Tổng quan về thiết bị đầu cuối máy điện thoại và sự phối hợp mạng

lời nói đầu
Tiếp cận thông tin một cách nhanh chóng và chính xác là yếu tố tạo nên
sức cạnh tranh, và có thể nói là sức sống của mỗi ngành, mỗi nghề trên phạm
vi toàn cầu. Bởi lẽ thông tin đà đem lại những tin tức cập nhật trong và ngoài
n-ớc đến với mỗi con ng-ời, nó phục vụ cho tất cả các mặt của đời sống xÃ
hội, không có thông tin thì coi nh- mất tất cả mọi sự diễn biến của xà hội. Vì
vậy phát triển mạng thông tin là việc làm th-ờng xuyên quan trọng. Từ yêu
cầu đó mà Đảng và nhà n-ớc ta đà có nhiều chính sách và chiến l-ợc để phát
triển nền công nghệ thông tin, từ việc đầu t- vốn và các thiết bị hiện đại cho
nghành b-u chính viễn thông nói riêng cũng nh- các ngành có liên quan đến
thông tin liên lạc nói chung để tiến tới hoà nhập thông tin toàn cầu .
Trong quá trình học tập và tìm hiểu em thấy thiết bị đầu cuối là vấn đề
rất cần thiết của mỗi quốc gia trong việc phát triển thông tin liên lạc phục vụ
tăng tr-ởng kinh tế và phát triĨn x· héi. Nã gióp chóng ta quan hƯ, trao đổi
với các nguồn thông tin trong và ngoài n-ớc một cách nhanh nhất. Với tầm
quan trọng nh- vậy nên em muốn đi sâu vào lĩnh vực này để nâng cao trình độ
cho bản thân, đồng thời góp phần vào việc xây dựng và phát triển ngành B-u
chính viễn thông nói riêng và nghành thông tin liên lạc nói chung ngày càng
hiện đại và đa dạng thông qua đề tài nghiên cứu Tổng quan về thiết bị đầu
cuối- máy điện thoại và sự phối hợp mạng , đề tài đ-ợc chia làm ba ch-ơng:
Ch-ơng 1: Trình bày một cách tổng quan về các thiết bị đầu cuối, sơ đồ
cấu tạo, sơ đồ nguyên lý, nguyên tắc làm việc, vị trí trong mạng thông tin
mỗi thiết bị.
Ch-ơng 2: Trình bày về máy điện thoại và sự phối hợp để tổ chức thành
mạng điện thoại, các yêu cầu cơ bản, nguyên tắc cấu tạo và làm việc của máy
điện thoại, các thành phần hệ thống và của cả mạng điện thoại.
1


Ch-ơng 3: Trình bày chi tiết về mấy điện thoại ấn phím SIEMENS 802,
vì đây là máy điện thoại phổ thông nhất hiện nay trong mạng thông tin điện

thoại của n-ớc ta.
Trong quá trình thực hiện đề tài em đà hết sức cố gắng nh-ng do khả
năng và thời gian cũng nh- nguồn tài liệu hạn hẹp nên không thể tránh khỏi
những thiếu sót. Vì vậy rất mong đ-ợc sự chỉ bảo của các Thầy, Cô giáo cũng
nh- các bạn sinh viên. Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ nhiệt tình của
các Thầy, Cô giáo, các bạn Sinh viên trong và ngoài Khoa Vật lý, Tr-ờng Đại
học Vinh ®Ĩ em cã thĨ hoµn thµnh ®Ị tµi nµy.

2


Mục lục
Lời nói đầu

1

Ch-ơng 1 Tổng quan về thiết bị đầu cuối
I Lịch sử và sự phát triển công nghệ

3
3

II Thiết bị đầu cuối âm thanh

4

1 Âm thanh

4

2 Tiếng nói

5

3 Thính giác

5

4 Tín hiệu điện thanh

6

5 Băng tần điện thoại và việc biến đổi phổ tín hiệu

7

6 Độ nghe rõ, độ trung thực và méo

7

7 Các bộ biến đổi điện thanh

8

7.1 Micrô

8

7.2 Loa

13

III Thiết bị đầu cuối B-u điện

16

1 Điện báo truyền chữ

16

2 Truyền ảnh tĩnh FAX

18

IV Các thiết bị hiển thị, vào ra số liệu

23

1 Màn hình

23

2 Bàn phím

24

3 Bộ Quét đọc số liệu Scaner

24

V Các bộ nhớ

24

1 Đĩa mềm

24

2 Bộ nhớ bọt từ

25

3 Đĩa CD

25

4 ổ đĩa cứng

25

5 Băng, bìa đục lỗ

25

6 Bộ nhớ bán dẫn

25

3

Ch-ơng 2 Máy điện thoại và sự phối hợp mạng

26

I Máy điện thoại

26

1 Các chức năng cơ bản

26

2 Sơ đồ khối

26

3 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của các khối

28

II Máy điện thoại không dây

37

1 Máy điện thoại không dây t-ơng tự

37

2 Máy điện thoại không dây số

38

III Mạng và sự phối hợp mạng

40

1 Tổ chức kỷ thuật

40

2 Các thành phần hệ thống

42

Ch-ơng 3 Khai thác máy điện thoại Ên phÝm SIEMENS 802

44

I Tỉng qu¸t vỊ m¸y

44

1 CÊu tróc máy

44

2 Tính năng kỷ thuật

45

II Sơ đồ nguyên lý

46

III Nguyên lý làm việc của máy

46

1 Khối chuông

47

2 Khối nguồn

49

3 Mạch phát xung

49

4 Mach phát Tone

51

5 Mạch đàm thoại

51

6 Mạch diệt tiếng Click

51

IV Một số hỏng hóc, phán đoán, sửa chữa

51

1 Tieu chn cđa mét m¸y tèt

51

2 C¸c h- háng th-êng gặp, nguyên nhân và cách khắc phục

52

Kết luận chung

53

Tài liệu tham kh¶o

54

4


Ch-ơng 1. Tổng quan về thiết bị đầu cuối
I. Lịch sử và sự phát triển công nghệ

Trong suốt tiến trình lịch sử của xà hội loài ng-ời, thông tin xuất hiện

đầu tiên là việc phát ngôn ra ngôn ngữ, đó là cuộc cách mạng truyền thống lớn
nhất. Về sau con ng-ời đà biết dùng các ký hiệu, ám hiệu để truyền đạt thông
tin và l-u trữ thông tin bằng chữ viết, và đây đ-ợc coi là cuộc cách mạng
thông tin thứ hai, nó lớn hơn cuộc cách mạng tr-ớc đó.
Từ cuối thế kỷ 18 đầu thế kỷ 19 việc truyền thông tin và lữu trữ thông
tin đà đ-ợc bắt đầu phát triển và sử dụng rộng khắp, vào năm 1876 tổng đài
điện thoại đầu tiên đ-ợc thiết lập ngay sau khi Alexander Graham Bell phát
minh ra máy điện thoại, kế đó là hệ thống các đài phát thanh và truyền hình.
Thời gian này đà làm thay đổi thế giới của chúng ta rất nhiều. Năm 1939 dịch
vụ phát sóng truyền hình th-ờng xuyên đ-ợc bắt đầu lần đầu tiên trong lịch sử
vào những năm 60 các máy điện toán mini có bộ nhớ kiểu bong bóng, cáp
quang và các loại máy phân chia thời gian đ-ợc áp dụng và th-ơng mại hoá
một cách thành công. Đến thập kỷ 70 thì các loại đĩa video, máy điện toán đồ
hoạ, truyền ảnh qua vệ tinh và các tổng đài điện tử đ-ợc đ-a vào sử dụng.
Các phát minh lớn, các phát hiện liên quan đến công nghệ thông tin
điện tử đà xảy ra suốt 200 năm qua cũng nh- xu h-ớng phát triển trong t-ơng
lai đà cách mạng hoá thế giới của chúng ta.
Trở lại tình hình trong n-ớc, tr-ớc đây các thiết bị đầu cuối ở n-ớc ta
còn rất lạc hậu, mạng điện thoại chỉ dùng cho các ngành đặc biệt, các tổng đài
nhân công các máy điện thoại loại đĩa quay số có cấu tạo đơn giản, các cuộc
gọi chỉ ở mức quy định và phải chuyển tiếp qua trung gian, nÕu cã nhiỊu cc
gäi cïng thùc hiƯn th× ng-êi gọi phải chờ đến khi tổng đài rỗi hoặc là hẹn
tr-ớc vào một giờ nhất định.
5


Nh-ng ngày nay với sự phát triển của công nghệ mạng cũng nh- các
thiết bị đầu cuối rất đa dạng với nhiều chủng loại khác nhau, có thể phục vụ
trong mọi điều kiện không gian và thời gian và đến nay mạng điện thoại đÃ
phủ khắp mọi miền đất n-ớc.

Các máy điện thoại thế hệ mới đ-ợc phát triển trên nguyên tắc kế thừa
và duy trì thế hệ cũ, nó chỉ phát triển các chức năng mới để cho con ng-ời
tiện sử dụng trong công việc và sinh hoạt với sự phát triển của công nghệ thì
chất l-ợng dịch vụ điện thoại và phi thoại nh- Telex, Fax, Internet.ngày
càng đ-ợc nâng cao.
II. Thiết bị đầu cuối âm thanh

1. Âm thanh
Khái niệm: Âm thanh là do các vật thể dao động phát ra d-ới dạng sóng
âm. Sóng âm là sự biến đổi các tính chất của môi tr-ờng đàn hồi khi năng
l-ợng âm truyền qua. Sóng âm có thể truyền trong môi tr-ờng rắn, lỏng, khí
nh-ng lại không truyền đ-ợc trong môi tr-ờng chân không.
Giả sử trong môi tr-ờng không khí: Khi vật dao động thì làm cho các
lớp không khí ở về hai phía của vật bị nén và giÃn, các trạng thái nén và giÃn
lần l-ợt lan truyền từ vật dao động (nguồn âm) tới nơi nhận âm d-ới dạng
sóng dọc. Quá trình này sẽ bị tắt dần do năng l-ợng âm bị tiêu hao vì sinh
nhiệt. C-ờng độ âm càng lớn thì âm thanh truyền đi càng xa.
Các đại l-ợng đặc tr-ng của âm thanh
Tần số âm là: số lần giao động âm trong một giây (sec) đ-ợc ký hiệu là
f và đơn vị đo là Hezt ( Hz )
Chu kỳ: Là thời gian của một dao động âm toàn phần, đ-ợc ký hiệu là
T và đơn vị là đơn vị thời gian giây (sec)
T=

1
f

Tốc độ truyền âm: Là tốc độ truyền năng l-ợng âm, tốc độ truyền
âm phục thuộc vào đặc điểm Hoá - Lý của môi tr-ờng, đơn vị là m/s.

6


C-ờng độ âm: Là năng l-ợng sóng âm truyền trong một đơn vị thời gian
qua một đơn vị diện tích mặt vuông góc với ph-ơng truyền âm, đơn vị là dB.
Thanh áp: Biểu thị của sự biến thiên áp suất tổng xung quanh áp suất
tĩnh P0
P = P - P0
Đơn vị áp suất: Pa=N/m2
Âm sắc: Trong thành phần của âm thanh, ngoài tần số cơ bản thì còn có
các sóng hài, các thành phần tần số này biểu diễn sắc thái của âm, âm sắc là
một đặc tính của âm thanh, nhờ đó má tai ng-ời cảm nhận đ-ợc âm trầm,
bổng, phân biệt đ-ợc tiếng của các nhạc cụ, của các ng-ời khác nhau.
Âm l-ợng: Là mức độ to nhỏ của nguồn âm.
2. Tiếng nói
Cơ quan phát âm của con ng-ời bao gồm thanh đới, thanh quản, khoang
miêng, mũi và các tổ chức liên quan. Khi nói, Luồng không khí thổi từ phổi
làm thanh đới dao động phát ra âm thanh và đ-ợc khoang miệng, các hốc
trong miệng l-ỡi và môi tạo thành buồng cộng h-ởng, cộng h-ởng các tần số
khác nhau.
Tiếng nói đ-ợc phân loại thô thành âm vô thanh và âm hữu thanh. Âm
hữu thanh do thanh đới dao động đ-a ra thanh quản và có tần số f 0 ( f0 nằm
trong khoảng 70 ữ 450 Hz ) và đ-ợc gọi là tần số cơ bản. Âm vô thanh có bản
chất của tạp âm, nó đ-ợc tạo ra do sự phụt hơi qua các khe trong khoang miệng.
3. Thính giác
Tai ng-ời có thể cảm thụ các âm thanh có tần số trong khoảng từ ( 16 ữ
20.000 Hz ), dải tần này đ-ợc gọi là âm tần, âm có tần số d-ới 16 Hz gọi là hạ
âm và trên 20.000 Hz gọi là siêu âm. Cả sóng hạ âm và siêu âm thì tai ng-ời
hoàn toàn không có khả năng cảm thụ.
Tai ng-ời có khả năng phân biệt đ-ợc 2500 âm trầm bổng với 130 mức

to nhỏ khác nhau, mỗi mức cách nhau 1dB, nói cách khác thì độ nhạy của tai

7


tỷ lệ thuận với Logarit của các tần số và Logarit của thanh áp. Cảm thụ về tần
số thể hiện độ to, nhỏ của âm và thể hiện các ng-ỡng
Ng-ỡng nghe đ-ợc: Là mức thanh áp nhỏ nhất của một âm đơn mà tai
ng-ời còn cảm thụ đ-ợc, ng-ỡng này là mức chuyển tiếp giữa 2 trạng thái
nghe đ-ợc và không nghe đ-ợc, nó phụ thuộc vào tần số, lứa tuổi và nguồn
âm.
Ng-ỡng chói tai: Là mức thanh áp lớn nhất của âm đơn, mà tai ng-ời
còn chịu đ-ợc, ng-ỡng chói tai phản ánh khả năng chịu đựng của tai ng-ời,
nếu v-ợt quá sẽ gây tổn th-ơng không phục hồi đến thính giác.
Mức âm l-ợng: M ( Ben ) = lg

I
I0

Với I0 là c-ờng độ âm làm chuẩn. Và I là c-ờng độ âm đ-ợc xét.
Một đặc tính của tai ng-ời là có khả năng thu nhận và phân biệt đ-ợc
các âm tổng hợp, nếu có 2 âm thanh trở lên cùng tác động đến tai thì âm có
c-ờng độ lớn hơn sẽ át âm yếu hơn, nh-ng nếu tỷ số đó không đủ lớn thì tai
ng-ời sẽ thu nhận cả hai và làm giảm độ rõ của âm chính. Hiện t-ợng đó gọi là
chèn tiếng, trong kỹ thuật thông tin điện thoại cần l-u ý xử lý hiện t-ợng này.
4. Tín hiệu Điên thanh
Tín hiệu điện thanh là tín hiệu điện mang tin tức âm thanh, tín hiệu điện
thanh đ-ợc truyền dẫn, l-u trữ để đ-a đến loa và tai nghe .
Các đặc tính của tín hiệu điện thanh đó là mức động, dải động và băng
tần. Các đặc tính này liên quan chặt chẽ tới yêu cầu của điện thoại là độ nghe

sẽ rõ và độ hiểu.
4.1. Mức động
Do đặc điểm quán tính của thính giác, tức là tai ngời chỉ cảm thụ các
nhân tố tác động của âm sau một khoảng thời gian nhất định, và tại thời điểm
đang xét cảm thụ của thính giác không chỉ đ-ợc xác định bởi công suất tín
hiệu tại thời điểm đó mà còn bởi các giá trị vừa qua của tÝn hiÖu .

8


Vậy: mức động là cảm thụ thính giác có đ-ợc nhờ tính quân bình trong
một khoảng thời gian xác định các giá trị tức thời đà san bằng của tín hiƯu ®ã.

1 1
E (f1) =
T



exp( - t1  t ) u(t)dt
T

0

Giá trị e

t1 t
T

biểu thị đặc tính giảm dần của các đại l-ợng tác động đà qua.

4.2. Dải ®éng
Møc ®éng biÕn ®ỉi ngÉu nhiªn theo thêi gian, b»ng ph-ơng pháp
thống kê ta định nghĩa dải động là dải các giá trị có thể của mức động, nó nằm
giữa hai mức cực đại và cực tiểu .
Dải động có thể biến đổi đ-ợc bằng ph-ơng pháp nén hoặc giÃn, và đây
là nhu cầu thực tiễn của kỷ thuật nhằm tận dụng công suất của máy phát, tăng
tỷ số tín hiệu trên nhiều ( S/N ), giảm tác hại của méo .
5. Băng tần điện thoại và việc biến đổi phổ tín hiệu
Qua nghiên cứu ng-ời ta thấy năng l-ợng tiếng nói tập trung
trong khoảng tần số từ 500 ữ 2000Hz, còn trong khoảng tần số khác thì năng
l-ợng không đáng kể. Nh-ng nếu băng tần số càng đ-ợc mở rộng thì tiếng nói
càng trung thực, chất l-ợng âm thanh càng cao.
Trong thông tin điện thoại chủ yếu là yêu cầu về độ nghe rõ, vì vậy nếu
truyền cả băng tần tiếng nói thì yêu cầu của kênh thoại, các thiết bị kỷ thuật
càng cao. Cho nên băng tần điện thoại hiện nay đ-ợc chọn từ 300ữ 3400 Hz,
gọi là băng tần truyền dẫn hiệu dụng của điện thoại.
Để giảm tác hại của nhiều hay để bù trừ méo tần số ng-ời ta th-ờng
dùng các ph-ơng pháp biến đổi phổ tín hiệu bằng các bộ lọc thụ động, bộ lọc
số hay bộ lọc tích cực.
6. Độ nghe rõ, độ trung thùc vµ mÐo

9


6.1. Độ nghe rõ: Là tỷ số giữa phần tử tiếng nói đ-ợc nhận đúng trên tổng số
phân tử tiếng nói đ-ợc truyền đi.
Phần tử tiếng nói ở đây có thể là âm tiết, từ, bản tin
6.2. Độ hiểu: Độ hiểu lại tuỳ thuộc vào chủ quan của từng ng-ời, nh-ng
thông th-ờng độ nghe rõ đạt trên 85% thì độ hiểu rất tốt, còn nếu độ nghe rõ

giảm d-ới 75% thì độ hiểu rất kém.
6.3. Độ trung thực: Là tỷ số giữa các giọng nói mà ng-ời nghe nhận biết
đúng trên tổng số các giọng nói đ-ợc truyền đạt. Độ trung thực là chỉ tiêu chất
l-ợng cao cấp hơn so với độ nghe rõ từ.
6.4. Méo: Là sự không trung thực của âm nhận đ-ợc so với âm gốc khi truyền
tín hiệu điện thanh. Méo phụ thuộc vào đặc tính không gian của nguồn âm,
Studio
Méo tần số: Hay còn gọi là biên tần, méo này xuất hiện do đặc tuyến
biên độ - tần số của kênh dẫn không đủ rộng và không bằng phẳng.
Méo pha: Do đặc tuyến pha tần cố của kênh không tuyến không tính
theo tần số.
Méo phi tuyến : Do đặc tính truyền đạt của kênh dẫn gây ra, sự biến đổi
phi tuyến của kênh làm xuất hiện những thành phần tần số mới ( các hài bậc
cao ) ở đầu ra.
Méo giao thoa : Do sự giao thoa của hai tín hiệu ở đầu vào f1 và f2 làm
đầu ra xuất hiện các thành phần tần số không bội của f1 và f2.
7. Các bộ biến đổi điện thanh

7.1. Micrô ( ống nói )
Micrô là hệ phức hợp gồm các phân hệ âm học, cơ học, điện từ học,
t-ơng tác với nhau, micrô có các đặc điểm sau:
Micrô có đặc điểm là làm càng nhỏ càng tốt (về kích th-ớc) và hình
dạng phù hợp để việc thu âm đ-ợc trung thực.
Độ nhạy h-ớng trục của Micrô là tỷ số điện áp đầu ra với thanh áp tác
động đầu vào khi h-ớng truyền âm ng-ợc h-ớng trục âm của Micrô.

10


o

mV
u
(
)
p N / m2

p: là thanh áp tại vị trí đặt Micrô

Nếu độ nhạy của Micrô không thay đổi theo các góc tới khác nhau của
âm thì Micrô đó là vô h-ớng.
Đặc tuyến h-ớng: Là tỷ số giữa độ nhạy với độ nhạy h-ớng trục.
H ( ) =




là góc lệch giữa h-ớng truyền âm và trục âm của Micrô.

Đặc tính tần số: Là sự phụ thuộc của độ nhạy h-ớng trục vào tần số
âm: ( )
Tạp âm nội bộ: Đ-ợc xác định là: N = 20lg

u ta
u th

Khi thanh áp

P = 1 bar tác động vào Micrô.
Micrô có nhiều loại: tĩnh điện, điện động, áp điện, bột than...

7.1.1. Micrô hệ điện động
Cấu tạo:

màng

nếp gấp

tấm dẫn từ

cuộn dây

N
S

tấm dẫn từ

nam châm
vĩnh cửu

Hình 1: Cấu tạo micrô điện động
Nam châm vĩnh cửu: Có khe từ hình tuyến tạo ra từ tr-ờng đều, không đổi.
Cuộn dây: Đ-ợc đặt trong khe từ và đ-ợc giữ bởi màng, cuộn dây có thể dao
động dọc theo trục và đ-ợc giữ bởi màng.
Màng: Có cấu tạo với nhiều nếp gấp để đàn håi tèt.

11


Nguyên lý hoạt động: Sóng âm tác động lên màng cho màng dao động,
màng dao động kéo theo sự dịch chuyển của cuộn dây trong từ tr-ờng và cắt

các đ-ờng cảm ứng từ làm cảm ứng trong cuộn dây một sức điện động E=B.l.v
với B là độ lớn của từ tr-ờng l là chiều dài cuộn dây, v là vận tốc dịch chuyển
của cuộn dây.
7.1.2. Micrô hệ điện từ
a

tín hiệu ra
cuộn dây

N
phần
ứng

S

cố định

Hình 2: Cấu tạo Micrô điện từ
Cấu tạo: Cấu tạo của Micrô hệ điện từ đ-ợc mô tả nh- hình vẽ. Mạch từ
gồm có cuộn dây quấn cố định trên lõi là nam châm vĩnh cửu
Phần ứng là phần tử dùng để khép kín mạch từ, ngăn cách với mạch từ
bởi khe từ bề rộng a.
Nguyên lý hoạt động: Thanh áp tác động ở đầu vào làm cho phần ứng
dao động, dẫn tới bề rộng khe từ a thay đổi, tức là từ thông trong mạch biến
thiên và cảm ứng lên trong cuộn dây một sức điện động.

E w

d S .w.0

2
dt (a x)

Với: x là độ dịch chuyển của phần ứng khỏi vị trí cân bằng, S là mặt cắt
mạch từ tại khe, o = 4 10-7 H/m, là sức từ động của nam châm vĩnh cửu,
w là số vòng dây, là vận tốc dịch chuyển của phần ứng.
12


7.1.3. Micrô hệ tĩnh điện
Cấu tạo: Micrô hệ tĩnh điện cã cÊu t¹o gåm 2 tÊm kim lo¹i ghÐp song
song và cách điện với nhau giống nh- một tụ điện, 2 tấm kim loại có thể dịch
chuyển t-ơng đối với nhau theo ph-ơng vuông góc.

Đĩa nhỏ

Chân
nối
ra

Keo epoxy
Đĩa than

Chất ceramic

Hình 3: Cấu tạo Micrô tĩnh điện
Nguyên lý hoạt động: Màng rung chịu tác động của thanh áp đầu vào
và bị dao động dẫn tới khoảng cách t-ơng đối giữa 2 bản bị thay đổi, tức là
điện dung của hệ thay đổi .
0 là hằng số điện môi

s là diện tích hiệu dụng

C

0s

a là khoảng cách tính giữa hai tấm

ax

x là ly độ của dao động
Lúc này dòng điện trong mạch là:

i

dq
.q cu
dt

13

,

C0

0s
a

VËy

x
0s
dc
a  e
i  U0
 U 0
jx 
2
1
dt
zi
(a  x)
jC 0

Víi C  U 0

x
jx

 Uo
 U0
a
ja
ja

U0

;

zi 

1
jC 0

Tøc lµ trên 2 bản của tụ có một điện áp biến thiên với biên độ e rất nhỏ.
7.1.4. Micrô áp điện
Cấu tạo:
Điện cực

Màng

Tinh thể
áp điện

Hình 4: Cấu tạo Micrô áp điện
Màng rung: Có tác dụng tập trung năng l-ợng âm và đ-ợc gắn với đầu
tự do của tinh thể áp điện. Phần tử áp điện: có một đầu đ-ợc gắn chặt, một đầu
gắn với màng rung, hai điện cực để đ-a tín hiệu ra .
Nguyên lý làm việc: Vật liệu áp điện, đó là loại vật liệu khi chịu tác
dụng của lực làm biến dạng thì sẽ sinh ra điện áp

F u
KA
q x
Với: là lực sinh ra điện tịch q, u là điện áp sinh ra biến dạng x, A lµ
hƯ sè phơ thc vµo kÝch th-íc vµ hình dạng của phần tử.

i

dq
j q
dt


14

dx
j x
dt


Mỗi tinh thể có một chiều thể hiện tính chất áp điện gọi là trục áp điện,
phải cắt khối tinh thể theo ph-ơng vuông góc với trục áp điện mới sử dụng
đ-ợc và tuỳ theo ph-ơng ghép đôi của phần tử mà ta thu đ-ợc các kiểu biến
dạng áp điện uốn, dịch hay xoắn. áp dụng tính chất này vào Micrô, khi màng
rung dao động d-ới tác dụng của âm thanh sẽ làm biến dạng phân tử áp điện,
trên phân tử ta sẽ thu đ-ợc điện áp.
7.1.5. Micrô bột than
Cấu tạo: Cấu tạo micro bột than đ-ợc mô tả nh- hình vẽ

Hình 4: Cấu tạo Micrô bột than
Nguyên lý làm việc: Màng rung dao động d-ới tác động của sóng âm
làm thay đổi độ nén của bột than làm cho ®iƯn trë cđa Micr« thay ®ỉi
r = Ro + Rm sim t

Ro là điện trở tĩnh

Dòng điện trong Micrô là:

I

gọi

m

Uo
,
Rt Ro Rm simt

Rm
R1 Ro



i

Rt là điện trë t¶i

Uo
(1  m sin t  m 2 sin 2 t ...)
Rt

7.2. Loa
Loa là một thiết bị dùng để biến năng l-ợng điện thành năng l-ợng âm.
T-ơng tự với Micrô và là sự nghịch đảo của Micrô nên loa cũng đ-ợc chia làm
nhiều loại dựa trên nguyên lý làm việc của chúng.
7.2.1. Loa điện động

15

Cấu tạo: Nam châm vĩnh cửu có khe từ hình xuyến, tấm dẫn từ d-ới,
tấm dẫn từ trên và trục dẫn từ giữa tạo ra từ tr-ờng đều, không đổi. Cuộn dây
có thể dao động dọc theo trục, cuộn dây đ-ợc gắn với màng loa và màng nhện
đỡ bên trong, Mũ che bụi có dạng vòm cầu đ-ợc gắn với màng dùng để che
đậy cuộn dây và tăng c-ờng công suất bức xạ. Nếp uốn đỡ bên trong, là phần
chuyển tiếp giữa màng loa và khung loa, nó giúp màng loa dao động tốt hơn.
Khung loa làm giá đỡ cho toàn hệ thống.
màng loa
khung loa
nếp uốn bên
trong
tấm dẫn từ trên
nam châm vĩnh
cửu
tấm dẫn từ
duới

S
N

cuộn dây

Hình 6: Cấu tạo Loa điện động
Nguyên lý làm việc: Cho dòng điện âm tần số chạy qua cuộn dây tạo ra
từ tr-ờng biến thiên, từ tr-ờng này t-ơng tác với từ tr-ờng của nam châm vĩnh
cửu làm xuất hiện lực F đẩy màng loa dao động, dao động của màng loa theo
quy luật của dòng điện đ-a vào cuộn dây ( chính là tín hiệu ). Màng loa dao
động sẽ bức xạ âm thanh.

7.2.2. Loa điện từ
Cấu tạo:
màng loa
cuộn dây

nam châm
vĩnh cửu

N

vỏ nhựa

S

Hình 7: Cấu tạo Loa điện từ

16


Loa điện từ có cấu tạo t-ơng tự giống Micrô điện từ. Cuộn dây đ-ợc
quấn trên mạch từ là nam châm vĩnh cửu, màng loa làm bằng sắt mỏng.
Nguyên lý hoạt động: Khi ch-a có dòng điện cung cấp thì d-ới tác
dụng của nam châm vĩnh cửu màng loa đ-ợc giữ cố định. Khi đ-a dòng điện
(tín hiệu) vào cuộn dây thì từ tr-ờng do dòng điện tạo ra sẽ t-ơng tác với màng
làm màng dao động và bức xạ âm thanh.
Lực từ tác dụng lên màng loa là:

( o ) 2
F
2 os

7.2.3. Loa tĩnh điện
Cấu tạo:
a

R

U~

U-

Hình 8: Cấu tạo và mạch điện làm việc của Loa tĩnh điện
Gồm có 2 bản kim loại ghép song song và cách điện với nhau giống nhmột tụ điện, hai tấm có thể dịch chuyển t-ơng đối với nhau theo ph-ơng
vuông góc với mặt ghép.
Nguyên lý hoạt động: Đặt vào 2 bản của loa một điện áp biến thiên thì
giữa hai bản sẽ t-ơng tác với nhau và phát ra âm thanh.
F (U 0 U ) 2

Lực t-ơng tác giữa chúng là:

s. 0
2a 2

7.2.4. Loa áp điện
Nếu nh- áp dụng tính chất áp điện thuận của chất áp điện là chịu biến
dạng sẽ sinh ra điện áp để làm Micrô thì tính chất áp điện nghịch của chất áp
điện là đặt điện áp để làm loa áp điện.
Cấu tạo: Thông th-ờng, loa áp điện đ-ợc chế tạo từ gốm Keramic, một
đĩa mỏng Keramic đ-ợc dán lên trên 1 đĩa than bằng keo Epoxie, ngoài ra để

17


mở rộng ứng dụng, ng-ời ta th-ờng gắn thêm một đĩa nhỏ Keramic lên trên
đĩa Keramic lớn.

điện cực
đĩa nhỏ
đĩa lớn

Hình 9: Cấu tạo Loa áp điện
Nguyên lý hoạt động: Khi có tín hiệu ( điện áp ) đặt vào hai mặt đĩa thì
phân tử áp điện gốm Keramic sẽ bị biến dạng co giÃn theo quy luật của tín
hiệu và bức xạ âm thanh.
Điện áp lấy ra trên đĩa con đ-ợc dùng làm tín hiệu hồi tiếp ( vì đĩa con
chịu tính chất áp điện thuận ).
III. Thiết bị đầu cuối b-u điện

1. Điện báo truyền chữ ( telex).
1.1. Nguyên lí và sơ đồ khối.
Điện báo truyền chữ là một ph-ơng pháp trao đổi thông tin - thực hiện
việc truyền một văn bản đến địa chỉ nhận tin bằng sự biến đổi tin tức trong văn
bản gốc thành tín hiệu điện tại nơi phát, tín hiệu này đ-ợc truyền trong mạng
thông tin. Tại nơi thu sẽ thu tín hiệu điện và thực hiện tái tạo hoàn nguyên văn
bản. Đặc điểm của điện báo truyền chữ là đơn giản và băng tần hẹp.
Điện báo truyền chữ có lịch sử hơn một thế kỷ, qua nhiều cải tiến nên
có nhiêu tên gọi khác nhau.
Trong điện báo truyền chữ, nguồn tin là bảng chữ cái, chữ số và một số
dấu với tổng cộng là 60 ký tự.
Nếu dùng một từ mà t-ơng ứng với một ký tự thì mỗi từ mà phải dùng 6

đơn vị mà và số tổ hợp t-ơng ứng là 26 = 64. Nh-ng điện báo truyền chữ chỉ
18


dùng 5 đơn vị mà do vậy số tổ hợp cần dùng là 25 = 32. Tức là mỗi từ mà đại
diện cho 2 ký tự thuộc 2 nhóm, đó lµ nhãm ký tù, nhãm ký tù sè vµ dÊu với
quy -ớc: sau từ mà 11111 là các từ mà thuộc ký tự chữ, còn sau từ mà 11011
là các từ mà thuộc nhóm ký tự số và dấu.
a.Tại nơi phát.
Khi một phím đ-ợc ấn thì tác động vào bộ khởi và bộ mà để phát một từ
mà t-ơng ứng với phím đ-ợc ấn. Từ mà đ-ợc đ-a qua bộ và để chuyển thành
các bits nối tiếp, rồi đ-a đến bộ hoặc kết hợp với đơn vị khởi và đơn vị dừng
để tạo thành từ mÃ, bộ định thời để chuẩn thời gian và đồng bộ của máy.

Các bits
song song

MÃ

Phím
Nhả

Các bits nối tiếp
Và

Chốt
phân
phối

Dừng

Đơn vị
dừng

Phục hồi trạng thái ban đầu
Định thời

Khởi

Hoặc

Tín hiệu
điện báo
truyền chữ

Đơn vị
khởi

Hình 10: Sơ đồ khối mạch phát tín hiệu điện báo
b.Tại nơi thu.
Tại nơi thu, thu tín hiệu điện báo từ kênh truyền, phối ghép vơi kênh
truyền bằng mạch vào, để tách lấy từ mà rồi đ-a đến bộ giải mà để giải mà tín
hiệu thu đ-ợc cung cấp cho bộ phận in thành văn bản.
Ngõ ra thứ hai của mạch vào đ-ợc đ-a đến bộ khởi và bộ dừng. Bộ khởi
thu đơn vị khởi trong từ nhận đ-ợc để điều khiển quá trình in.

19


Tín hiệu

điện báo

Và

Mạch vào

In

Giải mÃ

Văn bản

Định thời

Trích
mẫu

Phân
Phối

Khởi

Dừng

Hình 11: Sơ đồ khối mạch thu tín hiệu điện báo
Bộ dừng thu nhận đơn vị dừng có trong từ mà để kết thúc quá trình in và
điều khiển bộ phân phối tiếp nhận từ mà tiếp theo. Bộ định thời và bộ trích
mẫu chọn thời điểm trích mẫu ở giữa bits để xác định giá tri bits là 1 hay 0 với
xác suất ®óng lín nhÊt cã thĨ trong ®iỊu kiƯn mÐo tÝn hiệu điện báo thu đ-ợc.
1.2. Méo tín hiệu điện báo

Méo tín hiệu điện báo là sự thay đổi chiều dài đơn vị tín hiệu thu đ-ợc
so với tín hiệu đ-ợc phát đi.
S

t 'o to .100 t t
to
t0
b

a

.100

Trong đó ta, tb là khoảng thời gian trễ của s-ờn xung bên thu so với s-ờn
xung t-ơng ứng khi phát.
ảnh h-ởng của kênh dẫn cũng nh- các loại nhiễu bên ngoài môi tr-ờng,
sự đồng bộ kém là nguyên nhân gây ra méo tín hiệu điện báo, trong điều kiện
xấu nhất của kênh dẫn sẽ xảy ra hiện t-ợng gián đoạn thông tin. Méo đ-ợc
chia làm 3 loại là: méo lệch, méo đặc tính và méo ngẫu nhiên.
1.2.1. Méo lệch: Do sai sè møc ng-ìng  i g©y ra.
S

t ln I
to I

0
0

Với t là hằng số thời gian của kênh.

20

2i
.100
2i


1.2.2.. Méo đặc tính: Với điều kiện hằng số thời gian của kênh là t

> t0 thì độ

dài tín hiệu sẽ bị thay đổi theo cách kết hợp các bits.
1.2.3. Méo ngẫu nhiên: Do nhiễu và các nhân tố ngẫu nhiên tác động, méo
ngẫu nhiên đ-ợc định l-ợng bằng ph-ơng pháp thông kê.
2. Truyền ảnh tĩnh Fax
2.1. Nguyên lý và phân loại
Truyền tĩnh là dịch vụ sao chép văn bản hoặc bức ảnh trên cự ly xa bằng
việc biến đổi nó thành tín hiệu điện và truyền đi qua mạng điện thoại.
2.1.1.Nguyên lý
Bức ảnh gốc cần truyền đ-ợc chia thành nhiều phần tử ảnh, mỗi phần tử
đ-ợc gọi là một Pixel. Việc chia bức ảnh đ-ợc thực hiện bằng cách dùng
nguồn sáng có c-ờng độ sáng ổn định, độ hội tụ cao để tạo thành vệt quét có
kích th-ớc xác định chiếu vào từng phần tử ảnh theo một quy luật nhất định
gọi là quét dòng và quét mành. Do mỗi phần tử ảnh có độ sáng tối khác nhau,
mà tia sáng sau khi phản xạ từ bức ảnh sẽ có c-ờng độ sáng tối khác nhau
phản ánh cấp độ sáng của điểm ảnh. Tế bào quang điện thu nhận tia sáng phản
xạ có c-ờng độ thay đổi này và biến sự thay đổi đó của c-ờng độ sáng thành
tín hiệu điện.
Tín hiệu ra
Dây điốt quang

Tấm chắn

Xung đồng hồ
Văn bản gốc

Thấu kính

Trục cuốn

Khe sáng
Nguồn sáng

Hình 12: Nguyên lý biến đổi tín hiệu FAX
Để có thể truyền đ-ợc trong mạng thông tin, tín hiệu ra sau tế bào
quang điện đ-ợc khuếch đại và điều chế ( nếu là truyền dẫn t-ơng tù ) hc

21


biến đổi A/D ( nếu là truyền dẫn số ) sao cho không gây nhiễu lẫn nhau cũng
nh- thực hiện quá trình tách tại nơi thu ra khỏi tín hiệu thoại.
Bên thu sẽ thu lấy tín hiệu trong mạng và thực hiện biến đổi ng-ợc lại
để tái tạo bức ảnh, Fax có thể thực hiện việc truyền các bức ảnh có nhiều cấp
độ sáng mà đơn giản nhất là văn bản chỉ cần một cấp độ sáng của nét trên nền
là đủ cho đến những trang báo với khuôn khổ lớn, độ nét cao, nhiều cấp độ
sáng.
Fax ra đời năm 1942 với thế hệ máy cơ điện, cùng với thời gian và kỷ
thuật thì các thế hệ máy mới hơn đà ra đời, và cho đến nay, Fax đ-ợc chia làm
4 nhóm

G1: Truyền dẫn FM với mức trắng là 1300 Hz, mức đen là 2100 Hz , độ
phân giải 96 dòng/1 inch, tốc độ 6 phút/ 1 trang A4
G2: Giống nh- GI nh-ng tốc độ lớn gấp 2 lần, 3 phót/ 1 trang A4.
G3: Trun dÉn sè PCM víi kü thuật PSK, QAM, 32 cấp độ sáng tối,
tốc độ 1phút/1 trang A4.
G4: Trun dÉn sè trong m¹ng ISDN 56 kbs, độ phân giải 400 dòng/1
inch, tốc độ 5 giây/1 trang A4.
2.2. Các chỉ tiêu và đăng tr-ng kỹ thuật của Fax
2.2.1. Kích th-ớc và hình dạng vệt quét
Yêu cầu của vệt quét là hội tụ tốt, khả năng phân giải cao, độ chói lớn,
không nhoè, có kích th-ớc và hình dạng chính xác.
Hình dạng vệt quét hình tròn ( đ-ờng kính dn ) đơn giản hơn dạng vệt
quét hình chữ nhËt ( chiỊu réng a vµ chiỊu dµi b cã chiều dài b vuông góc với
ph-ơng quét dòng ), nh-ng dạng vệt quét hình chữ nhật có độ nét tốt hơn dạng
hình tròn.
dn = (0,92ữ1)dmin
Với dmin là độ phân giải yêu cầu của vệt quét hình chữ nhật b = dn , aĐộ chính xác của vệt quét trên trang báo là 5 m do vậy yêu cầu về ổn
định c-ờng độ sáng là 5% và rung động cơ khí là bé hơn 0,03mm về biên độ.
2.2.2. Cự ly hµng quÐt


22


Nếu cự ly hàng quét lớn thì tốc độ sẽ đ-ợc nâng lên, nh-ng hình sẽ
không nét, thậm chí có sọc, còn nếu bé thì hình sẽ mịn, đều.
Thông th-ờng thì chọn = dmin.
2.2.3. Kích th-ớc ảnh
Ngoài các máy chuyên dụng, thì kích th-ớc ảnh cỡ A4 là 210 x 297 mm

đ-ợc chọn làm khổ tiêu chuẩn.
2.2.4. Tốc độ quét và thời gian phát một ảnh
ảnh đ-ợc giữ cố định trên trống quay và quay với tốc độ N (vòng/phút)
thì N chính là số dòng quét trong một phút của máy.
Nh- vậy, một giây (s) máy sẽ quét đ-ợc N/60 dòng, và thời gian quét
một dòng là 60/N (giây).
Vận tốc quét dòng, mành V x

lN
N
; Vy
60
60

Số dòng quét của một ảnh là L/S - thời gian phát một ảnh là:

L
L
(phu t )
.60giay
N
N
2.2.5. Dải tần của tÝn hiƯu FAX
TÇn sè cùc tiĨu: fMin = 0 trong tr-ờng hợp có rất nhiều dòng quét có
cùng mức trắng.
DN
Tần số cực đại f Max
trong tr-ờng hợp cự ly 2 sọc đúng bằng 2
120
2.2.6. Chỉ số tác dụng t-ơng hỗ và sự đồng bộ

Bên phát và bên thu có tốc độ quét dòng, mành khác nhau, hoặc không
đồng thời bắt đầu mỗi dòng quét, mành quét sẽ dẫn ®Õn sù mÐo ¶nh.
Vxt Vxp l


V yt V yp 

ChØ số tác dụng t-ơng hỗ M đ-ợc xác định là

M

Cũng nh- yêu cầu đồng bộ là:

Vx


Vx
100l

Hai chỉ số này xác định cho chất l-ợng ảnh khi thu.
2.3. Các ph-ơng pháp biến đổi tín hiệu Fax
2.3.1. Fax cơ điện
23


Nguyên lý: Bức ảnh gốc cần truyền đ-ợc gắn định vào trống hình trụ và
đ-ợc quay bởi mô tơ ổn tốc.
Bộ biến đổi quang điện gồm nguồn sáng và tế bào quang điện có thể
chuyển động dọc theo trục của trống với vận tốc chậm d-ới tác dụng của bộ
giảm tốc gốm hai bánh xe 1 và 2 .

Nguồn sáng có c-ờng độ và phổ xác định đ-ợc hệ thấu kính dẫn quang
hội tụ thành vệt sáng có hình dạng và kích th-ớc nhất định dọi vào phân tử
ảnh trên trống, độ sáng của phân tử ảnh sẽ xác định c-ờng độ tia sáng phản
xạ tới tế bào quang điện, tức là c-ờng độ của tia phản xạ thay đổi theo độ sáng
của phần tử ảnh, và ở đầu ra của bộ biến đổi ta thu đ-ợc một điện áp có biên
độ thay đổi, đó chính là tín hiệu Fax.
1
motor

nhanh

chậm
2

Hình 13: Nguyên lý FAX cơ điện
2.3.2. Fax quang điện tử
Trong Fax quang điện tử, phần tử biến đổi ảnh quang điện gồm 1782
diode quang xếp thành dÃy thẳng và cách đều nhau trên chiều dài một dòng
quét 216 mm tạo ra độ phân giải 8 pixel/1mm.
Xung nhịp sẽ đ-ợc mạch quét đ-a vào để mở lần l-ợt các diode từ đầu
dòng đến cuối dòng để nhận tia sáng từ bức ảnh qua khe hẹp của tấm chắn và
thấu kính đ-a vào để biến đổi thành tín hiệu ra của Fax.
T-ơng ứng, ở máy thu gồm 1782 kim ghi nhiệt lên giấy fax nhạy nhiệt
để tái tạo hình ảnh.

24


Lớp nhạy
quang

(bán dẫn)

ánh sáng phản xạ từ 1 dòng ánh gốc
Tín hiệu ra

Lớp điện môi
(SiO2 )
1

2

3

Tấm cực tụ
CCD

1726 1727 1728

Quét điện tử

Hình 14: Nguyên lý FAX quang điện tử
2.3.3. Fax dùng cảm biến ảnh CCD
Động cơ bứoc
Thanh cuốn
Khay đỡ
Bản tin

ánh sáng

Thấu kính cầu

huỳnh quang

Cảm biến CCD
Thấu kính

Hình 15: Nguyên lý máy FAX sử dụng cảm biến ảnh CCD
ở đây, bộ biến đổi quang điện là các cảm biến ảnh CCD (change coupled
devices) thay cho dÃy diode quang, đó là một dÃy các tụ điện kiểu MOS.
Các tụ điện sẽ biến đổi ánh sáng từ mỗi pixel thành điện tích trên tụ,
mà sự có hay không các điện tích biểu thị các bits dữ liệu.
Các bits này sẽ đ-ợc bộ quét diện tử quét lần l-ợt để đ-a ra đầu ra giống
nh- việc đọc dữ liệu từ thanh ghi dịch.
IV. Các thiết bị hiển thị, vào ra số liệu

1. Màn hình
25