Bài giảng Thiết bị và cáp viễn thông - Bài 1: Máy điện thoại ấn phím để bàn

Bài giảng Thiết bị và cáp viễn thông - Bài 1: Máy điện thoại ấn phím để bàn gồm các nội dung chính sau: Giới thiệu cách ghi số điện thoại, lịch sử và sự phát triển của điện thoại, chức năng máy điện thoại, kết nối máy điện thoại với tổng đài,...Mời các bạn cùng tham khảo!

THI T B  VÀ CÁP VI N THÔNG Ế Ị Ễ

BÀI 1:

MÁY ĐI N THO I  N PHÍM Đ  BÀN Ệ Ạ Ấ Ể

V  c u trúc s  đi n tho i qu c t  theo khuy n ề ấ ố ệ ạ ố ế ếngh  E.164 c a ITU­T bao g m mã qu c gia, mã vùng, s  ị ủ ồ ố ốmáy đi n tho i. ệ ạ

S  máy đi n tho i g m có mã trung k  và s  thuê ố ệ ạ ồ ế ốbao. 

S  thuê bao là 4 ch  s  cu i cùng c a s  máy đi n ố ữ ố ố ủ ố ệtho i. ạ

Giới thiệu cách ghi số điện thoại

Nh  v y là v i s  máy đi n tho i có 6 ch  ư ậ ớ ố ệ ạ ữ

s  thì mã trung k  là 2 ch  s  đ u, v i s  máy đi n tho i ố ế ữ ố ầ ớ ố ệ ạ

có 7 ch  s  thì mã trung k  là 3 ch  s  đ u, v i s  máy ữ ố ế ữ ố ầ ớ ố

đi n tho i có 8 ch  s  thì mã trung k  là 4 ch  s  đ u. ệ ạ ữ ố ế ữ ố ầ

Giới thiệu cách ghi số điện thoại

Ví d :ụ

(84)(8)3840­5790 (84)(90)988­8605

Theo hãng Microsoft thì nên ghi là:

ÐT: (84)(8)3866­2924Fax: (84)(8)3866­2900ÐTDÐ: (84)(91)395­2929

Giới thiệu cách ghi số điện thoại

­ Máy đi n tho i ra đ i ệ ạ ờ

vào 07/03/1876

1/ LỊCH SỬ VÀ SỰ PHÁT TRIỂN CỦA ĐIỆN THOẠI

1.1/. L ch sị ử

1/ LỊCH SỬ VÀ SỰ PHÁT TRIỂN CỦA ĐIỆN THOẠI

1.2/. S  phát tri nự ể

Tương ứng với từng thế hệ tổng đài, các loại máy điện thoại lần lượt được ra đời Dù có những đặc điểm khác nhau và có sự cải tiến, nhưng nhìn chung các máy điện thoại có thể được phân chia ra thành những loại sau đây:

a/ Máy điện thoại từ thạch

Máy được sử dụng tương ứng với hệ thống tổng đài nhân công từ thạch Nó được trang bị bộ nguồn một chiều để cung cấp dòng đàm thoại, và Magnetor quay tay, tạo ra dòng rung chuông xoay chiều khi gọi đến điện thoại viên.

a/ Máy điện thoại từ thạch

a/ Máy điện thoại từ thạch

b/ Máy điện thoại cộng điện

Máy được sử dụng tương ứng với hệ thống tổng đài nhân công cộng điện Nguồn dòng đàm

thoại cũng như dòng rung chuông là do tổng đài

cung cấp nên máy không có trang bị bộ nguồn một chiều và Magnetor như ở máy từ thạch

Hai loại máy điện thoại trên đây là nhân công,

vì hệ thống tổng đài kết nối là loại nhân công Với hệ thống tổng đài tự động, máy điện thoại sử dụng cần

b/ Máy điện thoại cộng điện

c/. Máy đi n tho i c  đi nệ ạ ơ ệ

Kết cấu loại máy này đơn giản, sử dụng đĩa quay số bằng cơ khí Nó đảm nhiệm một số chức năng tóm tắt sau đây:

- Đàm thoại (nói và nghe);

- Quay số ở chế độ xung;

- Phát chuông (cơ điện)

c/. Máy đi n tho i c  đi nệ ạ ơ ệ

d/ Máy điện thoại điện tử

Kết cấu loại máy này đơn giản hay phức tạp tùy thuộc vào đặc điểm sử dụng của mỗi loại Sử

dụng bàn phím ấn số thay thế cho đĩa quay số cơ

khí Máy điện thoại điện tử có thể phân thành các

nhóm sau đây:

(1) Điện thoại thông thường: Dùng bàn phím ấn,

quay số ở dạng xung hay DTMF, phát chuông điện tử (đơn âm hay đa âm), mạch điện bán dẫn (rời và tích

(1) Điện thoại thông thường

(2) Máy điện thoại có màn hình tinh thể lỏng:

Ngoài các đặc điểm của máy thông thường còn

có thêm chức năng: hiển thị thời gian (giờ, phút, giây), thời gian đàm thoại, số thuê bao gọi, các trạng thái khi

sử dụng, …, mạch điện tương đối phức tạp

d/ Máy điện thoại điện tử

Có thể có hay không có màn hình và các đặc điểm chức năng khác: bộ nhớ số điện thoại, mất

nguồn điện lưới vẫn sử dụng, máy chủ có hay không

có bàn phím, … Mạch điện loại máy này phức tạp

(3) Máy điện thoại vô tuyến (Cordless phone):

(3) Máy điện thoại vô tuyến (Cordless phone):

2/ CHỨC NĂNG MÁY ĐIỆN THOẠI

Các loại máy điện thoại có những tính năng sử dụng khác nhau, đặc điểm khác nhau, nhưng nhìn chung nó phải đảm bảo các chức năng yêu cầu sau đây:

- Đáp ứng của tổng đài khi thuê bao nhấc máy

- Nhận báo hiệu chấp nhận của tổng đài bằng việc nghe âm hiệu mời quay số

- Gởi số bị gọi đến tổng đài dưới dạng xung thập

phân hay lưỡng âm đa tần (DTMF)

- Nhận biết trạng thái cuộc gọi (đối phương đang rung chuông hay bận).

- Thông báo có cuộc gọi đến (rung chuông)

- Chuyển tín hiệu tiếng nói sang tín hiệu điện để truyền đi

- Chuyển tín hiệu điện nhận được sang tín hiệu tiếng nói

2/ CHỨC NĂNG MÁY ĐIỆN THOẠI

3/. K T N I MÁY ĐI N THO I V I T NG ĐÀIẾ Ố Ệ Ạ Ớ Ổ

Các máy điện thoại được kết nối đến tổng đài bằng đường dây 2 dây gọi là mạch vòng thuê bao Cặp dây này có một dây là T (Tip) và dây còn lại là R (Ring)

3/. K T N I MÁY ĐI N THO I V I T NG ĐÀIẾ Ố Ệ Ạ Ớ Ổ

Mỗi máy điện thoại được kết nối đến tổng đài gồm thiết bị chuyển mạch, báo hiệu và các nguồn cung cấp dòng điện hoạt động bằng mạch vòng

thuê bao

Mạch vòng thuê bao có hai dây được gọi là dây T (Tip) và dây R (Ring) Hình vẽ trên là một

mạch điện đơn giản mô tả sự kết nối giữa máy

điện thoại và tổng đài bằng mạch vòng thuê bao

3/. K T N I MÁY ĐI N THO I V I T NG ĐÀIẾ Ố Ệ Ạ Ớ Ổ

Quá trình hoạt động của mạch điện tóm tắt theo trình tự bảy bước như sau:

1 Xuất phát cuộc gọi

2 Gởi số đến tổng đài

3 Kết nối

4 Rung chuông thuê bao bị gọi

5 Trả lời cuộc gọi

3/. K T N I MÁY ĐI N THO I V I T NG ĐÀIẾ Ố Ệ Ạ Ớ Ổ

4/. S  Đ  KH I MÁY ĐI N THO I C  ĐI NƠ Ồ Ố Ệ Ạ Ổ Ể

a/ Mạch vòng thuê bao

Kết nối từ máy điện thoại đến mạch giao tiếp đường dây thuê bao của tổng đài bằng đường dây hai sợi Khi mạch vòng kín có dòng điện một chiều khoảng từ 20 mA đến100 mA chạy qua, các tín hiệu trao đổi giữa tổng đài và máy điện thoại được truyền trên đó Nguồn tạo ra dòng vòng do mạch giao tiếp cung cấp và được gọi là điện áp đường dây Thông

Đối với máy điện thoại cổ điển bộ chuông là loại cơ điện Mạch chuông nhận điện áp rung chuông xoay chiều từ 75V đến 85V, 200mA, ở tần số khoảng 20Hz và thông thường có nhịp 2 giây có 4 giây không từ tổng đài để tạo ra

âm thanh Cần chú ý mạch chuông luôn được mắc song song với đường dây hai dây để sẵn sàng nhận dòng chuông khi tổng đài gởi đến và bị cách ly điện áp đường dây bởi tụ điện Việc ngưng cấp điện áp chuông ngay khi thuê bao bị gọi nhấc máy là do điều khiển ở phía tổng đài, các tiếp điểm

tổ hợp không tham gia vào chức năng này Khi thuê bao nhấc máy, tiếp điểm tổ hợp làm cách ly mạch chuông ra khỏi đường dây là để phục vụ cho nhiệm vụ khác.

c/ Tiếp điểm tổ hợp

- Gác máy (On-Hook)

Ngoài mạch chuông ra, tất cả các mạch điện còn lại trong sơ đồ khối trên hình vẽ bị cách ly khỏi đường dây bởi các tiếp điểm tổ hợp mở Vị trí này được gọi là gác máy (On-Hook) Không có dòng DC (trừ dòng rò) đi qua mạch vòng thuê bao, trở kháng

DC của mạch vòng vào khoảng 20 KΩ

- Nhấc máy (Off-Hook)

Khi nhấc tổ hợp thiết lập cuộc gọi, các tiếp điểm tổ hợp đóng lại Vị trí này gọi là nhấc máy (Off-Hook) Dòng DC theo mạch vòng đi qua máy điện thoại và Relay đường dây tại tổng đài hoạt động và báo cho tổng đài biết thuê bao đã nhấc máy Điện trở mạch vòng lúc này nhỏ hơn 2 KΩ

Ví dụ: Sơ đồ mạch đơn giản máy cổ điển

Ví dụ: Sơ đồ mạch đơn giản máy cổ điển

Khi thuê bao nhấc máy S1, S2 đóng lại, dòng

DC từ (+) 48 VDC → R1 → cuộn dây Relay →

cuộn B của biến áp TR → dây T → S2 → dây a qua mạch Hybrid → dây b → S3 → S1 → dây R →

cuộn A của biến áp TR → (-) 48VDC.

d/. Quay s  xung (Pulse)ố

Quay s  xung đố ược th c hi n b ng m t đĩa quay ự ệ ằ ộ

s  D ng xung quay s  nh  sau:ố ạ ố ư

- Thời gian gửi đi một chu kỳ xung là 100ms (thời gian không có dòng là 62ms, có dòng là 38ms).

- Số 0 có 10 chu kỳ xung, số 9 có 9 chu kỳ xung,

…, số 1 có 1 chu kỳ xung

- Khoảng thời gian nghỉ giữa 2 loạt xung (2 số quay) – IDP (Inter Digit Pause) là từ 100ms đến 1200ms, thông thường là 700ms

d/. Quay s  xung (Pulse)ố

e/ Quay số lưỡng âm đa tần (DTMF)

M t  s   máy  đi n  tho i  s   d ng  phộ ố ệ ạ ử ụ ương  pháp quay  s   lố ưỡng  âm  đa  t n  (DTMF­Dual  Tone ầMultifrequency).  Phương  pháp  này  ch   áp  d ng  đỉ ụ ược khi   t ng đài có trang b  b  x  lý các âm hi u.ở ổ ị ộ ử ệ

e/ Quay số lưỡng âm đa tần (DTMF)

Bàn phím  n đấ ượ ổc t  ch c g m 3 c t và 4 hàng ứ ồ ộ

t   h p  nên  12  tr ng  thái  khác  nhau  tổ ợ ạ ương  ng  dùng ứcho 12 nút  n (10 nút s  t  1, 2, …, 0 và nút *, nút #). ấ ố ừ

M i tr ng thái t  h p g m t n s  c a c t và t n s  ỗ ạ ổ ợ ồ ầ ố ủ ộ ầ ố

c a  hàng.  Các  giá  tr   t n  s   theo  tiêu  chu n  qui  đ nh ủ ị ầ ố ẩ ị

được trình bày qua hình v ẽ

Khi m t nút s  độ ố ượ ấc  n kích ho t m ch đi n t  ạ ạ ệ ử

t o ra hai t n s  thu c c t và hàng tạ ầ ố ộ ộ ương  ng s   n, ví ứ ố ấ

e/ Quay số lưỡng âm đa tần (DTMF)

Quay s   b ng DTMF  nhanh  h n  so  v i quay  s  ố ằ ơ ớ ố

TDTMF = (S  ch  s  × 50ms) + (n­1) x T ố ữ ố Th i gian ngh  gi a hai s  quayờ ỉ ữ ố

e/ Quay số lưỡng âm đa tần (DTMF)

Ví dụ : Quay s  822­0416; n = 7ố

V y: Tậ DTMF = (7×50)+(7­1)×50 = 650ms = 0,65s

e/ Quay số lưỡng âm đa tần (DTMF)

f/. Ch ng ti ng keng và khóa m ch tho iố ế ạ ạ

Trong  khi  quay  s ,  ti p  đi m  cò  xung  đóng  m  ố ế ể ở

ng t  dòng  đi n  m ch  vòng  nên  t o  ra  các  gai  đi n  áp ắ ệ ạ ạ ệcao. Các gai đi n áp cao này có th  đi vào m ch chuông ệ ể ạ

và m ch tho i gây ra ti ng kêu leng keng trên chuông và ạ ạ ế

ti ng nh p xung trên  ng nghe. Các gai đi n áp có biên ế ị ố ệ

đ  l n (đi n áp l n) và t c th i d  gây ra h  h ng cho ộ ớ ệ ớ ứ ờ ễ ư ỏ

m ch đi n. Đ  có th  ngăn c n các gai đi n áp này c n ạ ệ ể ể ả ệ ầ

có các m ch đi n ch c năng: m ch ch ng ti ng keng và ạ ệ ứ ạ ố ế

m ch  khóa  m ch  tho i.  Nguyên  lý  ho t  đ ng  c a  hai ạ ạ ạ ạ ộ ủ

m ch ch c năng này đạ ứ ược trình bày nh  sau:ư

f/. Ch ng ti ng keng và khóa m ch tho iố ế ạ ạ

Khi  đĩa  quay  s   quay,  các  ti p  đi m  Số ế ể 5  và  S6 đóng  l i  làm  n i  t t  m ch  tho i  nên  các  gai  đi n  áp ạ ố ắ ạ ạ ệcao  không  th   đi  vào  m ch  tho i  gây  ra  h   h ng  và ể ạ ạ ư ỏ

ti ng nh p xung trên  ng nghe. Trong m ch đi n này t  ế ị ố ạ ệ ụ

C  ngoài  ch c  năng  liên  l c  tín  hi u  chuông  còn  làm ứ ạ ệ

ch c năng d p t t tia l a sinh ra do ti p đi m cò xung ứ ậ ắ ử ế ểđóng m ở

f/. Ch ng ti ng keng và khóa m ch tho iố ế ạ ạ

g/. Bù tr  chi u dài m ch vòngừ ề ạ

Trường h p m ch vòng đóng thì đi n tr  c a máy ợ ạ ệ ở ủ

đi n tho i thệ ạ ường kho ng 400 ả Ω. Đi n tr  này bao g m ệ ở ồ

đi n tr  c a  ng nói Rệ ở ủ ố TR và đi n tr  c a ph n còn l i ệ ở ủ ầ ạmáy đi n tho i Rệ ạ INT . N u g i Rế ọ L là đi n tr  c a đệ ở ủ ường dây 2 dây thì nó s  thay đ i khi chi u dài vòng dây thay ẽ ổ ề

đ i và Rổ B là đi n tr  cân b ng trong t ng đài nh ng đ  ệ ở ằ ổ ư ể

đ n gi n tính toán ch n Rơ ả ọ B = 0. Khi đó dòng đi n m ch ệ ạvòng được xác đ nh theo đ nh lu t Ohm b ng công th c ị ị ậ ằ ứ

g/. Bù tr  chi u dài m ch vòngừ ề ạ

T ng đi n tr  Rổ ệ ở TR + RINT + RL tăng lên khi c  ly ự

t  máy đi n tho i đ n t ng đài tăng lên làm cho dòng ừ ệ ạ ế ổ

đi n m ch vòng nh  đi. Khi đó s  bi n thiên c a Rệ ạ ỏ ự ế ủ TR 

so v i t ng tr  này là nh  Vì v y v i cùng m t âm ớ ổ ở ỏ ậ ớ ộ

lượng ngõ vào, s  bi n thiên c a dòng đi n m ch vòng ự ế ủ ệ ạcũng tr  nên nh  đi khi c  ly tăng lên. Đây là nguyên ở ỏ ự

làm cho m c tín hi u thu nh  t i máy đi n tho i b  g i. ứ ệ ỏ ạ ệ ạ ị ọ

Đi u này không mong mu n do đó các phề ố ương pháp đ  ể

có th  t  đ ng bù tr  chi u dài m ch vòng đã để ự ộ ừ ề ạ ược 

đ a ra.ư

h/. Cu n Hybridộ

Ch c năng Hybridứ  dùng làm giao ti p gi a m ch ế ữ ạ

đi n 2 dây và 4 dây, giúp cho cho máy đi n tho i ho t ệ ệ ạ ạ

đ ng 2 chi u.ộ ề

k/ Phát

- Bao gồm thiết bị thu là Micro và mạch khuếch đại phát

- Mạch khuếch đại phát có nhiệm vụ, nhận tín

hiệu thoại từ Micro và khuếch đại lên có biên

độ đủ lớn để phát lên đường dây

i/ Thu

- Bao gồm thiết bị phát là Speaker và mạch khuếch đại thu

- Mạch khuếch đại thu có nhiệm vụ nhận tín hiệu

thoại từ đường dây và khuếch đại lên có biên độ đủ lớn để phát ra loa

m/ Mạch cân bằng

- Ổn định điện áp cung cấp cho máy khi đường dây thuê bao ở xa tổng đài

5/. S  Đ  KH I MÁY ĐI N THO I ĐI N TƠ Ồ Ố Ệ Ạ Ệ Ử

5.1/ Mạch bảo vệ quá áp

Nguyên lý hoạt động

- Bảo vệ cho máy khi có điện áp cao trên

đường dây thuê bao, ví dụ: sấm sét, chập dây

điện lực

- Bảo vệ bằng cách chập mạch, cách ly các

mạch của máy điện thoại ra

5.2/ Cầu diode chống sai cực

5.2/ Mạch báo chuông

Các loại tín hiệu trong sử dụng điện thoại bàn

Nguyên lý hoạt động của mạch chuông

Tín hiệu báo chuông có dạng sóng sin, phát ra

ở tần số thấp (25Hz), nhưng có biên độ lớn, thường khoảng 90V, nó cho phát trong 2 s và ngừng trong 4s Tín hiệu dạng sin này khi vào điện thoại

bàn, qua tụ liên lạc C1 (105), qua điện trở hạn dòng với R1 (4.7K), được cho nắn dòng với cầu 4 diode D5 D8, rồi nạp vào tụ C2 (10uF), ở đây người ta

Nguyên lý hoạt động của mạch chuông

IC ML8205 có 8 chân, trong IC có 2 mạch dao động, một cho làm việc ở tần số thấp và một khác cho làm việc ở tần số cao, công dụng của các chân này như sau:

* Chân 1 nối vào đường nguồn 28V, chân 5 cho nối masse

* Chân 3, 4 mắc điện trở R3 (2.2M) và tụ C3 (393) dùng xác định tần số của mạch dao động tần thấp

Nguyên lý hoạt động của mạch chuông

* Chân 6, 7 mắc điện trở R4 (180K) và tụ C4 (682) dùng xác định tần số của mạch dao động tần cao

* Chân 2 mắc điện trở R4 (15K) dùng chỉnh điệu

dáng bao hình của tín hiệu chuông

* Chân 8 là ngã ra, tín hiệu ra cho kích thích một loa chuông loại gốm, ở đây dùng khóa điện 4 chấu với các 3 chấu riêng cho gắn điện trở R90 (39K), R91

Ghi chú: Nếu muốn có tín hiệu tiếng chuông của

cùng một hiệu máy nghe khác nhau, Bạn có thể thay đổi các điện trở và tụ điện trên các chân 3, 4 và 6,7

Nguyên lý hoạt động của mạch chuông

5.4/ Mạch thu phát thoại

5.4/ Mạch thu phát thoại

Nguyên lý hoạt động của mạch thu phát thoại

* Khi chưa nhấc tay thoại, khóa điện SW1 kín và SW2

hở, lúc này nếu tổng đài gửi tín hiệu chuông đến điện thoại, tín hiệu chuông sẽ kích chạy mạch báo chuông

và không vào mạch thoại Nếu SW2 không hở, tín hiệu chuông có biên cao có thể sẽ làm hư mạch thoại

* Khi Bạn nhấc tay thoại lên, tiếp điện lá kim SW1 sẽ cho hở mạch để cắt tín hiệu thoại không cho vào mach chuông và SW2 sẽ kín, lúc này mạch thoại sẽ cho nối với tổng đài, và cùng lúc mạch thoại được cấp nguồn Bạn đã có thể nói và nghe với điện thoại bên kia vì đã kết nối với máy Bạn.

Nguyên lý hoạt động của mạch thu phát thoại

Nếu Bạn nói vào ống nói (microphone), tín hiệu âm thoại sẽ qua tụ liên lạc C10 (0.1uF) và qua 2 transistor khuếch đại Q7, Q8, nó làm biến đổi dòng điện chảy trong mạch thoại, tác động này sẽ được nhận ở bên máy điện thoại bên kia, nó sẽ được khuếch đại và xuất hiện ở Loa, người bên kia sẽ nghe tiếng nói của Bạn.

Nguyên lý hoạt động của mạch thu phát thoại

Ngược lai, khi bên kia nói vào microphone, tín hiệu cũng gây biến đổi dòng điện trong mạch thoại, tín hiệu này qua biến áp T2 và xuất hiện ở ống nghe (loa), Bạn sẽ nghe được âm thoại của máy bên kia gửi đến Trong mạch dùng 2 diode D17, D18 để hạn biên, hạn định biên độ tín hiệu trên loa.

Nguyên lý hoạt động của mạch thu phát thoại

Về mặt điều khiển: Lúc này D11 sẽ thông và

cấp nguồn dương cho IC bàn phím trên chân

số 1 Ở đây người ta dùng diode zener DZ3

để ghim áp và dùng tụ hóa lớn C6 (470uF) để lọc nguồn, làm tăng độ ổn định nguồn và tạo

khả năng cấp dòng điện đủ lớn cho tải

Nguyên lý hoạt động của mạch thu phát thoại

Nguyên lý hoạt động của mạch thu phát thoại

5.5/ Mạch phát số

Nhấc máy thực hiện cuộc gọi

Nguyên lý hoạt động của mạch phát số

Trong điện thoại bàn luôn có 1 ic bàn phím (ở đây dùng ic bàn phím W91312), nó làm việc với tần số 3.58MHz định theo thạch anh trên chân 7, 8 Công dụng của ic bàn phím là dùng phát tín hiệu nhận dạng các phím số, nó còn lưu giữ các số điện

thoại và điều hành các tiện ích khác cho điện thoại bàn nữa Chúng ta hãy nói chức năng nhận dạng