有旋律性的電話鈴聲,是不是比標準的電話響聲更易辨別?想嚐試嗎?這個設計直接與電話線連接,但又要與電話線的信號隔絕,以免干擾其它的用戶。這項特性在設計上已經顧全,而不會損及電信局的權益的。

電路操作原理

  圖一, 數字代表脈波的時序,而字母代表樂音的頻率。在40個時間間隔中斷斷續續聽到B、C、D、E四種頻率所組成的一段樂音,此即所欲實現的旋律響鈴。圖二是完整的電路圖,使用C-MOS邏輯閘是為了便於與線性電路部分匹配交界,並且使電源供應簡化,只用一個單電源。設計的主要功能來自CD4051,這是8線之類比解複器(8-bit analog multiplexer),其作用正如數位信號控制之八組開關,每組開關導通電阻80Ω,隔絕良好。在詳細探究電路前,請找出CD4051、4024的資料備查。

  停止、啟動由IC3控制,IC2 CD4024是個二進制編碼器,把IC 4B送入之時序脈波編成二進位的輸出,輸出有20~27,分別註明為1、2、4、8、16、32,當IC2計數至40時(23、25兩線為1,餘為0,而1代表電壓V,0代表地電位),IC3A是NAND,只有輸入皆是1,輸出為0,有一輸入為0,輸出則為1。所以IC3A輸出0,IC3B反相器,輸出為1,沒有觸發信號,觸發線(TRIGGER)輸入為0,則IC3C輸出1,IC3D為0,不能復置(RESET)IC2,同時當IC3A為0時,由R5 R6饋至IC4A、4B使兩者都停止振盪,IC4A、4B的電路使用雙電源時,是自發振盪的方波產生器,僅用單電源,變成可控制之振盪器。IC4B停擺,IC2沒有時間脈波,輸出就停在40。

  觸發信號如何產生?來自電話線的響鈴脈波,我在軍中服役時所用之手搖電路,響鈴的電壓脈衝可有100V之大,而聲音信號才1V左右,家用電話也差不多吧!電話線串聯R1 22KΩ,使電流不燒掉IC1內之LED,又限制電流使通話時裝置不會啟動。IC1是密封包裝,LED因響鈴脈波而發光,使包裝內之光電晶體飽和,觸發線輸出為1,於是IC3C的輸入皆為1,輸出為0,IC3D輸出為1,使CD4024被復置,20~27線全清除為0,又令IC3A的輸出轉為1。IC1內部是光耦合,因此在電氣特性上,電話線是被隔離於系統之外的。

  IC3A在此瞬間輸出變成1有二個功用,首先使IC4A、4B開始振盪,系統活起來了,再者其令IC3B輸出轉為0,使IC3C的輸出鎖定於1,不論是否再極短,僅10nS,可以忽略,但IC6每組開關起通時間就是4個脈波週期。

  IC4A利用IC6八組開關之啟閉,選擇R13~R16之一的電阻,作為C3充電途徑,以改變IC4A之振盪頻率,可根據原作者所附之頻率表以校正電阻值。四種預定的頻率標定為B、C、D、E,於是圖二的排列所輸出之順序為BCCDDEEB,注意IC6是每四個IC4B的脈波後才變換一次狀態的。IC5的0、2、4三組開關接地,所以IC4A由R9送來之振盪頻率只有在1、3、5、6、7這五組開關中能被IC4C接收,若是設1為擷取信號,0為接地無信號,可說IC5的工作狀態為01010111,用一個綜合表說明之,見表一。由於CD4051啟閉時間短,兩個頻率或狀態間,沒有時間間隙。IC4A的振盪頻率高於IC4B,以IC4A決定鈴聲頻率,IC4B決定響聲長短。IC4C為電壓隨耦器,將信號轉交予IC7,以小功率音頻IC LM383擔任放大任務。

製作與調整:

  電路可裝在萬用板或PC板上,最好用IC座,C5與C7要靠近IC7避免發生振盪,電源是8至12V,100mA的直流電。把IC6取出IC座,準確的調整電阻值,以得到預定的頻率。S2閉合,S1扳至Test,如果沒裝錯,喇叭就發音了。調整R12可改變每響的時間,也可以樂器來比較調音,定出喜歡的音調。

重設音調:

  懂了原理,重新設計並不難。第一步就先畫個如圖一的序列圖,這是完整的藍圖,但是CD4051只能安續開啟開關,不可忘記這項限制。第二步,你要的序列是多少個脈波?查IC2的接腳,可從20~27選二線做IC3A的輸入,最多可為26+27=192。第三步,音調的搭配,這項大有可為,IC5可重定其擷取狀態如10100101......等,要哪組開關為0,把它接地就是了。IC6可以給它八個可變電阻,調出八個頻率,還可把位址解碼線改成21、22、23,使其二個脈波變換一次。如果要使這個響鈴更具可規劃性,IC5、6都可併上另一個CD4051,利用CD4051第六腳控制(如果第六腳給予1的信號,八組開關全閉。),使同時只有一個CD4051作用,功能則像是16組可控開關,加上些簡單的邏輯閘即可實現,參閱圖三

結語:

  有件重要的事原作者沒提及,當為自己的電話加裝這個電話響鈴後,原本的標準電話鈴是否該設法要它別叫了?而我記得用戶是沒有權力處置自己電話機內部,所以這是件麻煩,不過我有個想法,若是你已能從這個線路上學到一些東西,用不用它倒是不重要了! (取材自 Popular Elec. 1981/NOV.)

轉載音響技術第86期FEB. 1983 有旋律性的電話響鈴/姜瑞堂

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