Báo cáo Khảo sát mạch giao tiếp thuê bao - Hoàng Sỹ Tân

Nội dung text: Báo cáo Khảo sát mạch giao tiếp thuê bao - Hoàng Sỹ Tân

1. Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Viện Điện Tử - Viễn Thông ===o0o=== BÁO CÁO THỰC TẬP KHẢO SÁT MẠCH GIAO TIẾP THUÊ BAO Giảng viên hướng dẫn : Sinh viên thực hiện : Hoàng Sỹ Tân - 20083473 Nguyễn Thị Hường - 20081327 Lớp : Điện tử 3-K53 Hà Nội, 09/2011
2. NỘI DUNG BÁO CÁO 1 I. Tìm hiểu họ tổng đài SPC 1 1. Giới thiệu chung về tổng đài SPC 1 2. Sơ đồ khối của tổng đài SPC 2 3. Điều chế xung mã PCM 3 4. Chuyển mạch số T,S kết hợp 4 II. TÌM HIỂU MÁY ĐIỆN THOẠI CỐ ĐỊNH 5 1. SƠ ĐỒ KHỐI MÁY ĐIỆN THOẠI CỐ ĐỊNH 5 2. NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY ĐIỆN THOẠI CỐ ĐỊNH 10 III. MẠCH GIAO TIẾP THUÊ BAO 12 IV. Mạch giải mã DTMF: 13 a
3. NỘI DUNG BÁO CÁO I. Tìm hiểu họ tổng đài SPC 1. Giới thiệu chung về tổng đài SPC Tổng đài điện tử SPC (Store Program Controller ) là tổng đài được điều khiển theo chương trình ghi sẵn trong bộ nhớ chương trình điều khiển lưu trữ. Người ta dùng bộ vi xử lý để điều khiển một lượng lớn công việc một cách nhanh chóng bằng phần mềm xử lý đã được cài sẵn trong bộ nhớ chương trình. Phần dữ liệu của tổng đài - như số liệu thuê bao, bảng phiên dịch, xử lý địa chỉ thuê bao, thông tin định tuyến, tính cước - được ghi sẵn trong bộ nhớ số liệu. Nguyên lý chuyển mạch như trên gọi là chuyển mạch được điều khiển theo chương trình ghi sẵn SPC. Nhiệm vụ của tổng đài là : - Báo hiệu : Trao đổi báo hiệu với mạng bên ngoài, bao gồm mạng các đường dây thuê bao và mạng các đường dây trung kế đấu nối với các tổng đài khác. - Xử lý báo hiệu và điều khiển các thao tác chuyển mạch : Có nhiệm vụ nhận thông tin báo hiệu từ mạng đường dây thuê bao và các đường trung kế để xử lý, phát ra các thông tin điều khiển để điều khiển thiết bị chuyển mạch và các thiết bị phụ trợ khác để tạo tuyến kết nối, cấp các đường báo hiệu đến thuê bao. - Tính cước : Chức năng này tính cước cho phù hợp với từng loại cuộc gọi, cự ly sau khi cuộc gọi kết thúc. 2. Sơ đồ khối của tổng đài SPC Cấu trúc của tổng đài SPC nói chung như ở hình 1: 1. Giao tiếp thuê bao, giao tiếp trung kế 2. Thiết bị ngoại vi, báo hiệu 3. Thiết bị ngoại vi chuyển mạch 4. Thiết bị điều khiển trung tâm 5. Thiết bị giao tiếp người máy Ngoài ra tổng đài quốc tế còn có các khối : tính cước, thống kê, đồng bộ mạng, trung tâm xử lý thông tin, thiết bị giao tiếp thuê bao xa.
4. Thiết bị kêt nối Đường dây thuê bao Mạch đường dây Thiết bị Trung kế tương tự Chuyển Mạch Trung kế số 1 Thiết bị Báo hiệu Báo hiệu phân Thiết bị Thiết bị kênh kênh phối báo đo thử điều khiển chung riêng hiệu trạng thái đấu nối đường dây 2 3 BUS điều khiển Bộ xử lí Thiết bị trung tâm trao đổi Bộ nhớ I/O 4 5 Hình 1 : Sơ đồ khối tổng đài SPC
5. 3. Điều chế xung mã PCM Kỹ thuật điều chế xung mã PCM (Pulse Code Modulation) là kết quả thu được của các thủ tục xử lý rời rạc tín hiệu tương tự theo thời gian, lượng tử hóa theo mức tín hiệu và mã hóa đại lượng mức lượng tử của tín hiệu thành các tổ hợp mã nhị phân tương ứng. Quá trình thông tin PCM được minh họa như hình vẽ : Hình 1 : Tuyến thông tin số Kỹ thuật PCM bao gồm 3 bước: +Lấy mẫu: Lấy mẫu chính là quá trình rời rạc hóa tín hiệu tương tự. Đây là bước chuyển tín hiệu mang thông tin dạng liên tục thành tín hiệu mang thông tin rời rạc, bằng phương pháp lấy mẫu (Sampling), sao cho tín hiệu rời rạc phải mang đầy đủ thông tin của tín hiệu tương tự, để tái tạo được thông tin một cách trung thực ở đầu thu. Quá trình rời rạc hóa tín hiệu sẽ làm cho tín hiệu liên tục thành một dãy xung PAM +Lượng tử hóa: Là thay thế một tín hiệu tương tự đã được lấy mẫu bằng tập hữu hạn của các mức biên độ, tức là biến đổi tín hiệu liên tục theo các mức thành tín hiệu có biên độ rời rạc. Ưu điểm của lượng tử hóa tín hiệu đã lấy mẫu là giảm được ảnh hưởng của tạp âm. Các mức tín hiệu rời rạc này gọi là mức lượng tử hóa, khoảng cách giữa hai mức lượng tử hóa gọi là bước lượng tử +Mã hóa tín hiệu: Sau khi lượng tử hóa xung PAM, mỗi xung PAM sẽ được lượng tử hóa theo 8 bits. Trong đó có 1 bit dấu và 7 bit số liệu 4. Chuyển mạch số T,S kết hợp Ở tổng đài điện tử, hệ thống chuyển mạch là một bộ phận cốt yếu. Nó có những chức năng sau : + Chuyển mạch : Thiết lập tuyến nối giữa hai thuê bao trong tổng đài với nhau hay giữa các tổng đài với nhau.
6. + Truyền dẫn : Dựa trên cơ sở tuyến nối được thiết lập, thiết bị chuyển mạch thực hiện chức năng truyền dẫn tín hiệu tiếng nói, số liệu và tín hiệu báo hiệu giữa các thuê bao với nhau với chất lượng cao. Các phương thức chuyển mạch: + Chuyển mạch thời gian (T): là chuyển mạch trên nguyên lý trao đổi vị trí khe thời gian của tín hiệu PCM vào với tuyến PCM ra của bộ chuyển mạch thời gian + Chuyển mạch không gian (S): cấu tạo của bộ chuyển mạch không gian gồm một ma trận tiếp điểm chuyển mạch kết nối theo khiểu hàng và cột. Các hàng đầu vào các tiếp điểm chuyển mạch được gắn với tuyến PCM vào. Các cột đầu ra của các tiếp điểm chuyển mạch tạo thành các tuyến PCM ra. Ta có một ma trận chuyển mạch không gian có kích thước nxn, số tuyến PCM vào bằng số tuyến ra. + Chuyển mạch kết hợp: nếu hai loại chuyển mạch được đưa vào ứng dụng riêng rẽ thì hiệu quả kinh doanh không cao do tổng đài sẽ có dung lượng nhỏ. Điều đó dẫn tới không có tính kinh tế. Để khắc phục những nhược điểm trên, các nhà sản xuất đã nghiên cứu phối ghép các trường chuyển mạch S và chuyển mạch T tạo nên trường chuyển mạch có dung lượng lớn. Các loại chuyển mạch kết hợp : T - S , S - T , T - S - T , S - T - S , T - S - T - S và T - S - S - T. Với các lơại chuyển mạch trên, người ta căn cứ vào số lượng thuê bao mà sử dụng từng loại chuyển mạch cho thích hợp. -Số lượng thuê bao ít thì có thể sử dụng chuyển mạch T - S , S - T. -Chuyển mạch S - T - S thích hợp cho tổng đài cơ quan PABX (dung lượng hạn chế vì tầng S có thể gây ra tổn thất bên trong). -Chuyển mạch T - S - T thích hợp cho tổng đài có dung lượng thuê bao lớn và được đưa vào sử dụng rộng rãi trong thực tế. Do sử dụng tầng T ở đầu vào nên hạn chế được suy hao. -Chuyển mạch T - S - T - S và T - S - S - T được sử dụng cho các tổng đài có số thuê bao lớn hơn.
7. II. TÌM HIỂU MÁY ĐIỆN THOẠI CỐ ĐỊNH 1. SƠ ĐỒ KHỐI MÁY ĐIỆN THOẠI CỐ ĐỊNH Trước khi tìm hiểu nguyên lý hoạt động của máy điện thoại cố định, trước tiên ta tìm hiểu sơ qua về cấu tạo bên trong máy điện thoại cố đinh. Sợ đồ khối của máy điện thoại cố định như sau: Line Khối chống Khối chuyển Khối chống Khối khóa Khối thoại telephone quá áp mạch Hook đảo mạch điện tử Tổ hợp nghe nói Khối quay Khối chuông Bàn phím số Hình 1: Sơ đồ khối mạch máy điện thoại cố định Line telephone Là đường dây nối giữa tổng đài và máy điện thoại gồm 2 dây: T (Tip) và R (Ring) Khối chống quá áp Là những linh kiện bảo vệ máy điện thoại khi đường dây có áp cao hay sét. Các linh kiện thường dùng là Diac và Diot Zenner. T T Diode Diac Zener R R Hình 2: Khối chống quá áp Khối chuyển mạch Hook (chuyển mạch nhấc/ đặt) Có nhiệm vụ phân biệt mạch thu chuông và các mạch còn lại Khối chống đảo cực Là cầu Diot có tác dụng duy trì cực tính của dòng điện trong mạch máy điện thoại. Khối khóa điện tử Gồm 1 nhóm Transistor có nhiệm vụ: - Khởi động nguồn cho mạch máy điện thoại. - Phân nguồn cho mạch thoại và mạch quay số. - Làm khóa điện tử đóng mở tạo ra xung trong quá trình quay số kiểu xung thập phân (pulse) Khối thoại
8. Được tích hợp trong 1 IC thoại có nhiệm vụ: o Khuếch đại âm tần vào ra. o Cân bàng sai động chuyển đổi 2 dây/4 dây. o Mạch khử trắc âm (khử tiếng nói từ MIC lọt vào tai nghe) o Mạch lọc nhiễu và mạch lọc cao tần. Hình 3: Khối thoại Khối quay số: Hình 4: Bàn phím điện thoại - Được tích hợp trong IC số có chức năng: o Giải mã bàn phím.
9. o Phát xung (quay số kiểu xung thập phân). o Phát tổ hợp cao tần (quay số kiểu tổ hợp cao tần). - Khi nhấc máy tổng trở đường dây giảm, tổng đài cung cấp mức áp là ~ 12V/30mA - Các loại tín hiệu xuất hiện khi nhấc máy: o Tín hiệu mời quay số : 350->440Hz liên tục. o Tín hiệu báo bận: 480->620Hz: 0,5s ON ; 0,5s OFF. o Tín hiệu hồi chuông: 440->480Hz: 1s ON; 3s OFF. Khối chuông Hình 5: Tín hiệu chuông - Xung chuông có dạng hình sine, tần số 25 Hz và xuất hiện theo chu kì 6s: 2s ON và 4s OFF Hình 6: Sơ đồ khối mạch chuông điện thoại
10. - Bình thường ống nghe được gác trên máy sẽ tác động lên Hook-SW làm cách li mạch điện thoại ra khỏi đường dây, lúc này chỉ có mạch chuông được nối đường TIP, RING. Khi chưa có xung chuông, do có tụ cách ly => mạch chuông không được cấp nguồn => không tạo ra âm thanh ở loa.Khi có xung chuông: dòng AC được chỉnh lưu lọc và ổn áp tạo điện áp khoản 28V cấp cho IC chuông => âm thanh ở loa. Hình 7: Sơ đồ nguyên lý của khối chuông - IC chuông ML8205: o Chân 2: thay đổi âm lượng. o Chân 3,4: tạo dao động tần thấp. o Chân 6,7: tạo dao động tần cao.
11. Sơ đồ nguyên lý của mạch máy điện thoại cố định: Hình 8: Sơ đồ nguyên lý máy điện thoại cố định 2. NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY ĐIỆN THOẠI CỐ ĐỊNH Để phân tích hoạt động của máy điện thoại cố định ta có thể chia làm 3 chế độ: - Chế độ chờ (tổ hợp đặt) - Chế độ chuông (có tín hiệu chuông) - Chế độ hoạt động (tổ hợp nhấc) a. Tổ hợp đặt (chế độ chờ) Nguồn cấp từ tổng đài tới máy 47 -> 53V DC, với tổng đài tư nhân thì nguồn cấp này là 25 -> 30V DC. Ở chế độ chờ, chuyển mạch Hook làm ngắn mạch quay số và đàm thoại, mạch thu chuông được nối.
12. Do nguồn cấp của tổng đài là nguồn 1 chiều nên bị tụ C1 ngăn lại, khối thu chuông chưa hoạt động cho tới khi có tín hiệu chuông (xoay chiều) từ tổng đài gửi tới. b. Chế độ chuông (khi có tín hiệu chuông) Khi máy khác gọi đến, tổng đài gửi tín hiệu 75V – 25HZ đến (gửi 2s ngắt 4s). Nguồn cấp từ tổng đài sau khi đi qua khối chống quá áp được đi qua mạch trờ kháng cao (gồm điện trở R1 và tụ C1), mạch này có tác dụng lọc chuông (hạ áp điện áp chuông) đến 35 – 40V, được đi qua chỉnh lưu và cấp cho IC chuông làm IC chuông hoạt động IC chuông gồm 8 chân, nguồn từ tổng đài được cấp cho chân 1, chân 8 nối ra loa phát chuông (có qua chuyển mạch gồm ba điện trở R6, R7, R8 để điều chỉnh âm lượng). Các chân 2, 3, 6, 7 được nối với mạch R, C có tác dụng điều chỉnh âm sắc chuông. c. Chế độ hoạt động (tổ hợp nhấc) Khi ta nhấc ông nghe lên, chuyển mạch Hook ngắn mạch khối chuông và nối 2 đầu dây với khối quay số và đàm thoại. Nguồn cấp từ tổng đài qua khối chỉnh lưu cầu và khối chuông đảo cực và chống quá áp tới chân B của Transistor Q1 làm transistor này mở, làm chân C nối với chân số 9 của IC phím ấn ở mức thấp điều khiển cho IC này hoạt động. Khi ta ấn phím bấm, IC này sẽ phát xung (với quay số kiểu xung) ở chân số 10 hoặc tổ hợp đa tần (quay số kiểu tổ hợp đa tần) ở chân 11 gửi tới IC thoại và tổng đài. Quay số kiểu xung (PULSE) Khi chuyển mạch P-T đặt ở P, thì chân số 4 của IC phím số ở mức cao (xác lập quay số kiểu xung). Nếu ta bấm phím, IC phím số điều khiển phát một dãy xung thập phân tương ứng ở chân số 10. Tín hiệu xung này được gửi tới tổng đài và tới IC thoại (tạo tiếng kêu khi ta bấm phím) thông qua khối khóa điện tử. Quá trình gửi tín hiệu xung là quá trình đóng mở các transistor trong khối khóa điện tử có dạng như sau (minh họa cho trưởng hợp ấn phím 2) Quay số kiểu tổ hợp đa tần (TONE) Khi chuyển mạch P-T đặt ở T, chân số 4 của IC phím số ở mực thấp (xác lập quay số kiểu tổ hợp đa tần). Nếu ta bấm bàn phím, IC phím số điểu khiển phát ở chân số 11 tổ hợp 2 tín hiệu âm tần (có một tần số cao, có một tần số thấp). Tổ hợp tín hiệu âm tần này được gửi tới chân số 7 của IC thoại (tạo tiếng kêu khi ta bấm phím) và tổng đài. Tín hiệu quay số được đưa về tổng đài và tổng đài gửi tín hiệu chuông đến số máy ta cần liên lạc. Nếu máy kia bận, tổng đài gửi về tín hiệu báo bận. Nếu đầu kia nhấc máy, quá trình đàm thoại điễn ra. Quá trình đàm thoại:
13. Khi ta nói, tín hiệu từ mic được gửi tới chân 11 và chân 12 của IC thoại, tín hiệu thoại ra chân số 1 của IC thoại qua khối khóa điện tử được gửi lên tổng đài. Tín hiệu thoại từ đầu dây bên kia được gửi từ tổng đài, qua khối khóa điện tử được đưa vào IC thoại ở chân số 9, qua IC thoại được gửi ra ống nghe tại chấn số 14 và 15. III. MẠCH GIAO TIẾP THUÊ BAO 1. Sơ đồ nguyên lý mạch giao tiếp thuê bao: Hình 9. Mạch giao tiếp thuê bao 2. Phân tích nguyên lý hoạt động của mạch giao tiếp thuê bao Các linh kiện, giá trị linh kiện sử dụng trong mạch giao tiếp thuê bao: Điện trở Transistor Diode Rơle Tụ R1 = 10K Q1=TIP41C D1=D2=D7=D8= Ls1=Rơle C1=47µF R2 = 100 Ω Q2=Q3= 1N4007 C2= 22µF R3 = 47 Ω C935 D3, D4: diode C3= 220µF R4 = 47K zenner (3.9V) R5= 10K D5 R6 = 100Ω D9 = led
14. R7 = 10K R8 = R9 = 5Ω R10 = 470 Ω Chức năng của các linh kiện trong mạch GTTB (Phân tích theo từng khối chức năng) - Khối nguồn: (B) gồm  R1: điện trờ phân áp vào chân B của Q1  C1: lọc nguồn và dẫn xoay chiều.  Q1: Tạo ra điện áp cấp cho mạch.  D3: ổn áp dòng điện 3.9V đặt vào chân B của Q1.  R2: Điện trờ ổn định nhiệt.  D1: chống điện áp ngược cho Q1. - Khối bảo vệ quá áp (O): bao gồm D4, D5: khi có điện áp cáo từ đường dây thuê bao đi vào mạch thì khi đó 2 diode này sẽ thông ngắt mạch xuống đất bảo vệ toàn mạch. - Khối giám sát (S): bao gồm R5, R10, D9, Q2, R6. C3, D7  R10: hạn chế dòng R9.  D9: chỉ thị trạng thái làm việc của máy điện thoại.  Q2: có tác dụng như 1 khóa điện trở.  R6: phân áp cấp vào chân B và C của Q2.  C3: lọc nguồn và dẫn xoay chiều.  D7: chống điện áp ngược đặt vào B và của Q2. Khi thuê bao nhấc tổ hợp thì sẽ có dòng chạy: từ +30V qua CE của Q1 qua R2 qua chuyển mạch LS (3 nối 4) qua R8, qua thuê bao, qua R9, qua R6, xuống đất. Khi đó Q2 được cấp nguồn sẽ thông thì đèn led sẽ sang, báo hiệu thuê bao đang làm việc. - Khối chuông: bao gồm R7, Q3, D8  R7: hạn chế dòng cho Q3.  Q3: tác dụng như khóa điện tử.  D8: chống điện áp ngược đặt vào Q3. Khi có tín hiệu chuông từ tổng đài đưa tới qua R7 đặt vào B của Q3, làm Q3 thông khi đó cuộn dây 1 2 sẽ được cấp nguồn, nó sẽ hút tiếp điểm 3 nối 5 của LS1. Khi đó điện áp 25HZ 75V qua R3, LS1 (3 nối 5), qua R8 tới thuê bao và báo hiệu có cuộc gọi tới. IV. Mạch giải mã DTMF: 1. Sơ đồ nguyên lí mạch DTMF:
15. 2. Phân tích nguyên lí: Khi điện thoại được quay số, khối quay số sẽ gửi xung tới tổng đài. Ở tổng đài có mạch giải mã để xác định những phím số được nhấn. Mạch trên chính là mạch giải mã các tín hiệu đó. Kết quả giải mã như sau: