Hình 3.1 : Sơ đồ khối của mạch giao tiếp thuê bao
Dòng điện đi vào mạch giao tiếp: đi qua TIP và RING qua mạch bảo vệ sơ cấp, nếu có điện áp lạ và lớn nó sẽ phóng xuống đất.
Qua nghiên cứu và phân tích một cách kỹ lưỡng nhiệm vụ và chức năng của mạch giao thiếp thuê bao tôi chọn được HC-5502X phù hợp với điều kiện của tôi. Bên cạnh đó tôi cũng chọn được bộ mã hóa ( dùng loại TP 3057) hợp với IC mà tôi đã chọn. 3.2. HC-5502X 3.2.1. Sơ đồ nguyên lý HC-5502X. CL POV POV SOV SOV CL Tiếp giáp thuê bao (SLIC) RING TIR
3.2.2. Nguyên lý hoạt động:
3.2.2.1.Mạch cấp chuông:
Tín hiệu từ IC qua chân RD : khi IC điều khiển hệ thống có tín hiệu điều khiển cấp chuông RD xuống mức thấp thì sẽ có dòng qua cuộn dây rơle làm rơle hút sang bên nguồn chuông thì sẽ đổ chuông vào máy điện thoại, khi ngắt chuông thì tín hiệu RD lên mức cao.
Trong IC này nó đã có các chức năng nhận biết nhấc máy. Khi nhấc máy trong IC nó sẽ có tín hiệu để báo cho hệ thống để xử lý. Tín hiệu phát hiệu nhấc máy sẽ được đưa qua chân 13 của IC đến hệ thống điều khiển, xử lý. VD: đang ở trạng thái rỗi mà nhấc máy thì nó sẽ có tín hiệu mời quay số đưa qua hai đường TIP và RING. Khi đang đổ chuông mà có tín hiệu nhấc máy thì điều khiển ngắt chuông.
3.2.2.3.Mạch nhận biết trạng thái.
* Sơ đồ nguyên lý:
Hình 3.3 :Sơ đồ nguyên lý mạch nhận biết trạng thái
* Nguyên lý hoạt động:
Khi có điện áp cấp vào mạch thì:
- Trường hợp ta đặt máy điện thoại xuống, sẽ có dòng điện chạy qua diot phát quang, bán dẫn T thông xuống đất khi đó trạng thái = “0”.
- Trường hợp ta nhấc máy lúc đó nó kín và cắt dòng làm cho dòng giảm, giảm đến mức không mở được bóng nữa, khi đó trạng thái = “1”.
Trong mạch này ta sử dụng diot phát quang. Nó có đặc tính rất tốt: giữa bên trong và bên ngoài cách nhau hoàn toàn, nó chỉ dùng tiếp giáp quang. Chính nhờ vậy mà ngăn cách được về mặt điện.
3.3. Vi mạch codec TP 3057.
Họ vi mạch TP 3057 là bộ mã hóa tín hiệu thoại âm tần sang dạng tín hiệu PCM theo luật A có sử dụng bộ lọc và bộ biến đổi A-D, D-A.
T + U - U 5V OPTRON 0 đặt máy 1 nhấc máy Trạng thái
Để hỗ trợ cho thiết bị ghép nối, vi mạch được tích hợp bộ khuếch đại lặp lại, bộ lọc trước RC tích cực có khả năng loại bỏ tạp âm có tần số nằm ngoài dải thông bộ lọc băng thông (200Mhz - 3400Mhz). Bộ giãn nén theo luật A theo khung dạng PCM. Để giải mã hóa, mỗi vi mạch có bộ giải mã tức là khôi phục lại tín hiệu Analog từ bộ nén mã hóa theo luật, sau đó tín hiệu cho qua bộ lọc tần thấp với bộ điều chỉnh sinx/x. Vi mạch yêu cầu haii tần số 1536Khz, 1544Khz hoặc 2084Khz làm tần số định thời (time clock) chính cho thu và phát. Tín hiệu clock này có thể đồng bộ các bít thu, phát hoặc đồng bộ khung dữ liệu và có giá trị từ 64 Khz tới 2048 Khz. Các bít định thời khung dữ liệu PCM tương tích thích với dạng chuẩn của hai công nghệ trên.
3.3.1. Đặc điểm.
- Có bộ lọc thấp khi thu, bộ lọc thông cao khi phát. - Bộ hiệu chỉnh sinx/x trong bộ lọc thấp khi thu. - Bộ lọc nhiễu RC tích cực.
- Mã hóa và giải mã theo luật A tương ứng. - Giao diện I/O nối tiếp.
- Tích hợp mạch Auto-Zero.
- Vi mạch TP 3057 có cấu trúc 16 chân mã hóa và giải mã theo luật A. - Nguồn hoạt động +5VDC, -5VDC.
- Tự động giảm công suốt.
- Ở chế độ nguồn thấp - công suất đặc trưng 50mw. - Chế độ nguồn giảm chuẩn - công suất đặc trưng 3mw. - Giao diện số tương tích với TTL hoặc CMOS.
- Mật độ tích hợp cao trong Card giao diện.
3.3.2. Chức năng các chân linh kiện.
Hình 3.4: Sơ đồ chân linh kiện TP3057 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
*Chức năng các chân linh kiện. Kí hiệu chân Chức năng
Vbb Nguồn cung cấp âm -5VDC
GNDA Đất analog, tất cả các tín hiệu đều liên quan đến chân
này.
VFRo Đầu ra analog của bộ khuếch đại công suất thu.
Vcc Nguồn cung cấp +5VDC.
FSr Đồng bộ khung thu, cho phép dịch tín hiệu PCM từ
BCLKr tới Dr.FSr là chuỗi xung 8khz.
Dr Đầu vào dữ liệu thu. Dữ liệu PCM này được điều khiển
dịch chuyển sang Dr bởi FSr
BCLKr Định thời bít, bít này có thể dịch sang Dr sau khi FSr
(leading edge). Tần số có thể từ 64 Khz tới 2048 Khz. Ngoài ra nó có thể là đầu vào logic có thể chọn 1536 Khz/1544 Khz hoặc 2048 Khz làm clock chính trong chế độ đồng bộ và BCLKx được sử dụng cho cả hướng thu và phát.
MCLKr/PDN Xung định thời chính khi thu phải là 536 Khz/1544 Khz hoặc 2048 Khz. Nó có thể không đồng bộ với MCLKx nhưng nếu đồng bộ thì sẽ tốt hơn. Khi MCLKr được kết
nối mức thấp liên tục thì MCLKx được chọn cho tất cả định thời bên trong. Khi MCLKr ở mức cao liên tục thì vi mạch hoạt động ở chế độ nguồn giảm.
MCLKx Xung định thời chính khi phát. Xung này yêu cầu là 1536
Khz/1544 Khz. Nó có thể không đồng bộ với MCLKr tuy nhiên hiệu quả tốt hơn khi hoạt động đồng bộ.
FSx Đầu vào xung đồng bộ khung phát cho phép BCLKx dịch
dữ liệu PCM ra ngoài chân Dx.FSx là chuỗi xung 8KhZ.
BCLKx Xung định thời bít dữ liệu PCM ra trên Dx. Tần số thay
đổi từ 64 Khz tới 2048 Khz nhưng phải đồng bộ với MCLKx.
Dx Đầu ra ba trạng thái được điều khiển bởi FSx.
TSx Điều khiển mở đầu ra, chân này sẽ được ghim xuống mức
thấp trong suốt khe thời gian mã hóa.
GSx Đầu ra tương tự của đầu vào bộ khuếch đại phát, nó được
thiết lập từ bên ngoài.
VFxI- Đầu vào đảo của bộ khuếch đại công suất phát.
VFxI+ Đầu vào không đảo của bộ khuếch đại công suất phát.
Hình 3.5 Sơ đồ chức năng TP 3057
3.3.3. Nguyên tắc hoạt động.
Vi mạch TP3057 là một vi mạch rất tiện sử dụng ghép nối với các thiết bị khác bởi vì tính đa dạng trong chế độ hoạt động của nó. TP 3057 có thể hoạt động ở hai chế độ là chế độ đồng bộ và chế độ cận đồng bộ. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Với chế độ hoạt động đồng bộ, các bít định thời chính cũng như các bít định thời bít được ứng dụng với cả hai hướng thu và phát. Trong chế độ này tín hiệu Clock phải lấy từ chân MCLKx và chân MCLKr/PDN có thể dùng
điều khiển nguồn giảm. Nếu chân MCLKr/PDN có mức thấp thì vi mạch hoạt đông ở chế độ nguồn cao. Ngược lại chân MCLKr/PDN có mức cao thì vi mạch hoạt động ở chế độ giảm nguồn. Trong các trường hợp khác, MCLKx sẽ chọn clock chính cho cả hướng thu và phát. Tín hiệu định thời bít phải lấy từ BCLKx và MCLKr/CLKSEL có thể sử dụng bộ chia bêb trong cho clock chính 1536 Khz, 1544 Khz hoặc 2048 Khz. Với tần số hoạt động 1544 Khz, vi mạch tự động bù 193 xung clock trong mỗi khung. Với mức cố định trên chân BCLKr/CLKSEL, BCLKx sẽ chọn tín hiệu định thời bít cho tất cả hai hướng thu và phát. Bảng 3.1 chỉ ra tần số hoạt động có thể lựa chọn phụ thuộc vào trạng thái của BCLKr/CLKSEL. Trong chế độ đòng bộ định thời bít BCLKx có thể từ 64 Khz tới 2048 Khz nhưng phải đồng bộ với MCLKx. Mỗi xung FSx bắt đầu chu kỳ mã hóa và dữ liệu PCM từ mã hóa trước sẽ nhận được đưa ra chân Dx dưới sự cho phép của sườn dương xung điều khiển tại chân BCLKx. Sau 8 chu kỳ xung nhịp đầu ra ba trạng thái Dx được đặt lên trở kháng cao. Với FSr dữ liệu PCM được chốt qua đầu vào Dr tại sườn âm của BCLKx (hoặc BCLKr nếu đang hoạt động). tuy nhiên FSx, FSr phải đồng bộ với MCLKx/R. BCLKr/CLKSEL Tần số clock chính TP 3057 TP 3054 Clocked 0 1 2048 Khz 1536 Khz hoặc 1544 Khz 2048 Khz 1536 Khz hoặc 1554 KHZ 2048 Khz 1536 Khz hoặc 1544 Khz Bảng 3.1: Tần số clock chính
Với chế độ cận đồng bộ, các xung định thời khi thu, khi phát có thể phân biệt. MCLKx và MCLKr phải là 2048 Khz cho TP 3057 và không cần thiết phải đồng bộ. Để hiệu quả truyền dẫn tốt nhất thì MCLKr nên đồng bộ với
MCLKx. Điều này dễ dàng đạt được nhờ sử dụng trạng thái mức logic duy nhất trên chân MCLKr/PDN. Khi đó kết nối tự động tất cả các chức năng của MCLKr bên trong với MCLKx. Với tần số hoạt động 1544 Khz vi mạch tự động bù 193 xung nhịp trong mỗi khung. FSx bắt đầu cho mỗi chu kỳ mã hóa và cần phải đồng bộ với MCLKx và BLKx. FSx bắt đầu cho chu kỳ giải mã cà cần phải đồng bộ với BCLKr. BCLKr phải là xung nhịp đồng hồ, những mức logic chỉ ra trong bảng 3.1 không đúng trong chế độ này. BCLKx và BCLKr có thể từ 64 Khz tới 2048 Khz.
* Hoạt động đồng bộ khung ngắn:
COMBO có thể sử dụng xung đồng bộ khung ngắn hoặc đồng bộ khung dài. Trường hợp sử dụng đồng bộ khung ngắn, cả hai tín hiệu đồng bộ khung ngắn, khung dài FSx. FSr phải là một chu kỳ clock trong một khung dài với mối quan hệ thời gian. Với FSx trong suốt thời gian sườn xuống của BCLKx, ở sườn lên kế tiếp của BCLKx cho phép đầu ra ba trạng thái đưa ra bộ đệm bít đơn. Trong suốt 7 sườn lên của clock, đầu ra duy trì 7 bít và ở sườn xuống tiếp theo sẽ không cho phép đầu ra ba trạng thái Dx. Với FSr mức cao trong suốt thời gian sườn xuống của BCLKr (BCLKx trong chế độ đồng bộ), ở sườn xuống liên tiếp theo của BCLKx sẽ chốt một bít. Bảy bít liên tục sẽ được chốt trong 7 sườn xuống của BCLKr. Cả bốn đường tín hiệu này có thể sử dụng xung đồng bộ khung ngắn trong chế độ đồng bộ hoặc không đồng bộ. * Hoạt động đồng bộ khung dài.
Trong chế độ khung dài, người ta sử dụng cả hai xung đồng bộ FSx, FSr. Hai xung này phải có tối thiểu 3 chu kỳ clock trong một khung dài dữ liệu. Trên cơ sở xung đồng bộ khung phát FSx, COMBO sẽ gửi xung đồng bộ khung ngắn hoặc khung dài phải giữ ở mức thấp tối thiểu 160 ns. Đầu ra ba trạng thái không cho phép ra bộ đệm bởi sườn lên của FSx hoặc BCLKx. Bít đầu tiên định thời đưa ra là bít đơn. Trong suốt 7 sườn lên của BCLKx tín iệu định thời được duy trì trong 7 bít. Không cho phép đầu ra Dx tích cực bởi
sườn xuống của BCLKx trong suốt 8 sườn lên hoặc FSx mức thấp. Tại sườn lên của xung đồng bộ khung thu, FSr sẽ làm dữ liệu PCM tại Dr được chốt trong 8 sườn xuống tiếp theo của BCLKr (BCLKx trong chế độ đồng bộ). Cả bốn chân tín hiệu có thể sử dụng xung đồng bộ khung dài trong chế độ đồng bộ hoặc không đồng bộ.
Hình 3.6: Sơ đồ mạch điện ứng dụng TP 3057
Trong sơ đồ này, các xung đồng bộ thu và đồng bộ phát đều có giá trị là 2048 Khz. Và các xung định thời khe là một trong những khe thời gian đã được tạo ra từ mạch tạo khe thời gian. Tín hiệu từ đường dây thuê bao tới có dạng tương tự. TSAC là ký hiệu của mạch định thời khe thời gian. R1, R2 được lựa chọn sao cho:
R1+R2 > 10KΩ. Khi đó K = 20Log{(R1+R2)/R2} là hệ số khuếch đại đầu vào của bộ khuếch đại thuật toán.
Dx, Dr lần lượt là chuỗi xung PCM đầu ra và đầu vào bộ mã hoá và giải mã PCM từ TP 30
KẾT LUẬN
Sau một thời gian học tập và nghiên cứu, được sự hướng dẫn chỉ bảo tận tình của thầy Nguyễn Văn Giáo cùng với sự lỗ lực của bản thân, đồ án tốt nghiệp của tôi đã hoàn thành theo đúng thời gian và mục tiêu đặt ra.
Đây là sản phẩm khoa học đầu tiên, đánh dấu thành quả ban đầu của quả ban đầu của quá trình học tập và rèn luyện. Trong quá trình thực hiện đồ án, theo chỉ bảo của thầy hướng dẫn, tôi đã tích cực nghiên cứu, tìm hiểu, một mặt là để thực hiện đồ án đúng yêu cầu, sau là trang bị, tích lũy những kiến thức cần thiếtphục vụ cho công tác sau này.
Kết quả lớn nhất trong quá trình thực hiện đồ án là sự tổng hợp kiến thức, cach tiếp cận và giải quyết một vấn đề khoa học, là các kiến thức, kinhy nghiệm thực tế quý báu mà thầy giáo hướng dẫn, các thầy cô đã truyền lại. Trên cơ sở nghiên cứu lý thuyết tổng đài và đặc biệt là mạch giao tiếp thuê bao, tôi đã đưa ra phương án thiết kế mạch giao tiếp thuê bao của mình, trong đó sử dụng các linh kiện bán dẫn chuyên dụng có độ tích hợp cao. Tuy nhiên để thiết kế được ứng dụng trong thực tế thì còn phải có nhiều bổ sung. Nhưng do đòi hỏi về thời gian, nhân lực và sự đầu tư toàn diện hơn mà trong đề tài của tôi không có điều kiện thực hiện.
Mong muốn của tôi là sau này sẽ tiếp tục nghiên cứu hoàn thiện để đưa vào ứng dụng trong thực tế.Cuối cùng một lần nữa tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đến các thầy cô trong nhà trường đã dạy, trang bị cho tôi kiến thức bổ ích. Tôi xin chân thành cám ơn các thầy trong khoa VTĐT đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi hoàn thành nhiệm vụ đồ án đúng thời gian quy định. Đặc biệt là sự hướng dẫn chỉ bảo tận tình của thầy Nguyễn Văn Giáo - Giảng viên chính bộ môn thông
tin đã giúp đỡ tôi hoàn thành nhiệm vụ đồ án được giao đúng thời gian quy định.
Hà nội ngày 13 tháng 04 năm 2007 Sinh viên thực hiện
Phan Thị Hồng Hạnh
Tài liệu tham khảo
1. Mai Văn Quý, Nguyễn Văn Giáo, Nguyễn Hữu Kiên/ Kỹ thuật chuyển mạch/ HVKTQS
2. Phạm Minh Hà/Kỹ thuật mạch điện tử/ NXB KHKT 3.Intersil HC-5502X.
4.Zarlink TP 3057.