Ton subtrahiert, bevor er das Signal an den lokalen Ohrhörer sendet.

A2 ist das Mikrofon, dargestellt als variabler Widerstand, was ich nicht verstehe ...

Die Aushängespannung beträgt etwa 3 bis 9 Volt. Diese wird von der Telefongesellschaft bereitgestellt. Alte Telefonmikrofone wurden aus Kohlenstoff hergestellt und änderten den Widerstand, wenn Luftdruckwellen auf die Membran trafen. Auch hier ändert sich mit dem Widerstand die Spannung und der Strom, wie durch die Gleichung angegeben:

V = I x R

...die meisten modernen Telefone verwenden elektrische Mikrofone, die nur eine kleine Spannung erzeugen, die proportional zum Schalldruck ist. Wie wird dies auf einem modernen Telefon implementiert? ...

Egal wie ein modernes Telefon gestaltet ist, es muss immer den alten POTS-Standard emulieren. Das heißt, alle Telefone müssen für die Geräte der Telefongesellschaft gleich erscheinen. Es spielt also keine Rolle, wie das Mikrofon in einem modernen Telefon funktioniert. Solange das Audio die Spannung und den Strom über Spitze und Ring genauso moduliert wie der alte POTS-Standard.

Was sind die typischen Amplituden der Wechselströme?

Angenommen, Sie beziehen sich auf das Klingelsignal, es beträgt etwa 90 Volt bei 20 Hz.

Danke für die Antwort. Ich bezog mich nicht auf das Klingelsignal. Ich meinte die AC-Sprachsignale. Welche Spitzenspannung haben sie?
Das hängt wohl von vielen Faktoren ab. Unterschiedliche Geräte der Zentrale (CO), unterschiedliche Mobilteilgeräte, mit wem Sie sprechen, ob Sie mit dem CO verbunden sind und wie weit Sie vom CO entfernt sind. Ich würde vermuten, dass es nicht mehr als einige Volt sind. Als ich die obige Antwort recherchierte, stieß ich auf eine Aushängespannung von 3 bis 9 Volt. Denken Sie daran, dass das Bell-System (oder wie auch immer wir es jetzt nennen) seit über einem Jahrhundert existiert und die Abwärtskompatibilität im Vergleich zu fast jeder anderen Branche beispiellos ist. Die Toleranzen für das Setzen von Voice-over-POTS sind also wahrscheinlich sehr hoch.
Wie moduliert diese Telefonschaltung den Strom?
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