E1／T1 傳輸系統(tǒng)中的繼電器更換

繼電器已使用多年，提供在一個位置連接到主板并在另一個位置連接到保護板的觸點。缺點包括電路板上的空間量（因為某些電路板有多達 24 條保護線）和功耗。單個繼電器所需的功率并不大，但當乘以大型電信系統(tǒng)中的 N 條線路時，產(chǎn)生和消耗的功率就變得相當大。

歐洲 E1 和北美 T1 電話標準管理直接到終客戶（訪問）或中心局之間（傳輸）的高速語音和數(shù)據(jù)傳輸。由于任何一種情況出現(xiàn)故障都是不可接受的，而且維修技術(shù)人員可能不會及時出現(xiàn)，因此這些系統(tǒng)包括本地備用電池、冗余電源以及信號處理板的 1+1 或 1+N 冗余。這種冗余可以采取為每個工作板配備一個備用設(shè)備的形式，或者以更便宜的方式為每個相同的工作板配備一個備用設(shè)備。

圖 1：E1/T1 系統(tǒng)具有獨立的 Tx 和 Rx 電纜，能夠?qū)⒚扛娎|切換到冗余備用電子板。

在典型的 E1/T1 系統(tǒng)中，單獨的同軸或雙絞線電信電纜連接到接收器和發(fā)送器板。當發(fā)生故障時，系統(tǒng)通過快速切換到備用保護板來維持運行。

圖 2：每條 E1/T1 線路共用一個保護級、變壓器級和開關(guān)級。

更詳細地觀察發(fā)送器或接收器路徑后，信號線首先進入初級保護級，其中包括瞬態(tài)電壓抑制器 (TVS) 或氣體放電管等限壓器件。第二級是變壓器，它提供隔離、阻抗匹配以及滿足 E1/T1 傳輸指定的掩模形狀所需的任何信號電平調(diào)整。

圖 3：E1/T1 線路中的變壓器有助于形成符合 E1/T1 規(guī)范的輸出脈沖。

除了變壓器之外，還有線路驅(qū)動器和接收器，然后是數(shù)據(jù)通信所需的數(shù)字電子設(shè)備。這些組件在 5 V 及以下電壓下工作，不能承受任何過壓。肖特基二極管放置在這些組件和第二級之間，并設(shè)置連接以將任何過大電壓鉗位到正或負電源軌。
就可靠性而言，這些信號路徑中的薄弱環(huán)節(jié)是傳輸板。級通?？拷?Tx 和 Rx 連接器，以立即消除多余電壓并防止其耦合到系統(tǒng)的其他部分。第二級變壓器高度可靠。因此，開關(guān)必須放置在電子板和變壓器之間。它們可以是機電繼電器或固態(tài)模擬開關(guān)。
繼電器已使用多年，提供在一個位置連接到主板并在另一個位置連接到保護板的觸點。缺點包括電路板上的空間量（因為某些電路板有多達 24 條保護線）和功耗。單個繼電器所需的功率并不大，但當乘以大型電信系統(tǒng)中的 N 條線路時，產(chǎn)生和消耗的功率就變得相當大。
第二種選擇是模擬開關(guān)，相對較新。MAX314和MAX4606等器件具有管理E1/T1數(shù)據(jù)速率所需的低導通電阻和低寄生電容，且不會產(chǎn)生顯著的插入損耗。放置在變壓器之后，信號已經(jīng)被鉗位到總線電壓，它們不需要承受數(shù)百伏的電壓。它們由簡單的邏輯電平信號控制，消耗的電流幾乎為零。模擬開關(guān)的MTBF，因為它是沒有機械部件的半導體，所以可以與任何機電繼電器相媲美或更好。
為了工作，模擬開關(guān)需要大于其處理信號的額定值的極化電源電壓。對于 E1/T1 信號，±5V 電源就足夠了。MAX314的電源電流在1μA范圍內(nèi)，因此其負電源軌可以通過簡單的電荷泵轉(zhuǎn)換器（例如MAX871）輕松生成。
MAX871 采用 SOT23 封裝，需要一個外部陶瓷電容器從 +5V 獲得 -5V。這些雙軌對于開關(guān)操作至關(guān)重要，因此在發(fā)生故障時需要冗余電源。對于-5V電源軌，兩個通過輸出二極管去耦的MAX871就足夠了。
減小機電繼電器尺寸的前景并不樂觀，但模擬開關(guān)的未來是有希望的。Maxim已經(jīng)降低了MAX4661的溝道電阻和MAX4624（采用SOT23封裝的SPDT器件）的占板面積。
Maxim 模擬開關(guān)已經(jīng)能夠承受比 E1/T1 系統(tǒng)指定電壓更高的電壓。MAX314高達±20V的工作電壓也適合用作xDSL傳輸系統(tǒng)中的保護板，類似于E1/T1系統(tǒng)。