大家都知道,电话线都有2根芯线。可是有一个问题不知道大家想过没有,从电路的角度上讲,传送一个音频信号只要一根铜线就可以了,剩下的一根接地球的大地,一样可以形成环路,为什么都要用2根呢?
颇具哲学色彩的回答是:“存在的就是合理的”!但是为什么要这样存在呢?
要了解这个问题,我们首先要先知道实际的电话线传输拓扑可以简化如下所示:此图不包括交换部分,图中的“语音信号”就是电话局交换机出来的信号,但是电话局和您家里的电话可能还有1~5 km的距离,中间就只能用电话电缆来连。
如果按使用地球大地做回流信号图纸来连接两侧的电路最简单,最节约线材(只需要一根线缆)。但是事实上在生活中没有任何一个电话交换机使用这种形式的输出。
这样的布线方式传递信号50~100m不会有问题,但是长度如果达到500m~5 km,麻烦就大了。
此布线方式会存在2个问题:一是导致在长距离电缆下通话质量变得不可接受。一个电话电缆里面一般至少也有16对电话线,各个线芯之间都是互相缠绕或者平行的。长距离的缠绕或平行,会在线芯之间形成分布电容,距离越长电容越大,也就越容易将交流音频信号耦合到其他的电话线芯上去,造成串音。
使用大地做为回流路径,但大地本身也有电阻,此电阻不可忽略,在实际应用时也可能产生干扰。而架空的电话线构成了另外一半的回路,这一半很容易接收天空的长波、中波和短波信号,窜入话路造成干扰。
而任何电子线路中都有非线性元件,比如IC、三极管、二极管和生锈的连接器等,都可能对这样的广播信号检波,还原出广播信号出来。这样,在电话机中不仅能听见交换机送来的语音,还能免费听见天空的广播。
所以,现在的电话机和交换局之间的连接线都采用下图形式:
在交换局一侧,语音信号不直接接电源的正极或者负极,而是分别经过一个恒流源和一个扼流电感才连接到+24V或者+48V电源。这样做的好处是让电源中的直流经过电话机形成一个回路,而同时不会因为供电而衰减掉语音信号。之后就是通过电话电缆中的一对一对的双绞线来将语音送到用户家中。