. i

.-...

....

i..

...... .-.-l.--.-.l --...-l. --..---."-

INDICE :

...................................................................................................... 1 A-) Apanrto Tclcfamco 4

.................................................................................... 4 C.-) M-~~CM ........................................................................................ 6

..................................................................................... 12

E.2.-) Com&ón Aaa6gica - agita¡. ............................................................... 23 F.-) de 10s de Conmnitación.. .............................................. 30 G.-) Funciones B ~ c a s de Conmutaci6n.. .......................................................... 3 1 G.1.-) SupeMSión ............................................................................................. 31 G.2.-) Control ................................................................................................... 32

(3.3.1 .-) Seiídi&ón Supervisora.. .................................................................... 33 G.3.2.-) SeilahI56n de Direcci6n.. ..................................................................

H.-) Si- BBsico de Conmutaci6n ................................................................ 34

I ,I.-) control ........................................................................................ 36 I .2.-) Control F V O ~ V O . .................................................................................. I .3.-) ~ontrol (hnún ........................................................................................ 37 J .-) Arquitecturas de la ConmUtaQ6n Digits¡ ...................................................... 38

K.-)Estnictura de las redes de tres etapas ........................................................ 42 K .l.-) Estnictura TST ....................................................................................... K .2.-)Estnictura STS ....................................................................................... 44 K .3.-) Comparaci6n de las estnicturas TST y STS ............................................ 45 L .-)Redes de mh.9 etapas

M .-) Técnicas de Servicio Cirwtal .................................................................... 48 M .l.-) Genemci6n de Tonos ............................................................................. 49 M .2.-) Recepción de Tonos M .3.-) Supresores de Eco Digital ..................................................................... 52

m c & n

B.-) Tslef6nicas..

D.-) F h Pasa - Bajas

......................................................................................

E. - )Cow&dmA/D yD/A ....................................................................... 9 E.1.-)Conver&n Dig¡tal-Analóg¡a ................................................................ 19

. .

G.3.-)SeilahI56n ............................................................................................ 33

33 G.3.3.-) S-6n de Llamado ...................................................................... 33 G.4.-) Rovisi6n de rutas de wnexi6n ................................................................ 33

36 I .-) Conceptos de Control ...............................................................................

36

J.l.-) T&nicas de Interfase Term¡nal .................................................................. 38 J.2.-) Funciones de Interfase Terminal. 38

42

...............................................................

47 .................................................................................

49 .............................................................................

N . - ) A " de Control .............................................................................. 53

N .2.-) Control Compartido.. ................................................................................ 54 N.l.-)ControlCmtrat ......................................................................................... 53

N .3 .-) Control Distnido.. .................................................................................. 8 .-) Diag~~~stico de Mantenimiento y Administraci6n. ........................................... 0 .-) OPaaQón de algunos Sistemas de Comtaci6n ........................................... 0 .l.-) S i N ú m . 1 ESS ................................................................................. O .2.-) Si- GTE GTD -5 EAX ......................................................................

55 56 57 59 62 -~

0 .3.-) Si- ITT 1240 ...................................................................................... 64 P .-) Propuesta de Dweflo ...................................................................................... 73

Bibliografúi ............................................................................................................ 75

Conmutador Tdcfónico DWW c

Introdncción :

El proceso de la conmuiación digital se refiere a hacer posible que por lo menos entre 4 abonados (nuestro caso en partidar) se establezca una comunicación de tdéf0no a teiéf0no pudiéndose ampliar el sistema para un mayor número de abonados.

El término dighi imptica que en el disefío de todo el sistema de c4mmutación no intervengan dispositivos mecánicos como lo son los relevadores.

En el proceso de la conmuiaci6n telef6nia intervienen distintos tratamientos aplicados a la seaal de voz como son: la conversión de voz de dógica a dig¡tal, para cada SeELal de voz que se esté coatrolando en nuestro sistema.

Por ejemplo: para poder lograr el enrutamiento deseado entre los cuatro abonados considerados en nuestro sistema, cada SeHal de voz necesita ser convertida a su forma digital (ceros y unos), para posteriomente ser controlada apropiadamente.

Es asi como nuestro sistema completo esiará constituido por: un sistema que limitara el ando de banda para la señal de voz a aproximadamente 3.3 Khz.; io aial permite obtener solamente la señai de la voz andando otras señalea cuyas frecuencias no caen dentm del ancho de banda de peso, evitando así cierta distorsión en la seliel que entrega en su salida nuestro sistema decomuniaci6n.

Una etapa ADC (Conversión AMiógica a Digiial) y otra etapa DAC (Conversión Digital a A~iógica), la etapa ADC constituirá la comunicación del abonado fuente hada el Sistema de m u f t i m 6 n y la etapa DAC constituirá la recepción de información del sistema multicanalizador bacía el abonado destino.

etapa AM: y una DAC.

Esto se logra con un ñItr0 pasabajas con una fkmencia de corte fc. de 3.3 Khz.

Es asi como cada abonado estará confando por un FPB (Filtro Pasa Bajas), una

I I r "

.. .

",,.

.

".I

... ". .

r.

.. ..

C.

.. .. c.

e..

..

c,.

-.

F

c-.

L.

I. .

,--

U

FiltfO Pasa D A C 4 Bajaa

C O N M U T A D O R

A B O N A D O I I

FIG. 1.-

Cada abonado esiá identiñado por su número clave en binano para poder estabiecer la c o ~ c a c i 6 n entre dos abonados, pudiéndose dar el caso de dos connuiicacionesalmismo tiempo erl elsistema.

FIG. 2

La se8aliz9cibn que se utilizs únicamente se reshinge a usar:

i) Tono o señal de llamar

U) ocupado

iii) contestado

iv) Voz

Dividiremos la expoc-ión __ nuestro sistema en varios tópicos, para poder lograr una

mayor ciaridad en la comprensión de su funcionamiento, y ñnalmente conciuiremos

con una propuesta de diseño para nuestro m u i t i d o r y su funcionamiento.

A-) Aparato Tdd6nico Y

B.- ) Señ8ks Teld6nicaa :

E&en algunas d e s que se manejan en todo aparato telefónico que son al menos l a ss i gu iu l t e8~es~cas :

1.-) Colgado. 2.-) De~i~lgad~. 3 .-) Tono de marcar 4.9 Tono de llamar

6.4 Tono de ocupado. 5 . 4 contestado

7.-) Dwcado

9.-) Repique lo.-) voz.

8.-) M~lthCUen&

El aparato telefónico esta constituido por : l.-)DiscoGmeradordepulsosconaiatrotemiinales( i-1, i-2, k-1, k-2). 2.3 Micro Teléfono con 3 terminales 3.-) Campana de llamada

1.1 Disco generador de pulsos :

Es el mecanismo que genera pulsos por medio de la separación periódica de los contactos normalmmtecerradoq~vecescomoeldi~tomarcado(Diezenelcasode1cero). En el caso del teléfono de teclado se usa el marcador tel&nico que es un circuito iaegrado que contiene un traductor del digit0 tecleado a su número de pulsos equivalmtes. El teclado es una matriz de contactos de cuatro renglones por tres columnas.

2.2 Micro Teléfono :

Es un dispositivo capaz de convertir señales acústicas en señales eléctricas y Viceversa, está compuesto de un receptor y un transmisor.

A conthuaciión se muestra un dkgmu del aparato teldónico.

* .

c.

C.- ) Moduhción PCM (Moaui.ción por Pubor Codifmdos).

La modulaci6n PCM consiste en un sistema de modulación digital constituido por una etapa de d c n c i 6 n y otra de cd6caci6n. En este tipo de modulaci6n la sefíal tiene forma de símbolos discretos (paquete de 8 dígiios).

Cuintüicación.- Consiste en asignar una tensión especíüca a un valor que toma la muestra deuna señal. Su realización se Ueva a cabo corno seilustra en la figura 3 .

Rilooa

FIG. 3.- cuaritificación de una seflal.

La sefíal x(t) es m u ~ e a d a a intervalos regdam, las muestras se introducen ai cumtiücador, la salida del cuantiñcador Xc(t) aproxima a la señal de entrada at).

La diferencia existente entre X(t) y Xc(t) es ruido de cuantiñcnci6n (ver fig.4.-).

I. I

!

FIG. 4.- Cuantificacibn de muestras.

En ai caso de la fisura 4.- se tienen cuatro niveles de d c a c i ó n , para tal número de niveles se tiene un ruido de cuantiñcación El. Si se tuvieran 8 niveles se tendría un ruido E2, de tal forma que:

E2= (1/2)E 1 para aiantificación uniforme (mismo tamaño de paso).

A contimiaciónsemueatraenlatablailarelacióndel valorraíz nisdraticomedio (ran) de la aeííd, ai valor rcm del ruido por cuantiñcaci6n.

No. de niveies de reiación S/R (db) cuantiñcación senoide voz

16 26 15 32 3 21 64 38 27 128 44 33

Tabla 1.- Relación !VR con c w d 6 d ó n d o n n e .

. ...

.....

. ,...

, .

... ,. .

r.

C d i i c ~ n . - La segunda etapa en la modulación PCM es la codifi&ón, esta consute en la asignación de una palabra binaria auna muestra cuan@& El código awar es de la forma :

n zaiwi

i=l

siendo wi = peso wrmpondiente ai digit0 i

Dependiendo del número de niveles de Cuantiñcación se tiene la longitud de la pplabra binane, es decir :

8 niveles = (2p palabras o paquetes de 3 Orgtos. (ver fig. 5 )

Oil+

o 1000 1 1 0 0 0 1 O 0

nnn Codiga a trrnsndtiioe

FIG. 5.- Codiñdón de las muestras cuantificadas.

r .

'.

r

r.

r..

.. r-

... c

... -...

~.

.. .

La forma de redizar un sistema PCM se muestra en la fig. 6.-

I I

FIG. 6.- Diagrama a bloquea del PCM lined.

La forma de funcionar del PCM es :

La longitud de la escala de cuBllfificBción es

n

i=l paraunaampütuddeentradaXen Zai 2"-1 = X

La codificación semencid se lleva a cabo como

al DivideelrangoendosmitSdea.cs1silaampütud de lamuestraestaenlaparte

a2 DNidecadamitadendorcuartaspartes,esuno para supesior, (X > (li2)N) es O si X < (Ii2)N.

la parte superior y O para la inferior.

De igual forma m e con los dígitos sucesivos.

x es la muestra tomada en un tiempo dado, se compara con Zai

six> Y el comparador emite un 1 siX<Y el comparador emiteuno.

En ambos caws el valor es guardado en el almacén de dígitos en cud614 añadiendo a la suma de pesos, el peso correspondiente activado. El reloj determina la secuencia de los eventos, el objetivo del regenerador es estabilizar * la d d a del comparador, ver ñg.7.-

ir 1 I > PERiODO DE LOS DIGWOS

U SALIDA DEL COMIWUDOR I SAUDAREGENERADA

FiG. 7.- Aproximací6n de una muestra X con 3 digitos.

r..

Al aproximarse X con el primer digito el comparador emite un 1 (Y < X ) y

queda fijo , hego el, segundo dígito es 1, ai hacerse la comparución este digito

pemiaaece en 1 (Y < X). El tercer dígito queda en cero ( Y > X) , fioalmente se tiene :

110

Cabe mencionar que el tamafío de paso en la escala de cuantiñwión lineal es

uniforme (S = tamsilo de paso).

En el diseño de los sistemas PCM es necesBno limitar en banda lascfld que en nuestro caso d v o q para aicanzardicha liniitaciónenbanda se emplean filtros los d e s pueden ser activos o pasivos. Los filtros activos se c(vBcteTízsll por emplear en su constnicción elementos como transistores, ampiificadores operacionalq fets, etc. (componentes que tienen ia capacidad de amplificar algún parámetm del ciraiito), en cambio los filtros pasivos se d e r i z a n por que se collst~yen con elementos que no tienen ia cuaiidad antenor, entre estos se enauntran los resistores, bobinas, Capacitores, etc. De acuerdo a las freaiencias que dejan p m los filtros estos se clasifican en: pasabajas, pasa-banda, pasa-altas, pasa-todo y rechazabanda. En nuestro caso como ya

sun filtro pasabajas con fkxencia de corte fc en 3.3 Khq es maicionamoautiluaremo decir el filtro dejará pasar~en&deOhasta3.3Khzqueeselanchodebanda deia voz. La figura 8 iiusira ia respuesta del filtro pasabajas en distintas situaciones :

..

U

RESPUESTA DE UN FiLTRO PASA BAlAs

FIG. 8.- Respuesta del filtro pasabajas

-“-*-.--I--

,. .

. ,

”.. En la figura se muestran las respuestas de un filtro pasabajas ideal (línea cob),

real (línea punteada). Un parámeim importante de los filtros es el orden de los mismos ya que con esto se indica que tanto atenúa el W o por década o octava, paraunordende1,elfiltro atenúa12dBporoctavaobien 2OdB por d8cada,paraun orden de 2 el filtro atenúa 24 dü por d W a o bien 40 dü por década siguido esta regla y ad para ñltros de orden mayor. Al parecer si aummtáSemos el orden del ñItro a un valor muy grande comegirhos el ñltro idad pero en la figura se anota que este no es el caso ya que en la íiwa~encia de corte se observa un sobretiro como lo predice el anbüsis de Fourier, a este efecto de los filtros se le conoce en si como fe-niómeno de Gibbs.

utilizaremos un filtro pasa-bajas con fe en 3.3 Khz para ümitar en banda la señal de voz, por tener mejores caractcristic~s utitlnrmios filtros activos (ya que estos pueden ampli6car la sefiii2 si es necesario) disezlamos un filtro PaJabajas de cuarto orden Butterwortb , de acuerdo ai desarrollo siguiente:

La función de transferencia del filtro pasa-bajas con retroalimentación múltiple (orden 4). H(S) es la siguiente:

Anteriormente mencionamos que para &os de implementaciión del circuito PCM

- Il(RlR3) H(s) =

SC (~/R~+~/R~+~/R~+SC~ ) + ~ ( ~ 2 ~ 3 1

reduciendo

De la ultima d i ó n se observa que la ganancia a bajas fiecuencies es:

. .

e .

La W 6 n de transferencia desnormalizada del ñIho pasabajas para orden par es:

r

c

...~

..

c

.- I

.. r

Comparando la ecuación de tmwfemcia demonnalizada con la función de transferencia obtenida para el ñitm pasa-bajas con retraelimmtaci6n dt ip le se obtiene:

W$ * ck= iI(R2R3C1C2) -11-3 1

"0 * Bk= (1/R1+1/R2 + I/R3)*(1/c2) --------- > 2

Puesto que tenemos msS variables que d o n e s estas no pueden ~ e c determinadas por lo tanto proponemos:

C1 =K*C -- --------- --> 3

c =c2

10 UF

fc Con C ___----------- -->4

La franieacia de corte del filtro es fc = 3.3 Khz sustituyendo este valor en la ecuación dela capacidad C setiene:

10 UF c = ----

3.3 KHZ

C = 0.003 uF

fc = 3.3 KHZ I-> w o = 18.84 w s e g

Despejando R2 y R1 de las d o n e s 1 y 2 respectivamente

1

Kck Wo2 C2 R3

1

R2 = ---a 5

* -

..

r..

..-

. .

?^I

...

c.

^ . v..

” .

P.

?. .. I

...

r-

.. .

P-

..,.

I_..

c

.. P

c..

* (0.76537p K<= - - =0.07323

4(1.ooOoXl+l) r

T o d o K = 0.06

- L

.. '

. .

c1

r

r.

*.

-.

~..

r..

Si C = 0.003 uF -> C2=0.003 uF

C1= KC = 0.06*(0.003) uF

C1= 180 pF

Delaecuación7

1 0.76537 * ' R3=-- -_--- 2 (0.06)(18.8495)(1.0)(0.003~1+1)

[ 1 +- (1 - 4(0.06)(1.ooO)(1+1)/ 0.765372) ]

R3-1= 82 K o h R3-2 = 33 K o h

Con estos valores podemosdcterminar ' R2wLSMuyendo en laecuación8

R 2 - 1 ~ 68 Kohms R24= 150 K o h

Encontramos R1 sustituyendo los vaioresdeR2 y R3 en laecuación6

-1 R2 R1=--- - =---

KCkW$C2R3G G

puesto que G = -1 entonces

R2-1= R1-1= 68 Kohms y R2-2 = R1-2 = 150 K o ~

En el diseño de la segunda parte del fütro usamos los valores

Bk= 1.847759 y ck' 1.000000

De aquí que

(1.847759p

4(1.00)(1+1) K<= - = 0.42677

. _^. , -4.4". .._. -.-

/_I.

<. . .

^ , . I

. .

, , . I

.. . c ,.

m-.

- .

I,.

. .. c*

* ..

.,. ..

W"

..

P-

Se toma C = 10 u F / 3.3 Khz = 0.003030 unno K = 0.42677667 utillazando K = 0.33.

C1 = KC = (0.33) (0.003 10 -6 ) 5 9.9 * 10 -lo

por lo tanto C2 = 0.003 UF

c1= 0.001 UF

R3= 1/2( ( Bk) /kWoCk C(1-G)) *l+-(1-4kCk(l-G)/Bk2)1n

% = 24754.207 ( 1 +- 0.4761952 )

R3-1= 33 K , R3-2 = 12 K.

ParaR2 :

R2 = I / KCkWo2C2R3

Sustituyendo valores R 2 = 27 K ohms y R2-2 = 56 K o h .

R1= I / KCkWo2C2R3G

Puesto que la ganan& es igual u 1 , obtenemos los mismos valores para R1 i@es a los de R3.

El filtro rewiltante es el siguiente :

...

E.- ) CONVERSI6N AID Y D/A . La conversión ND es la transformación de señales analógicaa en forma digital.

Mientras que la conversión D/A es la obtención de señales analógkas a partir de datos digitales.

que las señaies digitales seráu generalmente binanas. Las sefíales analógicas pueden tenerla forma de voltajes o comentes, en tanto

EJ.-) convenión dw 8 8n-a @AC)

La conversión de unaseilal digital en su correspondiente(voltaje o comente) d ó g i c a puede lograrse por düerentw métodos, que se podrían clasificar en dos grupos : i) Métodos estaticos ii)Método de di~kión en tiempo

En los estáticos, la sefíal digital CerrarB. una serie de intemptores de acuerdo con un

Por el contrario, en la conmutación por división en tiempo se cierra y abre un

p.strón constante (mientras la entrada digital lo sea ) para controlar comentes o voltajes.

interruptor de acuerdo con un patrón dinámico de modo que el valor medio del voltaje y la comente correspondan al valor deseado.

DAC por conmutación de corriente-

Este tipo de convertidor se caracteriza por un conjunto de fuentes de comente que sc conmutan sobre un modo de salida.

Cadaunadedlas~rrcspo&aunbitdelaentrada~tal. Enla fisura semuestra un DAC de 4 bits, en este sc emplean una serie de reaistorea individuales cuyo valor ha sido calailado de modo que se establezcan comentes proporcionales a los pesos binarios rwpsCtivos para los colectores Q7-QI0, estas comentes se conmutan luego sobre la saiida o sobre la linea dealimentaa '6n mediante el control lógico de entrada y los transistores QI-Q4. La quinta fuente de comente, el transistor 46, se emplea para crear un nivel de &encia adecuado mediante el operacional Al, el resistor Rs y la referencia extema Vra. El operacional controla la linea de polarizacibn de bases lográndose el equiliino necesario de entradas cuando se cumple que:

vref+ Vosal IQ6= I__--- = 125 uA

Rs

----.-e- - - ., - *"-.A---

?- . La comente por 47 tiene que ser igual ya que los voitajes resistom,? etc. de los

circuitos de miisor son idénticos. El transistor QS, por su we, tiene doble área de emisor que los anteriores, mientras que su resistencia de emisor es la mitad de la que tienen Qó y 47, de modo que el coqunto conducirá una comente doble. EL total no se va6 afactado al unir las dos partes; así que el coiecior de QS conduce exactamente una comente doble de IQó, esto es :

IQ8=WQó)

Esta igualdad de las caídas Vbe en transistom que conducen comentes proporcionales mediante la asignación de áreas también proporcionales es algo exmm&m& importante en los circuitos analbgicos de precisión, como es el caso de este DAC. En fomia similar, Q9 tiene cuatro veces el área de emisor de 47 y su resistencia de emisor es un cuarto de la de aquél, lo que nos da exactamente para IQ9 cuatro veces la comente de colector de QlO.

Esta proporción de acuerdo a los pesos binarioS, continúa con QIO, que tKne una área de emisor 8 veces mayor y una resistencia de emisor que es un octavo de la de QlO, de modo que IQlO ES 8 vects IQ7.

Desde luego, estos cálailos están basados en la suposición de que las entradas digitales után todas a nivel bajo, con lo que Ql-Q4 están bloqueados. Si algunas de las entradas digitales pasa a un nivel aho, el transistor mespondiente (dentro del grupo Ql-Q4) derivará la comente del resistor de la hente a V+ A través de Q5. La comente de salida isai estará dada por la suma de las comentes seleccionsdas:

DondeDnrepresentala entrada digitai.

Fig 10 . Convertidor DIA simple de 4 bits por conmutación de comente.

DAC por conmata& de vohjsr

Este p p o de DACs trabaja Wcamente mediante la coI1Ii1utBci6n de un nodo entre los voltajes de otros dos. En la fig. 11 se muestra esta estructura, que puede conshuu3e * eñuaiemente utituando intermpores MOSFET y 16gica CMOS para los manejadofes. Em combinas * '6% junto con mistores de película delgada, r d t a ideal para un proceso de fabricsCión monolitico. En este caso aparece también una red de escalera R-2R.

FiG. 1 1 .- DAC común de conmutación de voltajes

, .. . . .. I .<- *-..*&I- --

EspeeiTiucionu importaotea c i ~ lor DACS

Los tres parsunetros clave para especificar un DAC son laresoluci611, la ikiüdad y el tiempo de establecimiento. Le resoluci6n se refiere al wmcro de bits de la entrada digital, y por lo tanto al número de salidas analógicas ditkentes. El menor inaanenro de la salida d6g ica que puede tenerse es pues, el voltaje de referencia dividido entre ese número, es decir, 2a, donde a = n.

mide normalmente en unidades relativas al bit menos sigoiñcativo. Dicho valor ideai se reiiere normalmaite a la mejor linea reda que una los extremos.

Otro parámetro que se confunde fiecuentunente con la linealidad es la . monotonicidad, que indica que la salida aumentará siempre que awnente la entrada digitai. El tiempo de establecimkto se especifica a menudo tanto para d o n e s pequellos

como para escaiones grandes en los datos de entrada En ambos casos se trata de alanzar el valor estable de salida con aproxhaci6n iguai o menor a 1 LSB.

La mayor parte de los DAC dejan pasar alguna SeElal de la conmuk6n digital en los elementos de wntrol directamente a la salida por efecto de las capacidades internas, produciendo parpadeos de salida en las traasiciones mínimas de entrada. incluso las propias SefISles digitaies externas pueden inducirse en la linea de salida shnplemenie por acoplamiento capacitivo al nivel de las terminales del circuito integrado.

La lineaidad especifica la desviagbn de la salida con respecto al valor ideai, y se

I.. .

E2 I) convurión Aad6gka - Digitd (ADC)

En el caso de los convertidores digital ahelógico es posible hacer una c W d 6 n entrelosquemanejan directament e la sefíal y los que aplican técnicas de divisi6n para del tiampo para redizar ia conversibn. Siendo casi en su totalidad del tipo de entrada por voltaje. Aunque es más usual cWcarlos de merdo a la forma en que se realiui la conve6n.

La8 fOmM de Oonvenibn An> nib hpOrtUittr SOD:

a) Conversi611 paralela o flash

b) Convd6n por aproximaciones sucesivas

c) Conversión por iategraCión o de rampa

Designándose a los convertidores de acuerdo a la técnica que utilizan para reaütar la conversi6n.

a.-) Conversi6n paralela o flash :

En este tipo d e d 6 n seutiliza un comparador para cada posible nivel de entraday se codiñca ia salida en binario, como se ilustra en la fig. 12.- siguiente:

r.

rll

FIG. 12.- Conversión paraieia o flash.

Por lo gemmi, este tipo de cOwertidOrcS utilizan una arquitcciura iutema "de tubería" o "ennnlinAl "que permite procauudighbnte un resultado almijmotiunpo que se & d a iaadquisicióndeunanuenentrada.Estat&nicaseuuadaizaporsa bastante rápida y paniitir obtener un nuevo resuhtdo en cada puis0 de doj. Por otro lado la cantidad de canpadores -0s por bits de co&6n es igual a 2 elevado alan de aquí que el número de comparadores crezca dpido respecto al numero de bits de la convd6n.

Además de las complicaciones debidas al n-0 de elementos, otra limitación es la imprecisión resultante de los vohajes de desbalance de los comparadores. La dükenck

entre niveles adyacentes puede ser apenas de unos müivolts y, Si la "suma de desbaiances" de un par de comparadores adyacentes supra este valor, la red I6gica de descodiñ&6n fecibdunasefhd ilwmmst * ente desde el punto de vista lógico. Aunque la red de dcscodiñuición haya sido diadbda previendo este problema, neceSariameate se producirá un error de salida. En los ciraiitos integdos el problema se complica aún más debido a la necesidad de mantener la docidad y la capacidad de la pastiUa Una solución a este problema es utilizar parte del ciclo de conversi611 para ajustar automáticamente el cero de los comparadons.

b.-) Convertidor de aproximaciones sucesivas

Este tipo de convertidor se basa en el empleo de un convertidor DAC dentro de un Sistema lógico que actúa sobre el hasta lograr que su salida comsponda con la entrada. Comspondiendo la entndaal DAC con la salidabuscada En la fig 13 se muestra el diagmma a bloques del convertidor por aproximaciones SUCCSiVBS:

FIG. 13.- Convertidor de aproximaciones sucesivas.

-., c.- ) Convertidor de integraci6n:

Este tipo de comrerSión se basa en el empleo de rampas heales obtenidas a la salida de un intcgmdor anal6gico controlado, por una y otra señal. El convertidor de integraci6n másusado ea el de doble rampa, en la figura 16 ,a contiicusCión se muestra el diagmma a bloques del mismo: I_

.,. .

V m i

FIG.- 16.- Convertidor de integraci6n.

La señal de entrada del integrador ea conectada alternadamente a tierra, a iaseñaldeentradaoaunaseñalde refaencia mdianteunconmutador,lasaüda del htegdor pasa despub a un comparador y luego ai sistema 16giCO y de sincronizltción.

En la figura el rqgktm de aproximaciones sucesivas es una red 16gica que realita d algoritmo que le da d nombre ai converiidor, el comparador compara la señal de entrada con la salida del DAC y devuelve el resuliado al registro en el cual al tennino de la convasión se tewirá el resultado esperado.

de la figura 14 .-: El funcionamiento puede ser comprendido mejor a partir del diagrama de tiempos

- 1 9 4

Q3

FIG. 14.- Diagrama de Tiempos.

Como se observa el registro de aproximaciones sucesivas SAR al inicio tiene todos sus bits en cero, excephiando ai bit más si@cativo (MSB). El valor anai6gico corresponde con el de media escala, y un penodo después el comparador le indica al SAR si laentndaostaporencimaoporabajodeestevalor. En elcaso de que estepor encima el S A R mantiene el MSB en uno y d o esta por debajo en cero.

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Luego el S A R pone en uno al segundo bit MSB y conthúa suceSivamente asi hasta que el bit LSB sea establecido y probado. El resultado de este proceso desde el punto de vista de la seííaí analógica, es que el valor de prueba converge hacia el valor de la señal de entradq como se muestra en la figura 15.- :

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FIG. 15

Este esquema puede ser trasladado a un programa de computador y si se añade la int& adecuada se puede emplear la computadora para realizar el algoritmo de aproximaciones sucesivas sin necesidad de emplear el S A R

La convemión se realiza en tres etapas, en la primera se realiza el auto ajuste, durante esta etapa se ajusta a cero la salida del integrador y se anulan los voltajes de desbalance del sistema. En la segunda etapa se realiza la integración de la señal de entda, durante esta la variable se integra a un tiempo fijo, determinado por el sistema de control. Por último en la terca etapa la entrada del intcpdor es conectada a la referencia durante un tiempo variable, hasta que la salida del integrador haya regresado a su valor iniciai. Quedando el tiempo necesario para lograrlo en el sistema de control lógico.

La ecuación siguiente:

Describe al proceso anterior, en éstaNxx se d e r e al número de conteos en la etapa conversión comspondiente y V i al voltaje de salida del integrador. Esto también puede escribirse como:

ya que Nde será el resultado ñnal.

Las únicas iüentes de error en un convertidor de integración de doble rampa d i d o comaamente solo pueden ser el voltaje de referencia y las variaciones del reioj.

Entre algunas apücaciones practicas de este convertidor eatán el convertidor A/D de 3 1/2 &$os y el convertidor de carga equiibrada.

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. . Espcdf%dona importantes de loa convertidom A/D

Las especiñcaciones de este tipo de convertidores son bastante similares a las de los D/A,pero existen algunas difaencias . entreellos.

Resolución. :

número de entFadaJ que pueden codiñcarse. La entrada mas pequeña que puede ser distinguida es "la decir entre 2 elevado a la potencia n en Sistemas binanos o entre 10 elevado a la potencianen sistemas decimales.

L d d a d . : La linealidad especüica la desviación que presenta la relación entrada salida con

respecto a la ideal. La iinddad diferencid especiñca el tamaño, con respecto al id@ del escalón dóg ico entre dos valores digitales adyacentes. En el caso de convertidores de aproximaciones sucesivas existe una especificación que se relaciona con "los c6digos fattantes". Si se emplea un DAC para hacer un convertidor AID de aproximaciones sucesivas, multará que no se producii$n ciertos Códigos de saüda si lam lineaüdad diferencial excedede 1 LSB. Velocidad del convertidor AID .- Se especifica como velocidad de conversión, la máxima frecuencia con que pueden obtenerse mcvos resuhados.

La resolución se reñere al número de bit de la salida digital, y por lo tanto del

de entrada a escala complcia" dividida entre dicho niunero, es

RaZón-M&h En rigor, convertidor en el que el factor de escala entre los valores de entrada y

referencia no depende de ningún valor ni cociente de valores de componentes, de modo que no se ve afectado por las variaciones de temperatura, envejecimiento, ni por las

variaciones del proceso de fabricación.

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P.-) PROPUESTA DE D B a O :

De acuerdo a lo anteriormente mencionado podemos describu de manera general el funcionamento del conmutador digital a construir, advirtiendo de antemano que las características especiñcas de este no han sido totalmente deñnidas.

Nuestro sistema está constituido por un sisoema PCM y un Filtro Pasa Bajas; este bloque wnatituye la parte de recepción - transmisi6n de cada aparato tei&Nco .

Otro bloque y el más importante del sistema lo constituye la etapa enrutamiento , para la que sólo nos concretamos a descriii la forma en como podemos lograr la wmunicación entre dos teléfonos ; mediante un muitiplexor de cuatro entradas y dos lineas de selección, se tomauna muestra de las cuatro lineasdeentrada, ésta sehacellegpraun de - muitiplexor que nos pemitká conectar ésta linea con el teléfono destino. Con lo que se logra establecer la comunicación entre dos teléfonos.

La forma de habilitar los multiplexom y danultiplexores utilizados es codificando el discado del teléfono, es decir; utiüzando los pulsos que se generan en el discado, de ésta forma se tiene una manera casi directa de establecer la comunicación entre dos teléfonos.

Otro aspecto de nuestro sistema es implem6ntarlo con un bloque contador que nos permita generar tramas de cada uno de los cuatro teléfonos, para posteriormente selecciow estas.

Debido a las Características del sistema, el enrutamiento se puede hacer también por medio de un sistgna con micropromador, en este caso en pari¡& el mimpromador 80188, haciendo USO de las memorias RAM y ROM , así como otros pormenores del sistema.

. PROPUESTA DE DISERO:

DEMULTIWOR

C.I. : Ciiwlton intcgmaor , WINO Rl(r3t peor Eejis, mdihtdomr y dcrndbdons.

INDICE

1) INTRODUCCI~N

11) DESARROLLO :

1) funcionamiento general 2) señales telefónicas 3) conversión A D y D/A 4) etapa de recepción 5) etapa de transmisión

HI) CARACTEIUSTICAS

IV) RESULTADOS

v) BIBLIOGRAFÍA

VI) DESPEDIDA

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Generalmente y cuando se decide llevar a cabo el desarrollo de un proyecto, no se tiene mucha idea de las complicaciones que este pueda presentar .En un principio solo viene a la mente los elementos que son los protagonistas principales de el sistema que se desea construir , que para nuestro caso fueron los aparatos telefónicos ,pero quedan ocultos toda la serie de procesos implícitos que harán posible el funcionamiento del sistema.

Sólo a través de ir profundizando poco a poco en el análisis de las características que el diseño propio del sistema exige y se van desarrollando las ideas que hacen posible construir las etapas que acopladas darán forma al sistema deseado.

El conmutador telefónico consta de cuatro abonados que se puedan comunicar entre sí, pudiéndose establecer dos comunicaciones simultáneas .

II) DESARROLLO

1. - Funcionamiento general

Las ideas básicas del conmutador son las de digitalizar la señal de voz de cada usuario , y enviar los bits de esta digitalización a través de un solo canal de transmisión , con el objetivo de poder utilizar una sola línea de transmisión por cada abonado en la etapa de conmutación ,y ,poder así rutear las conversaciones como sea necesario .

Cada uno de los cuatro bloques del sistema completo está compuesto de una etapa de transmisión y una de recepción ,una etapa de multiplexores que permiten la salida de la señal, una etapa de multiplexores que permiten la llegada de la señal ( voz) y una etapa de codificación de las señales de discado y

descolgado , estas se utilizan para generar los pulsos de selección de la línea a la que se quiere conectar , a cada abonado le corresponde un dígito que lo identifica y mediante la codificación de la señal de discado ; esto es . se cuentan los pulsos marcados en el teléfono y se convierten en pulsos TTL y este pulso será la señal que haga la petición de línea en la etapa de conmutación , esto por medio de un bus que conecta a los pines de selección de los multiplexores de las etapas de transmisión y de recepción de cada bloque . Cuando se hace la llamada el destino recibirá esta señal de llamada .A continuación se describe cada una de las etapas, de acuerdo a la secuencia de las ideas que fueron surgiendo para el diseño del sistema.

2. - Señales telefónicas :

Las señales telefónicas utilizadas fueron : colgado, descolgado y discado.

La señal de discado( número del abonado al que se quiere llamar) se codifka por medio de un contador binario( 7493) ,cuya lógica periférica lo dispone para que solamente cuente de 1 a 4 y de a cuerdo al número binario que el contador genere ( que depende de el número que se marque en el disco del teléfono ), se activará una de las cuatro líneas de salida ( Lx) de un decodifkador ( 74138) conectado a la salida del contador ; cada una de estas líneas activará los multiplexores de transmisión y de recepción del bloque del abonado al que se llama( 2, 3 o 4 si se llama del abonado 1 ), siendo esta por lo tanto la señal de llamada. Esta señal provocará que la información (señal de voz digitalizada ) pueda entrar y salir del bloque abonado al que se llama.

De acuerdo a la nomenclatura utilizada se tratan de los multiplexores Tx,Txb,Txb', Txa' y txa de acuerdo a si se recibe llamada o se hace la llamada .

El contador se inhibe o se activa de acuerdo con las señales de colgado y de descolgado , si el teléfono se descuelga ,el contador se activa y recibe el código del disco , si el teléfono se cuelga ,el contador se resetea . la señal de descolgado activa los multiplexores Tx y Rx de cada abonado , haciendo esto posible la llegada y la salida de información del abonado que llama y por lo tanto la comunicación con los otros abonados .Además esta señal de descolgado se utiliza pera generar la señal Sx .

Esta señal Sx activa un demultiplexor de recepción del bloque destino. Cada bloque tiene tres demultiplexores de recepción cuyos circuitos de conexión están dispuestos para que se active solo el demultiplexor que corresponda a la señal que este recibiendo. Es decir, si el abonado transmisor es p,e, el abonado 1 y el abonado receptor es el abonado 2 , el abonado 1 genera S1 , pulso que activará el demultiplexor que recibe la trama de información del abonado 1 en el abonado 2 .

3. - Conversión AID y DIA :

El problema original fue precisamente : i, cómo lograr procesar la señal de voz , tal que, se tuviera toda la información en un solo hilo conductor y no en un bus de 8 líneas que son las que proporcionan el A/D utilizado ( A/D 804 ) ? .

Para que la señal de voz pudiera ser transmitida se utilizó la multicanalización por división en tiempo. Este proceso consiste en ir leyendo bit por bit la digitalización que se esta llevando a cabo de la señal analógica que se está transmitiendo, por medio de un multiplexor ( 4051) ,y un contador binario (7493) a cuya entrada tiene conectado un reloj que esta generando pulsos con una frecuencia de 1.2Mhz . El digitalizador nos proporciona un bus de salida de 8 líneas , si estas 8 líneas se conectan a las 8 líneas de entrada de un multiplexor , se podrá obtener la lectura

de los datos digitalizados en una sola línea de transmisión , por medio de la conmutación de línea por línea del multiplexor ,esto conectando un contador a las tres líneas de selección que tiene el multiplexor y el contador estará exitado por una frecuencia de 1.2Mhz.

En el lado de la recepción , el proceso se invierte , la información multiplexada se recupera con un demultiplexor y se procesa por medio de un convertidor digitalíanalógico ( DAC 08 ) ,aquí también, la frecuencia de operación del reloj que exita al contador conectado a las líneas de selección del demultiplexor es de 1.2Mhz .La señal recuperada se pasa por un filtro pasa bajas con el fin de eliminar el ruido de cuantización .

4. - Etapa de recepción.

La etapa de recepción está constituida por 4 multiplexores (405 1) y una etapa de conversión D/A ( ya explicada en el punto anterior ).

El sistema completo tiene un bus de 4 líneas ( S1 , S2, S3 y S4 ), S 1 es una señal que producirá el descolgado del abonado 1 . S2 la que producirá el descolgado del abonado 2. S3 la que producirá el descolgado del abonado 3 . S4 la que producirá el descolgado del abonado 4 .

Sx se produce utilizando el pulso negativo del descolgado , este pulso se ajusta a un nivel TTL ( 5v ) y se aplica a un flip-flop D (74175 ) para producir una señal de UNO con el descolgado y así activar los demux Tx ( demux de transmisión ) y Rx ( demux de recepción ). El flip-flop D tiene conectado al pin de clear una compuerta nand que tiene como entradas la salida misma del flip- flop y una señal CLK 1 ( 1 khz ) para que al momento de colgar se produzca un CERO y se desactiven Tx y Rx impidiendo así , la entrada o salida de información.

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Este UNO y/o CERO generado por el descolgado se opera lógicamente con otro UNO constante pera producir la señal Sx . P.e ,si el abonado que llama es el 1 , el descolgado del abonado 1 producirá la señal S I y esta señal activará el demux de recepción que recibirá la trama de información enviada por el abonado 1 a cada bloque del sistema ; i,e, existe un demux en cada uno de los abonados que recibirá exclusivamente la trama del abonado 1 . Entonces cuando un abonado llama y la trama enviada por este se transmite a todos los demás abonados receptores , pero solo uno de estos abonados receptores , tomará la señal enviada y este será el abonado que recibirá la señal de llamada Lx .

5.- ETAPA DE TRANSMISI~N . La etapa de transmisión está constituida por un A D 804 un mux 4051( ya explicados anteriormente ),y un conjunto de 5 multiplexores; todos ellos tienen sus pines de selección dispuestos para que se activen cuando estos reciban el número binario correspondiente al abonado al que pertenecen .

Este juego de cinco multiplexores consta de dos partes ; Tx ,Txa y Txa' se activan con el pulso de descolgado ,es decir , el descolgado permite la salida de la trama de información del abonado que hace la llamada. Txb y Txb' se activan con la señal Lx; es decir , se activan cuando reciben la petición de línea (reciben la señal de llamada ) de otro abonado y permitiendo así , la salida de la trama de mformación .

Para la descripción de nuestro sistema desarrollado ,se toma como base uno de los cuatro abonados que lo constituyen ,pues el sistema completo es simétrico ,es decir , todas los bloques (abonados) son iguales .

La interface entre el aparato telefónico y la etapa AD-D/A de transmisión -recepción debe ser una bobina híbrida .

Se recomienda el uso de algún chip para decodifícar los pulsos del disco del teléfono ,pues resulta realmente problemático convertir estos pulsos a niveles TTL y decodificarlos ,debido a los rebotes del sistema mecánico del disco del teléfono .

IU ) CARACTERISTICAS

El sistema se alimentó con una fuente de 5V, y los teléfonos con una fuente de 12V.

El sistema se desarrollo usando tecnología TTL . Los dispositivos utilizados fueron básicamente :

multiplexores 405 1 contadores 7493 decodifícadores 74138 flip-flop's D 74175 compuertas AND compuertas NAND inversores timer 555 DAC 08 ADC 0804 OPAMP 741

W) RESULTADOS

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El avance real del sistema, fue construir la mitad completa del sistema total, es decir, se implementaron dos bloques-abonados completos ,tal que se hizo posible la comunicación entre ellos. Y el sistema total se obtiene duplicando totalmente lo ya implementado para obtener el sistema con 4 abonados .

Faltó implementar la bobina híbrida para cada abonado del sistema y usar algún chip decodificador para los pulsos de discado .

El sistema se implementó en protoboards .

v) BIBLIOGRAFÍA

* Redes de conmutación telefónica y sistemas de rechazo.

izt apalapa Texto para el curso de comunicaciones IV en la UAM

Yudiel Pérez Espejo

* Introducción a la teoría y sistemas de comunicación .

B.P.Lathi ed. Limusa

* Diseño Digital

M.Morris Mano

ed. Prentice hall

* Amplifícadores operacionales y circuitos integrados lineales.

Robert F. Coughlin Frederick F. Driscoll

ed. Prentice Hall .

Vi) DESPEDIDA

Cuando en épocas pasadas se llega a presentar a nuestra mente alguna reflexión sobre el grado de complejidad de el proyecto terminal que tenemos que realizar , esto parece más complicado de lo que en verdad es .

Puesto que el aprendizaje adquirido en las UEA's cursadas durante toda la carrera van conformando toda la herramienta teórica y técnica que se requiere para el desarrollo de dicho proyecto .Así también es necesario resaltar la Unportantísima aportación que de manera más que devocional nos ha brindado toda la planta docente del área de la ingeniería electrónica ;aportación que va más allá de la simple transmisión de conocimientos y conceptos derivando en la misma generación de criterios propios que nosotros como estudiantes podemos llegar a concebir.

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BIBLIOGRAFÍA:

*.- Curso Básico de Sistemas Conmutadores Telefónicos - David Talley

Telecomanmications Consutting Engineer. Ed. Glem S. A. Buenos Aires Argaitllia. 1974

*.- Telephony and Telegraphy And Introduction to instruments and Switching Systems

Third Ediion. -Sydney F. Smith.

*.- Modern Telephony

Algonquin Colleg. Ed. Prentice Hall Englewd Cliff N.J. 07632. 1989.

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*.- PCM and Di@ T d s s i o n Systems -Frank F. E. OWEN, B. Sc. , M.I.E.E.

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- A@ 1982 Vol. 60 Núm. 6 Part. 2 System 4ESS.

Vol. 61 Núm 4, lOA Remote Switching System

*.- Revistas de : Electrical Communication ALCATEL.

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