E1／T1 传输系统中的继电器更换

欧洲 E1 和北美 T1 电话标准管理直接到终客户（访问）或中心局之间（传输）的高速语音和数据传输。由于任何一种情况出现故障都是不可接受的，而且维修技术人员可能不会及时出现，因此这些系统包括本地备用电池、冗余电源以及信号处理板的 1+1 或 1+N 冗余。这种冗余可以采取为每个工作板配备一个备用设备的形式，或者以更便宜的方式为每个相同的工作板配备一个备用设备。

图 1：E1/T1 系统具有独立的 Tx 和 Rx 电缆，能够将每根电缆切换到冗余备用电子板。

在典型的 E1/T1 系统中，单独的同轴或双绞线电信电缆连接到接收器和发送器板。当发生故障时，系统通过快速切换到备用保护板来维持运行。

图 2：每条 E1/T1 线路共用一个保护级、变压器级和开关级。

更详细地观察发送器或接收器路径后，信号线首先进入初级保护级，其中包括瞬态电压抑制器 (TVS) 或气体放电管等限压器件。第二级是变压器，它提供隔离、阻抗匹配以及满足 E1/T1 传输指定的掩模形状所需的任何信号电平调整。

图 3：E1/T1 线路中的变压器有助于形成符合 E1/T1 规范的输出脉冲。

除了变压器之外，还有线路驱动器和接收器，然后是数据通信所需的数字电子设备。这些组件在 5 V 及以下电压下工作，不能承受任何过压。肖特基二极管放置在这些组件和第二级之间，并设置连接以将任何过大电压钳位到正或负电源轨。

就可靠性而言，这些信号路径中的薄弱环节是传输板。级通常靠近 Tx 和 Rx 连接器，以立即消除多余电压并防止其耦合到系统的其他部分。第二级变压器高度可靠。因此，开关必须放置在电子板和变压器之间。它们可以是机电继电器或固态模拟开关。

继电器已使用多年，提供在一个位置连接到主板并在另一个位置连接到保护板的触点。缺点包括电路板上的空间量（因为某些电路板有多达 24 条保护线）和功耗。单个继电器所需的功率并不大，但当乘以大型电信系统中的 N 条线路时，产生和消耗的功率就变得相当大。

第二种选择是模拟开关，相对较新。MAX314和MAX4606等器件具有管理E1/T1数据速率所需的低导通电阻和低寄生电容，且不会产生显着的插入损耗。放置在变压器之后，信号已经被钳位到总线电压，它们不需要承受数百伏的电压。它们由简单的逻辑电平信号控制，消耗的电流几乎为零。模拟开关的MTBF，因为它是没有机械部件的半导体，所以可以与任何机电继电器相媲美或更好。

为了工作，模拟开关需要大于其处理信号的额定值的极化电源电压。对于 E1/T1 信号，±5V 电源就足够了。MAX314的电源电流在1μA范围内，因此其负电源轨可以通过简单的电荷泵转换器（例如MAX871）轻松生成。

MAX871 采用 SOT23 封装，需要一个外部陶瓷电容器从 +5V 获得 -5V。这些双轨对于开关操作至关重要，因此在发生故障时需要冗余电源。对于-5V电源轨，两个通过输出二极管去耦的MAX871就足够了。

减小机电继电器尺寸的前景并不乐观，但模拟开关的未来是有希望的。Maxim已经降低了MAX4661的沟道电阻和MAX4624（采用SOT23封装的SPDT器件）的占板面积。

Maxim 模拟开关已经能够承受比 E1/T1 系统指定电压更高的电压。MAX314高达±20V的工作电压也适合用作xDSL传输系统中的保护板，类似于E1/T1系统。