Discado por pulsos y por tonos

Electrónica. Disco rotativo. Circuito de audio. Funciones primarias. Campanillas electrónicas

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Trabajo practico

El discado por pulsos

y

por tonos

El discado por pulsos

La llave de pulsos en el disco rotativo de un aparato convencional de teléfono esta en serie con la bobina de inducción, el hidrido, interrumpe la corriente de la línea tantas veces como el numero que se esta discando: Una vez para el numero 1, cinco veces para el numero 5. Etc., a un ritmo de 10 pulsos por segundos. Este tipo de discado se denomina discado por desconexión del circuito, el circuito electrónico del discador por impulsos debe cumplir la misma función, es decir, interrumpir la corriente del circuito con un ritmo de 10 pulsos por segundo.

También debe efectuar otra función. Recuerde que el disco mecánico convencional posee llaves adicionales para cortocircuitar el receptor del microtelefono para que los pulsos del discado no sean escuchados por la persona que llama. Esto se llama silenciamiento. El discador por pulsos también debe silenciar el receptor, o como se expresa en forma mas general, debe silenciar el circuito de audio. Existen generalmente dos maneras para cumplir estas funciones.

Los circuitos del discado representados por la llave S3, están en paralelo con los circuitos de audio. Anteriormente este circuito se llamaba híbrido pero, en la terminología mas reciente, esto es equivalente a los circuitos de audio.

El circuito de audio es silenciado por la llave S4 bajo el control del discador de pulsos. Funcionamiento es el siguiente.

Cuando se levanta el microteléfono, S4 esta cerrado y S3 esta abierto. La corriente del circuito circula por el circuito de audio para señalar a la oficina central que un abonado requiere servicio. Cuando la persona que llama empieza a discar y aprieta la primera tecla, el circuito del discador por pulsos cierra S3 y abre S4. De esta manera la corriente del circuito circula por el circuito de audio es desactivado y el receptor es silenciado. A medida que el circuito efectúa el discado, produce el equivalente de abrir y cerrar S3 en forma electrónica para interrumpir la corriente de la línea la cantidad de veces necesaria. Cuando se termina el discado, S3 queda abierto y S4 cierran para mantener la corriente del circuito.

Los circuitos del discado en serie con el circuito de audio

El discado de pulsos puede cumplir también las funciones de interrumpir la corriente de la línea y de silenciar, este caso, los circuitos que efectúan la interrupción de la corriente, representados en forma equivalente por S3, están en serie con el circuito de audio, el discador de pulsos efectúa lo equivalente a cerrar y abrir S3 en forma electrónica, sin embargo, a diferencia con la figura 4-3, donde no circulaba corriente a través del circuito de audio. Por lo tanto es necesario producir el silenciamiento de otra manera.

Electrónicamente, el discado de pulsos hace el equivalente de abrir S4 en el circuito del receptor. De este modo, aun cuando la corriente este pulsando por el circuito esta abierto. Veamos ahora un típico discador de pulsos integrado.

Las funciones primarias

La siguiente figura permite ver el detalle de las secciones mas importante que se encuentran en un típico circuito integrado para el discado por pulsos. Según el dispositivo en particular, la lógica de decodificación de las teclas aceptara una palabra binaria de 4 bits que corresponde a la tecla seleccionada, o eventualmente aceptara la tecla como serie de la línea de filas y columnas. Para el circuito integrado usando en esto ejemplos se usara una entrada binaria.

Cuando una tecla es detectada y verificada, el código binario del numero es almacenado en la memoria interna, algunos circuitos integrados para el discado pueden almacenar entre 16 y 20 dígitos por numero telefónico. Circuitos adicionales de control en la memoria dirigen la ubicación en la cual cada dígito esta almacenado o llamado. Los números almacenados en la memoria serán retenidos hasta que un numero nuevo entra o hasta que el discador quede sin energía.

Su usa un circuito oscilador para suministrar una frecuencia estable del clock para todos los circuitos internos del discador. Es este oscilador quien coordina la temporizacion y las secuencias de la lógica de control del discador. Se puede usar cristales, resistores, capacitores o inductores para fijar la frecuencia del oscilador.

El circuito de salida esta dirigido por la lógica de control y de temporizacion y comprende una salida de pulsos y una señal de silenciamiento que son ambos conectados al circuitos de audio. Un transistor discreto de potencia mediana y alta tensión en la salida del circuito integrado usa los pulsos del discador para interrumpir la corriente de la línea. Componentes discretos adicionales pueden ser necesarios para emplear señal de silenciamiento, según la compatibilidad del circuito de audio particular. Un circuito integrado de audio con componentes discretos, como un teléfono antiguo del tipo 500, necesitaría algún tipo de interfaz para el silenciamiento.

La lógica de temporizacion y control posee, típicamente una cantidad de entrada opcionales para controlar otras facetas del funcionamiento del discador. Las tres opciones mas comunes son: colgado / descolgado, a veces referido como pedido de llamada, es una señal que capacita al discador a sensar el cierre de una horquilla y la circulación de corriente de línea. El discador no funcionara si esta señal ocurre en la condición de colgado. El tiempo interdigital (IDT) controla el retardo entre secuencia de pulsos de dígitos subsecuentes. Los valores típicos de retardo pueden acabar de 200 a 1000 milisegundos cuando el discado es con 10 pulsos por segundos (pps) y de 100 a 500ms cuando el discado s efectúa con 20 pps. La relación de cierre / ruptura puede fijarse en 67% bajo/33% alto o también en 61% bajo/39% alto, según el estado lógico de la relación de cierre / ruptura (MBR) de la línea de entrada. La frecuencia del clock afecta directamente la tasa del discado de manera tal que la tasa del discado, de manera tal que la tasa de 10 pps o de pps puede seleccionarse mediante el cambio de componentes del oscilador.

Dos funciones adicionales son a veces disponibles, a saber: retener y rediscar. Retener es una señal que desactiva las pulsaciones se reanudan normalmente. Esta función es muy útil para extender el tiempo interdigital mas allá de los limites normales del IDT. El rediscado es, como lo implica el nombre, la función de hacer aparecer en la salida el ultimo digito entrado en la memoria.

Aplicaciones de los circuitos integrados de discadores por impulsos

Los discadores por impulsos siguen perdiendo popularidad a media que más y mas oficinas centrales son equipadas para manejar el discado por tonos. Si bien las centrales seguirán compatibles con las señales del discado por pulsos en el futuro previsible, la velocidad y la conveniencia del discado por tonos, combinado con el ímpetu de las ventas automáticas y de servicios de informaciones, condenaran a la larga el teléfono con discado por pulsos a la extinción.

Uno de los pocos circuitos integrados para el discado por pulsos que están aun en el mercado actualmente es el MC14408 de motorola.

El discado DTMF con el uso de circuitos integrados

El discado puede efectuarse también por medio del envió de tonos duales a la línea, como ya se analizo al tratar el teléfono convencional.

Se han diseñado circuitos integrados para cumplir con esta función.

A diferencia de la manera convencional en la cual un oscilador de ondas sinusoidales de baja y de alta frecuencia alimentan el circuito de audio, el generador del DTMF con el circuito integrado posee un contador decodificador que cuenta pulsos a partir de un oscilador controlado a cristal y provee códigos de salida que corresponden a los tono de frecuencia y de alta frecuencia que se necesitan. Cada una de las salidas del contador entra en su propio conversor D/A convierte el código de salida digital del contador en un tono de forma de onda sinusoidal.

El tono de baja frecuencia y el tono de alta frecuencia se suman en un amplificador operacional y se aplican al circuito de audio como una señal combinada en la etapa de salida.

Un circuito integrado como ejemplo

La activación de los circuitos de salida de los tonos en el generador DTMF de circuito integrados comienza con el abonado que oprime una tecla en el teclado. El teclado puede tener una disposición de contactos.

Formas de onda de salida

Las formas de onda de salida no son ondas sinusoidales puras, pero poseen una forma escalonada debido a la conversión digital-analógica.

Las formas de onda sinusoidales se generan con una distorsión típica de menos de 7%. La distorsión armónica y de ínter modulación típica de la suma resultante de los dos tonos es de 30 dB debajo del nivel de la mayor potencia del tono fundamental.

Campanillas electrónicas

El sonido de la campanilla indica a la parte llamada que le esta esperando una llamada. En forma convencional esto se ha cumplido por medio de campanilla convencional, debe sé eficiente, barata, resiente y confiable. A diferencia de otras campanillas, sin embargo, las electrónicas pueden presentar otras características. Se puede producir un sonido diferente en cada teléfono de manera tal que en una oficina los diferentes teléfonos son identificables. El sonido puede ser mas fuerte cuando más tiempo suena la campanilla del teléfono.

Una ventaja importante de las campanillas electrónicas en su tamaño mas reducido y su peso más liviano. Se hacen posibles nuevos tipos aparatos telefónicos cuando el aparato no necesita escucharse en toda la casa. Como en la actualidad muchos hogares poseen teléfonos de extensión en una o más ubicaciones, este gran volumen no es necesario. La disposición de los componentes puede ser flexible de manera tal que el circuito puede adaptarse a gabinetes de formas inusuales o se los puede combinar con otros circuitos electrónicos en una plaqueta impresa principal. Las campanillas electrónicas pueden tener un tono único o pueden ser del tipo multitono. Recuerde que para producir la llamada, la oficina central coloca una señal de alterna de gran amplitud sobre el circuito local.

Campanillas de un solo tono

La campanilla de un solo tono tiene un oscilador auto-resonante de frecuencia fija que se enciende y apaga por medio de semiciclos alternados de la tensión de alterna de llamada.

La regulación de la tensión

Durante el semiciclo negativo de la tensión de alterna de entrada, conduce D1 y la energía es disipada en R1. La pequeña caída de tensión sobre D1 asegura que D2 bloquee la circulación de corriente y de esta manera no se aplica energía a Q1 en la sección osciladora, no habiendo tampoco salida de audio. Durante los semiciclos positivos, D2 conduce cuando la tensión supera la tensión del zener D3 y el oscilador funciona durante medio ciclo. Por este motivo, el tiempo de oscilación esta determinado por la amplitud y frecuencia de la señal que se encuentra en la línea.

Circuito anti-repiqueteo

D3 y C2 forman el circuito anti-repiqueteo para impedir el funcionamiento de la campanilla por medio de los pulsos del discados. La tensión Zener de D3 establece un umbral de tensión que el pulso de discado debe exceder antes que pueda activar la campanilla y C2 es un filtro que absorbe todos los transitorios que exceden este umbral.

Generación del tono y salida

El transductor magnético es típicamente un transductor de bobina móvil o de armadura móvil similar a aquellos usados como receptores telefónicos. La realimentación para la oscilación se produce por el acoplamiento del transformador T1.

El transductor piezoeléctrico es un disco delgado de bronce al cual se le ha adherido un material piezoceramico con un cemento epoxidico. La superficie superior de la cerámica esta bañada con plata para formar un lado de la conexión eléctrica. La realimentación necesaria para la oscilación.

Desde una superficie pequeña del disco que esta aislada del área principal por medio de la eliminación del baño de plata alrededor del elemento de realimentación. Cuando el circuito oscila, debido a sus propiedades piezoeléctricas, el disco flexiona y produce sonido, para lograr la mayor eficiencia, ambos tipos de transductores deben ser montados en una cavidad acústicamente resonante que normalmente forma parte del gabinete telefónico.

Desventajas

La campanilla de tono simple puede hacerse con pocos componentes y a bajo costo, pero el tono de salida es generalmente de 2 a 3 Khz. En esta frecuencia se presentan dos problemas relacionados con el factor humano:

  • A medida que la gente envejece, su sensibilidad auditiva en esta frecuencia se reduce.

  • La capacidad de la gente de localizar la fuente de un sonido es muy reducida en 2 a 3 Khz.

Este ultimo problema incrementa la dificultad de determinar que teléfono esta sonando en una oficina con varios aparatos del mismo tipo sobre líneas diferentes. Ambos problemas pueden resolverse mediante el uso de campanillas multitonos con frecuencia más bajas.

Campanillas multitono

Las campanillas multitono son necesariamente más complejas electrónicamente que las del tipo de tono simple, pero con los circuitos integrados modernos, la cantidad de componentes puede ser menor aun que en las de tono simple. La señal de salida de una campanilla multitono se produce al conmutar entre dos o más frecuencias, en un ritmo determinado, los circuitos de la campanilla. En una campanilla de tono simple, es la frecuencia de la tensión alterna de llamada la que determina el ritmo de conmutación, de esta manera, para la campanilla multitono la única función de la tensión alterna de llamada es la de suministrar la tensión de trabajo de la unidad.

La regulación de tensión

La tensión de alterna en la entrada de la campanilla puede variar en una amplia gama, según a que distancia de la central se encuentra el teléfono. La regulación de tensión es necesaria para que la tensión aplicada a los circuitos de generación de tono sea independiente de la longitud del circuito. El regulador debe funcionar sobre un rango de tensiones de entrada de 10 a 40 volt. Generalmente, el regulador de tensión suministra una tensión de salida más alta que la tensión de trabajo mínima por ejemplo de 25 a 40 volt. Con tensiones de entrada mas bajas se tolera un rendimiento.

Circuitos de anti-repiqueteo

El circuito de anti-repiqueteo debe distinguir entre la señal generada durante el discado por pulsos y la tensión de la campanilla. Los pulsos aplicados a la campanilla durante el discado son de corta duración y alta tensión de hasta 200 volt con una frecuencia de 10 Hz. La tensión alterna de entrada para la campanilla es sinusoidal con una frecuencia de 16 a 60 Hz.

Una manera de distinguir entre las señales es hacer los circuitos selectivos con respecto a la frecuencia. Los transitorios del discado pueden ser suprimidos al hacer que la campanilla responda solo a las frecuencia mas alta de la señal alterna de llamada. La desventaja de este método es que los componentes para filtros en esta frecuencia tan bajas son físicamente grandes. Otra forma para reducir la sensibilidad de la campanilla, con respecto a pulsos cortos, es usar un filtro pasabajos seguido por un detector de umbral. El umbral esta ajustado de tal manera que después de filtrar la tensión rectificada, la señal transitoria de los pulsos del discado no supere en ningún momento el umbral, pero la señal alterna de llamada si lo hace.

La generación de tonos

Varias técnicas diferentes para la generación de los tonos son usadas en las campanillas multitono. El circuito más común produce dos tonos, pero existen también circuitos integrados que producen tres tonos.

También estén técnicas para generar sonidos musicales mas complejas.

Excitadores de salida

El excitador de salida o amplificador de potencia para el circuito de la campanilla debe adaptar la impedancia del transductor para producir el máximo nivel de salida de audio con el pequeño valor de potencia de entrada disponible. Un excitador de salida diferencial puede usarse para incrementar la tensión de cresta para excitar el transductor. Esta técnica es especialmente indicada para dispositivo de alta impedancia como los transductores piezoeléctricos.