Chapter 05

Chöông 5 – Maùy ñieän thoaïi CHÖÔNG 5

MAÙY ÑIEÄN THOAÏI 5.1 SÖÏ PHAÙT TRIEÅN CUÛA MAÙY ÑIEÄN THOAÏI

Töông öùng vôùi töøng theá heä toång ñaøi, caùc loaïi maùy ñieän thoaïi laàn löôït ñöôïc ra ñôøi. Duø coù nhöõng ñaëc ñieåm khaùc nhau vaø coù söï caûi tieán, nhöng nhìn chung caùc maùy ñieän thoaïi coù theå ñöôïc phaân chia ra thaønh nhöõng loaïi sau ñaây: 5.1.1 Maùy ñieän thoaïi töø thaïch Maùy ñöôïc söû duïng töông öùng vôùi heä thoáng toång ñaøi nhaân coâng töø thaïch. Noù ñöôïc trang bò boä nguoàn moät chieàu ñeå cung caáp doøng ñaøm thoaïi, vaø magnetor quay tay, taïo ra doøng rung chuoâng xoay chieàu khi goïi ñeán ñieän thoaïi vieân. 5.1.2 Maùy ñieän thoaïi coäng ñieän Maùy ñöôïc söû duïng töông öùng vôùi heä thoáng toång ñaøi nhaân coâng coäng ñieän. Nguoàn doøng ñaøm thoaïi cuõng nhö doøng rung chuoâng laø do toång ñaøi cung caáp neân maùy khoâng coù trang bò boä nguoàn moät chieàu vaø magnetor nhö ôû maùy töø thaïch. Hai loaïi maùy ñieän thoaïi treân ñaây laø nhaân coâng, vì heä thoáng toång ñaøi keát noái laø loaïi nhaân coâng. Vôùi heä thoáng toång ñaøi töï ñoäng, maùy ñieän thoaïi söû duïng caàn ñeán boä phaän quay soá goïi laø maùy ñieän thoaïi töï ñoäng. Nhoùm naøy ñöôïc phaân thaønh loaïi cô ñieän vaø ñieän töû. 5.1.3 Maùy ñieän thoaïi cô ñieän Keát caáu loaïi maùy naøy ñôn giaûn, söû duïng ñóa quay soá baèng cô khí. Noù ñaûm nhieäm moät soá chöùc naêng toùm taét sau ñaây: • Ñaøm thoaïi (noùi vaø nghe) • Quay soá ôû cheá ñoä xung • Phaùt chuoâng (cô ñieän) 5.1.4 Maùy ñieän thoaïi ñieän töû Keát caáu loaïi maùy naøy ñôn giaûn hay phöùc taïp tuøy thuoäc vaøo ñaëc ñieåm söû duïng cuûa moãi loaïi. Söû duïng baøn phím aán soá thay theá cho ñóa quay soá cô khí. Maùy ñieän thoaïi ñieän töû coù theå phaân thaønh caùc nhoùm sau ñaây: (1) Ñieän thoaïi thoâng thöôøng Duøng baøn phím aán, quay soá ôû daïng xung hay DTMF, phaùt chuoâng ñieän töû (ñôn aâm hay ña aâm), maïch ñieän baùn daãn (rôøi vaø tích hôïp), quay laïi soá sau cuøng, laáy laïi aâm hieäu môøi quay soá baèng nuùt aán, boä nhôù soá ñieän thoaïi, ñaøm thoaïi khoâng duøng toå hôïp, maïch ñieän ñôn giaûn. (2) Maùy ñieän thoaïi coù maøn hình tinh theå loûng Ngoaøi caùc ñaëc ñieåm cuûa maùy thoâng thöôøng coøn coù theâm chöùc naêng: hieån thò thôøi gian (giôø, phuùt, giaây), thôøi gian ñaøm thoaïi, soá thueâ bao goïi, caùc traïng thaùi khi söû duïng, …, maïch ñieän töông ñoái phöùc taïp. 1

Chöông 5 – Maùy ñieän thoaïi (3) Maùy ñieän thoaïi voâ tuyeán (Cordless) Coù theå coù hay khoâng coù maøn hình vaø caùc ñaëc ñieåm chöùc naêng khaùc: boä nhôù soá ñieän thoaïi, maát nguoàn ñieän löôùi vaãn söû duïng, maùy chuû coù hay khoâng coù baøn phím, …. Maïch ñieän loaïi maùy naøy phöùc taïp. 5.2 CHÖÙC NAÊNG MAÙY ÑIEÄN THOAÏI

Caùc loaïi maùy ñieän thoaïi ñöôïc trình baøy trong phaàn 2.1 coù nhöõng tính naêng söû duïng khaùc nhau, ñaëc ñieåm khaùc nhau, nhöng nhìn chung noù phaûi ñaûm baûo caùc chöùc naêng yeâu caàu sau ñaây: • Ñaùp öùng cuûa toång ñaøi khi thueâ bao nhaác maùy. • Nhaän baùo hieäu chaáp nhaän cuûa toång ñaøi baèng vieäc nghe aâm hieäu môøi quay soá cuûa • Gôûi soá goïi ñeán toång ñaøi döôùi daïng xung thaäp phaân hay löôõng aâm ña taàn. • Nhaän bieát traïng thaùi cuoäc goïi (ñoái phöông ñang rung chuoâng hay baän). • Thoâng baùo coù cuoäc goïi ñeán (rung chuoâng). • Chuyeån tín hieäu tieáng noùi sang tín hieäu ñieän ñeå truyeàn ñi. • Chuyeån tín hieäu ñieän nhaän ñöôïc sang tín hieäu tieáng noùi. • Töï ñoäng ñieàu chænh söï thay ñoåi cuûa nguoàn cung caáp. • Baùo cho toång ñaøi bieát khi keát thuùc ñieän ñaøm. 5.3 KEÁT NOÁI MAÙY ÑIEÄN THOAÏI

Tröø maùy ñieän thoaïi chuyeân duøng, caùc maùy ñieän thoaïi trình baøy trong phaàn 2.1 ñöôïc keát noái ñeán toång ñaøi baèng ñöôøng daây 2 daây goïi laø maïch voøng thueâ bao. Caëp daây naøy coù moät daây laø T (Tip) vaø daây coøn laïi laø R (Ring). 5.3.1 Keát noái giöõa oáng noùi vaø oáng nghe Ñöôøng daây

oáng nghe

oáng nghe

oáng noùi Maùy A

oáng noùi

VL -

+

Maùy B

Hình 5.1 : OÁng noùi vaø oáng nghe maéc noái tieáp

OÁng noùi vaø oáng nghe ñöôïc laép ñaët taïi moãi maùy ñieän thoaïi. Söï keát noái caàn thieát phaûi coù caùc thaønh phaàn thieát bò moâ taû trong hình 5.1. Caùch keát noái ñôn giaûn nhaát laø saép xeáp caùc thaønh phaàn noái tieáp vôùi nhau. Tuy nhieân caùch naøy coù moät vaøi haïn cheá nhö sau: • Nguoàn cung caáp cho oáng noùi phaûi thöôøng tröïc. • OÁng nghe cuõng phaûi nhaän doøng phaân cöïc dc. • Moät phaàn tín hieäu raát lôùn do thueâ bao taïo ra laïi ñi vaøo chính oáng nghe cuûa noù. 2

Chöông 5 – Maùy ñieän thoaïi Hai haïn cheá ñaàu coù theå giaûi quyeát theo hai caùch maéc sau ñaây: Ñöôøng daây

S

S

Tr M

im T

B

T

Nguoàn cung caáp OÁng noùi haït than Coâng taéc OÁng nghe

M

im

it

B B M S T

Tr

Tr im it

Bieán theá Doøng ñieän oáng noùi Doøng ñieän thu

Hình 5.2 : Maïch keát noái oáng noùi vaø oáng nghe duøng nguoàn rieâng

Ñöôøng daây

Ñöôøng daây Tr T

Tr

it

it

im M

B M T

Nguoàn cung caáp OÁng noùi haït than OÁng nghe

T

M Tr im it

Bieán theá Doøng ñieän oáng noùi Doøng ñieän thu

Hình 5.3 : Maïch keát noái oáng noùi vaø oáng nghe duøng nguoàn chung

5.3.2 Keát noái maùy ñieän thoaïi ñeán toång ñaøi Moãi maùy ñieän thoaïi ñöôïc keát noái ñeán toång ñaøi goàm thieát bò chuyeån maïch, baùo hieäu vaø caùc nguoàn cung caáp doøng ñieän hoaït ñoäng baèng maïch voøng thueâ bao. Maïch voøng thueâ bao coù hai daây ñöôïc goïi laø daây T (Tip) vaø daây R (Ring). Hình veõ 5.4 laø moät maïch ñieän ñôn giaûn moâ taû söï keát noái giöõa maùy ñieän thoaïi vaø toång ñaøi baèng maïch voøng thueâ bao. Khi ngöôøi söû duïng maùy ñieän thoaïi muoán xuaát phaùt cuoäc goïi seõ baét ñaàu baèng ñoäng taùc nhaác maùy. Quaù trình hoaït ñoäng cuûa maïch ñieän toùm taét theo trình töï 7 böôùc nhö sau: 1. xuaát phaùt cuoäc goïi 2. gôûi soá ñeán toång ñaøi 3. keát noái 4. rung chuoâng thueâ bao bò goïi 5. traû lôøi cuoäc goïi 6. ñaøm thoaïi 3

Chöông 5 – Maùy ñieän thoaïi 7. keát thuùc ñaøm thoaïi. Maïng caân baèng

Bieán aùp Hybrid

OÁng noùi

Boä phaùt caùc aâm hieäu S3

T OÁng nghe Tieáp ñieåm nhòp xung

Tieáp ñieåm R Chuoâ n g toå hôïp Maùy ñieän thoaïi

S1

S2

3

3

S1

S2

3

3

S3

Toång ñaøi

Hình 5.4: Caùc maïch ñieän ñôn giaûn cuûa maùy ñieän thoaïi vaø toång ñaøi

5.4 SÔ ÑOÀ KHOÁI MAÙY ÑIEÄN THOAÏI COÅ ÑIEÅN Quay soá xung Quay soá DTMF

Maïch voøng thueâ bao

Chuoâng

Choáng tieáng keng & khoùa maïch thoaïi

Tieáp ñieåm toå hôïp

Buø tröø chieàu daøi maïch voøng Cuoän hybrid

Phaùt

Maïch caân baèng Hình 5.5: Sô ñoà khoái maùy ñieän thoaïi coå ñieån

4

Thu

Chöông 5 – Maùy ñieän thoaïi 5.4.1 Maïch voøng thueâ bao Keát noái töø maùy ñieän thoaïi ñeán maïch giao tieáp ñöôøng daây thueâ bao cuûa toång ñaøi baèng ñöôøng daây hai daây. Khi maïch voøng kín coù doøng ñieän moät chieàu khoaûng töø 20 mA ñeán 120 mA chaïy qua, caùc tín hieäu trao ñoåi giöõa toång ñaøi vaø maùy ñieän thoaïi ñöôïc truyeàn treân ñoù. Nguoàn taïo ra doøng voøng do maïch giao tieáp cung caáp vaø ñöôïc goïi laø ñieän aùp ñöôøng daây. Thoâng thöôøng ñieän aùp naøy khoaûng –50 Vdc. 5.4.2 Chuoâng Ñoái vôùi maùy ñieän thoaïi coå ñieån boä chuoâng laø loaïi cô ñieän. Maïch chuoâng nhaän ñieän aùp rung chuoâng xoay chieàu töø 75V ñeán 85V, 200mA, ôû taàn soá khoaûng 20Hz vaø thoâng thöôøng coù nhòp 2 giaây coù 4 giaây khoâng töø toång ñaøi ñeå taïo ra aâm thanh. Caàn chuù yù maïch chuoâng luoân ñöôïc maéc song song vôùi ñöôøng daây hai daây ñeå saún saøng nhaän doøng chuoâng khi toång ñaøi gôûi ñeán vaø bò caùch ly ñieän aùp ñöôøng daây bôûi tuï ñieän. Vieäc ngöng caáp ñieän aùp chuoâng ngay khi thueâ bao nhaác maùy laø do ñieàu khieån ôû phía toång ñaøi, caùc tieáp ñieåm toå hôïp khoâng döï phaàn vaøo chöùc naêng naøy. Trong moät vaøi tröôøng hôïp khi thueâ bao nhaác maùy, tieáp ñieåm toå hôïp laøm caùch ly maïch chuoâng ra khoûi ñöôøng daây laø ñeå phuïc vuï cho nhieän vuï khaùc. 5.4.3 Tieáp ñieåm toå hôïp 5.4.3.1 Gaùc maùy (On-Hook) Tröø ra maïch chuoâng, taát caû caùc maïch ñieän coøn laïi trong sô ñoà khoái hình 5.5 bò caùch ly khoûi ñöôøng daây bôûi caùc tieáp ñieåm toå hôïp môû. Vò trí naøy ñöôïc goïi laø gaùc maùy (On-Hook). Khoâng coù doøng dc (tröø doøng roø) ñi qua maïch voøng thueâ bao, trôû khaùng dc cuûa maïch voøng vaøo khoaûng 20 KΩ. 5.4.3.2 Nhaác maùy (Off-Hook) Khi nhaác toå hôïp thieát laäp cuoäc goïi, caùc tieáp ñieåm toå hôïp ñoùng laïi. Vò trí naøy goïi laø nhaác maùy (Off-Hook). Doøng dc theo maïch voøng ñi qua maùy ñieän thoaïi vaø relay ñöôøng daây taïi toång ñaøi hoaït ñoäng vaø baùo cho toång ñaøi bieát thueâ bao ñaõ nhaác maùy. Ñieän trôû maïch voøng luùc naøy nhoû hôn 2 KΩ . Maùy ñieän thoaïi

Toång ñaøi ILOOP

OÁng noùi

S1

R

S3 b

Hybrid

OÁng nghe

48V A

TR

R1 Relay a

B T

S2

Hình 5.6: Sô ñoà maïch ñôn giaûn maùy ñieän thoaïi

5

Chöông 5 – Maùy ñieän thoaïi Trong hình 5.6 khi thueâ bao nhaác maùy, S1, S2 ñoùng laïi, doøng dc ñi töø (+) 48 V → R1 → cuoän daây relay → cuoän A bieán aùp TR→ daây T→ S2→ daây a qua maïch hybrid → daây b → S3 → S1 → daây R → cuoän B bieán aùp TR → (-) 48 V . 5.4.4 Quay soá xung Quay soá xung ñöôïc thöïc hieän baèng moät ñóa quay soá. Daïng xung quay soá nhö sau: Nhaác maùy

IDP Soá 3

Maïch voøng ñoùng (Make) Maïch voøng môû (Break)

Soá tieáp theo

Khoaûng thôøi gian môû Khoaûng thôøi gian ñoùng Chu kyø xung

Chu kyø xung Toác ñoä xung % môû IDP

= = = = =

thôøi gian môû + thôøi gian ñoùng (thoâng thöôøng 100 ms) soá xung treân 1s = 1000 ÷ chu kyø xung 100 × tæ leä môû 100 × thôøi gian môû ÷ chu kyø xung (Inter Digit Pause) = 700 ms (thoâng thöôøng) (coù theå thay ñoåi töø 600 ñeán 900 ms) Hình 5.7: Daïng xung quay soá

Hình veõ 5.7 cho thaáy caùc quan heä ñònh thôøi cuûa xung quay soá. Löu yù soá laàn maïch voøng môû baèng vôùi soá quay. Khoaûng thôøi gian môû vaø ñoùng goïi laø chu kyø xung, thoâng thöôøng laø 100ms. Vaäy vaän toác xung laø 10 xung treân giaây (10pps (10 pulse per second)). ÖÙng vôùi moãi xung coù khoaûng thôøi gian môû (goïi laø Break) vaø khoaûng thôøi gian ñoùng (goïi laø Make). Thoâng thöôøng ôû Vieät nam laø 67ms Break vaø 33ms Make, hay laø tæ leä 67% Break. ÔÛ caùc nöôùc khaùc tæ leä thöôøng khoaûng 60%. ÖÙng vôùi moãi 1,6 Km (töông ñöông 1 mile) cuûa ñöôøng daây hai daây noái giöõa toång ñaøi vaø maùy ñieän thoaïi coù moät tuï ñieän Shunt vaøo khoaûng 0,07µF, noái tieáp moät cuoän daây khoaûng 1mH vaø ñieän trôû khoaûng 42Ω. Caùc thaønh phaàn naøy gaây ra meùo xung quay soá veà thôøi gian vaø bieân ñoä. Vì vaäy caùc maïch ñieän doø tìm taïi toång ñaøi phaûi coù khaû naêng doø caùc xung bò meùo daïng naøy. Maïch ñieän naøy cuõng phaûi phaân bieät ñöôïc söï khaùc nhau giöõa caùc xung lieân tieáp vaø xung baét ñaàu cuûa moät soá môùi. Thôøi gian ñeå phaùt xung khi quay soá coù theå aùp duïng coâng thöùc sau ñaây : Txung = (soá xung × 100) + (n-1) × tIDP Trong ñoù : soá xung= soá quay;

n= soá con soá quay;

tIDP= 700 ms 6

(5.1)

Chöông 5 – Maùy ñieän thoaïi Ví duï : quay soá 8220416 Soá xung = 8+2+2+10+4+1+6 = 33 xung n = 7 Vaäy: txung = (33×100)+(7-1)×700 = 7,5 s 5.4.5 Choáng tieáng keng vaø khoùa maïch thoaïi Trong khi quay soá, tieáp ñieåm coø xung ñoùng môû ngaét doøng ñieän maïch voøng neân taïo ra caùc gai ñieän aùp cao. Caùc gai ñieän aùp cao naøy coù theå ñi vaøo maïch chuoâng vaø maïch thoaïi gaây ra tieáng keâu leng keng treân chuoâng vaø tieáng nhòp xung treân oáng nghe. Caùc gai ñieän aùp coù bieân ñoä lôùn (ñieän aùp lôùn) vaø töùc thôøi deã gaây ra hö hoûng cho maïch ñieän. Ñeå coù theå ngaên caûn caùc gai ñieän aùp naøy caàn coù caùc maïch ñieän chöùc naêng: maïch choáng tieáng keng vaø maïch khoùa maïch thoaïi. Nguyeân lyù hoaït ñoäng cuûa hai maïch chöùc naêng naøy ñöôïc trình baøy nhö sau:

Hình 5.8: Sô ñoà maïch choáng tieáng leng keng vaø khoùa maïch thoaïi

Khi ñóa quay soá quay, caùc tieáp ñieåm S5 vaø S6 ñoùng laïi laøm noái taét maïch thoaïi neân caùc gai ñieän aùp cao khoâng theå ñi vaøo maïch thoaïi gaây ra hö hoûng vaø tieáng nhòp xung treân oáng nghe. Caùc tieáp ñieåm ñoùng laïi cuõng laøm maéc shunt cuoân daây chuoâng vôùi ñieän trôû 340Ω choáng laïi caùc gai ñieän aùp cao ñi vaøo cuoän chuoâng gaây ra tieáng keâu leng keng. Trong maïch ñieän naøy tuï C ngoaøi chöùc naêng lieân laïc tín hieäu chuoâng coøn laøm chöùc naêng daäp taét tia löûa sinh ra do tieáp ñieåm coø xung ñoùng môû. 5.4.6 Quay soá löôõng aâm ña taàn Moät soá maùy ñieän thoaïi söû duïng phöông phaùp quay soá löôõng aâm ña taàn (DTMF-Dual Tone Multifrequency). Phöông phaùp naøy chæ aùp duïng ñöôïc khi ôû toång ñaøi coù trang bò boä xöû lyù caùc aâm hieäu. 5.4.6.1

Baøn phím aán

Baøn phím aán ñöôïc toå chöùc goàm 3 coät vaø 4 haøng toå hôïp neân 12 traïng thaùi khaùc nhau töông öùng duøng cho 12 nuùt aán (10 nuùt soá töø 1, 2, …, 0 vaø nuùt *, nuùt #). Moãi traïng thaùi toå hôïp goàm taàn soá cuûa coät vaø taàn soá cuûa haøng. Caùc giaù trò taàn soá theo tieâu chuaån qui ñònh ñöôïc trình baøy qua hình veõ sau ñaây:

7

Chöông 5 – Maùy ñieän thoaïi Nhoùm taàn soá cao (Hz) 1209

1336 1477

1633

Phaàn môû roäng

697

1

2

3

R1

Nhoùm taàn 770 soá thaáp (Hz)

4

5

6

R2

852

7

8

9

941

*

0

#

C1

C2

C3

R3 R4 R = Row (haøng)

C4

Hình 5.9: Toå chöùc baøn phím aán

C = Column (coät)

Khi moät nuùt soá ñöôïc aán kích hoaït maïch ñieän töû taïo ra hai taàn soá thuoäc coät vaø haøng töông öùng soá aán, ví duï khi aán soá 5 phaùt ra taàn soá 1336Hz vaø 770Hz. Caùc taàn soá naøy coù sai soá tuøy thuoäc vaøo moãi nöôùc, ôû vuøng Baéc Myõ qui ñònh ñoái vôùi caùc soá phaùt ñi laø ±1,5% vaø ñoái vôùi caùc soá thu laø ±2%. 5.4.6.2

Doø tìm tín hieäu DTMF

Caùc tín hieäu DTMF söû duïng phaûi ñöôïc choïn löïa moät caùch caån thaän, sao cho maïch nhaän soá trong toång ñaøi khoâng bò laãn loän giöõa caùc tín hieäu DTMF vôùi caùc tín hieäu khaùc xuaát hieän treân ñöôøng daây. Boä nhaän soá naøy coù caùc boä loïc taàn soá chæ cho caùc tín hieäu DTMF ñi qua. Noù cuõng coù maïch ñònh thôøi ñeå ño thôøi gian toàn taïi beù nhaát cuûa moät tín hieäu, nhaèm khaúng ñònh tín hieäu ñoù laø tín hieäu DTMF (thoâng thöôøng thôøi gian toàn taïi tín hieäu laø 50ms). Sau khi ñöôøng keát noái giöõa hai thueâ bao ñöôïc thieát laäp, caùc tín hieäu DTMF coù theå truyeàn ñi chung vôùi tín hieäu thoaïi. Ñieàu naøy cho pheùp söû duïng caùc tín hieäu DTMF ñeå ñöa vaøo caùc leänh töø moät ñaàu cuoái ôû xa, hay tieáp nhaän tin töùc töø cô sôû döõ lieäu ôû xa aùp duïng trong thoâng tin truyeàn daãn soá. 5.4.6.3

Daïng tín hieäu DTMF

a) Ngoõ ra haøng 3

8

Chöông 5 – Maùy ñieän thoaïi

b) Ngoõ ra coät 2

c) Tín hieäu DTMF haøng 3 vaø coät 2 (soá 8)

Hình 5.10: Daïng soùng tín hieäu DTMF

5.4.6.4

So saùnh thôøi gian quay soá baèng xung vaø DTMF

Quay soá baèng DTMF nhanh hôn so vôùi quay soá baèng xung. Khi quay soá baèng DTMF, thôøi gian ñeå phaùt hieän baát kyø moät tín hieäu DTMF laø 50ms, vaø khoaûng thôøi gian giöõa hai soá laø 50ms. Nhö vaäy thôøi gian toaøn boä ñeå gôûi moät chöõ soá baát kyø daïng DTMF laø 100ms. Coù theå aùp duïng coâng thöùc sau ñaây ñeå tính thôøi gian quay soá baèng DTMF: tDTMF =

Soá chöõ soá × 100ms

(5.2)

Nhö vaäy vôùi ví duï quay soá 8220416 , ta coù : tpulse = 7,5s tDTMF = 7 × 100ms = 700ms = 0,7s 5.4.6.5

Keát noái maïch phaùt DTMF leân ñöôøng daây

Ñeå cho boä phaùt DTMF coù theå giao tieáp ñöôïc vôùi ñöôøng daây caàn ñaûm baûo caùc ñieàu kieän sau ñaây: • Nguoàn aùp DC vaø nguoàn doøng maïch voøng phaûi ñaùp öùng ñaày ñuû vôùi baát kyø cöï ly cho pheùp cuûa maïch voøng thueâ bao. • Caùc tín hieäu DTMF phaùt ra phaûi coù caùc ñaëc tính bieân ñoä vaø nhieãu thích hôïp. • Boä phaùt DTMF phaûi coù phoái hôïp trôû khaùng vôùi ñöôøng daây. Ñoái vôùi nguoàn cung caáp, caùc söï coá coù theå xaûy ra cho vieäc caáp nguoàn maïch phaùt DTMF khi coù moät trong hai tröôøng hôïp: maïch voøng coù khoaûng caùch daøi hay ngaén. Khi maïch voøng daøi laøm giaûm ñieän aùp vaø doøng ñieän cung caáp cho caùc maïch ñieän trong maùy ñieän thoaïi. Do ñoù maïch phaùt DTMF caàn hoaït ñoäng töø nguoàn cung caáp ñieän aùp thaáp baèng 9

Chöông 5 – Maùy ñieän thoaïi 3V. Ñieän aùp DC laøm vieäc toái thieåu cuûa maïch phaùt DTMF laø toång cuûa caùc thaønh phaàn ñieän aùp sau ñaây : VDC(MIN) = (VLPK+VHPK)+VReg+(VBE+VCE(SAT))

(5.3)

trong ñoù: VLPK = VLOWPEAK = ñieän aùp ñænh cuûa tín hieäu taàn soá thaáp VHPK = VHIGHPEAK = ñieän aùp ñænh cuûa tín hieäu taàn soá cao VLPK + VHPK = 1,24 V VReg = VRegulation = Ñieän aùp oån aùp mong muoán = 3 V VBE = Ñieän aùp rôi treân moái noái BE transistor oån aùp VCE(SAT) = Ñieän aùp rôi treân moái noái CE transistor oån aùp khi daãn baûo hoøa . VBE + VCE(SAT) = 1.2 V Vaäy : VDC(MIN) = 1,24V + 3V + 1,2V = 5,44V Khi maïch voøng ngaén, ñoøi hoûi maùy ñieän thoaïi phaûi tieâu thuï nguoàn doøng lôùn hay phaûi ñieàu khieån ñöôïc nguoàn ñieän aùp DC lôùn neáu ôû toång ñaøi khoâng coù trang bò boä oån ñònh hoaëc giôùi haïn doøng ñieän vaø ñieän aùp cung caáp cho maïch voøng. Trong moãi tröôøng hôïp, maïch giao tieáp phaûi giaùm saùt ñöôïc söï oån ñònh ñieän aùp thích hôïp khi cung caáp nguoàn cho caùc maïch ñieän khaùc . Ñoái vôùi möùc tín hieäu DTMF thì caùc tín hieäu DTMF gôûi caàn laáy tham chieáu taïi möùc 0dBm (1mW coâng suaát tieâu taùn ôû trôû khaùng 600 Ω). Ñoái vôùi caùc taàn soá nhoùm cao coù möùc cao hôn nhoùm taàn soá thaáp 2dB ñeå buø tröø suy hao truyeàn daãn. Hình 5.11 cho thaáy caùc möùc tín hieäu cuûa nhoùm taàn soá cao vaø taàn soá thaáp. MÖÙC TAÀN SOÁ CAO (dBm)

-10 -9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1

0

0 -1 -2 -3 -4 -5 -6 -7 -8 -9 -10

Hình 5.11: Ñaëc ñieåm möùc tín hieäu DTMF gôûi

10

MÖÙC TAÀN SOÁ THAÁP (dBm)

Chöông 5 – Maùy ñieän thoaïi Ñoái vôùi meùo tín hieäu, caùc tín hieäu DTMF truyeàn ñi ñöôïc xaùc ñònh theo caùc caùch sau ñaây : • Coâng suaát cuûa toaøn boä tín hieäu coù taàn soá khoâng mong muoán phaûi keùm ít nhaát 20dB so vôùi möùc tín hieäu cuûa caëp taàn soá coù möùc thaáp nhaát. • Möùc tín hieäu cuûa caùc taàn soá khoâng mong muoán taïo ra do caëp taàn soá cuûa noù phaûi: - khoâng lôùn hôn –33dBm ôû baêng taàn töø 300 ñeán 3400Hz - khoâng lôùn hôn –33 dBm taïi 3400Hz vaø giaûm xuoáng coøn 12dBm/octave ñeán taàn soá 50kHz . - khoâng treân möùc –80 dBm ôû taàn soá >50kHz . Ñoä meùo cuûa tín hieäu coù theå xaùc ñònh theo coâng thöùc sau ñaây : Distortion = 20log10

V1 2 + V2 2 + ... + Vn 2 VL 2 + VH 2

(5.4)

Trong ñoù :V1 ñeán Vn laø ñieän aùp cuûa caùc thaønh phaàn taàn taàn soá khoâng mong muoán. VL laø ñieän aùp cuûa thaønh phaàn tín hieäu DTMF taàn soá thaáp. VH laø ñieän aùp cuûa thaønh phaàn tín hieäu DTMF taàn soá cao. Ñoái vôùi trôû khaùng, khi boä phaùt DTMF ñang laøm vieäc, noù phaûi coù trôû khaùng ñoäng thích hôïp vôùi maïch voøng. Vôùi yeâu caàu bình thöôøng coù giaù trò baèng 900Ω. Khi boä phaùt DTMF khoâng hoaït ñoäng, noù phaûi coù trôû khaùng ñoäng thaáp khi maéc noái tieáp vaø cao khi maéc song song vôùi maïch thoaïi. Ñoái vôùi suy hao doäi cuûa maïch phaùt DTMF ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc sau ñaây : RL

Trong ñoù :

=

20 log10

ZL Zg

ZL + Zg ZL - Zg

; RL = Return Loss

(5.5)

laø trôû khaùng ñöôøng daây laø trôû khaùng ngoõ ra cuûa maùy ñieän thoaïi khi phaùt tín hieäu

Yeâu caàu RL phaûi lôùn hôn 14dB trong baèng taàn töø 300 ñeán 3400Hz vaø lôùn hôn 10dB trong baêng taàn töø 50 ñeán 300Hz vaø töø 3400 ñeán 20000 Hz. Nhìn chung trong maùy ñieän thoaïi boä phaän quay soá baèng xung ñöôïc thay theá baèng boä quay soá DTMF vì ruùt ngaén thôøi gian quay soá, duøng caùc maïch ñieän töû thieát keá deã daøng khi coâng ngheä linh kieän ñieän töû phaùt trieån, coù theå söû duïng baùo hieäu theo phöông thöùc end to end khi cuoäc goïi ñöôïc keát noái, aùp duïng trong caùc ñöôøng truyeàn daãn soá toác ñoä thaáp, laøm giaûm ñi moät soá thieát bò caàn thieát trong toång ñaøi noäi haït vaø töông thích vôùi caùc loaïi toång ñaøi ñieän töû soá SPC (Stored Program Control). 5.4.7 Buø tröø chieàu daøi maïch voøng Trong hình 2.12 neáu ño taïi hai ñieåm X vaø Y trong tröôøng hôïp maïch voøng ñoùng thì ñieän trôû cuûa maùy ñieän thoaïi thöôøng khoaûng 400Ω. Ñieän trôû naøy bao goàm ñieän trôû cuûa oáng noùi RTR vaø ñieän trôû cuûa phaàn coøn laïi maùy ñieän thoaïi RINT . Neáu goïi RL laø ñieän trôû cuûa ñöôøng daây 2 daây thì noù seõ thay ñoåi khi chieàu daøi voøng daây thay ñoåi vaø RB laø ñieän trôû 11

Chöông 5 – Maùy ñieän thoaïi caân baèng trong toång ñaøi nhöng ñeå ñôn giaûn tính toaùn choïn RB = 0. Khi ñoù doøng ñieän maïch voøng ñöôïc xaùc ñònh theo ñònh luaät Ohm baèng coâng thöùc nhö sau: IL

=

R TR

U LINE + R INT + R L

(5.6)

ULINE = ñieän aùp ñöôøng daây do toång ñaøi cung caáp (thoâng thöôøng =48V) OÁng noùi RINT Nguoàn aâm

RTR

S3

Nguoàn aâm

X

Cuoän Hybrid

RL

S1

+

IT -

//

48V

Varistor Thueâ bao chuû goïi

RL -

+ 48V

// IR

S2

Y

Thueâ bao bò goïi

Hình 5.12: Maïch noùi maùy ñieän thoaïi

Toång ñieän trôû RTR + RINT + RL taêng leân khi cöï ly töø maùy ñieän thoaïi ñeán toång ñaøi taêng leân laøm cho doøng ñieän maïch voøng nhoû ñi. Khi ñoù söï bieán thieân cuûa RTR so vôùi toång trôû naøy laø nhoû. Vì vaäy vôùi cuøng moät aâm löôïng ngoõ vaøo, söï bieán thieân cuûa doøng ñieän maïch voøng cuõng trôû neân nhoû ñi khi cöï ly taêng leân. Ñaây laø nguyeân laøm cho möùc tín hieäu thu nhoû taïi maùy ñieän thoaïi bò goïi. Ñieàu naøy khoâng mong muoán do ñoù caùc phöông phaùp ñeå coù theå töï ñoäng buø tröø chieàu daøi maïch voøng ñaõ ñöôïc ñöa ra. Moät maïch buø tröø töï ñoäng ñôn giaûn ñöôïc cho trong hình 5.12. Ñieän trôû cuûa varistor seõ giaûm ñi khi doøng ñieän maïch voøng taêng leân hay maïch voøng ngaén ñi. Khi ñoù ñieän trôû naøy cho qua moät ít doøng phaùt vì theá doøng phaùt ñi gioáng nhau khi maïch voøng daøi. Varistor seõ töï ñoäng ñieàu chænh ñeå cho möùc tín hieäu tieáng noùi gaàn nhö khoâng thay ñoåi seõ xuaát hieän taïi toång ñaøi baát chaáp khoaûng caùch ñeán maùy ñieän thoaïi. 5.4.8 Hybrid 5.4.8.1 Chöùc naêng Hybrid Hybrid duøng laøm giao tieáp giöõa maïch ñieän 2 daây vaø 4 daây, giuùp cho cho maùy ñieän thoaïi hoaït ñoäng 2 chieàu. Trong thoâng tin ñieän thoaïi cuïm töø “hoaït ñoäng 2 chieàu” ñöôïc hieåu laø vieäc truyeàn daãn caùc tín hieäu treân moät maïch ñieän coù theå xuaát hieän ñoàng thôøi ôû caû 2 höôùng. Caùc maïch ñieän 2 daây ñöôïc söû duïng raát nhieàu cho caùc maïch voøng thueâ bao maùy ñieän thoaïi vì noù ñôn giaûn vaø giaù thaønh thaáp. Coøn caùc maïch ñieän 4 daây vôùi 2 daây cho höôùng phaùt vaø 2 daây cho höôùng thu ñöôïc duøng haàu heát trong caùc maïch ñieän khaùc cuûa maïng löôùi. Caùc maïch ñieän naøy raát caàn thieát cho söï phaân chia coù tính vaät lyù cuûa caùc tín hieäu höôùng phaùt vaø thu, do ñoù coù theå ñieàu khieån caùc loaïi truyeàn daãn coù tín hieäu soá cuõng 12

Chöông 5 – Maùy ñieän thoaïi toát nhö tín hieäu tieáng noùi vaø cuõng vì theá maø caùc boä khueách ñaïi coù theå ñöôïc söû duïng treân ñöôøng truyeàn tín hieäu ñeå laøm taêng möùc tín hieäu. Toå hôïp cuûa maùy ñieän thoaïi goàm 4 daây, vôùi 2 daây duøng cho maïch phaùt vaø 2 daây duøng cho maïch thu. Maïch Hybrid ñöôïc ñaïi dieän baèng maïch ñieän trình baøy trong hình 2.13 sau ñaây: 8

Phaùt 7 6 Maïng caân baèng

ZB 5 4

A

B

C

D

E

F

G

H

1 ZL

Maïch 2 daây

2

Thu 3 Hình 5.13: Cuoän daây Hybrid

5.4.8.2

Hoaït ñoäng Hybrid

Hybrid trong hình veõ 5.13 goàm coù hai bieán theá ñöôïc keát noái beân trong taïo thaønh nhö moät bieán theá coù nhieàu cuoän daây gheùp vôùi nhau. Tín hieäu phaùt ñöôïc gheùp vaøo ñaàu 7 vaø 8, caûm öùng qua cuoän C vaø D nhôø vaøo doøng ñieän chaïy qua cuoän A vaø B. Ñieän aùp caûm öùng trong cuoän D taïo ra doøng ñieän chaïy qua maïch voøng 2 daây ñöôïc noái vaøo ñaàu 1 vaø 2. Doøng ñieän naøy cuõng chaïy qua cuoän F caûm öùng moät ñieän aùp sang cuoän H. Ñieän aùp caûm öùng trong cuoän C taïo ra doøng ñieän chaïy qua maïng caân baèng vaø cuoän E. Toång trôû ZB cuûa maïng caân baèng phuø hôïp vôùi toång trôû ñöôøng daây ZL. Trong tröôøng hôïp ZB = ZL, soá voøng daây cuoän C vaø D baèng nhau, soá voøng daây cuoän E vaø F baèng nhau, coù cuøng doøng ñieän chaïy qua maïch cuoän C vaø E vaø maïch cuoän D vaø F. Khi ñoù coù cuøng ñieän aùp ñöôïc caûm öùng trong cuoän G vaø H. Do cuoän C vaø E maéc ngöôïc chieàu nhau neân ñieän aùp caûm öùng trong cuoän G ngöôïc pha vôùi ñieän aùp caûm öùng trong cuoän H vaø nhö vaäy caùc ñieän aùp naøy baèng nhau vaø ngöôïc pha nhau neân chuùng töï trieät tieâu laãn nhau. Keát quaû laø tín hieäu töø maïch phaùt xuaát hieän taïi ñaàu 7 vaø 8 ñöôïc truyeàn ñeán ñaàu 1 vaø 2 maø khoâng xuaát hieän taïi ñaàu 3 vaø 4 ñeå ñi vaøo maïch thu. Möùc tín hieäu taïi ñaàu 1 vaø 2 chæ baèng moät nöõa taïi ñaàu 7 vaø 8 vì nöõa kia bò tieâu hao trong maïch caân baèng. Tín hieäu ñeán töø ñöôøng daây xuaát hieän taïi ñaàu 1 vaø 2. Doøng ñieän chaïy trong cuoän D vaø F caûm öùng moät ñieän aùp treân cuoän B vaø H. Ñieän aùp treân cuoän H taïo ra doøng ñieän chaïy vaøo maïch thu vaø cuoän G. Doøng ñieän chaïy trong cuoän G caûm öùng moät ñieän aùp treân cuoän E vaø taïo ra doøng ñieän chaïy qua maïng caân baèng. Doøng ñieän naøy chaïy qua cuoän C vaø taïo 13

Chöông 5 – Maùy ñieän thoaïi ra moät ñieän aùp caûm öùng treân cuoän A. Ñieän aùp treân cuoän A ngöôïc pha (leäch pha 1800 ) so vôùi ñieän aùp treân cuoän B do doøng chaïy qua cuoän D caûm öùng sang. Söï leäch pha naøy laø do maéc ngöôïc cuûa cuoän C vaø E. Vì vaäy ñieän aùp treân cuoän A vaø cuoän B ngöôïc chieàu nhau neân chuùng töï trieät tieâu laãn nhau. Khoâng coù tín hieäu xuaát hieän taïi ñaàu 7 vaø 8 ñeå ñi vaøo maïch phaùt. 5.4.8.3 AÂm hieäu sai ñoäng Khi Hybrid ñöôïc söû duïng trong toång ñaøi, maïng caân baèng ñöôïc ñieàu chænh sao cho khoâng coù tín hieäu phaùt xuaát hieän taïi maïch thu. Tuy nhieân khi cuoän daây Hybrid ñöôïc thieát keá cho maùy ñieän thoaïi thì maïng caân baèng ñöôïc ñieàu chænh hôi leäch moät chuùt ñeå coù moät phaàn nhoû tín hieäu phaùt quay trôû laïi maïch thu. Tín hieäu quay laïi maïch thu naøy goïi laø aâm hieäu sai ñoäng. AÂm hieäu sai ñoäng caàn thieát cho ngöôøi noùi coù theå nghe chính tieáng noùi cuûa mình ñeå töø ñoù ñieàu chænh aâm löôïng noùi vöøa phaûi. Möùc aâm hieäu sai ñoäng phaûi thích hôïp, bôûi vì neáu lôùn quaù seõ laøm cho ngöôøi noùi coù xu höôùng noùi nhoû daãn ñeán ngöôøi nghe ôû ñaàu kia nghe khoù khaên. Ngöôïc laïi neáu möùc aâm hieäu sai ñoäng quaù nhoû laøm cho ngöôøi noùi coù xu höôùng noùi lôùn gaây söï khoù chòu cho ngöôøi nghe ôû ñaàu beân kia. Nhö vaäy aâm hieäu sai ñoäng caàn thieát cho maùy ñieän thoaïi vaø möùc aâm hieäu sai ñoäng cuõng phaûi ñieàu chænh cho thích hôïp nhö ñaõ trình baøy ôû treân. Sau ñaây laø 2 maïch sai ñoäng coù theå duøng ñeå tham khaûo: Ñöôøng daây S

TR

a T

M

b

B

Tín hieäu thu

R

a) Duøng nguoàn rieâng

Ñöôøng daây

Tín hieäu phaùt a

TR M T

b

R

b) Duøng nguoàn chung Hình 5.14: Maïch ñieän choáng aâm hieäu sai ñoäng

5.4.8.4 Maïch töông ñöông Chöùc naêng Hybrid khoâng chæ coù ôû toång ñaøi maø coøn coù ôû maùy ñieän thoaïi. Ñeå thuaän lôïi cho vieäc phaân tích nguyeân lyù hoaït ñoäng cuûa maïch Hybrid trong maùy ñieän thoaïi ta coù theå 14

Chöông 5 – Maùy ñieän thoaïi phaân tích treân sô ñoà maïch töông ñöông cuûa heä thoáng ñieän thoaïi nhö hình veõ 2.15 sau ñaây: TOÅNG ÑAØI Z1

ÑÖÔØNG DAÂY RL

RL

MAÙY ÑIEÄN THOAÏI A

RL

S1 ZF1

_ B+ C1

CL

CL

ZF2

CL

RB1

M RB2

CB

S2 Z2

B Z1 , Z2 C1 RL , CL S1 , S2 ZF1 , ZF2 M A RB1,RB2,CB

Nguoàn toång ñaøi Toång trôû cuûa caùc relay ñöôøng daây ôû toång ñaøi Tuï lieân laïc tín hieäu thoaïi Ñieän trôû vaø tuï ñieän phaân phoái theo ñöôøng daây Caùc tieáp ñieåm toå hôïp Toång trôû cuûa cuoän Hybrid trong maùy ñieän thoaïi OÁng noùi OÁng nghe Ñieän trôû vaø tuï ñieän cuûa maïng caân baèng Hình 5.15: maïch töông ñöông cuûa heä thoáng ñieän thoaïi

Ñöôøng daây ñieän thoaïi ñöôïc thay theá baèng caùc ñieän trôû RL vaø caùc tuï ñieän Shunt CL. Maùy ñieän thoaïi ñöôïc thay theá baèng oáng noùi, oáng nghe vaø toång trôû töông ñöông ZF1, ZF2 cuûa cuoän Hybrid. Maïng caân baèng goàm coù ñieän trôû RB1, RB2 vaø tuï ñieän CB. Phaân tích maïch coù theå chia ra laøm 2 tröôøng hôïp nhö sau: Tröôøng hôïp 1: Maïch Hybrid töông ñöông khi noùi ∆V=0 − + ∆VF1 VO

+ −

+ − ∆VF2 +V

ZL

T

VB

−

Hình 5.16: Maïch Hybrid töông ñöông khi noùi

15

+ −

ZB=ZL

Chöông 5 – Maùy ñieän thoaïi Tröôøng hôïp 2 : Maïch Hybrid töông ñöông khi nghe + V R + − ∆VF1

ZL VL

− ∆VF2 +

+ ≅

∆VT

−

+ ∆VB −

ZB=ZL

− Hình 5.17: Maïch Hybrid töông ñöông khi nghe

5.5 SÔ ÑOÀ KHOÁI MAÙY ÑIEÄN THOAÏI ÑIEÄN TÖÛ

Maùy ñieän thoaïi ñieän töû coù nhieàu loaïi khaùc nhau. Trong phaàn 5.1.4 ñaõ lieät keâ moät soá maùy ñieän thoaïi ñieän töû thoâng duïng. Trong phaàn trình baøy tieáp theo naøy chæ ñeà caäp ñeán maùy ñieän thoaïi ñieän töû loaïi thoâng thöôøng. Sô ñoà khoái cuûa moät maùy ñieän thoaïi ñieän töû thoâng thöôøng ñöôïc trình baøy qua hình veõ 5.18: T CAÀU DIODE

R

MAÏCH CHUOÂNG

SP

SP

•

MAÏCH QUAY SOÁ XUNG

CAÀU DIODE

GIAO TIEÁP VAØO/RA

MAÏCH THOAÏI (SPEAKER)

•

MIC SP

MAÏCH THOAÏI (HANDSET) MIC

MAÏCH BAØN PHÍM

(CPU) PHAÙT XUNG,PHAÙT DTMF,BOÄ NHÔÙ, ÑIEÀU KHIEÅN,LCD

LCD

Hình 5.18: Sô ñoà khoái maùy ñieän thoaïi ñieän töû

16

OÅN AÙP DC

JACK DC

Chöông 5 – Maùy ñieän thoaïi 5.6 CAÙC MAÏCH ÑIEÄN CHÖÙC NAÊNG TRONG MAÙY ÑIEÄN THOAÏI

5.6.1 Maïch chuoâng Khi toång ñaøi keát noái ñöôïc vôùi thueâ bao bò goïi trong tröôøng hôïp maùy roãi, noù seõ gôûi ñeán ñöôøng daây thueâ bao bò goïi tín hieäu baùo cho bieát coù cuoäc goïi ñeán ñang chôø ñaøm thoaïi. Tín hieäu naøy goïi laø tín hieäu rung chuoâng. Ñoái vôùi nhöõng maùy ñieän thoaïi coå ñieån, söû duïng boä chuoâng cô ñieän, trong khi nhöõng maùy ñieän thoaïi ñieän töû söû duïng boä chuoâng ñieän töû. Hai heä boä chuoâng naøy coù nhöõng ñaëc ñieåm khaùc nhau, ñeå coù theå hieåu roõ nguoàn goác vaø nguyeân lyù hoaït ñoäng cuûa maïch chuoâng, caàn xem xeùt caùc noäi dung sau ñaây: 5.6.1.1 Nguoàn chuoâng Trong haàu heát caùc toång ñaøi, tín hieäu rung chuoâng ac ñöôïc taïo ra baèng moät ñoäng cô dc duøng ñeå chaïy boä phaùt ñieän ac hay baèng boä inverter baùn daãn. Caû hai thieát bò ñeàu ñöôïc goïi laø boä phaùt doøng chuoâng vaø ñeàu ñöôïc cung caáp nguoàn baèng nguoàn –48V cuûa toång ñaøi. Do tröôøng hôïp coù theå nhieàu maùy ñieän thoaïi rung chuoâng cuøng luùc, neân coù nhieàu boä phaùt doøng chuoâng trong moät toång ñaøi nhaèm ñeå chia taûi. Caùc boä phaùt doøng chuoâng naøy coù thôøi ñieåm phaùt chuoâng xen keõ nhau. Ñieàu naøy giuùp cho baát kyø cuoäc goïi seõ ñöôïc rung chuoâng töùc thôøi hôn laø phaûi ñôïi heát chu kyø im laëng cuûa boä phaùt chuoâng. 5.6.1.2 Ñònh thôøi tín hieäu rung chuoâng Tín hieäu rung chuoâng ñöa leân ñöôøng daây theo nhòp khaùc nhau tuøy vaøo heä thoáng toång ñaøi vaø moãi quoác gia. Coù hai loaïi nhòp ñôn giaûn nhö trình baøy trong caùc hình veõ sau ñaây: 2s

4s

2s

MÖÙC

a) ÔÛ Myõ, Chaâu aâu vaø Vieät nam

0,4s 0,4s MÖÙC

0,2s

0,4s 0,4s

0,4ss 2s

0,4s

2s

b) ÔÛ Anh Hình 5.19: Caùc loaïi nhòp rung chuoâng

17

0,2s

0,4s 0,4s

Chöông 5 – Maùy ñieän thoaïi 5.6.1.3 Boä chuoâng cô ñieän Nhö ñaõ bieát khi maùy ñieän thoaïi bò goïi ñang rung chuoâng thì moät soá thieát bò quan troïng trong toång ñaøi bò chieám duøng ñeå phuïc vuï. Do tính kinh teá ñoøi hoûi thueâ bao bò goïi phaûi traû lôøi caøng nhanh caøng toát. Muoán nhö vaäy, tín hieäu rung chuoâng cuõng nhö boä phaùt chuoâng phaûi taïo ra tieáng chuoâng khaån tröông vaø ñuû lôùn. Töø ñaây boä chuoâng cô ñieän ñaõ ñöôïc Thomas A.Watson (trôï lyù cuûa nhaø vaät lyù Bell) phaùt minh ra vaøo naêm 1878. Veà nguyeân lyù hoaït ñoäng cuûa boä chuoâng naøy ñöôïc trình baøy nhö sau: CHUOÂNG

BUÙA CHUOÂNG

CAÙC CUOÄN DAÂY PHAÀN ÖÙNG

Hình 5.20: Boä chuoâng cô ñieän cuûa Walson

Phaàn öùng coù theå xoay quanh moät truïc ôû giöõa, vaø 2 cuoän daây ñöôïc quaán treân loõi saét töø taïo ra nam chaâm ñieän, luaân phieân huùt vaø ñaåy ngöôïc nhau ôû hai ñaàu phaàn öùng ñaùp öùng theo söï ñoåi chieàu cuûa doøng ñieän chaïy qua 2 cuoän daây. Phaàn öùng seõ ñieàu khieån moät buùa ñaäp vaøo hai quaû chuoâng. 5.6.1.4 Doø doøng ñieän maïch voøng khi ñang rung chuoâng Khi maùy ñieän thoaïi ñang rung chuoâng töùc coù doøng ñieän ac ñang chaïy treân maïch voøng cuûa thueâ bao ñoù nhöng khoâng coù doøng dc. Neáu thueâ bao bò goïi nhaác maùy traû lôøi thì maïch voøng ngay luùc nhaác maùy toàn taïi caû doøng ac vaø dc. Ñieàu caàn thieát laø toång ñaøi phaûi phaùt hieän ñöôïc doøng dc ngay khi noù xuaát hieän vaø trong luùc coù doøng ac ñeå ngöng cung caáp doøng rung chuoâng tröôùc khi oáng nghe ñöôïc aùp vaøo tai cuûa ngöôøi traû lôøi maùy. Thôøi gian ñeå toång ñaøi töø luùc phaùt hieän doøng dc ñeán khi ngöng cung caáp doøng chuoâng thoâng thöôøng laø 200ms. Qui trình hoaït ñoäng naøy ñöôïc goïi laø “ring trip”. Giaù trò doøng ñieän trong maïch voøng thueâ bao naøy thay ñoåi nhieàu, noù phuï thuoäc vaøo nguoàn cung caáp cuûa toång ñaøi, ñieän trôû giôùi haïn doøng laép ñaët ôû toång ñaøi duøng ñeå giôùi haïn khi doøng ngaén maïch (khoaûng 350 ñeán 800Ω), ñieän trôû maïch voøng (trong khoaûng töø 0 ñeán 1900Ω), vaø ñieän trôû cuûa baûn thaân maùy ñieän thoaïi (trong khoaûng töø 100 ñeán 400Ω). Caùc maïch ñieän trong toång ñaøi coù theå doø tìm doøng ñieän dc maïch voøng töø 6 ñeán 25mA.Tuy nhieân maïch doø tìm khoâng ñöôïc coù ñoä nhaïy lôùn quaù vì nhö theá coù theå doø nhaàm vôùi caùc doøng roø giöõa daây Tip vaø Ring, hoaëc doøng roø ñeán ñaát töø moãi daây daãn.Vaán ñeà caøng phöùc taïp hôn khi ngöôøi söû duïng laép ñaët nhieàu maùy ñieän thoaïi cho cuøng moät ñöôøng daây. Khi ñoù taát caû maùy ñieän thoaïi ñeàu rung chuoâng vaø doøng chuoâng coù theå ñaït ñeán 50mA ac, trong khi doøng maïch voøng dc ngay khi nhaác maùy traû lôøi coù theå thaáp hôn 20mA dc. Trong luùc moät baùn kyø cuûa doøng ac thì toång ñaøi khoâng theå chæ ra dc töø ac, caùc maïch ring trip phaûi coù doøng caûm bieán treân möùc toái thieåu moät chu kyø troïn veïn cuûa doøng rung chuoâng ac ñeå xaùc ñònh ñieàu kieän nhaác maùy cuûa thueâ bao bò goïi. 18

Chöông 5 – Maùy ñieän thoaïi Phöông phaùp rung chuoâng trình baøy ôû treân aùp duïng cho tröôøng hôïp maïch voøng vöøa coù doøng ac vaø dc ngay khi thueâ bao bò goïi nhaác maùy traû lôøi. Moät phöông phaùp khaùc aùp duïng chæ coù duy nhaát doøng ac trong luùc thueâ bao bò goïi nhaác maùy traû lôøi. Tieän lôïi cuûa phöông phaùp thöù nhaát laø ñieàu kieän traû lôøi coù theå ñöôïc phaùt hieän trong luùc rung chuoâng bôûi vieäc quan saùt möùc dc trung bình. Vieäc doø tìm trong luùc rung chuoâng maø chæ coù duy nhaát doøng ac thì raát phöùc taïp. Ñieàu ñoù ñoøi hoûi phaûi doø tìm toång trôû thay ñoåi khi thueâ bao bò goïi nhaác maùy traû lôøi. 5.6.1.5 Chuoâng ñieän töû Ngoaøi chöùc naêng chuû yeáu laø thoâng baùo coù cuoäc goïi ñeán nhö chuoâng cô ñieän trong caùc maùy ñieän thoaïi coå ñieån, chuoâng ñieän töû coøn coù caùc chöùc naêng tieän lôïi khaùc. Chuoâng ñieän töû coù theå taïo ra nhöõng aâm thanh khaùc nhau. Ñieàu ñoù giuùp cho vieäc nhaän bieát deã daøng tieáng chuoâng cuûa maùy naøo, khi trong cuøng moät choå coù nhieàu maùy ñieän thoaïi rung chuoâng ñoàng thôøi. Chuoâng ñieän töû cuõng coù kích thöôùc vaø trong löôïng nhoû hôn so vôùi chuoâng cô ñieän. Xu höôùng ngaøy nay ngöôøi söû duïng thöôøng maéc song song 2 hoaëc 3 maùy trong moät nhaø neân chuoâng keâu lôùn cuõng thaät söï khoâng caàn thieát. Maïch chuoâng ñieän töû coù theå tích hôïp chung treân cuøng moät board maïch vôùi caùc maïch chöùc naêng khaùc. Chuoâng ñieän töû coù hai loaïi ñôn aâm vaø ña aâm. 5.6.1.5.1 Chuoâng ñôn aâm Chuoâng ñôn aâm coù moät maïch dao ñoäng coäng höôûng coù taàn soá coá ñònh. Maïch laøm vieäc hay nghæ laø do söï luaân phieân cuûa caùc baùn kyø ñieän aùp rung chuoâng cuûa toång ñaøi cung caáp. Trong hình 2.21 laø hai maïch chuoâng ñôn aâm, moät duøng loa ñieän töø vaø maïch coøn laïi duøng loa tinh theå.

a) Duøng loa ñieän töø

R3

b) Duøng loa aùp ñieän Hình 5.21: Caùc maïch chuoâng ñôn aâm

19

Chöông 5 – Maùy ñieän thoaïi Nguyeân lyù hoaït ñoäng *Maïch oån aùp Maïch oån aùp trong caû hai maïch ñieän coù nguyeân lyù hoaït ñoäng gioáng nhau. Khi baùn kyø aâm cuûa ñieän aùp chuoâng ñeán, D1 naén vaø naêng löôïng bò tieâu taùn bôûi R1. Luùc naøy Q khoâng ñöôïc caáp nguoàn neân maïch khoâng laøm vieäc neân khoâng coù tín hieäu rung chuoâng ôû ngoõ ra loa. Khi baùn kyø döông ñeán, D2 naén, ñieän aùp naén vöôït qua ngöôõng cuûa D3, Q ñöôïc caáp nguoàn, maïch dao ñoäng trong thôøi gian baùn kyø döông. Do ñoù thôøi gian dao ñoäng ñöôïc xaùc ñònh bôûi bieân ñoä vaø taàn soá cuûa tín hieäu chuoâng töø toång ñaøi gôûi ñeán. *Maïch choáng tieáng leng keng Maïch choáng tieáng leng keng goàm D3 vaø C2. Maïch naøy nhaèm ngaên chaën söï hoaït ñoäng cuûa maïch chuoâng khi quay soá baèng xung. Ñieän aùp Zener cuûa D3 seõ xaùc laäp ñieän aùp ngöôõng ñeå chaën caùc ñieän aùp xung quay soá coù theå laøm hoaït ñoäng maïch chuoâng. Tuï ñieän C2 laø boä loïc ñeå loïc baát kyø ñieän aùp ñoät bieán naøo vöôït qua ñieän aùp ngöôõng. *Maïch phaùt chuoâng vaø ngoõ ra Loa ñieän töø trong hình 2.21a hoaït ñoäng nhôø vaøo söï di chuyeån cuûa cuoän daây hoaëc phaàn öùng. Loa ñieän töø thöôøng ñöôïc duøng laøm oáng nghe trong maùy ñieän thoaïi. Maïch hoài tieáp cho dao ñoäng nhôø vaøo bieán aùp T maéc vaøo cöïc C vaø ñöa hoài tieáp veà cöïc B cuûa transistor Q. Loa aùp ñieän laø moät ñóa moûng laøm baèng ñoàng (hình 2.22a). Khi maïch dao ñoäng, ñóa seõ uoán cong theo chieàu nhö moâ taû trong hình 2.22b ñeå taïo ra aâm thanh.

a) Caáu truùc

b) Rung ñeå taïo ra aâm thanh Hình 5.19: Loa aùp ñieän

*Haïn cheá cuûa chuoâng ñôn aâm Maïch chuoâng ñôn aâm coù thieát keá ñôn giaûn, duøng ít linh kieän, nhöng tín hieäu chuoâng xuaát ra coù daûi taàn thaáp khoaûng töø 2 ñeán 3kHz neân toàn taïi 2 haïn cheá nhö sau: • ÔÛ daûi taàn naøy laøm cho nhöõng ngöôøi lôùn tuoåi nghe keùm nhaïy. • Khaû naêng xaùc ñònh nguoàn aâm trong daûi taàn naøy keùm. Vaán ñeà trôû neân phöùc taïp, khi trong cuøng moät vò trí maø laép ñaët nhieàu maùy, seõ khoù khaên cho vieäc xaùc ñònh tieáng chuoâng cuûa maùy naøo neáu coù nhieàu maùy cuøng rung chuoâng. Hai haïn cheá treân ñaây coù theå khaéc phuïc khi söû duïng loaïi chuoâng ña aâm. 5.6.1.5.2 Chuoâng ña aâm 20

Chöông 5 – Maùy ñieän thoaïi Tín hieäu ngoõ ra cuûa chuoâng ña aâm ñöôïc taïo ra laø do söï chuyeån ñoåi qua laïi giöõa 2 hay nhieàu hôn caùc taàn soá. Taàn soá cuûa caùc tín hieäu, vaø toác ñoä chuyeån ñoåi, coù theå ñöôïc xaùc ñònh baèng caùc linh kieän trong maïch ñieän. Löu yù raèng, trong khi ñieän aùp rung chuoâng cuûa toång ñaøi xaùc ñònh toác ñoä chuyeån ñoåi cuûa tín hieäu chuoâng ñôn aâm, thì ñoái vôùi maïch chuoâng ña aâm, noù chæ laø nguoàn cung caáp cho maïch chuoâng ña aâm laøm vieäc. Sô ñoà khoái cuûa chuoâng ña aâm ñöôïc cho trong hình 5.23:

Hình 5.23: Sô ñoà khoái chuoâng ña aâm

i) Chænh löu vaø baûo veä

Hình 2.24: Maïch chænh löu vaø baûo veä quaù aùp

ii) OÅn aùp Ñieän aùp ac taïi ngoõ vaøo L1, L2 coù theå vöôït qua möùc cho pheùp cuûa maïch chuoâng phuï thuoäc vaøo khoaûng caùch töø maùy ñieän thoaïi ñeán toång ñaøi. Caàn phaûi coù maïch oån ñònh ñieän aùp ñeå ñieän aùp cung caáp cho maïch taïo chuoâng ñoäc laäp vôùi chieàu daøi maïch voøng. Taàm laøm vieäc cuûa maïch oån aùp töø 10 ñeán 90Vrms.

Hình 5.25: Maïch oån aùp

iii) Maïch choáng tieáng leng keng Maïch choáng tieáng leng keng phaûi phaân bieät giöõa ñieän aùp cuûa xung quay soá ñi vaøo maïch chuoâng vaø ñieän aùp rung chuoâng ac cuûa toång ñaøi gôûi ñeán. Khi quay soá baèng xung, caùc xung quay soá ñi vaøo maïch chuoâng xuaát hieän töùc thôøi vaø coù bieân ñoä khoaûng 200V ôû taàn soá 10Hz. Ñieän aùp chuoâng töø toång ñaøi gôûi ñeán coù daïng sin ôû taàn soá töø 16 ñeán 60 Hz. Moät caùch ñeå phaân bieät giöõa caùc tín hieäu laø taïo ra caùc maïch choïn loïc taàn soá. Caùc ñieän aùp ñoät bieán cuûa xung quay soá coù theå bò neùn baèng caùch choïn maïch chuoâng chæ ñaùp öùng vôùi taàn soá cao cuûa tín hieäu chuoâng ac. Baát lôïi cuûa phöông phaùp naøy laø caùc thaønh phaàn linh kieän ñeå taïo ra boä loïc ôû nhöõng taàn soá thaáp nhö vaäy thaät laø koàng keành. Moät caùch khaùc 21

Chöông 5 – Maùy ñieän thoaïi laø laøm giaûm ñoä nhaïy cuûa maïch chuoâng ñoái vôùi caùc xung nhoïn baèng caùch söû duïng boä loïc thoâng thaáp keøm theo boä doø tìm möùc ngöôõng. Möùc ngöôõng ñöôïc caøi ñaët sao cho tín hieäu sau khi loïc, tín hieäu ñoät bieán cuûa xung quay soá khoâng bao giôø vöôït treân möùc ngöôõng coøn tín hieäu chuoâng ac thì ñöôïc. Treân thöïc teá, ñieàu naøy khoâng deã thöïc hieän bôûi vì möùc ngöôõng caøi ñaët cuõng laøm giôùi haïn möùc tín hieäu chuoâng ac. Ñoái vôùi nhöõng maïch voøng daøi coù nhieàu maùy ñieän thoaïi maéc song song, ñieän aùp rung chuoâng coù theå chæ baèng 10Vrms. Do vaäy, phaûi coù söï thoûa hieäp giöõa choáng tieáng leng keng vaø ñoä nhaïy cuûa maïch chuoâng.

// Hình 5.26: Caùc daïng soùng maïch choáng tieáng leng keng

IVi) Phaùt chuoâng Coù 2 phöông phaùp aùp duïng cho caùc maïch phaùt chuoâng ña aâm. Phöông phaùp 1 : Duøng 2 boä dao ñoäng rieâng bieät

RL

CL

RH

CH

Hình 5.27: Phaùt chuoâng ña aâm duøng 2 boä dao ñoäng rieâng bieät

Maïch dao ñoäng taàn soá thaáp, dao ñoäng ôû taàn soá töø 10 ñeán 20Hz.Maïch dao ñoäng taàn soá cao, dao ñoäng ôû taàn soá töø 440 ñeán 480 Hz. Caùc thaønh phaàn linh kieän beân ngoaøi coù theå choïn ñeå xaùc ñònh taàn soá dao ñoäng. Boä ñieàu khieån taàn soá chuyeån ñoåi ngoõ ra giöõa hai taàn soá trong luùc rung chuoâng. Phöông phaùp 2 : Duøng boä chia taàn soá

22

Chöông 5 – Maùy ñieän thoaïi

Hình 5.28: Sô ñoà khoái chuoâng ña aâm duøng boä chia taàn

Boä dao ñoäng chuû taïo ra tín hieäu coù taàn soá fHz. Tín hieäu naøy ñöôïc chia cho X hoaëc Y ñeå taïo ra tín hieäu coù taàn soá f/XHz hoaëc f/YHz. Tín hieäu ngoõ ra boä chia X hoaëc Y ñöôïc chia cho Z. Tín hieäu ngoõ ra boä chia Z goïi laø SR (Shift Rate). Taàn soá cuûa SR chính laø toác ñoä chuyeån ñoåi giöõa boä chia X hoaëc Y vaø ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc sau ñaây: SR =

f (Hz) Z(X + Y)

(5.7)

Nhö vaäy ngoõ ra boä chia X hoaëc Y coù tín hieäu luaân phieân chuyeån ñoåi giöõa hai taàn soá f/XHz hoaëc f/YHz. Toác ñoä chuyeån ñoåi xaùc ñònh theo coâng thöùc (5.7) thöôøng trong khoaûng töø 5 ñeán 20Hz. Boä dao ñoäng chuû coù bieán trôû beân ngoaøi ñeå coù theå ñieàu chænh taàn soá dao ñoäng. Vi) Ngoõ ra Ñieàu khieån ngoõ ra (khueách ñaïi coâng suaát ngoõ ra) phaûi phoái hôïp trôû khaùng vôùi loa laép ñaët beân ngoaøi ñeå ñaït coâng suaát toái ña.Coù hai caùch khueách ñaïi coâng suaát ngoõ ra: ngoõ ra ñôn vaø ngoõ ra ñoâi.

a) Ngoõ ra ñôn

a) b) Ngoõ ra ñoâi Hình 5.29: Khueách ñaïi coâng suaát ngoõ ra

5.6.1.5.3 Ví duï maïch chuoâng ña aâm duøng 2 boä dao ñoäng rieâng bieät (XR-T8205)

Hình 5.30: Maïch chuoâng ña aâm duøng hai boä dao ñoäng rieâng bieät

23

Chöông 5 – Maùy ñieän thoaïi Sô ñoà khoái IC XR-T8205

Hình 5.31: Sô ñoà khoái IC XR-T8205

XR-T8205 goàm coù hai maïch dao ñoäng, boä loïc loaïi tröø xung quay soá vaø boä khueách ñaïi ñeå phoái hôïp toång trôû cao cuûa bieán aùp aâm taàn hay loa aùp ñieän. Maïch ñieàu khieån cung caáp nguoàn coù tính treã ñeå ñaûm baûo loaïi tröø caùc gai ñieän aùp trong luùc quay soá baèng xung. Khi nguoàn cung caáp ñaït ñeán VSI (supply initiation voltage) dao ñoäng seõ baét ñaàu. Maïch dao ñoäng taàn soá thaáp dao ñoäng ôû taàn soá FL, ñöôïc xaùc ñònh baèng tuï C3 vaø R3 maéc ôû chaân 3 vaø 4 theo coâng thöùc: FL =

1 1,1234R L C L

(5.8)

Khi ngoõ ra maïch dao ñoäng taàn soá thaáp ôû möùc cao thì maïch dao ñoäng taàn soá cao dao ñoäng ôû taàn soá FH1 , ñöôïc xaùc ñònh baèng caùc linh kieän C4 vaø R4 maéc ôû chaân 7 vaø 8 theo coâng thöùc: FH1 =

1 1,515R H C H

(5.9)

Khi ngoõ ra maïch dao ñoäng taàn soá thaáp ôû möùc thaáp thì maïch dao ñoäng taàn soá cao dao ñoäng ôû taàn soá FH2=1,25 FL. Dao ñoäng taàn soá thaáp FL goïi laø RATE OSC vaø dao ñoäng taàn soá cao FH goïi laø RING OSC. Moái quan heä giöõa caùc tín hieäu dao ñoäng ñöôïc trình baøy qua hình veõ 5.32. VDD RATE OSC RING OSC

Hình 5.32: Quan heä giöõa RING vaø RATE OSC

24

Chöông 5 – Maùy ñieän thoaïi 5.6.1.5.4 Ví duï maïch chuoâng ña aâm duøng boä chia taàn

Hình 5.33: Maïch chuoâng ña aâm duøng boä chia taàn (TCM 1506)

Naén vaø baûo veä Ñieän aùp rung chuoâng ac töø toång ñaøi ñeán qua C1 vaø R1 ñöôïc naén bôûi caàu diode beân trong IC. Baûo veä Quaù aùp ñoái vôùi caùc ñieän aùp ñoät bieán coù theå ñaït tôùi 1500V trong khoaûng thôøi gian 200µs nhôø vaøo maïch crowbar. Neáu caùc xung ñieän aùp cao coù theå ñi vaøo IC, thì maïch crowbar laøm cho ngaén maïch caùc maïch ñieän. Maïch crowbar sau ñoù töï ñoäng thoaùt khoûi cheá ñoä baûo veä ñeå maïch hoaït ñoäng bình thöôøng trôû laïi. Ñieän aùp sau khi naén ñöôïc loïc bôûi tuï C2 beân ngoaøi. Moät maïch dao ñoäng beân trong IC cung caáp taàn soá ñònh thôøi vaø coù theå ñieàu chænh bôûi bieán trôû R2 beân ngoaøi. Phaùt aâm hieäu Maïch dao ñoäng chuû trong IC taïo ra tín hieäu coù taàn soá f=48000Hz. Boä chia X=28, boä chia Y=32 vaø boä chia Z=128. Ngoõ ra chuoâng coù hai aâm hieäu luaân phieân coù taàn soá f/X=48000Hz/28=1714Hz vaø f/Y=48000Hz/32=1500Hz, coù toác ñoä chuyeån ñoåi: SR =

48000Hz = 6,25Hz 128(28 + 32)

Ngoõ ra Taàng ngoõ ra ñöôïc thieát keá cho keát noái loaïi loa aùp ñieän . Trong tröôøng hôïp keát noái loa ñieän töø caàn phaûi coù tuï ñieän 0.1µF vaø bieán aùp phoái hôïp trôû khaùng 4000:8Ω laép ñaët nhö trong hình 5.33. 5.6.2 Maïch baûo veä ñaûo cöïc vaø choáng quaù aùp Vôùi nhöõng maùy ñieän thoaïi coå ñieån, khoâng caàn maïch baûo veä ñaûo cöïc, bôûi vì caùc thaønh phaàn linh kieän thieát keá maïch khoâng coù tính bò ngöôïc nguoàn cung caáp. Trong maùy ñieän 25

Chöông 5 – Maùy ñieän thoaïi thoaïi ñieän töû, coù söû duïng caùc linh kieän transistor, IC, …, neân caàn phaûi coù maïch baûo veä ñaûo cöïc cuûa ñieän aùp ñöôøng daây ñeå traùnh tröôøng hôïp ngöôïc nguoàn cung caáp.

a) Cho ñieän aùp ñöôøng daây töø 5 V trôû leân

b) Cho ñieän aùp ñöôøng daây nhoû hôn 5V Hình 5.34: Maïch baûo veä ñaûo cöïc vaø choáng quùa aùp

5.6.3 Maïch quay soá xung ñieän töû 5.6.3.1 Duøng maïch tích hôïp cho quay soá baèng xung Ñóa quay soá taïo ra caùc xung quay soá laø do söï toå hôïp hoaït ñoäng cuûa caùc boä phaän cô khí. Nguyeân lyù hoaït ñoäng cuûa ñóa quay soá chæ cho pheùp khi ñóa quay trôû veà vò trí caân baèng môùi phaùt xung. Ngöôøi quay soá phaûi chôø phaùt heát caùc xung cuûa moät soá quay naøo ñoù môùi tieáp tuïc quay soá thöù hai. Vì vaäy khoâng coù tröôøng hôïp thôøi gian quay soá keát thuùc tröôùc thôøi gian phaùt xung. Ñoái vôùi caùc maùy ñieän thoaïi ñieän töû, boä phaän quay soá baèng xung ñöôïc thay theá baèng maïch ñieän töû tích hôïp vaø moät baøn phím aán. Baây giôø ngöôøi quay soá coù theå aán caùc phím soá tröôùc khi caùc xung cuûa nhöõng soá ñoù gôûi ñi. Do ñoù thôøi gian quay soá baèng nuùt aán keát thuùc tröôùc thôøi gian gôûi xung. Vì vaäy maïch quay soá phaûi coù boä nhôù ñeå löu tröõ caùc soá quay. Maëc duø caùc con soá ñaõ quay xong nhöng caùc xung cuûa nhöõng soá ñoù cöù laàn löôït gôûi leân ñöôøng daây theo thöù töï soá naøo quay tröôùc thì gôûi tröôùc vôùi toác ñoä 10pps hoaëc 20pps tuøy vaøo heä thoáng toång ñaøi keát noái. Boä nhôù coù theå chöùa töø 17 ñeán 20 chöõ soá trong khoaûng thôøi gian vaøi giôø hay cho ñeán khi coù soá khaùc ñöôïc ñöa vaøo. ÖÙng duïng cuûa boä nhôù soá coøn ñeå laøm chöùc naêng quay laïi soá sau cuøng (Redial) baèng caùch aán moät nuùt duy nhaát. Chöùc naêng naøy cho pheùp ngöôøi söû duïng coù theå quay laïi soá thueâ bao quay laàn sau cuøng moät caùch nhanh choùng hôn. Söû duïng coâng ngheä baùn daãn CMOS cho caùc maïch quay soá baèng xung raát thích hôïp vôùi nguoàn ñieän cuûa ñöôøng daây ñieän thoaïi cung caáp. Vì baùn daãn CMOS söû duïng nguoàn cung caáp beù. 26

Chöông 5 – Maùy ñieän thoaïi 5.6.3.2 Vaán ñeà caáp nguoàn cho maïch quay soá Hình 5.35 chæ ra hai caùch duøng nguoàn ñieän ñöôøng daây ñeå caáp nguoàn cho maïch quay soá ñieän töû. Maïch quay soá ñöôïc caáp nguoàn thoâng qua moät caàu diode rieâng bieät hay coù chung moät caàu diode vôùi maïch thoaïi nhö bieåu dieãn baèng ñöôøng neùt ñöùt trong hình veõ. Caùc caàu chænh löu diode chæ nhaèm baûo veä söï ñaûo cöïc cuûa ñieän aùp ñöôøng daây.

Hình 5.35: Caùch caáp nguoàn cho maïch quay soá ñieän töû

5.6.3.3 Caùc ñoät bieán ñieän aùp Caùc ñoät bieán veà ñieän aùp (caùc gai ñieän aùp) coù theå sinh ra do söï naåy cuûa tieáp ñieåm toå hôïp khi ñoùng môû. Ngoaøi ra khi quay soá baèng xung cuõng taïo ra caùc gai ñieän aùp naøy. Goïi L laø thaønh phaàn caûm khaùng vaø R laø thaønh phaàn trôû khaùng töông ñöông cuûa maïch ñieän. Ta coù maïch ñieän töông ñöông khi tieáp ñieåm naåy (tröôøng hôïp môû) nhö cho trong hình 5.36.

Hình 5.36: Maïch töông ñöông taïo ra ñieän aùp ñoät bieán

Giaû söû tröôùc khi tieáp ñieåm naåy doøng ñieän chaïy qua maïch laø I vaø khi tieáp ñieåm naåy doøng ñieän bieán thieân moät löôïng laø ∆I; ∆t laø thôøi gian bieán thieân cuûa doøng ñieän. Söï bieán thieân cuûa doøng ñieän nhö vaäy laøm cho töø tröôøng trong cuoän daây L giaûm ñi ñoät ngoät neân moät ñieän aùp ñöôïc taïo ra ngang qua cuoän daây xuaát hieän ôû hai ñaàu tieáp ñieåm. Ñieän aùp naøy ñöôïc tính baèng coâng thöùc nhö sau: 27

Chöông 5 – Maùy ñieän thoaïi V=

Trong ñoù: L V ∆I ∆t

L∆I ∆t

(5.10)

tính baèng Henries (H) tính baèng Volts (V) tính baèng Amperes (A) tính baèng seconds (s)

Ví duï cho L=1H, ∆I=10mA (=10.10-3A) vaø ∆t=10µs (=10.10-6s). Khi ñoù: 1.10.10 3 V= = 1000V 10.10 6

Gai ñieän aùp naøy coù bieân ñoä raát lôùn ñoái vôùi caùc maïch tích hôïp vaø caùc transistor coâng suaát nhoû. Chuùng seõ bò hoûng. Vì vaäy trong maïch ñieän maùy ñieän thoaïi ñieän töû phaûi söû duïng caùc transistor ñieän aùp cao cho maïch dao tieáp vôùi ñöôøng daây vaø phaûi coù caùc maïch ñieän trieät caùc ñoät bieán ñieän aùp noùi treân. Caùc maïch ñieän baûo veä quaù aùp, khoùa maïch thoaïi vaø choáng tieáng leng keng seõ ñaùp öùng cho chöùc naêng naøy. 5.6.3.4 Quay soá xung baèng maïch tích hôïp Söû duïng caùc maïch tích hôïp ñeå cheá taïo neân boä quay soá baèng xung cuõng ñaûm baûo ñaày ñuû caùc chöùc naêng nhö moät boä quay soá cô khí trong caùc maùy ñieän thoaïi coå ñieån. Toác ñoä gôûi xung laø 10pps, khoùa maïch thoaïi trong luùc quay soá vaø soá quay baèng vôùi soá laàn ñoùng môû maïch voøng. Coù hai caùch maéc maïch quay soá: maéc song vaø maéc noái tieáp vôùi maïch thoaïi. 2.6.3.4.1 Maïch quay soá maéc song song vôùi maïch thoaïi Hình 5.37 laø maïch ñieän töông ñöông cuûa maïch quay soá. Maïch nhòp xung quay soá ñöôïc ñaïi dieän baèng tieáp ñieåm S3, ñöôïc ñieàu khieån baèng maïch tích hôïp quay soá vaø maéc song song vôùi maïch thoaïi. Maïch thoaïi ñöôïc khoùa trong luùc quay soá nhôø tieáp ñieåm S4, ñöôïc ñieàu khieån cuõng bôûi maïch tích hôïp quay soá.

Hình 5.37: Maïch quay soá maéc song song maïch thoaïi

28

Chöông 5 – Maùy ñieän thoaïi Khi thueâ bao nhaác maùy tieáp ñieåm S1 vaø S2 ñoùng laïi, S3 vaø S4 khoâng thay ñoåi traïng thaùi, nhö hình veõ. Maïch voøng thueâ bao ñöôïc thieát laäp vaø coù doøng ñieän maïch voøng chaïy qua maïch thoaïi. Khi thueâ bao quay soá, trong thôøi gian quay moät con soá naøo ñoù thì S3 nhòp (môû,ñoùng) töông öùng vôùi soá quay vaø S4 môû laøm hôû maïch thoaïi neân khoâng nghe tieáng click khi quay soá. Khi caùc xung quay soá ñöôïc phaùt xong thì S3 vaø S4 trôû veà traïng thaùi ban ñaàu. 5.6.3.4.2 Maïch quay soá maéc noái tieáp vôùi maïch thoaïi Hình 5.38 laø maïch ñieän töông ñöông cuûa maïch quay soá. Maïch nhòp xung quay soá ñöôïc ñaïi dieän baèng tieáp ñieåm S3, ñöôïc ñieàu khieån baèng maïch tích hôïp quay soá vaø maéc noái tieáp vôùi maïch thoaïi. Löu yù vôùi caùch maéc song song thì khoâng coù doøng ñieän maïch voøng ñi qua maïch thoaïi trong luùc quay soá. Ngöôïc laïi thì caùch maéc noái tieáp coù doøng ñieän maïch voøng ñi qua maïch thoaïi trong luùc quay soá. Maïch dieät tieáng click trong luùc quay soá seõ laøm hôû maïch nghe nhôø vaøo tieáp ñieåm S4.

Hình 5.38: Maïch quay soá maéc noái tieáp maïch thoaïi

5.6.3.5

Sô ñoà khoái toång quaùt IC quay soá xung

Hình 5.39 : Sô ñoà khoái toång quaùt IC quay soá

29

Chöông 5 – Maùy ñieän thoaïi Maïch giaûi maõ baøn phím queùt caùc ngoõ vaøo töø baøn phím 3 coät, 4 haøng (hoaëc 4 coät) ñeå xaùc ñònh. Maïch naøy cuõng bao goàm maïch chöùc naêng kieåm tra thôøi gian ñeå loaïi tröø tröôøng hôïp caùc tieáp ñieåm bò naåy khi aán (ñoùng môû nhieàu laàn cho moät laàn aán). Khi moät nuùt soá ñöôïc aán, chöõ soá ñöôïc maõ thaønh daïng nhò phaân vaø chöùa trong boä nhôù. Tuøy vaøo loaïi IC maø boä nhôù coù theå chöùa töø 17 ñeán 20 chöõ soá. Thanh ghi vieát ñòa chæ coù nhieäm vuï chæ ra vò trí trong boä nhôù ñeå chöùa caùc chöõ soá. Trong tröôøng hôïp phaûi quay laïi, thanh ghi ñoïc ñòa chæ coù nhieäm vuï chæ ra ñòa chæ trong boä nhôù chöùa caùc soá caàn ñoïc ra ngoaøi. Moät maïch dao ñoäng coù theå duøng thaïch anh hay R-C cung caáp caùc xung taïi moät taàn soá oån ñònh. Caùc xung giuùp cho vieäc ñònh thôøi trong maïch tích hôïp thoâng qua caùc boä ñeám vaø caùc thanh ghi trong maïch ñieàu khieån vaø ñònh thôøi. Maïch xuaát nhôø vaøo söï ñieàu khieån cuûa maïch ñieàu khieån vaø ñònh thôøi, xuaát ra caùc xung quay soá vaø dieät tieáng click. Moät vaøi ngoõ vaøo caàn thieát cho vieäc choïn tæ leä ñoùng môû xung coù theå choïn 60%/40% hoaëc 66,7%/33,3%, ñieàu chænh thôøi gian taïm döøng giöõa hai chöõ soá (IDP-Inter Digit Pause) vaø caûm nhaän traïng thaùi nhaác maùy, gaùc maùy. 5.6.3.6

ÖÙng duïng IC XR-T5992 cho maïch quay soá

XR-T5992 laø maïch tích hôïp loaïi CMOS, coù boä nhôù chöùa 17 chöõ soá duøng cho quay laïi. Caáu taïo cuûa IC ñöôïc trình baøy qua hình 5.40 sau ñaây:

Hình 5.40: Caáu taïo IC quay soá xung XR-T5992

• VDD , VSS (1.6) Ngoõ vaøo nguoàn cung caáp töø 2.5 ñeán 6V. • VREF (2) Ngoõ ra cung caáp ñieän aùp tham chieáu töø 1,5 ñeán 3,5V. • C1,C2,C3,R1,R2,R3,R4 (3,4,5,16,15,14,13) 30

Chöông 5 – Maùy ñieän thoaïi Caùc ngoõ vaøo baøn phím.Khi khoâng coù phím ñöôïc aán, caùc ngoõ vaøo naøy môû. Khi coù moät nuùt ñöôïc aán thì coät vaø haøng coù ñieän aùp xuoáng =VSS hoaëc coät vaø haøng naøy noái vôùi nhau. • Rf ,CO ,RO (7,8,9) Dao ñoäng vaø queùt baøn phím khi coù moät nuùt soá ñöôïc aán.Caùc chaân naøy ñöôïc noái vôùi ñieän trôû vaø tuï ñieän beân ngoaøi coù daïng laø moät khung dao ñoäng R-C. • DRS (Dialing Rate Select) (10) Khi keát noái vôùi VDD coù toác ñoä 20pps,khi keát noái vôùi VSS coù toác ñoä 10pps. • M/S (Mark/Space(Break) Select) (11) Khi keát noái vôùi VDD coù tæ leä Mark/Space(Break)=34%/66%,khi keát noái vôùi VSS coù tæ leä Mark/Space(Break)=40%/60%. • Mute (12) Ñieàu khieån khoùa maïch nghe trong luùc quay soá • Dial pulse out (18) Ngoõ ra xung quay soá,ñieàu khieån transistor beân ngoaøi taét daãn ñeå ñoùng môû maïch voøng theo soá quay. • Hookswitch/Test (17) Ngoõ vaøo doø tìm traïng thaùi tieáp ñieåm toå hôïp. Taùc ñoäng ôû möùc thaáp. Khi söû duïng chöùc naêng REDIAL coù theå aán nuùt * hoaëc #.

Hình 5.41: Sô ñoà ñònh thôøi xung

31

Chöông 5 – Maùy ñieän thoaïi S1

R1 R2 R3 R4 R5 R6

569kΩ 14kΩ 470kΩ 330kΩ 2MΩ 220kΩ

R7 R8 R9 R10 R11

100kΩ 3kΩ 3kΩ 100kΩ 20MΩ

Q1 Q2 Q3 Q4 Q5

2N5401 2N5550 2N5550 2N5401 2N5401

D1 D2 D3 D4 D5 D6

1N4004 1N4004 1N4004 1N4004 LED 1N4004

C1 C2 S1 S2 ZD

68µF 390Pf HOOKSWITCH HOOKSWITCH 120V/1W

Hình 5.42: Maïch öùng duïng IC XR-T5992

5.6.3.7

ÖÙng duïng IC TCM1101 cho maïch quay soá

Hình 5.43: Maïch öùng duïng IC TCM1101

Hình 5.43 laø moät maïch quay soá öùng duïng IC TCM1101, coù caùch maéc song song vôùi maïch thoaïi. TCM1101 duøng coâng ngheä CMOS, bao goàm chöùc naêng quay laïi. Caùc chöùc naêng IDP, tæ leä B/M ñöôïc laäp trình theo caùch noái beân ngoaøi. B/M noái vôùi VSS cho tæ leä 32

Chöông 5 – Maùy ñieän thoaïi 66,7%/33,3%. IDP coù theå noái vôùi VSS hoaëc VDD cho taàm ñieàu chænh töø 100 ñeán 1200ms theo moãi möùc 100ms. Transistor Q1 laøm nhieäm vuï nhòp xung quay soá, Q2 khoùa maïch thoaïi. Doøng ñieän maïch voøng töø moät ñaàu daây ñieän thoaïi qua caàu baûo veä ñaûo cöïc, D5, Zener ZD, moái noái CEQ2 , maïch thoaïi, trôû veà caàu baûo veä ñaûo cöïc ñeán ñaàu daây ñieän thoaïi coøn laïi. Trong luùc quay soá, tín hieäu khoùa maïch thoaïi töø chaân 8. Khi Q2 taét, Q1 taét, daãn theo ñieàu khieån cuûa xung töø chaân 7 IC ñeå môû, ñoùng maïch voøng nhòp xung ra ñöôøng daây. Q1, Q2, Q3 vaø Q4 caàn phaûi coù ñieän aùp ñaùnh thuûng >200V. Nguoàn döï tröõ trong tuï C2 cung caáp cho boä nhôù cuûa IC trong khoaûng vaøi giôø keå töø luùc gaùc maùy nhaèm cho muïc ñích quay laïi. Daïng xung taïi caùc chaân ñieàu ñieån ñöôïc trình baøy trong hình 5.44.

Hình 5.44: Daïng xung cuûa caùc chaân ñieàu khieån

33

Chöông 5 – Maùy ñieän thoaïi 5.6.4

Quay soá baèng löôõng aâm ña taàn

Trong muïc 5.4.6 ñaõ giôùi thieäu veà kyõ thuaät quay soá baèng löôõng aâm ña taàn. Löôõng aâm ña taàn coù theå ñöôïc taïo ra theo hai phöông phaùp. Duøng boä dao ñoäng taïo ra caùc taàn soá thuoäc haøng, goïi laø boä dao ñoäng taàn soá thaáp vaø boä dao ñoäng taïo ra caùc taàn soá thuoäc coät, goïi laø boä dao ñoäng taàn soá cao. Phöông phaùp thöù hai duøng IC phaùt DTMF coù boä ñeám vaø boä giaûi maõ duøng ñeå ñeám caùc xung töø boä dao ñoäng baèng thaïch anh, vaø xuaát ra caùc tín hieäu coù taàn soá thuoäc coät vaø haøng töông öùng döôùi daïng caùc maõ. Tín hieäu daïng maõ cuûa moãi ngoõ ra ñöôïc ñöa ñeán boä D/A vaø chuyeån caùc maõ naøy sang daïng soùng sin. Tín hieäu hình sin taàn soá thaáp vaø taàn soá cao ñöôïc coäng laïi vôùi nhau baèng boä khueách ñaït thuaät toaùn. Tính hieäu baây giôø coù daïng keát hôïp vaø ñöôïc ñöa qua maïch thoaïi baèng taàng ñeäm ngoõ ra.

Hình 5.45: Boä phaùt DTMF duøng maïch rôøi

Hình 5.46: Boä phaùt DTMF duøng maïch tích hôïp

5.6.4.1

Ví duï öùng duïng IC TCM5087 cho maïch quay soá DTMF

5.6.4.1.1 Sô ñoà khoái IC TCM5087

34

Chöông 5 – Maùy ñieän thoaïi

Hình 5.47: Sô ñoà khoái IC TCM 5087

5.6.4.1.2 Maïch quay soá DTMF duøng IC TCM5087

Hình 5.48: Maïch quay soá DTMF duøng IC TCM5087

5.6.4.2

ÖÙng duïng IC XR-T5990 cho maïch quay soá pulse/tone

5.6.4.2.1 Sô ñoà khoái IC XR-T5990

35

Chöông 5 – Maùy ñieän thoaïi

Hình 5.49 : Sô ñoà khoái IC XR-T5990

2.6.4.2.2 Maïch quay soá tone duøng IC XR-T5990

Hình 5.50: Maïch quay soá tone öùng duïng IC XR-T5990

5.6.5

Maïch thoaïi ñieän töû

Hình 5.51: Maïch töông ñöông cuûa maïch thoaïi ñieän töû

Sô ñoà khoái töông ñöông cuûa maïch thoaïi ñieän töû hình 5.51 coù daïng nhö sô ñoà töông ñöông trong hình 5.16 vaø 5.17. Trong ñoù oáng noùi vaø oáng nghe ñöôïc thay baèng maïch 36

Chöông 5 – Maùy ñieän thoaïi khueách ñaïi kyù hieäu AT vaø AR. Caùc maïch khueách ñaïi ñöôïc noái ñeán maïch töông ñöông ôû caùc vò trí cuõng gioáng nhö trong hình 5.16 vaø 5.17. Ñoái vôùi maïch thoaïi ñieän töû coøn coù theâm hai maïch khaùc nöõa ñoù laø maïch choáng quaù aùp vaø baûo veä ñaûo cöïc.

Hình 5.52: Sô ñoà khoái phaàn thoaïi cuûa maùy ñieän thoaïi ñieän töû

Sô ñoà maïch ñôn giaûn cuûa maïch thoaïi ñöôïc cho trong hình 5.53. Maïch ñieän naøy ñöôïc keát noái ñeán ñöôøng daây ñieän thoaïi qua moät caàu naén baèng diode coù chöùc naêng baûo veä ñaûo cöïc nhö hình 5.31a.

Hình 5.53: Maïch thoaïi hai chieàu tích hôïp

5.6.5.1

OÅn ñònh (Regulator)

Maïch oån ñònh ñieàu khieån caùc ñaëc tính doøng vaø aùp dc cho toaøn boä maïch thoaïi hai chieàu tích hôïp. Ñieän aùp ngoõ ra oån aùp cung caáp cho maïch khueách ñaïi AT, AR vaø caùc maïch ñieän caàn thieát khaùc. Maïch oån ñònh naøy cuõng cung caáp tín hieäu ñieàu khieån ñoä lôïi cho caùc 37

Chöông 5 – Maùy ñieän thoaïi maïch khueách ñaïi AT , AR vaø caùc tín hieäu ñieàu khieån (phaân cöïc) cho caùc boä phaùt doøng. Sô ñoà khoái cuûa maïch oån ñònh ñöôïc cho trong hình 5.54 sau ñaây:

Hình 5.54: Sô ñoà khoái maïch oån ñònh

5.6.5.1.1 Ñieän aùp tham chieáu Ñieän aùp tham chieáu laø ñieän aùp dc, noù khoâng ñoåi khi ñâieän aùp dc ñaët vaøo ñöôøng daây vaø nhieät ñoä xung quanh thay ñoåi. Ñieän aùp tham chieáu ñöôïc söû duïng cho caùc maïch oån aùp vaø oån doøng ñeå caùc maïch naøy taïo ra moät ñieän aùp oån ñònh khi doøng ñieän maïch voøng thay ñoåi. 5.6.5.1.2 OÅn aùp

Hình 5.55: Maïch oån aùp

Maïch khueách ñaïi thuaät toaùn (OP-AMP) so saùnh maãu cuûa ñieän aùp ngoõ ra vôùi ñieän aùp tham chieáu. Ngoõ ra cuûa OP-AMP tuøy thuoäc vaøo tín hieäu söûa sai ngoõ vaøo maø tín hieäu naøy laø söï khaùc nhau cuûa ñieän aùp tham chieáu vaø maãu ñieän aùp ngoõ ra. Tín hieäu ngoõ ra OPAMP laøm thay ñoåi phaân cöïc B cuûa Q1 daãn ñeán laøm thay ñoåi ñieän aùp rôi treân Q1. Q1 hoaït ñoäng ôû vuøng tuyeán tính neân ñieän aùp rôi treân moái noái E-C phaûi lôùn hôn VCE(SAT). 38

Chöông 5 – Maùy ñieän thoaïi Maïch oån aùp cuõng khoâng theå oån ñònh ñöôïc ñieän aùp hoaøn toaøn, caùc gôïn soùng ngoõ ra seõ nhôø tuï C3 maéc beân ngoaøi loïc xuoáng mass. 5.6.5.1.3 OÅn ñònh maéc Shunt (Shunt Regulator)

Hình 5.56: Maïch oån ñònh (Shunt Regulator)

2.6.5.1.4 Maïch phaùt doøng tham chieáu

Hình 5.57: Maïch phaùt doøng tham chieáu

2.6.5.1.5 Caûm bieán doøng vaø so saùnh

Hình 2.58: Maïch caûm bieán doøng ñöôøng daây

39

Chöông 5 – Maùy ñieän thoaïi 5.6.5.2

Khueách ñaïi phaùt

Hình 5.59: Sô ñoà khoái AT

5.6.5.2.1 Ngoõ vaøo trôû khaùng cao

Hình 5.60: Maïch ngoõ vaøo cho oáng noùi trôû khaùng cao

5.6.5.2.2 Ngoõ vaøo trôû khaùng thaáp

Hình 5.61: Maïch ngoõ vaøo cho oáng noùi trôû khaùng thaáp

40

Chöông 5 – Maùy ñieän thoaïi 5.6.5.2.3 Taàng ñieàu khieån ñoä lôïi

Hình 5.62: Taàng ñieàu khieån ñoä lôïi

5.6.5.2.4 Taàng ngoõ ra

Hình 5.63: Taàng ngoõ ra

5.5.5.3

Khueách ñaïi thu

Hình 5.64: Sô ñoà khoái khueách ñaïi thu AR

5.6.5.3.1 Taàng ngoõ vaøo

Hình 5.65: Taàng ngoõ vaøo

41

Chöông 5 – Maùy ñieän thoaïi 5.6.5.3.2 Taàng ñieàu khieån ñoä lôïi vaø taàng ngoõ ra

Hình 5.66: Taàng ñieàu khieån ñoä lôïi vaø taàng ngoõ ra

5.6.6

Caân baèng ñöôøng daây

Hình 5.67: Ñöôøng ñi cuûa tín hieäu thoaïi

42