kl do ngoc loi 811173d

lỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA TỔNG ĐÀI: Trong suốt lịch sử phát triển của loài người,đầu tiên là để trao đổi những kinh nghiệm sống,những tâm tư tình cảm,người ta dùng những cử chỉ hành động

Chương 1:Tổng quan

1 lỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA TỔNG ĐÀI:

Trong suốt lịch sử phát triển của loài người,đầu tiên là để trao đổi những kinh nghiệm sống,những tâm tư tình cảm,người ta dùng những cử chỉ hành động ,tiếng kêu đơn giản để truyền đạt cho nhau,lúc này sự giao tiếp là rất khó khăn.việc phát minh ra ngôn ngữ được xem như cuộc cách mang truyền thông đầu tiên lớn nhất.Ngôn ngữ có thể truyền đạt hết được những dược những gì xảy ra trong cuộc sống,tuy nhiên ,tiếng nói chỉ có thể truyền đi ở một khoãng cách ngắn.Sau khi tìm thấy lửa,con người dùng nó để truyền đi xa rất nhanh chóng và có hiệu quả,nhưng ẩn có một số hạn chế như địa hình thời tiết và tính an toàn thông tinh la không cao.Mãi khi chữ viết ra đời thì con người mới truyền thông tin đi ma không bị giới hạn vế nội dung và không gian như trước đây nữa.Từ đó phát sinh ra những dịch vụ thư báo có khã năng truyền đi rất xa.Tuy nhien con người lúc này cần một hệ thống truyền thông chất lượng hơn và an toàn hơn và hiệu quả hơn

Năm 1837,samuel F.B morse phát minh ra máy điện tính,các chữ số và chữ cái được mã hóa và truyền đi như một phương tiện truyền dẫn.Từ đó khã năng liên lạc, trao đổi thông tin được nâng cao,tuy nhiên nó cũng không được sử dụng rộng rãi vì sự không thân thiện,tương đối kho gợi nhó của nó

Năm 1876,Alecxander Graham bell,phát minh ra điện thoại ,ta chỉ cẩn cấp nguồn cho hai điện thoại cách xa nhau và nối với nhau là con người có thể trao đổi bằng tiếng nói mà con người hằng mơ ước từ ngàn xưa đến thời bấy giờ.Nhưng để con người có thể trao đổi vói nhau tùy theo yêu cầu thì cần có một hệ thống hổ trợ

Đến năm 1878,một hệ thống tỗng đài đầu tiên được thiết lập,đó là tỗng đài nhân công điện từ được xây dựng ở NEW HAVEN Đây là tỗng đài đầu tiên thương mại thành công trên thế giới.Những hệ thống tỗng đài này hoàn toàn

sử dụng nhân công nên việc kết nối và giãi phóng cuộc gọi rất lâu,không thõa mãn nhu cầu ngày càng tăng của xã hội

Để giải quyết điều này,đến năm 1889, tổng đài không sử dụng nhân công được A.B Stronger phát minh Trong hệ tổng đài này,các cuộc gọi được kết nối liên tiếp tùy theo số điện thoại trong hệ thập phân và do đó gọi là hệ thống gọi theo từng bước.EMD do công ty của Đức phát triển cũng thuộc loại

này.Tỗng đài này còn gọi là tổng đài cơ điện vì nguyên tắc vận hành của nó,nhưng với kích thước lớn,chứa nhiều bộ phận cơ khí,khả năng hoạt động

bị hạn chế rất nhiều

Năm 1926,Erision phát triển thành công hệ tổng đài thanh chéo.Được đặc điểm hóa bằng cách tách hoàn toàn việc chuyển mạch cuộc gọi và các mạch điều khiển.Đối với chuyển mạch thanh chéo,các tiếp điểm đóng mở được sử dụng các tiếp xúc và các đặc tính của cuộc gọi được cãi tiến nhiều

Năm 1965,tổng đài ESC số 1 của mỹ là tổng đài có dung lượng lớn ra đời thành công,đa mở ra một thời kỳ thành công của tỗng đài điện tử.Chuyển mạch tổng đài ESC số 1 được làm bằng điện tử,tổng đài này trang bị chức năng tự chuẩn đoán và vận hành theo nguyên tắc spc và là môt tổng đài nội hạt

Tháng 1 năm 19976, tỗng đài điện tử số chuyển tiếp hoạt động trên cơ sỡ chuyển mạch số máy tính thương mại đầu tiên trên thế giới được lắp đặt và đưa vào khai thác

Kỷ thuật vi mạch và kỷ thuật số phát triển đẩy nhanh sự phat triễn của các tỗng đài số với khã năng phối hợp với nhiều dịch vụ với tốc

độ xử lý cao, ngày càng phù hợp với nhu cầu của một thời đại thông tin

2.2.1: Tỗng đài nhân công:

Đây là tổng đài trong mang điện thoai nguyên thủy mọi thao tác trong tổng đài đều bằng sức người,các kết nố được thực hiện thông qua một hệ thống chuyể mạch rất đơn giản là các phích cắm để kết nối hai thuê bao cần liên lạc với nhau

Như vậy, những tổng đài nhân công đầu tiên, các cuộc đàm thoại đều được thiết lập bởi điện thoại viên nối dây bằng phích cắm hay khóa di chuyển Tại tổng đài mỗi một thuê bao phải có một máy phát điện riêng (Mangeto) để gọi chuông và nguồn điện DC, AC để cung cấp cho cuộc đàm thoại

Sau đó, tổng đài nhân công phát triển theo một bước mới : tổng đài nhân công công điện (Common Battery) Trong tổng đài này, các thuê bao chỉ có một nguồn DC duy nhất dùng chung cho tất cả các máy

Nhược điểm của tổng đài nhân công :

 Thời gian kết nối lâu

 Dễ bị nhầm lẫn do thao tác bằng tay

 Khó mở rộng dung lượng

 Với dung lượng lớn, kết cấu thiết bị tổng đài phức tạp nên cần có nhiều điện thoại viên làm việc cùng một lúc mới đảm bảo thông thoại cho các thuê bao một cách liên tục

2.2.2:Tổng đài tự động:

Có 2 loại:

2.2.2.1:Tổng đài cơ điện:

Kỹ thuật chuyển mạch trong tổng đài cơ điện chủ yếu nhờ vào các chuyển mạch bằng cơ khí được điều khiển bằng các mạch điện tử

Trong tổng đài cơ điện việc nhận dạng thuê bao gọi, xác định thuê bao bị gọi, cấp các âm hiệu, kết nối thông thoại… đều được thực hiện một cách tự động nhờ vào các mạch điều khiển bằng điện tử cùng với các bộ thao tác chuyển mạch bằng cơ khí So với tổng đài nhân công, tổng đài cơ điện có các ưu điểm lớn sau:

+ Thời gian kết nối nhanh chóng

+ Dung lượng lớn

- Tuy nhiên loại này cũng có một số khuyết điểm:

+ Thiế bị cồng kềnh

+Tiêu hao năng lượng lớn

+Điều khiển kết nối phức tạp

2.2.2.2 Tổng đài điện tử:

Dùng các bộ chuyển mạch là các thiết bị điện tử ,có thể kết hợp với máy tính làm cho gọn nhẹ, thời gian kết nối nhanh hơn,tiêu tán công suất lớn và dung lượng có thể tăng lên dể dàng

Hiện nay mạng viển thông có 5 loại tỗng đài :

Tổng đài cơ quan PABX (Private Automatic Branch Exchange) :

được sử dụng trong các cơ quan, khách sạn và thường sử dụng trung kế CO-Line (Central Office- Line)

Tổng đài nông thôn RE (Rural Exchange) : được sử dụng ở các xã,

khu dân cư đông, chợ và có thể sử dụng tất cả các loại trung kế

Tổng đài nội hạt LE (Local Exchange) : được đặt ở trung tâm huyện

tỉnh và sử dụng tất cả các loại trung kế

Tổng đài đường dài TE (Toll Exchange) : dùng để kết nối các tổng đài

nội hạt ở các tỉnh với nhau, chuyển mạch các cuộc gọi đường dài trong nước

Tổng đài cửa ngõ quốc tế GWE (Gate Way Exchange) : tổng đài này

dùng để chọn hướng và chuyển mạch các cuộc gọi vào mạng quốc tế để nối các quốc gia với nhau, có thể chuyển tải cuộc gọi quá giang các cuộc gọi Hiện nay trên thế giới, tổng đài điện tử đã thay thế các tổng đài cơ điện Ở Việt Nam có các tổng đài điện tử có dung lượng lớn và vừa như: E10B, Alcatel(Pháp), TDX1B, STAEX (Korea), SIEMEN (Đức)… Nhưng các loại tổng đài có dung lượng nhỏ PABX (Tổng đài nội bộ) đang phát triển mạnh và ứng dụng trong các công ty, nhà hàng, khách sạn, trường học…

+Sử dụng đường dây thuê bao của tổng đài khác làm trung kế của mình +có chức năng nhủ thuê bao bình thường

2.3.2 :Trung kế số:

Tín hiệu thoại và tín hiệu trao đổi giữa hai tổng đài là tín hiệu dạng nhị phân Hiện nay các đường tín hiệu trên thế giới có thể theo hai chuẩn sau

3 Các loại âm hiệu:

3.1: Âm hiệu mời quay số ( Dial Tone )

Âm hiệu này báo cho thuê bao biết tổng đài sẵn sàng nhận số quay từ thuê bao Âm hiệu này là tín hiệu hình sin có tần số f = (425  25)Hz, nhịp là liên tục

Méo hài :  1%

3.2: Âm hiệu báo bận (Busy Tone):

Âm hiệu này được tổng đài báo cho thuê bao gọi biết thuê bao bị gọi bận, trung kế bận, hết thời gian quay số Âm hiệu này có tần số f = (425  25)Hz, ngắt nhịp có và không điều ở khoảng 0,5s Méo hài :  1%

Tổng đài A trunk 1 Tổng đài B

Biên độ

t

3.3: Âm hiệu chuông (Ringing):

Dùng để rung chuông cho thuê bao bị gọi (nếu rỗi) Tín hiệu chuông là tín hiệu AC hình sin có tần số f = (20 25)Hz, điện áp từ U = (7590)VRMS, với nhịp có là 3s và không là 4s Méo hài :  1%

3.4: Âm hiệu hồi âm chuông (Ringback Tone):

Âm hiệu này tổng đài báo cho thuê bao biết đang đổ chuông cho thuê bao bị gọi

Âm hiệu này có tần số f = (425  25)Hz, nhịp cùng với dòng chuông Méo hài :  1%

0.5s 0.5s

Biên độ

t

4s 3s

Biên độ

t

4s 3s

Biên độ

t

 Các chỉ tiêu:

+ Băng tần của kênh thoại: từ 300đến 3400hz

+Trở kháng của tổng đài; Z=600

+Cực dương của nguồn một chiều đấu với dất

+Độ gợn sóng một chiều sơ cấp không được vượt quá 2,5mv

+Tiêu thụ năng lượng lớn nhất đối với toàn bộ tổng đài không vuợt quá 2w trên một đường Dây thuê bao hay trung kế

 Các dịch vụ của tổng đài:

+Dịch vụ ngăn cẳn cuộc gọi

+Dịch vụ truy tìm cuộc gọi quấy rối

+Dịch vụ cung cấp các thông tin cần thiết

+Dịch vụ ngăn cẳn sự quấy rầy

+Dịch vụ tiếp nhận cuộc gọi

+Dịch vụ báo thức

+Dịch vụ hội nghị

+Dịch vụ thông báo đợi cuộc gọi

4 Kỷ thuật chuyển mạch:

4.1:Chuyển mạch theo phương pháp kết nối không gian:

Cấu tạo chung của chuyển mạch không gian là các ma trận tiếp điểm Nđầu vào và M đầu ra.Mổi đầu vào bất kỳ trong các đầu vào có thể được kết nối với bất kỳ đầu ra nào trong M đầu ra

Có 2 loại chuyển mạch không gian:chuyển mạch không gian tiếp thông hoàn toàn và chuyể mạch không gian tiếp thông không hoàn toàn

Ưu điểm của phương thức kết nối này là kết cấu đơn giản, chất lượng thông thoại cao vì tín hiệu được truyền trực tiếp mà không qua phương thức điều chế nào

Tuy nhiên, chuyển mạch không gian ngày nay ít được sử dụng do các nguyên nhân sau :

- Nếu dung lượng tổng đài lớn thì kết cấu rất phức tạp

- Không thể phát triển theo đà số hóa của tín hiệu Việc giảm giá thành liên tục các linh kiện số so với linh kiện Analog làm cho tổng đài dùng chuyển mạch số ngày một phát triển.

4.2.Chuyển mạch theo phương pháp phân chia thời gian:

4.2.1  Phương pháp ghép kênh PAM (Pulse Amplitude Modulation):

Để giảm bớt ảnh hưởng của nhiễu trên đường truyền người ta tiến hành rời rạc hóa tín hiệu liên tục theo thời gian thành các xung rời rạc Quá trình đó được gọi

là quá trình lấy mẫu tín hiệu Analog Theo định lý Shanon thì tần số lấy mẫu phải lớn hơn hoặc bằng hai lần tần số Max của tín hiệu lấy mẫu thì mới có khả năng phục hồi lại dạng tín hiệu Analog ban đầu Điều này cho phép khi truyền tín hiệu, không nhất thiết phải truyền toàn bộ tín hiệu đó, chỉ cần truyền những giá trị đã lấy mẫu từ tín hiệu Ở đầu thu có thể phục hồi lại nguyên dạng tín hiệu ban đầu

Khảo sát tín hiệu thoại, người ta nhận thấy phổ tín hiệu thoại phần lớn nằm trong dải tần từ 300Hz đến 3400Hz Như vậy chỉ cần tần số lấy mẫu tín hiệu thoại

f = 2*3,4 = 6,8 KHz là đủ phục hồi lại dạng tín hiệu ban đầu ở đầu thu Trong thực

tế do đáp ứng của bộ lọc trong quá trình khôi phục lại dạng tín hiệu không được lý tưởng, người ta dùng tần số lấy mẫu là 8KHz cao hơn tần số lấy mẫu tối thiểu một

ít Quá trình lấy mẫu chính là quá trình điều biên xung PAM Các xung được tạo ra trong quá trình lấy mẫu được truyền đi trên kênh truyền

Nhược điểm của tổng đài PAM là tín hiệu sau khi phục hồi sẽ bị méo dạng

so với ban đầu Mặt khác nếu các khe thời gian không được định thì chính xác sẽ dễ trùng lắp lên nhau gây hiện tượng nhiễu xuyên kênh Để tránh hiện tượng nhiễu xuyên kênh, giữa hai kênh cần có khoảng bảo vệ Khi dung lượng tăng lên khoảng bảo vệ hẹp lại và hiện tượng nhiễu này càng dễ xảy ra Do đó ghép kênh PAM không thích hợp với tổng đài có dung lượng lớn

Ts:chu kỳ lấy mẩu

T1:thời gian lấy mẩu liên tiếp của cùng một tính hiệu

t

Ts T1

Sơ đồ kết nối thuê bao chuyển mạch PAM

4.2.2 Phương pháp gép kênh PCM(pulse code modulation)

PCM là hệ thống có thể mô tả như một phương pháp chuyển đổi thông tin tương

tự thành số Hệ thống xử lý và biến đổi tín hiệu tương tự thành PCM dựa trên hai nguyên tắc lý thuyết sau :

- Lý thuyết về rời rạc hóa của Shanon

- Lý thuyết về tín hiệu số nhị phân

Từ chuỗi xung PAM người ta nhận thấy khi truyền các xung này biên độ các xung sẽ suy giảm không đều nhau do tác động của nhiễu ngẫu nhiên trên kênh truyền Do vậy để tránh tình trạng này người ta thực hiện việc mã hóa biên độ các xung ngay sau khi lấy mẫu bằng một chuỗi nhị phân rồi mới đưa lên kênh truyền

Do quy luật biến đổi của tin tức tín hiệu thoại có tính ngẫu nhiên nên tập các giá trị xung PAM là vô cùng lớn, để đơn giản và gần đúng thì các xung PAM được đưa qua bộ nén hạn biên, đó là bộ lượng tử hoá Ý nghĩa quan trọng của bộ lượng tử hóa

là gần đúng hóa các xung PAM có biên độ xuất hiện xung quanh mức chuẩn PAMo.Vậy PAMo = PAM + x, trong đó x là lượng tử sai số Dạng tín hiệu được lượng tử hóa này đưa vào bộ mã hóa để chuyển độ lớn biên độ các xung sang dạng một cụm bít nhị phân ( thường là 8 bít được gọi là 1 từ mã ) biểu diễn biên độ này Đây là tín hiệu truyền trên kênh truyền PCM Ở đầu thu tín hiệu được phục hồi, sửa sai và đưa vào bộ giải mã để phục hồi lại tín hiệu thoại

Khi đọc dữ liệu ra từ RAM địa chỉ đọc không còn tuần tự mà theo một trình

tự do CPU sắp đặt trong quá trình chuyển mạch

Chuyển mạch TSI cho phép hoạt động đồng bộ và song song, đơn giản nhưng số lượng thuê bao phụ thuộc vào tốc độ truy xuất và kích thước bộ nhớ

Dễ dàng tăng dung lượng thuê bao bằng cách tăng bộ nhớ mà mạch không cần thay đổi nhiều, tuy nhiên lúc đó độ trễ sẽ tăng

Để khắc phục nhược điểm của chuyển mạch TSI người ta phối hợp chuyển mạch thời gian và chuyển mạch không gian Đó là các chuyển mạch:

4.2.4 Chuyển mạch TS(Time space switching)

Bộ nhớ địa chỉ

Bộ đếm đồng bộ

SPACE SWITCH NN

n 1

.

n 1

Trong chuyển mạch TS bộ chuyển mạch gồm N chuyển mạch TSI được đưa vào

một ma trận vuông chuyển mạch không gian Với cấu hình chuyển mạch này cho phép tăng số lượng thuê bao rất lớn Tuy nhiên nhược điểm chuyển mạch TS là vấn

đề nghẽn mạch khi hai đầu vào của một nhóm nối với hai đầu ra có cùng khe thời gian

4.2.5 Chuyển mạch TST(Time space time)

Với sơ đồ chuyển mạch TST ta tránh được trường hợp tắt nghẽn như ở TS Trong thực tế người ta còn kết hợp thành các hệ chuyển mạch TSTS, STS

SPACE SWITCH NN

n 1

.

n 1

T

T

Chương 3: Thiết kế và tính toán tổng đài

1.SƠ ĐỒ KHỐI TỔNG QUÁT CUA TỔNG ĐÀI

Hình 1.1: sơ đồ khối tổng đài

&

TRUNG

KẾ

KHỐI CHUYỂN MẠCH

KHỐI TẠO TONE

KHỐI THU DTMF

KHỐI GIAO TIẾP I/O

Tạo sự giao tiếp giữa MPU với các khối khác trong tổng đài, giải mã địa chỉ RAM, ROM, bộ chuyển mạch

+ Khố chuyển mạch: chức năng

 Kết nối thông thoại giữa thuê bao với thuê bao, thuê bao với trung kế

 Kết nối âm hiệu cần thiết cho thuê bao trong quá trình kết nối thông thoại, giải tỏa thông thoại

 Kết nối thuê bao, trung kế với mạch thu DTMF

+ Khối thu và giải ma DTMF:chứ năng

Ghi nhận mã đa tần DTMF và giải mã thành các số thuê bao ở dạng nhị phân Khối giao tiếp thuê bao và trung kế: chức năng

 Truyền được tín hiệu từ thuê bao đến thuê bao, thuê bao đến trung kế, bao gồm tín hiệu thoại, tín hiệu mã đa tần DTMF, và các tín hiệu khác

 Thực hiện cách ly tổng đài với đường dây thuê bao nhằm tránh chập chạm dẫn đến hư hỏng tổng đài

 Nhận biết được trạng thái nhấc máy gác máy của thuê bao và trung kế

 Đối với mạch giao tiếp trung kế cần có chức năng tạo tải giả nhấc máy và chống đảo cực

+ Khối tạo chuông: chức năng

Tạo ra tín hiệu chuông có tần số 25Hz/90V hoặc 20Hz/75V cùng nhịp với hồi

âm chuông để rung chuông cho thuê bao

Khố nguồn: chứ năng

Có nhiệm vụ tạo ra các điện áp DC 5V, 12V, 24V phục vụ cho các khối khác Trong đó nguồn 24V phải được cách ly với các nguồn khác

* Nguyên lý hoạt động:

- Bình thường khi thuê bao gác máy điện trở của điện thoại rất lớn, nên

xem như không có dòng chảy qua thuê bao, dẫn đến LED Opto tắt nên transistor của Opto không dẫn, vì thế cảm biến của HSO ở mức “1”, báo cho CPU biết tình trạng của thuê bao đang gác máy

- Thuê bao của tổng đài bưu điện muốn gọi đến thuê bao của tổng đài nội hạt bao gồm 3 giai đoạn sau :

- Khi thuê bao gác máy có một thuê bao khác gọi đến thì MPU sẽ phát tín hiệu RE lên mức 1, VRL= 3,5V và HSO cũng ở mức 1 sau đó qua cổng AND hoặc qua diode phân cực thuận cho ra ở mức 1, sẽ phân cực cho transistor Q2 và RE được cấp nguồn hoạt động, khóa K1 được chuyển từ

vị trí 5 tới 4, tín hiệu chuông sẽ cấp cho mạch chuông của máy điện thoại thuê bao (mạch thuê bao điện thoại được tách ra khỏi mạch chuông) do trở kháng của mạch chuông khá lớn, nên dòng chuông không đủ cung cấp cho LED Opto dẫn, cảm biến HSO vẫn ở mức 1 và MPU nhận biết trạng thái đang có tín hiệu chuông

- Khi tín hiệu chuông đổ vào thuê bao nhấc máy, do tổng trở vòng của thuê bao giảm xuống 600 Ohm nên dòng chuông qua mạch thuê bao Tụ C3 sẽ lọc một phần điện áp của nguồn chuông sao cho khoảng thời gian DZ3 nắn điện áp này tương đối nhỏ để kích cho LED Opto sáng nên Opto dẫn bảo hoà bật về vị trí 45, nguồn dòng tiếp tục cấp dòng cho mạch cảm biến hoạt động Năng lượng tích luỹ trong cuộn dây RE sẽ qua Diode D1

- Khi hai thuê bao đã thông thoại với nhau, tín hiệu thoại phát ra từ thuê bao sẽ qua tụ C2 để phát đi và thu về

Khi thuê bao quay số :

- Quay số dạng xung mã : Khi thuê bao quay số sẽ phát đi các xung tương ứng với số nhận được Khi một đầu được phát đi, mạch vòng thuê bao sẽ

hở (do hoạt động của máy điện thoại ), không có dòng chảy qua mạch cảm biến nên LED của Opto tắt dẫn đến HSO bằng 1 Khi kết thúc một xung mạch vòng thuê bao sẽ kín có dòng chảy qua mạch cảm biến dẫn đến HSO bằng 0 Quá trình cứ thế tiếp tục Khi việc quay số kết thúc thì thuê bao ở trạng thái nhấc máy bình thường Như vậy dựa vào trạng thái xung trên HSO (Nhịp theo trạng thái đảo của xung quay số) MPU sẽ nhận biết được

số quay và ghi vào bộ nhớ để xử lý

- Quay số dạng Tone: khi thuê bao nhấn số mạch phát tín hiệu sẽ đồng thời sinh ra và phát đi tổ hợp hai sóng hình sine âm tầng (DTMF) ứng với

số đó Số này sẽ được phát ra ở ngõ TRANSMIT, được MPU nhận và giải

mã ra số quay thông qua IC nhận DTMF 8870D

- Khi thuê bao gác máy mà có thuê bao khác gọi đến muốn thông thoại thì MPU sẽ xuất ngõ RE lên mức 1 (VE= 3.5V) sẽ phân cực cho Q2 dẫn và Relay được cấp nguồn hoạt động Khóa K1 được chuyển từ vị trí 5 sang vị trí 4, tín hiệu chuông sẽ cấp cho mạch chuông của máy điện thọai thuê bao (chú ý là lúc này mạch thuê bao trong máy điện thoại được tách ra khỏi mạch chuông) Do trở kháng của mạch chuông khá lớn, nên dòng chuông không đủ cung cấp cho LED Opto sáng để Opto dẫn Cảm biến HSO vẫn ở mức logic 1 và MPU nhận biết trạng thái này

- Khi chuông đang đổ mà thuê bao nhấc máy, do tổng trở vòng của thuê bao rất nhỏ, nhỏ hơn mạch chuông nên toàn bộ dòng chuông sẽ đổ qua mạch thuê bao Tụ C3 sẽ lọc một phần điện áp của nguồn chuông sao cho khoảng thời gian DZ3 nén điện áp này tương đối nhỏ để kích cho LED Opto sáng  Opto dẫn bão hòa  cảm biến HSO xuống mức 0, đồng thời diode D4 dẫn  Q2 tắt, khóa K1 bật về phía 5, nguồn dòng Q1 sẽ tiếp tục cấp dòng cho mạch cảm biến hoạt động Năng lượng tích lũy trong cuộn dây của Relay sẽ xã qua diode D1

- Quá trình đàm thoại : khi hai thuê bao đã thông thoại với nhau, tín hiệu thoại phát ra từ thuê bao sẽ bypass qua tụ C2, qua mạch để phát đi hoặc thu về

Các âm hiệu sẽ nhận qua mạch và đến thuê bao

Sơ đồ mạch giao tiếp thuê bao

Hình 1.2: Sơ đồ mạch giao tiếp thuê bao

Khi bên A gọi cho bên B:

Khi A nhấc máy thì làm cho led sáng báo có dòng chạy qua nẽn lam con orto 4n35 dẫn tạo thành vòng khép kín luc này bên máy b sẻở trạng thái 0 báo hiệu

co người nhấc máy Và bên b sẻ gửi một xung đi qua một cặp diod phân cực thuận làm tst dẩn nó làm role từ mức 4 chuyển lên mức 5 va bên A sẽ có tín hiệu mời quay số

Khi A bấm số thì tín hiệu sẽ dược truyền đi qua một bộ xử lý bộ này gồm cã tãi giã một mặt sẽ gũi tín hiệu nhạc chờ một mặt sẽ dò xem co so cần liên lạc

ko va nếu thấy thì hai bên thông thoại và nhạc chờ cững tắt

Chức năng linh kiện:

R2, D4 : phân cực cho Q2 để điều khiển Relay đóng ngắt

R6, LED: báo hiệu trạng thái CPU xuất tín hiệu điều khiển Relay

D3: triệt gai dương, tạo đường xả năng lượng cho cuộn dây khi Q2 tắt để bảo

vệ Q2 không bị đánh thủng

C5: ngăn DC, hạn chế dòng chuông vào mạch cảm biến để OPTO hoạt động đúng

C4: ngăn DC, chỉ cho tín hiệu thoại đi qua

C3: có tác dụng bypass tín hiệu thoại để không bị ảnh hưởng về mặt DC của mạch tải giả thuê bao

C1: lọc thành phần AC sau khi qua cầu chỉnh lưu B2 nhằm làm giảm độ gợn C2: lọc nhiễu để làm ổn định mức DC của HSO TK

B1, B2: chống đảo cực, nghĩa là cho phép mắc hai đầu trung kế mà không cần chú ý đến thứ tự nhằm bảo vệ tổng đài

DZ1, DZ2: có tác dụng chống quá áp ( sét ,…) từ tổng đài ngoài để bảo vệ ma trận chuyển mạch

Biến áp tổng đài T1: phối hợp trở kháng, cách ly trung kế với tổng đài nội bộ

và tạo mạch vòng tải giả thuê bao

OPTO: cách ly bên ngoài và bên trong tổng đài nghĩa là nếu có sự cố trên đường dây điện thoại như: sấm sét, … thì cũng không ảnh hưởng đến toàn bộ các phần bên trong tổng đài ( CPU, chuyển mạch,…)

** Thiết kế mạch:

Chọn opto loại 4N35 có thông số :

Dòng qua led opto 5mA

Điện áp rơi trên led opto : 1.5V

Sụt áp trên tiếp giáp CE khi dẫn : VCEsat = 0.2V

Chọn C4 = 0.1F

Chọn diode zener DZ2 loại 3V Theo lý thuyết,để cho Diode Zener hoạt động ổn định thì dòng qua diode zener phải lớn hơn một giá trị gọi là : “Zener knee” Giá trị này thay đổi tùy theo loại Thông thường nguời ta chọn giá trị này là 10mA

Tính R7 :

)(30010

.5

5,13

3 2

3

OPTO

LED DZ

I

V V R

Chọn R7: R7 = 470

Chọn led2 : loại 2V/6mA

Lúc này dòng đi qua led 2 :

Iled2 = Itb – I DZ2 – Iled opto

= 20 - 10 - 5 = 5 (mA)

Do đó đảm bảo cho diode zener DZ2 và led 2 hoạt động tốt

Tính R6 :

( ) 0.16( )

6

23

Vậy sụt áp trên R2 là:

)(63600.10.20324

1 1

V R  CC  DZ  DC DC  DZ      

)(41620

1

I R  DC  CQ   

)(5,110.4

R R

Chọn R2 = 1,5 K

)(15.0)(16

6.03

R

CQ

BEQ DZ

Icmax > 20 (mA)

Do đó ta chọn TST Q1 loại 2SC2383 có các thông số như sau :

Pcmax = 900mW Icmax = 1A hfe = 60  320

1

2

1

1 6

- Mạch điều khiển cấp chuông :

Chọn Relay có điện áp hoạt động 12V,trở kháng danh định cuộn dây

Công suất danh định của TST Q2 trong trường hợp xấu nhất là thời gian mở kéo dài

)(63.0230

12100//

300

2 2

2

W

V R

(Nếu thời gian mở ngắn : Pc = IL.VCEsat + Ib.VCEsat )

Dòng qua cực C của TST Q2 ở ngưỡng bão hòa :

Điều kiện để TST bão hòa : .IBQ2 > ICBQ2bh

Để TST đi vào trạng thái bão hòa nhanh thì ta cần chọn dòng sao cho TST Q2 bão hòa sâu, nhưng không nên quá sâu vì lúc đó làm cho thời gian phục hồi ngắt của TST tăng lên

Trong thực tế thường chọn hệ số bão hòa K = 2.5

.IBQ2 = 2.5 ICQ2bh

)(22.1150

10495

Chọn diode D1, D2, D3, D4 loại Silic : 1N914 có V = 0.6V

Chọn điện áp tiếp giáp BE của TST : VBE = 0.6 (V)

Tính R5 :

)(39.1)(22.1

6.035.36.03

BQ RL

Chọn R5 = 2.7 K

- Mạch cấp chuông và tụ C3 :

Tín hiệu cấp chuông có điện áp từ 75 110 VAC (theo quyết định số 1035/QĐKHCN ngày 1/8/1995 của tổng cục bưu điện) Ở đây ta chọn áp chuông có Uhd = 75(V)

Dòng chuông đổ qua mạch thuê bao khi thuê bao nhấc máy theo quy định phải nhỏ hơn 45mA Ta chọn Ich = 40mA

Áp chuông rơi trên thuê bao khi nhấc máy : 700 40 10   3 28( )V

Dòng qua tụ C3 :

IC3 = Ich - IDZ2 - ILED2 -IOPTO = 40 - 6 - 10 - 4 = 20mA

Chọn XC3  1/10(R7//R8)  1/10(180//470)  130

C C C

Z 3 V I V mA

3 3

3

Biến áp cách ly 1:1 cách ly tổng đài với thuê bao, có trở kháng vào ra là 600

chỉ cho tín hiệu đi qua

)(12102010.10.25 2

Mạch giao tiếp trung kế:

Khi không có dòng chuông đổ vào trung kế, LED của OPTO tắt làm cho Transistor của OPTO không dẫn Điểm cảm biến HSO TK ở mức logic 1, CPU nhận biết được là chưa có cuộc gọi từ bên ngoài vào

Khi có dòng chuông đổ vào trung kế, LED của OPTO sáng làm cho Tranistor của OPTO dẫn bão hòa Điểm cảm biến HSO TK xuống mức logic 0, báo cho CPU biết là có cuộc gọi từ bên ngoài vào

Khối điều khiển của tổng đài nội bộ sẽ nhận biết sự thay đổi này và kiểm tra xem đây có phải là tín hiệu chuông của tổng đài bên ngoài hay không ( do phần mềm quyết định ) Sau khi nhận biết đúng tín hiệu chuông của tổng đài bên ngoài, tổng đài nội bộ sẽ xuất tín hiệu RE TK lên mức logic 1 làm khóa K1 của Relay đóng lại Lúc đó trở kháng mạch vòng của mạch trung kế giảm xuống tương đương trạng thái nhấc máy của thuê bao tổng đài bên ngoài Tổng đài bên ngoài sẽ nhận biết sự thay đổi này sẽ cắt dòng chuông đồng thời cấp dòng thông thoại cho mạch trung kế của tổng đài nội bộ Sau đó thực hiện kết nối thông thoại giữa tổng đài nội

bộ và thuê bao bên ngoài Tổng đài nội bộ sẽ tự động cấp chuông cho điện thoại viên Sau khi điện thoại viên nhấc máy, tổng đài nội bộ sẽ kết nối máy của điện thoại viên với trung kế Cuối cùng điện thoại viên có thể chuyển cuộc gọi đến thuê bao khác theo yêu cầu của bên ngoài

Khi hoạt động ở chế độ điện thoại viên, tổng đài nội bộ sẽ đổ chuông cho điện thoại viên Điện thoại viên nhấc máy và tổng đài sẽ tự động kết nối máy của điện thoại viên với trung kế của mình Sau đó điện thoại viên có thể chuyển cuộc gọi đến thuê bao khác theo yêu cầu

Khi có một thuê bao nào đó trong tổng đài nội bộ muốn gọi ra ngoài, đầu tiên thuê bao đó phải quay số đặc biệt để chiếm trung kế Khối điều khiển của tổng đài

sẽ nhận biết mã này và phát tín hiệu RE TK để điều khiển đóng khóa K1 lại Khi K1 đóng, trở kháng mạch vòng của trung kế giảm, tổng đài nhận biết trạng thái này và xem như thuê bao đã nhấc máy Sau đó tiến hành cấp Dial Tone cho trung kế của tổng đài nội bộ Khi thuê bao nghe được Dial Tone của tổng đài bên ngoài thì bắt đầu quay số như cuộc gọi bình thường của tổng đài bên ngoài Trong khi thuê bao quay số, khối điều khiển tổng đài nội bộ nhận biết số quay của thuê bao, và phát tín hiệu để điều khiển khóa K1 phát xung ra tổng đài bên ngoài như yêu cầu của thuê bao ( đối với thuê bao quay số dạng Pulse ) Lúc này, tổng đài nội bộ cũng đã thực hiện xong việc kết nối thông thoại giữa trung kế và thuê bao có yêu cầu gọi ra ngoài

Kết thúc cuộc gọi, nếu thuê bao nội bộ gác máy trước thì tổng đài nội bộ sẽ giải tỏa kết nối thông thoại giữa thuê bao và trung kế của mình, đồng thời điều khiển Relay mở khóa K1 để cắt tải giả Tổng đài bên ngoài sẽ xem như thuê bao của mình gác máy, và cấp âm hiệu Busy Tone cho thuê bao còn lại

Nếu thuê bao của tổng đài bên ngoài gác máy trước thì tổng đài bên ngoài báo bận cho trung kế của tổng đài nội bộ Thuê bao nội bộ nghe được âm hiệu Busy Tone sẽ gác máy Cuối cùng tổng đài nội bộ sẽ giải phóng trung kế của mình

+ Tính toán:

Chọn opto loại 4N35 có thông số :

Dòng qua led opto 5mA

Điện áp rơi trên led opto : 1.5V

Sụt áp trên tiếp giáp CE khi dẫn : VCEsat = 0.2V

Điện thế cách ly 1500V

Điện thế TST quang VCEO = 30V

105

)2.05(

5.13

mA

V VR

Chọn R7 = 470 ()

Chọn led2 loại 2V/6mA

)(167.06

23

mA

V VR

Chọn R6 = 180 

Ta có giá trị UDC(DZ1) = 3V

22

)

1()

3)

1024

7.71)

,

( R C Z

Mặt khác : để dòng chuông có tần số 25Hz qua được, ta chọn

f C

 5 5

21

Do đó, coi như áp rơi trên toàn bộ trên R5

R5  Z(R5,C5) = 2.99(K)

Chọn R5 = 2.7(K)

3 5

1099.2

2

 f CH C

)(13.2102599.22

180(25

180(252

- Thiết kế mạch điều khiển Relay :

Tương tự như mạch thiết kế Relay của mạch giao tiếp thuê bao

- Thiết kế mạch tạo giả nhấc máy cho trung kế :

Theo TCVN, tổng trở vòng của thuê bao khi nhấc máy :

RDC = 300 

RAC ở tần số 1KHz : 700 30%.()

Do đó tông trở vòng của trung kế phải phù hợp với giá trị này

fe CQ fe

ie

mV I

mV m

Do It = IBQ2 + ICQ2 = (1/hfe + 1).ICQ1

Chọn hfe =100  It  ICQ2  20(mA)

Suy ra R3 = (RDC - R4 - hib ) hfe

Mặt khác để không ảnh hưởng đến trạng thái DC thì ZC3 << R4.hfe

để toàn bộ tín hiệu xem như chạy qua C3

Tụ C4 : cách ly DC, chỉ cho tín hiệu thoại qua

Chọn C4 = 4.7 F

Hai diode zener DZ1 va DZ2 l các diode bảo vệ quá áp ở ngõ vào của ma trận chuyển mạch Chọn DZ1= DZ2= 4,7V Lúc này điện áp cho phép tín hiệu thoại không vượt quá 5,4V

Khối thu và giãi mã DTMF

Hình 1.4: Khối thu và giãi mã DTMF

Mạch tạo âm hiệu DTMF

Busy tone 42525Hz 5V t on 0,5s;t off 0,5s

Ring back tone 42525Hz 5V t on 3s;t off 1s

Ring generator 50Hz 7590VAC t on 3s;t off 1s

Sử dụng ICLM555 và bộ lọc thông thấp để tạo tín hiệu hình sine

Rf, Cf tạo bộ lọc thông thấp với tần số cắt là 42525Hz

Chọn Cf= 0,01F

fCf 2.3,14.450.10 39,8 35,4

110

.400.14,3.2

12

1

8 8



Chọn Rf=39K

2.3.1Mạch tạo tín hiệu Dial tone:

Dial tone có tần số dao động 425Hz với khoảng thời gian liên tục Do đó các thông số được tính theo tần số, ta có:

2)21(69,0

11

C R R T

5,05.69,0

Chọn R8=150K

2.3.4 Mạch tạo tín hiệu Ring generator:

Do Ring_gen có thời gian hoạt động giống như Ring back nên Ring_gen lấy tín hiệu của Ring back kết hợp với RE qua cổng AND để điều khiển relay

Với t REC: khoảng tín hiệu DTMF hợp lệ lớn nhất

t DP : thời gian tín hiệu DTMF hợp lệ hiện diện

t : thời gian bảo vệ m hiệu hiện diện

.67,0

3

Mạch điều khiển trung tâm:

Hình 1.5: Mạch điều khiển trung tâm: