1.5 電話機的常用部件

電話機的常用部件有撥號盤、送話器、受話器、接插件、Ⅱ線和Ⅳ線引出線、轉換開關以及專用集成電路等。

1.5.1 撥號盤

在按鍵式電話機中，撥號是通過鍵盤按鍵來實現的。按鍵盤作為電話機撥號時進入電話機的接口部件，給撥號集成電路提供輸入信號。鍵盤主要由鍵盤架、數碼鍵、印制電路板、導電接點開關等部件組成。目前廣泛使用導電橡膠開關式鍵盤和薄膜開關式鍵盤，這兩種鍵盤的主要區別在按鍵開關上。這里介紹導電橡膠按鍵盤的基本結構。

導電橡膠按鍵盤是目前應用較為廣泛的一種鍵盤，它采用的是導電橡膠開關。按鍵盤的正面為字符鍵，一般電話機按鍵盤由12個按鍵開關接點組成，除了10個數字鍵外，還有“*”和“#”鍵。脈沖撥號時，數字鍵用來發出相應數量的直流脈沖，而“*”和“#”鍵作為功能鍵使用，如重撥、暫停、發送閉音等。在撥發雙音頻信號時，12個按鍵用來撥發雙音頻信號。若還需要其他功能，則應另添加相應的按鍵。近幾年來由于電話機向小型化和裝飾化方向發展，按鍵盤的排列及按鍵的外形有了較多的變化。但無論怎么改進，按鍵的排列都應具有明顯的規律性，使用戶一目了然，操作方便。圖1.8是幾種按鍵的排列方式，其中（a）圖為早期的按鍵盤；（b）圖是最常用的3×4排列的12按鍵盤；（c）圖為4×4排列的16按鍵盤，常用于DTMF（雙音頻信號）撥號盤中；（d）圖呈圓形排列，各字碼的分布均勻，常用于仿古電話和美術電話中。

導電橡膠是在橡膠中加入一定比例的純度高、顆粒細小的導電石墨，經過處理后與橡膠體一起做成各種形狀的數目不等的帽形接觸件。這種觸點按鍵具有結構簡單、成本低、工作可靠、壽命長、維修方便、適于大批量生產等優點。按鍵盤的印制電路板有單接觸點和雙接觸點之分，具體采用哪種接點形式由撥號集成電路的輸入要求而定。當按下數碼鍵時，導電橡膠觸點就與印制板上的印制線相接觸，將印制板上銅箔短路，使開關接通。導電橡膠觸點結構如圖1.9所示。

由于薄膜技術的廣泛應用，在國產按鍵電話機中最先使用薄膜開關的有HA-20型脈沖按鍵電話機、HA-19型雙音頻按鍵電話機、HY-5型免提按鍵電話機和HA-41P/T型脈沖/雙音頻按鍵電話機等。該開關的導電觸點在薄膜體內，系全密封式，防潮防塵，手感輕，壽命長。電話機薄膜開關結構如圖1.10所示。

鍵盤和撥號集成電路的關系如圖1.11所示。當按下某一數碼信號時，例如壓下按鍵“4”，將R2線與C1線接通。手指離開按鍵時，由于橡膠片的彈力作用，按鍵自動復原斷開。利用不同按鍵觸點的接通與關斷，使橫排與縱列各有一條輸入線電位發生變化，將這種變化輸入到撥號集成電路的編碼器，使之產生相應的撥碼信號，這種情況一般是用單接點來實現的。如果不僅要求把行輸入端與列輸入端接通，而且還需要與電源正、負極相接通，則必須用雙接點來實現。

按鍵式撥號盤操作簡便，迅速可靠，更適用于電話機的功能擴展，而且還能提高電話局交換設備的利用率。它適用于步進制、縱橫制和電子式電話交換機。

1.5.2 受話器

受話器是將電信號轉換成話音信號的電聲轉換器件。電話機中常用的受話器按其阻抗分為高阻和中阻；按能量轉換原理分為電磁式、動圈式和壓電式。按鍵式電話機中多使用中阻電磁式或動圈式受話器。近年來國外又研制出低阻動圈式受話器。受話器的特性指標主要有阻抗、靈敏度和頻率響應等。實際阻抗值與頻率有關，如DR-38型動圈式受話器在1kHz時阻抗為（150±30）Ω，直流電阻為120Ω，頻帶寬度為300～3400Hz；HB-605型陶瓷式受話器在1kHz時阻抗為1200（1±30%）Ω，頻帶寬度為300～3000Hz。受話器的靈敏度表示了它把電信號轉換為話音信號的能力，我國用功率靈敏度來表示。各種受話器的靈敏度小于110dB。受話器的頻率響應是指在輸入各種頻率信號時，受話器的靈敏度高低的變化情況。一般動圈式和差動式電磁受話器的頻率響應較好。

1.差動電磁式受話器

電磁式受話器是在恒定磁場中，利用話音電流信號再產生一個交變磁場，恒定與交變兩個磁場共同作用使振動膜片振動產生話音。如圖1.12所示，當話音電流為零時，只存在永久磁鐵產生的恒定磁場，由于受力平衡，銜鐵與鐵心之間的左右間隙基本相同，振動膜靜止而無聲。當有電流從a端流至b端時，電流產生的磁場方向在左間隙處與恒定磁場方向相反，使左間隙處磁場減弱、吸力減小；而右間隙處磁場增強、吸力增大，平衡狀態被打破，則銜鐵以支點為軸順時針轉動，對振動膜增大拉力。當電流改變方向時，銜鐵逆時針轉動，對振動膜減小拉力。所以線圈中通過交變話音電流時，振動膜就會上下振動而發出聲音。

2.動圈式受話器

動圈式受話器是近幾年才發展起來的，它的主要特點是音質好，阻抗接近純電阻。動圈式受話器的工作原理與動圈式揚聲器相同。把一個連有振動膜的線圈放在一個磁場中，環形永久磁鐵產生恒定磁場，線圈套在中心的柱形鐵心上。線圈在流過交變話音電流時，就會在磁場中受力而上下運動，帶動振動膜上下振動而發出聲音，其結構如圖1.13所示。

當用萬用表電阻擋測量受話器兩端直流電阻時，相當于一個直流電壓加在受話器線圈的兩端。直流電流通過受話器時是不會發出聲音的。但是在碰觸的瞬間，由于受話器反電勢的作用，流過線圈的電流是變化的，含豐富的諧波成分，因此某些諧波電流的作用，使受話器發出聲音。在測量時若沒有聲音發出，說明受話器線圈斷線或短路，否則是其他構件不良。

動圈式受話器的外形尺寸有38mm×21.5mm，35mm×21.5mm等，其具體檢測方法如下。

[1] 將萬用表選擇開關置于R×10擋，兩表筆碰觸受話器的兩接線端，如受話器發出較響的“喀喀”聲，說明受話器是好的。其直流電阻在70～150Ω的范圍內。

[2] 在下列情況下受話器是壞的：無“喀喀”聲，指針不擺動，說明受話器斷線開路；無“喀喀”聲，指針有直流電阻指示，說明受話器內部構件卡死或損壞。揚聲器的檢測與受話器的檢測方法相同，電阻一般為4Ω，8Ω，16Ω，32Ω等。

3.壓電式陶瓷受話器

壓電式陶瓷受話器因其采用了具有壓電效應的陶瓷片來實現電聲轉換功能而得名。壓電式陶瓷片是用氧化鉛、氧化鈦和少量稀有金屬作原料，加進膠合劑，經過精軋、研磨、切片、燒結等工藝過程。在表面鍍上一層電阻率很小的銀作電極，并經過極化處理后，使它具有極性和一定的極化強度而產生壓電效應。

壓電式受話器是利用壓電陶瓷的反壓電效應實現電聲轉換的。正壓電效應是對壓電材料施加壓力時，在兩個相對表面產生極性相反的電荷；反壓電效應是在壓電材料兩個表面施加電場時，使其體積變化。由于陶瓷片薄而脆，使用時將其粘貼在彈性較好的金屬片上。通常在金屬片兩側各粘貼一片壓電陶瓷，以提高靈敏度并降低阻抗。圖1.14中（a）圖是不加電時，金屬片平直；（b）圖是上邊的壓電陶瓷的極化方向與外加電壓方向相同，產生上邊的徑向收縮，下邊的壓電陶瓷極化方向與外加電壓方向相反，故沿徑向伸長，則金屬片中間凹下彎曲變形；（c）圖是外加電壓反向，則金屬片中間上凸彎曲變形。若加上連續變化的交變話音信號電壓，金屬片就會振動發聲，使交變話音電信號還原成聲音。

壓電式陶瓷受話器的優點是靈敏度較高，壽命長，防潮性能好，價格便宜。缺點是頻率特性差，低音較少。在按鍵式電話機中，壓電陶瓷式受話器常用做振鈴輸出發聲器件。

電磁式受話器靈敏度高；動圈式受話器音質好；壓電式受話器結構簡單，體積小、重量輕，但阻抗高，使用時需考慮阻抗匹配等問題。所以在實際應用中，應根據具體要求選擇合乎需要的受話器。

1.5.3 送話器

送話器也是電話機的重要部件之一，在電話機中起著與受話器同等地位的作用。它把聲音轉換成話音電流，所以它是一種聲電轉換器件。送話器一般分為兩類，即線性送話器和非線性送話器。把靈敏度不隨聲壓大小變化的送話器稱為線性送話器，反之則稱為非線性送話器。常用的送話器中，炭精式送話器為非線性送話器，而電磁式、動圈式、壓電式、駐極體送話器為線性送話器。

送話器是將聲音信號轉換成電信號的聲電轉換器件，其性能指標為靈敏度和頻率響應。它的靈敏度反映了其聲電轉換的效率，而話音頻率反映了送話器的頻響特性。由于靈敏度與聲音的頻率有關，當頻率變化時，靈敏度也發生變化，所以一般送話器的頻率響應是一條曲線。

1.駐極體送話器

駐極體送話器又稱駐極體電容傳聲器，這種傳聲器是采用了駐極體薄片而得名，其結構如圖1.15所示，（a）圖是內部結構。其關鍵部分是振動膜，在塑料膜片上單面蒸發一層純金屬膜極板就構成了振動膜，即駐極體或稱永電體，經高壓極化后兩面帶異性電荷。蒸發金屬膜向外，通過金屬墊圈與外殼相連。膜內側與金屬板之間有一個厚度約為0.02～0.03mm的絕緣墊圈，使得金屬極與振動膜蒸發金屬層形成一個電容。當對著送話器講話時，聲音推動振動膜振動，電容容量隨之變化，即電容兩極板間電壓V+隨輸入聲音大小而變化。駐極體的電容容量很小，約為50pF，其阻抗很高，一般在100MΩ數量級，必須進行阻抗匹配才能與放大器配合使用。可利用場效應管輸入高阻抗的特點實現阻抗變換，由駐極體與場效應管共同組成駐極體送話器，并用圓形鋁殼封裝。它的引出線有二線和三線兩種形式，（b）圖是三線式引線端。

駐極體與場效應管的連接方式有三種，如圖1.16所示。圖1.17所示為駐極體送話器的幾種輸出（OUT）方式。駐極體送話器具有結構簡單，頻響特性好，保真度高，微型輕便的特點；但靈敏度低，使用時必須另加放大器。

駐極體送話器工作時必須接上電源，在測試元件性能時不用加電源，用萬用表就可以進行測試。以R×lkΩ擋測量送話器兩引出端，紅表筆接負端，黑表筆接正端。對于有三個引出端的送話器，則分別接輸出端和電源端，然后對著送話器發聲，表針應有擺動。擺動幅度越大，表示靈敏度越高；如果完全不擺動，則說明送話器已損壞。駐極體送話器接上電源，在電路上測試，工作電流應在0.2～1mA之間。測量送話器正端直流電壓應為2V左右。這時，對著送話器講話，電壓應有變化，變化幅度與送話器靈敏度和工作條件有關；如果電壓沒有變化，一般是送話器不良，應檢查送話器及其供電電路。

2.動圈式送話器

動圈式送話器是目前電話機中所用各種送話器中綜合評估性能最好且最有發展前途的一種聲電轉換器件。其工作原理與動圈式受話器相同，所不同的是：作為送話器的聲電轉換器件，須經微音信號放大器放大后，才能將信號送到外線上。動圈式送、受話器之所以有發展前途，是因為它主要有以下幾個優點：[1]動圈式送、受話器完全擺脫頻響和靈敏度受角度或位置的影響，頻響曲線較光滑、平坦，音質好；[2]整個話音傳輸頻帶（300～3400Hz）內，基本為純電阻性，幾乎與頻率無關；[3]振膜和音圈系統重量輕、堅固，能經受機械應力和聲沖擊，不怕振動，工作穩定可靠且壽命長。圖1.18所示為兩種結構形式的動圈式送話器結構圖。

1.5.4 插接件與Ⅱ線、Ⅳ線

插接件與Ⅱ線、Ⅳ線用來完成電話機各部件之間的連接，是一種新型的標準連接件。Ⅱ線、Ⅳ線由于其內部具有互相絕緣的導線根數而得名，Ⅱ線作為電話機與電話外線端的連接線，Ⅳ線作為手柄與電話座機之間的連接線，兩根接到送話器，另外兩根接到受話器。Ⅱ線、Ⅳ線一般采用橢圓形截面，柔韌性好、輕便。插接件采用標準的電話機插頭、插座，如圖1.19所示，（a）圖和（b）圖是插頭；（c）圖和（d）圖是插座。它們使得拆裝手柄和電話機十分方便，為生產和維修提供了便利條件。但如果插頭、插座的質量較差，使用一段時間后會造成電話機Ⅱ線、Ⅳ線接觸不良，出現信號時斷時續的現象，因此在維修時要注意這兩根線的故障特點。

1.5.5 功能開關

功能開關是用來進行功能轉換的部件，如脈沖方式與雙音頻方式的轉換開關、音量控制開關等。這類開關的體積很小，一般有撥動式和按壓式兩種，其外形如圖1.20所示。

1.5.6 專用集成電路

1.集成電路的分類

電話機中主要采用的是 CMOS 電路。CMOS 電路具有功耗低、噪聲小等優點。半導體集成電路按性能劃分為數字集成電路與模擬集成電路。前者處理數字信號；后者處理模擬信號。電話機中，通常用數字集成電路來完成呼叫與控制等功能，而用模擬集成電路來完成放大和增益調節等功能。

2.使用集成電路的注意事項

[1] CMOS 集成電路在保存時，應用錫紙（金屬材料）將其包好，或者將各引腳擰在一起，這是由于 CMOS 集成塊輸入阻抗很高，靜電荷容易在輸入端積累造成輸入端擊穿損壞。

[2] 用電烙鐵焊接 CMOS集成電路時，電烙鐵外殼一定要接地，而且電烙鐵功率不要太大，以25W和30W較為合適。特別是我國北方地區冬天干燥，化纖衣服極易被靜電擊穿，更應加以防護。

[3] 用萬用表測量集成電路各引腳對地電阻時，不要將表筆直接觸及引腳或引腳焊點處，這是由于各引腳和引腳焊點之間的距離很近，當表筆滑動時，很容易將兩個引腳短路，造成集成電路損壞。應沿著與引腳焊點相連的銅箔，尋找一處周圍焊點少的地方進行測量。

1.5.7 振鈴器

振鈴器的作用是接收呼叫信號。常用的有交流振鈴器和電子振鈴器兩類。交流振鈴器鈴聲清脆響亮，適用于噪聲大的公共場所。電子振鈴器由振鈴集成電路與電聲轉換器件組成。振鈴集成電路把（25±3）Hz低頻振鈴信號變換成兩種（500Hz，2000Hz）音頻信號，經放大后按一定周期輪流輸出，直接驅動高阻電聲器件。電子振鈴器聲音柔和悅耳，音調可調，適用于家庭與辦公室，其外形如圖1.21所示。

1.5.8 轉換部件

轉換部件包括叉簧、開關、接插件。電話電路與振鈴電路通過叉簧實現與外電路的通斷。叉簧起到自動開關的作用，由交換機送來的振鈴信號、話音信號和饋電電壓等都要通過叉簧來決定是否送入電話機內部。叉簧開關的種類很多，常見的有兩種：一種是杠桿推動式叉簧開關；另一種是小型組合復位叉簧開關。圖1.22（a）和（b）分別是小型組合臥式復位開關的外形和內部觸點示意圖。這種叉簧開關由壓桿、基座、彎曲彈片、簧片組等組成，它具有結構簡單、體積小、動作靈活、壽命長等優點，通常用于薄型按鍵式電話機中。小型組合臥式復位叉簧開關的工作原理如圖1.22（b）所示，接點1，2串于送話回路為動合接點，用來控制送話器的直流電源，掛機時斷，摘機時通。接點3，4，5為轉換接點，其中3，4為動合接點，摘機時接通通話回路；4，5為靜合接點，掛機時接通振鈴回路。對叉簧開關的性能要求是：[1]接觸可靠，接觸電阻要求越小越好，一般不應大于100Ω，而絕緣電阻要求越大越好，一般應不小于50MΩ，耐壓強度應大于500V。[2]使用壽命要長，一般使用壽命不得少于30萬次。