kl huynh cong thuan 910648d

Phiên bản cải tiến mô hình này gọi là hệ thống tổng đài kiểu Strowger trở thành phổ biến vào các năm 20, trong hệ thống Strowger, các cuộc gọi được kết nối liên tiếp tùy vào các số điện

CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ TỔNG ĐÀI ĐIỆN THOẠI

1 Sơ Lược Lịch Sử Phát Triển Của Tổng Đài:

- Năm 1876 việc truyền tiếng nói qua khoảng cách xa bằng sợi cáp đồng trở

thành hiện thực khi Alexander Graham Bell phát minh ra máy điện thoại Hệ thống tổng đài nhân công được gọi là tổng đài cơ điện được xây dựng ở Neven của

Mỹ năm 1878 là tổng đài đầu tiên thương mại trên thế giới Để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng về các dịch vụ điện thoại một cách thỏa đáng, hệ thống tổng đài tự động được A.B Strowger của Mỹ phát minh năm 1889 Phiên bản cải tiến mô hình này gọi là hệ thống tổng đài kiểu Strowger trở thành phổ biến vào các năm 20, trong

hệ thống Strowger, các cuộc gọi được kết nối liên tiếp tùy vào các số điện thoại trong hệ thập phân và do đó được gọi là hệ thống từng nấc

- Sau chiến tranh thế giới lần II, nhu cầu về các tổng đài có khả năng xử lí các cuộc gọi tự động nhanh chóng tăng lên.Để phát triển loại hệ thống tổng đài này yêu cầu phải có sự tiếp cận mới hoàn toàn, do cần phải giải quyết các vấn đề phức tạp về tính cước và đối với việc xuất hiện một cuộc gọi mới đòi hỏi phải xử lý nhiều tiến trình Hệ tổng đài với các thanh ngang cọc được ra đời

- Hệ thống tổng đài với các thanh ngang dọc được đặc trưng bởi việc tách biệt hoàn toàn chuyển mạch cuộc gọi và cac mạch điều khiển Đối với chuyển mạch ngang dọc, loại thanh ngang dọc kiểu mở đóng được sử dụng, bằng cách sử dụng loại chuyển mạch này có một bộ phận đóng mở có sử dụng rờ-le điện từ Chất lượng của các cuộc gọi được cải thiệ rất nhiều Ngoài ra người ta còn sử dụng một

hệ điều khiển chung để điều khiển đồng thời một số trường chuyển mạch Khi đó là các xung quay số được lưu trữ vào các mạch nhớ và sau đó bằng một thuật toán được xác định trước, các thông tin địa chỉ thuê bao bị gọi sẽ được phân tích để lựa chọn, thiết lập tuyến nối tới thuê bao bị gọi

- Năm 1965 tổng đài điện tử có dung lượng lớn được gọi là ESS No.1 được

lắp đặc và đưa vào khai thác thành công ở Mỹ Từ đó mở ra một kỉ nguyên mới cho

hệ thống tổng đài điện tử, bao gồm các vi mach xử lý và các bộ nhớ để lưu trữ chương trình cho quá trình xử lý cuộc gọi, dung lượng tổng đài được tăng lên đáng

kể Ngoài ra hệ thống tổng đài điện tử còn tạo được nhiều dịch vụ mới cung cấp cho người sử dụng, đồng thời để vận hành và bảo dưỡng tốt hơn, tổng đài này được trang bị chức năng tự chuẩn đoán.tầm quan trọng của việc trao đổi thông tin và số liệu một cách kịp thời có hiệu quả đang trở nên quan trọng hơn khi xã hội tiến đến thế kỉ thứ 21 Để đáp ứng một phạm vi rộng các nhu cầu của con người sống trong giai doạn đầu của kỉ nguyên thông tin, các dich vụ truyền số liệu, dịch vụ truyền hình bao gồm các dịch vụ điện thoại truyền hình, các dịch vụ thông tin di động đang

được phát triển và thực hiện Nhằm thực hiện có kết quả các dịch vụ này, IDSN

(Mạng số tích hợp ) có khả năng kết hợp công nghệ chuyển mạch và truyền dẫn thông tin qua quá trình xử lý số là một điều kiện tiên quyết Ngoài ra việc điều chế

xung mã PCM được dung trong các hệ thông truyền dẫn đã được áp dụng cho các

hệ thống chuyển mạch để thục hiện việc chuyển mạch số Dựa vào công nghệ

PCM, một mạng đa dịch vụ số (IDSN) có thể xử lý nhiều luồng với các dịch vụ

khác nhau đang được phát triển hiện nay

2 GIỚI THIỆU:

2.1.Định nghĩa: Tổng đài là một hệ thống chuyển mạch, nó có nhiệm vụ kết nối các

cuộc liên lạc từ thiết bị đầu cuối chủ gọi (calling side) đến thiết bị đầu cuối bị gọi (called side).

- Trong sự phát triển kỹ thuật về viễn thông, có hai bước ngoặc rõ ràng :

 Vào thập kỷ 1960 là sự xóa bỏ khoảng cách điện thoại, gọi được đi khắp thế giới, trái đất như co lại

 Vào thập kỷ 1980 là sự chinh phục thời gian, sự thành công của kỹ thuật

số, phân theo thời gian lẫn về chuyển mạch lẫn truyền dẫn

- Ngày nay, kỹ thụật số và chuyển mạch, truyền dẫn phân theo thời gian đã trở nên rất phổ biến và là phương thức làm việc chủ yếu trong các hệ tổng đài hiện nay Trong đó kỹ thuật điều chế xung mã (PCM) được sử dụng rất hiệu quả trong các mạng truyền số liệu, tiếng nói, hình ảnh đang phát triển hiện nay, đó là mạng

số liên kết dịch vụ ISDN

2.2.Cấu trúc của hệ thống tổng đài điện thoại:

- Mạng điện thoại hiện nay được phân làm các cấp theo thứ tự từ cao xuống thấp có cấu trúc phân cấp hoặc hình cây Mạng bao gồm 5 cấp như sau:

 Cấp cao nhất là cấp trung tâm miền (Regional Center) còn gọi là lớp 1

 Cấp thứ hai là cấp trung tâm vùng (Sectional Center) còn gọi là lớp 2

 Cấp thứ 3 là cấp trung tâm cấp 1 (Primary Center) còn gọi là lớp 3

 Cấp thứ 4 là cấp đường dài (Toll Center) còn gọi là lớp 4

 Cấp thấp nhất là tổng đài đầu cuối hay tổng đài nội hạt (End Office) còn gọi là lớp 5

 Cuối cùng là thiết bị đầu cuối, tổng đài nội bộ hay tổng đài rẻ nhánh các thuê bao… được lắp đặt tại trung tâm đầu cuối

- Các lớp 2, 3, 4 được nối với một trung tâm cấp trên và một trung tâm cấp dưới Cấp dưới : các trung tâm này thường được nối mạng hình sao Minh hoạ bằng hình

2.3.1 Tổng đài nhân công:

- Tổng đài nhân công ra đời từ khi mới bắt đầu hình thành hệ thống thông

tin điện thoại Trong tổng đài này, việc định hướng thông tin được thực hiện bởi sức người Nói cách khác việc kết nối thông thoại cho các thuê bao được thực hiện bởi các thao tác trực tiếp của con người Người thực hiện các thao tác này được gọi là điện thoại viên Nhiệm vụ của điện thoại viên trong tổng đài này bao gồm :

 Nhận biết nhu cầu của thuê bao gọi bằng các tín hiệu đèn báo hoặc chuông kêu, đồng thời định vị được thuê bao gọi

 Trực tiếp hỏi thuê bao gọi xem có nhu cầu thông thoại với thuê bao bị gọi nào

 Trực tiếp cấp chuông cho thuê bao bị gọi bằng cách đóng bộ chuyển mạch cung cấp dòng điện AC đến thuê bao bị gọi nếu thuê bao này không bận

 Trong trường hợp thuê bao bị gọi bận, điện thoại viên sẽ trả lời cho thuê bao gọi biết

 Khi thuê bao bị gọi nghe được âm hiệu chuông và nhấc máy, điện thoại viên nhận biết điều này và ngắt dòng chuông, kết nối hai thuê bao cho phép đàm thoại

 Nếu một trong hai thuê bao gác máy (thể hiện qua đèn hoặc chuông), điện thoại viên nhận biết điều này và tiến hành giải phóng cuộc gọi, báo cho thuê bao còn lại biết cuộc đàm thoại đã chấm dứt

- 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

2.3.2.Tổng đài tự động:

Cùng với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật, nhất là kỹ thuật điện tử, tổng đài điện thoại đã chuyển sang một phương thức hoạt động hoàn toàn mới, phương thức

- Tổng đài cơ diện

- Tổng đài điện tử

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 thông thoại nhanh, chính xác hơn

 Dung lượng tổng đài có thể tăng lên nhiều

 Giảm nhẹ công việc của điện thoại viên

- Tuy nhiên buổi đầu ra đời nó vẫn còn tồn tại một số nhược điểm :

 Thiết bị khá cồng kềnh

 Tiêu tốn nhiều năng lượng

 Giá thành các bộ chuyển đổi bằng cơ khí khá cao, tuổi thọ kém

 Điều khiển kết nối phức tạp

- Các nhược điểm càng thể hiện rõ khi dung lượng tổng đài càng lớn

Tổng đài điện tử:

Cùng với sự phát triển của linh kiện bán dẫn, các thiết bị ngày càng trở nên thông minh hơn, giá thành ngày càng giảm Nó lần lượt thay thế phần cơ khí còn lại của tổng đài cơ điện Việc thay thế này làm cho tổng đài gọn nhẹ rất nhiều, thời gian kết nối thông thoại nhanh hơn, năng lượng tiêu tán ít hơn Dung lượng tổng đài tăng lên đáng kể Công tác sửa chữa bảo trì, phát hiện hư hỏng cũng dễ dàng hơn Chính vì vậy tổng đài điện tử hiện nay đã hầu như thay thế hoàn toàn tổng đài nhân công và tổng đài cơ điện trên thế giới

- Hiện nay mạng viễn thông có 5 loại tổng đài sau :

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

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

CO- 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…

2.4.Các loại trung kế:

2.4.1.Định nghĩa:

Các tổng đài chính nối với nhau bằng những đường nối đặc biệt gọi là

trung kế (Trunk) Trung kế có thể là đường nối vật lý, cáp quang, đường

nối vô tuyến hay các tuyến Viba… Thông một cấp dưới Tuy nhiên để tăng khả năng phục vụ, người ta thường dùng thường mỗi cấp trong mạng điện thoại chỉ cần nối trực tiếp với một cấp trên và các trung kế tắt nối các trung tâm gần kề nhau để tăng khả năng phục vụ và chuyển mạch

Tổng đài A trunk 1 Tổng đài B

2.4.2.Trung kế được chia làm hai loại chính:

2.4.2.1.Trung kế tương tự:

 Trung kế CO – LINE (Center Office Line) :

 Kết nối trên hai dây cable song song

 Sử dụng đường dây thuê bao của tổng đài khác làm trung kế của mình

 Có chức năng như một máy điện thoại ( Nhận chuông, quay số )

 Trung kế tự động hai chiều E & M ( Ear And Month Trunk ) :

 Kết nối trên 4 dây cable song song

 Hai dây cho tín hiệu thoại

 Một dây phát tín hiệu trao đổi

 Một dây thu tín hiệu trao đổi

Các tín hiệu trao đổi bao gồm: gởi tín hiệu giả chiếm chỗ, quay số, xác nhận, thiết lập cuộc gọi, tính cước…

Giao tiếp báo hiệu Tổng đài

B

E

E

+ Chuẩn Châu Âu :

Gồm có 30 kênh B, 1 kênh D với 1 đồng bộ Tổng cộng có 256 bits trên một khung, với tốc độ bit là 2,048 Mbps ( Gọi là luồn 2Mb )

3 CÁC KỸ THUẬT CHUYỂN MẠCH:

- Thông tin liên lạc là một trong những vấn đề quan trọng của con người,chính nhờ nó mà con người và xã hội ngày càng phát triển Xã hội loài người càng phát triển thì nhu cầu thông tin ngày càng cao, tăng cả về số lượng lẫn chất lượng Một trong những thành phần cơ bản của mạng thông tin là hệ thống chuyển mạch

- Năm 1965, một hệ thống chuyển mạch được điều khiển theo chương trình ghi sẵn lần đầu tiên được đưa vào khai thác trên mạng điện thoại công cộng Mỹ Việc điều khiển theo chương trình ghi sẵn cho phép thực hiện nhiều dịch vụ thông tin cho con người sử dụng, đồng thời làm cho việc khai thác hệ thống chuyển mạch

dễ dàng và đơn giản hơn

- Ngày nay người ta đã sản xuất các hệ thống chuyển mạch số với khả năng truyền số liệu với tốc độ lớn và chất lượng cao cũng như cho phép ứng dụng nhiều mục đích truyền thông tin khác nhau

- Thông tin chuyển qua mạch có nghĩa là sẽ có một con đường nào đó tồn tại giữa hai trạm Con đường này liên kết giữa các nút mạng, với từng liên kết vật lý, một kênh được xác định để nối Thông tin chuyển qua mạch bao gồm ba giai đoạn :

thiết lập mạch, truyền tín hiệu, kết thúc ngắt mạch Tuy nhiên các giai đoạn này

được thực hiện hiệu quả hay không còn tùy thuộc vào các kỹ thuật chuyển mạch

3.1.1.Chuyển mạch tiếp thông hoàn toàn:

Số đầu vào N và số đầu ra M bằng nhau Như vậy tại một thời điểm đầu vào bất kỳ

sẽ có ít nhất một tiếp điểm nối với đầu ra bất kỳ Khả năng thông thoại là 100%

3.1.2.Chuyển mạch tiếp thông không hoàn toàn:

Số đầu vào N lớn hơn số đầu ra M Khả năng kết nối đầu vào với đầu ra là (M/N*100%)

3.1.3.Chuyển mạch nhiều tầng:

Hệ thống chuyển mạch một tầng dùng ma trận tiếp điểm vuông hay chữ nhật có nhược điểm là: khi muốn kết nối một thuê bao với một âm hiệu hay một thuê bao khác thì phải đóng một tiếp điểm duy nhất tương ứng Do đó nếu tiếp điểm này hỏng thì thuê bao đó sẽ bị cô lập Hơn nữa số tiếp điểm tăng theo luỹ thừa bậc hai với số thuê bao nên phần cứng của tổng đài sẽ phức tạp và không có tính kinh tế khi tổng đài có dung lượng lớn Để giảm số tiếp điểm trong khi vẫn cần phải tăng dung lượng thuê bao, người ta dùng phương pháp chuyển mạch nhiều tầng N đầu vào được chia thành N/n nhóm, mỗi nhóm gồm n kênh Các nhóm này là ma trận cấp

N

1 2 3 M

thứ nhất Các đầu ra của nó thành đầu vào các ma trận cấp thứ hai và cứ như vậy cuối cùng có N đầu ra Các thiết bị nối đầu vào của nó với cấp 1, đầu ra với cấp cuối cùng Hình dưới đây minh họa chuyển mạch 3 tầng :

Hình 1.2: Chuyển mạch nhiều tầng

Có k ma trận cấp hai Mỗi ma trận cấp 1 có N đầu vào và k đầu ra nối vào ma trận cấp hai Mỗi ma trận cấp hai có  = N/n đầu vào và  đầu ra nối vào tất cả các ma trận cấp một và ba

Tổng số tiếp điểm của hệ thống chuyển mạch là :

N x = 2Nk + k(N/n) 2

Giả sử muốn thiết lập đường nối từ a đến b, trường hợp xấu nhất là (n 1) đầu vào và (n –1) đầu ra của cấp giữa đang dùng Như vậy có (2n –2) bộ chuyển mạch của tầng trung tâm không cho phép đi từ a đến b Nếu có thêm 1 bộ chuyển mạch ở tầng trung tâm thì việc nghẽn sẽ không xảy ra Nghĩa là tổng số

ma trận dùng ở tầng giữa để tắt nghẽn không xảy ra là :

k = (2n-2) + 1 = 2n -1

Với k tối thiểu để không tắt nghẽn ở trên ta có :

N đầu

n

k n

1

n

k n

1

n

k n

Xác định n để Nx đạt giá trị cực tiểu Lấy đạo hàm bậc nhất của Nx theo n rồi cho bằng không ta tìm được giá trị n :

Số đường nối Số tiếp điểm

CM 3 tầng

Số tiếp điểm CM đơn tầng

 Ưu và khuyết điểm của chuyển mạch không gian :

Mạng chuyển mạch không gian là một loại chuyển mạch đầu tiên trong kỹ thuật chuyển mạch Thế hệ thứ nhất là việc điều khiển kết nối các ma trận chuyển mạch được thực hiện bởi con người Với sự phát triển của kỹ thuật điện

tử các tổng đài này dần dần được điện tử hóa 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 đi qua một phương thức điều chế nào cả

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

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

3.2.1.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 mẫu

T1 : Thời gian giữa hai mẫu liên tiếp của cùng một tín hiệu

Hình 1.3: mô tả tín hiệu trên kênh truyền PAM

T2 : Khoảng bảo vệ chống xuyên kênh

Hình 1.4: Sơ đồ kết nối thuê bao của chuyển mạch PAM

KÊNH2

.

THUÊ BAO 1

THUÊ BAO 2

THUÊ BAO N

3.2.2.Phương pháp ghép 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

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:

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

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

4 MỘT SỐ TIÊU CHUẨN CỦA TỔNG ĐÀI DUNG LƯỢNG NHỎ:

4.1 Chỉ tiêu về truyền dẫn:

4.1.1.Định tuyến và lựa chọn:

 Tổng đài phải có khả năng đấu một chiều hay hai chiều

 Tổng đài có khả năng dùng tới 7 chữ số để đánh số nội bộ

 Tổng đài có thể dễ dàng thay đổi yêu cầu sử dụng thuê bao, bằng lệnh

người - máy

 Tổng đài có khả năng điều khiển ít nhất là 16 chữ số

4.1.2.Băng tần kênh thoại:

 Từ 300Hz đến 3400Hz

4.1.3.Trở kháng tổng đài:

 Z = 600  10%

SPACE SWITCH NN

n 1

.

.

n 1

T

T

 Giữa thuê bao với thuê bao: từ 0  8dB

 Giữa thuê bao với trung kế: từ 0  3dB

4.1.5.Suy hao xuyên âm qua tổng đài:

 Suy hao xuyên âm đo ở tần số 1000Hz, trở kháng 600 phải  67dB 4.2.Chỉ tiêu về âm báo:

4.2.1.Mức điện tín hiệu thông báo:

 Với mức tín hiệu thông báo một tần số, mức là : (-10  5)dBm (được đo

với âm liên tục)

 Với mức tín hiệu thông báo đặc biệt, mức khác nhau giữa hai hay ba tần

số bất kỳ tạo ra âm là 3dB

 Với các cửa thuê bao dùng máy ấn phím thì mức tín hiệu mời quay số phải

nhỏ hơn 10 dBm

4.2.2.Các loại âm hiệu:

 Để thông báo cho thuê bao biết trạng thái của tổng đài, của các thuê bao

bị gọi, tổng đài phải cung cấp các âm hiệu được quy ước trước cho thuê bao gọi Tùy theo mỗi vùng, mỗi quốc gia, quy ước này là khác nhau

 Các âm hiệu và tín hiệu cơ bản của tổng đài gồm :

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%

Âm hiệu báo bận (Busy Tone):

Biên độ

t

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%

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%

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%

Tín hiệu ứ động:

0.5s 0.5s

Biên độ

t

4s 3s

Biên độ

t

4s 3s

Biên độ

t

Tín hiệu này thông báo tới thuê bao chủ gọi tổng đài không có khả năng thực hiện cuộc gọi vì các đuờng dây đã sử dụng hết

4.3.Chỉ tiêu về các tín hiệu địa chỉ: (Được chia làm hai kiểu chính):

4.3.1.Quay số bằng xung thập phân (PULSE):

Là trường hợp quay số bằng đĩa quay số, mạch vòng được ngắt đóng bởi một công tắt nối với cơ cấu quay số Các chuỗi xung đồng nhất được tạo ra tương ứng với số quay

20mA

66.7ms

100ms Chuỗi xung

Chuỗi quay số kế tiếp

4.3.2.Quay số bằng tín hiệu đa tần DTMF ( Dual Tone Multi Frequency ):

Khi sử dụng DTMF để quay số, các xung được biểu diễn bởi cặp tần số (Tone) Khi bấm số, cặp Tone tương ứng với số đó sẽ được phát đi mà không cần phải ngắt mạch vòng thuê bao

Mỗi cặp tần số (tương ứng với một số) xuất hiện tối thiểu 40ms, thời gian tối thiểu giữa các cặp Tone là 60ms

Như vậy quay số bằng DTMF nhanh hơn so với quay số bằng xung

4.4.Chỉ tiêu về nguồn điện và môi trường làm việc:

 Tần số nguồn xoay chiều (50 hoặc 60)Hz  1Hz

- Nguồn một chiều :

 Nguồn – 48 VDC (+6VDC ; – 4VDC)

 Với các tổng đài dung lượng nhỏ có thể sử dụng nguồn 12VDC hoặc – 24VDC, đảm bảo dòng cung cấp cho điện thoại là 30  40 mA

 Cực (+) của nguồn một chiều đấu với đất (vỏ tổng đài )

 Độ gợn sóng một chiều sơ cấp không được quá 2,5mV

 Các nguồn một chiều thứ cấp phải có cơ chế bảo vệ chống quá áp và quá dòng

 Tiêu thụ năng lượng lớn nhất đối với toàn bộ tổng đài không vượt quá 2W trên một đường dây thuê bao hay trung kế

4.4.2.Điện trở tiếp đất của tổng đài:

Dung lượng (số)

Điện trở tiếp đất công tác ()

Điện trở tiếp đất bảo vệ()

4.4.4.Bảo vệ đường dây đấu đất vào tổng đài:

Tổng đài phải có thiết bị bảo vệ chống điện áp lạ trên đường dây thuê bao, trung kế khi điện áp lạ có gía trị  110V

4.5.Khả năng tiếp ứng của tổng đài đường dây thuê bao:

- Quy định điện áp trên dây a,b :

 Dây a có điện áp (-) so với đất

 Dây b có điện áp đất so với nguồn (-) tổng đài

- Quy định điện áp đảo cực trên dây a,b : Là điện áp trên hai dây a,b ngược với ở trên

- Điện trở mạch vòng trên hai dây a,b : Phải nhỏ hơn 1200 (kể cả nội trở của máy điện thoại)

 Điện trở chênh lệch lớn nhất 2 dây a,b :

5 SƠ ĐỒ KHỐI CỦA TỔNG ĐÀI:

5.1.Sơ đồ khối toàn mạch:

Hinh 1.5: Sơ đồ khối của tổng đài

Nguyên lý hoạt động của tổng đài điện tử :

Hoạt động của tổng đài điện tử bao gồm: nhận dạng thuê bao gọi, nhấc máy thông qua điểm cảm biến HSO hay có chuông từ tổng đài ngoài gọi vào thông qua điểm cảm biến RD (Relay Driver), kiểm tra cấp âm hiệu hoặc cấp link thông thoại hợp lý Nhận biết khi thuê bao gác máy, cắt link, âm hiệu, giải phóng

KHỐI GIAO TIẾP THUÊ BAO

&

TRUNG

KẾ

KHỐI CHUYỂN MẠCH

KHỐI TẠO TONE

KHỐI THU DTMF

KHỐI GIAO TIẾP I/O

5.2.Chức năng từng khối:

5.2.1.Khối điều khiển trung tâm:

Bao gồm MPU, RAM và ROM Khối này điều khiển mọi hoạt động của tổng đài, thực hiện chức năng giám sát và nhận biết các trạng thái thuê bao, trung kế, gởi lệnh điều khiển thông qua khối I/O

5.2.2.Khối I/O:

Bao gồm các mạch chốt, đệm và các IC giải mã Nhiệm vụ chủ yếu của khối này là tạo sự giao tiếp giữa MPU với các khối khác trong tổng đài, giải mã địa chỉ RAM, ROM, bộ chuyển mạch

5.2.3.Khối chuyển mạch:

Các IC chuyển mạch là thành phần chủ yếu trong khối này Việc kết nối các

ma trận vuông thành chuyển mạch nhằm mục đích :

 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

5.2.4.Khối âm hiệu:

Tạo ra các âm hiệu cần thiết như : âm hiệu mời quay số (Dial Tone), âm hiệu báo bận, âm hiệu hồi âm chuông (Ringback Tone)… cấp cho thuê bao và trung

kế trong quá trình hoạt động của tổng đài

5.2.5.Khối thu và giải mã DTMF:

Ghi nhận mã đa tần DTMF và giải mã thành các số thuê bao ở dạng nhị phân Khối này còn có chức năng tạo tín hiệu ngắt cho MCU và tự động cài đặt trạng thái bình thường cho lần ngắt sau

5.2.6.Khối giao tiếp thuê bao và trung kế:

Tạo sự giao tiếp thuê bao và trung kế với ma trận chuyển mạch, khối điều khiển cung cấp dòng DC cho thuê bao

 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

5.2.7.Khối tạo chuông:

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

5.2.8.Khối nguồn:

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

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN

1.Mạch tạo âm hiệu DTMF:

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

1 10

400 14 , 3 2

1 2

1

8 8



Chọn Rf=39K

1.1 Mạch 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 ) 2 1 ( 69 , 0

1 1

C R R T

5 , 0 5 69 , 0

3

10 69 , 0

1

Chọn R8=150K

1.4.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

Điện áp hoạt động Trở kháng

Chọn Q1 là 2SC945 hoạt động ở chế độ bão hòa, do đó tính toán tương tự như khối điều khiển relay của trung kế

Chọn I BQ1 1mA, chọn mức 1ỏ ngõ ra RE= 3,5V và V BEsat  0 , 8V khi BJT bão hòa:

Ta có: t REC t DP t GTP

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

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

t GTP: thời gian bảo vệ m hiệu hiện diện

10 26 11

2.Mạch giao tiếp trung kế:

2.1.Nhiệm vụ:

- Trung kế đường nối thông tin giữa các tổng đài với nhau.Mạch trung kế đảm bảo các nhiệm vụ sau:

+ Cảm biến dòng chuông đổ vào

+ Tạo tải giả trung kế(như trạng thái nhấc máy, gác máy)

+ Có thể quay số ra tổng đài ngoài phục vụ cho các cuộc gọi ra hoặc nhấn số

từ ngoài gọi vào khi ở chế độ DISA(quay số trực tiếp cho thuê bao nội bộ) +Cách ly trung kế với tổng đài

- Đối với tổng đài bưu điện thì trung kế có chức năng như một thuê bao bình thường, nghĩa là ứng với trạng thái gác máy thì tổng trở vòng rất lớn, đối với trạng thái nhấc máy thì tổng trở vòng khoảng 300 về mặt DC ,và khoảng 700 về mặt

AC

- Đối với tổng đài nội bộ thì có chức năng giao tiếp ,cung cấp những thông tin cần thiết mà tổng đài bưu điện gởi đến và ngược lại.Nói cách khác, nó là thiết bị ngoại

vi thông thường

- Ngoài ra nó phải ổn định thuộc tính khi kết nối trung kế với tổng đài bưu điện

2.2.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,…)

2.3.Nguyên lý hoạt động:

Ban đầu khóa K1 của Relay hở trở kháng từ ngoài vào rất lớn, tổng đài xem như thuê bao gác máy Khi có yêu cầu gọi cho tổng đài nội bộ, tổng đài ngoài sẽ cấp dòng chuông cho trung kế Dòng chuông được chỉnh lưu toàn sóng rồi được đưa đến bộ cảm biến dòng chuông ( bao gồm DZ3, R6, C1, R7, C2 và OPTO)

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

2.4.Thiết kế mạch:

- Tính mạch cảm biến dòng chuông từ tổng đài ngoài đổ vào trung kế

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

10 5

) 2 0 5 (

R

Chọn R7 = 470 ()

Chọn led2 loại 2V/6mA

) ( 167 0 6

2 3

mA

V V

R

Chọn R6 = 180 

Ta có giá trị UDC(DZ1) = 3V

2 2

).

1 ( )

1

DZ DC RMS

U

) ( 33 3 2 2

3 )

10 24

7 71 )

R 

 5. 5.

2 1

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

10 99 2

2

 f CH C

)(13.2102599.22

180(25

180(252

Chọn C1 = 100F

- 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 :

CQ fe

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

Với ZTB : tổng trở mạch vòng AC của thuê bao phản ánh thông qua biến

áp tỷ lệ 1 :1 Theo tiêu chuẩn ZTB = 600 

ZAC  8.2(K) // 600()  600 Vậy thỏa mãn yêu cầu

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

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

3.Mạch cảm biến thuê bao:

3.1.Chức năng linh kiện:

 DZ1, R1,R2 và Q1 tạo thành nguồn dòng ổn định cấp cho thuê bao

 C2 : tụ liên lạc tín hiệu thoại, âm hiệu và ngăn DC của mạch nguồn dòng không ảnh hưởng đến tín hiệu truyền đi

 Biến áp tổng đài T1 : phối hợp trở kháng và cách ly DC giữa đường dây thuê bao với mạch điện trong tổng đài

 DZ5 và DZ6 : ghim điện áp, hạn chế biên độ đầu vào, bảo vệ ma trận chuyển mạch

 R3 : hạn chế dòng cấp chuông cho thuê bao

 D1 : triệt gai dương, tạo đường xả năng lượng cho cuộn dây khi Q2 tắt để bảo vệ Q2 không bị đánh thủng

 R5 : điện trở phân cực cho Q2 để đóng ngắt Relay

 C3 : bypass toàn bộ tín hiệu thoại và một phần tín hiệu chuông để làm cho điện áp trên DZ4 ổn định hơn

 R6 , LED2 : báo hiệu trạng thái thuê bao nhấc máy

 R7 : hạn dòng cấp cho diode của OPTO

 OPTO : cách ly bên ngoài và 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 (MPU, chuyển mạch,…)

 R8 : điện trở phân áp cho OPTO

 C4 : lọc nhiễu để ổn định mức DC

3.2.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 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

3.3.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

Điện thế cách ly 1500V

Điện thế TST quang VCEO = 30V

 Tính R8 :

R    0 96K

5

2 0 5

Tính R7 :

) ( 300 10

5

5 , 1 3

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

Vậy sụt áp trên R2 là:

) ( 6 3 600 10 20 3 24

1 1

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

)(41620

1

I R  DC  CQ   

) ( 5 , 1 10 4

R R

+ Chọn R2 = 1,5 K

) ( 15 0 ) ( 16

6 0 3

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 + VCEmax = 150V

Tụ C1 bypass tín hiệu thoại và âm hiệu để không ảnh hưởng đến nguồn cung cấp cho thuê bao

Chọn C1 = 10 F

) ( 18 120 150 )

( 05 0 10 10 300 14 3 2

1

2

1

1 6

Tụ C2 ngăn DC, chỉ cho tín hiệu AC qua Tụ C2 được tính sao cho tín hiệu

có tần số thấp nhất đi qua được :

- Mạch điều khiển cấp chuông :

Chọn Relay có điện áp hoạt động 12V,trở kháng danh định cuộn dây 300Chọn VCEsat = 0.2V khi TST Q2 dẫn

Led1 chọn loại 2V Chọn dòng qua led 10mA

12 100 //

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 :

CQ bh lay LED

300 10 49

Chọn TST Q2 loại 2SC2383 có các thông số đã nói trên

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

150

10 49 5

6 0 3 5 3 6 0 3

mA

V

I V