Funcionamiento del teléfono clásico
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El teléfono clásico está formado por dos circuitos que funcionan juntos: el circuito de conversación, que es la parte analógica, y el circuito de marcación, que se encarga de la marcación y llamada.
Tanto las señales de voz como las de marcación y llamada (señalización), así como la alimentación, comparten el mismo par de hilos; a esto a veces se le llama «señalización dentro de la banda (de voz)».
La impedancia característica de la línea es 600 Ω. Lo más llamativo es que las señales procedentes del teléfono hacia la central y las que se dirigen a él desde ella viajan por esa misma línea de solo dos hilos. Para poder combinar en una misma línea dos señales (ondas electromagnéticas) que viajen en sentidos opuestos y para luego poder separarlas se utiliza un dispositivo llamado transformador híbrido o bobina híbrida, que no es más que un acoplador de potencia (duplexor).
Circuito de conversación: la bobina híbrida telefónica
El circuito de conversación consta de cuatro componentes principales: la bobina híbrida; el auricular; el micrófono de carbón y una impedancia de 600 Ω, para equilibrar la híbrida. La híbrida consiste en un transformador con tres bobinados, L, L y L, según se muestra en la figura 1. Los componentes se conectan de acuerdo a la misma figura 1.
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La señal que se origina en el micrófono se reparte a partes iguales entre L y L. La primera va a la línea y la segunda se pierde en la carga, pero L y L inducen corrientes iguales y de sentido contrario en L, que se cancelan entre sí, evitando que la señal del micrófono alcance el auricular. En la práctica la impedancia de la carga no es exactamente igual a la impedancia de la línea, por lo que las corrientes inducidas en L no se anulan completamente. Esto tiene un efecto útil, cual es que parte de la señal generada en el micrófono se escuche también en el auricular local (efecto «side tone»), lo que permite que quién habla se escuche asimismo percibiendo que el «circuito no está muerto».
La señal que viene por la línea provoca la circulación de corrientes tanto por L como por L. Estas corrientes inducen, sumándose, en L la corriente que se lleva al auricular. Si bien la señal que viene por la línea provoca la circulación de una pequeña corriente por el micrófono, este hecho no afecta la conversación telefónica.
El medio de conversación real es algo más complejo: a) añade un varistor a la entrada, para mantener la polarización del micrófono a un nivel constante, independientemente de lo lejos que esté la central local; y b) mejora el efecto «side tone», conectando el auricular a la impedancia de carga, para que el usuario tenga una pequeña realimentación y pueda oír lo que dice. Sin ella, tendería a elevar mucho la voz.
En la actualidad los terminales telefónicos son construidos con híbridas de estado sólido y no según el transformador multibobinado indicado anteriormente. Las híbridas de estado sólido, que se construyen con un circuito integrado ad hoc (como el MC34014P de Motorola) y unos cuantos componentes electrónicos, tienen una respuesta de frecuencia más plana ya que no usan bobinados. Los bobinados (impedancia inductiva) introducen distorsión al atenuar mucho más las señales de alta frecuencia que las de baja frecuencia.
Las híbridas de estado sólido se utilizan en conjunto con micrófonos de condensador y altoparlantes de 16 ohms.
Circuito de marcación
El circuito de marcación mecánico, tiene por función establecer conmutaciones rápidas de la línea telefónica, abriendo y cerrando un interruptor. Está formado por un disco de marcar, que tiene un resorte y un regulador centrífugo que mantiene constante la velocidad de giro del disco. El usuario tensa el resorte haciendo girar al disco en sentido horario, y soltándolo después. El disco, cuando retrocede movido por la tensión del resorte, acciona un interruptor el número de veces que corresponde al dígito marcado, cuya cifra se corresponde con uno de los diez orificios que posee el disco, identificado de uno a nueve. El cero va a lo último porque emite 10 pulsos. La velocidad de generación de los pulsos, fue históricamente determinada basándose en el tiempo de respuesta necesario para que los sistemas de conmutación electromecánica "Conmutación (redes de comunicación)") operaran confiablemente. La mayoría de los sistemas telefónicos usó una velocidad de 10 pulsos/segundo.
El timbre va conectado a la línea a través del «gancho», que es un conmutador que se activa al colgar/ desactiva al descolgar. Una tensión alterna de 75 V en la línea hace sonar el timbre si el microteléfono tiene activado el «gancho» (si está "colgado").
Como la línea alimenta el micrófono a 48 V, esta tensión se puede utilizar para alimentar, también, circuitos electrónicos. Uno de ellos es el marcador por tonos, que fue desplazando a la conmutación electromecánica gracias a varias ventajas sobre aquella. Tiene lugar mediante un teclado que contiene los dígitos y alguna tecla más (* y #), cuya pulsación produce el envío de dos tonos simultáneos para cada pulsación. Estos circuitos podían ser tanto bipolares (I²L, normalmente) como CMOS, y añadían nuevas prestaciones, como repetición del último número (redial) o memorias para marcación rápida, pulsando una sola tecla.
Timbre
El timbre electromecánico, que se basa en un electroimán que acciona un badajo que golpea la campana a la frecuencia de la corriente de llamada (25 Hz), se ha visto sustituido por generadores de llamada electrónicos, que al igual que el timbre electromecánico, funcionan con la tensión de llamada (75 V de corriente alterna a una frecuencia de 25 Hz, enviada superpuesta a los 48 voltios de tensión continua de la línea). Suelen incorporar un oscilador de periodo en torno a 0,5 s, que conmuta la salida entre dos tonos producidos por otro oscilador. El circuito va conectado a un pequeño altavoz piezoeléctrico. Resulta curioso que se busquen tonos agradables para sustituir la estridencia del timbre electromecánico.
Un error muy común es creer que el tono de llamada que percibimos en el auricular, se corresponde con el timbrado del abonado llamado al otro extremo de la línea. Esto no es así, de hecho incluso puede nunca llegar a sonar el otro teléfono aunque escuchemos el tono de llamada, ya que ambas cosas se generan por separado: el tono de llamada es una señal de 1 kHz introducida por la central telefónica, ya que la frecuencia de 20 Hz es inaudible.