Como funcionam os telefones

Embora a maioria de nós nem perceba, o telefone é um dos aparelhos mais surpreendentes já criados. Se você deseja falar com alguém que está distante, tudo o que tem que fazer é pegar o telefone e discar alguns números. Você é imediatamente conectado àquela pessoa e pode conversar com ela. A rede telefônica estende-se internacionalmente, sendo possível falar com quase qualquer pessoa no mundo.
Quando você compara tal situação com aquela de 100 anos atrás, quando poderia levar algumas semanas para enviar uma mensagem escrita a alguém, você percebe o quão surpreendente é o telefone.



Um telefone simples

Surpreendentemente, o telefone é um dos aparelhos mais simples que você possui. Ele é tão simples que, quase um século após a sua invenção, a conexão telefônica das nossas casas não mudou. Se você possui um telefone antigo, da década de 1920, pode conectá-lo a um ponto telefônico e ele funcionará perfeitamente.
O interior de um telefone simples é assim:


Como você pode observar, ele contém três partes.
  • Um interruptor - para conectar e desconectar o telefone da rede (geralmente chamado de gancho). Ele se conecta quando você tira o telefone do gancho.
  • Um alto-falante - geralmente um pequeno alto-falante de 8 ohms.
  • Um microfone - no passado, os microfones dos telefones eram bem simples: grãos de carvão comprimidos entre duas finas placas de metal. As ondas de som da voz comprimiam e descomprimiam os grãos, mudando a resistência e modulando a corrente que passava pelo microfone.
Você pode discar de um telefone simples como este batendo rapidamente no interruptor do gancho. Todos os interruptores telefônicos ainda reconhecem a discagem de pulso. Se você tirar o telefone do gancho e bater rapidamente no interruptor por quatro vezes, o interruptor da companhia telefônica compreenderá que você discou o número "4".

 Telefones mais modernos
O único problema com o telefone mostrado na página anterior é que, quando você fala, escuta sua voz pelo alto-falante. A maior parte das pessoas acha isso irritante, por isso qualquer telefone de hoje possui um dispositivo chamado bobina duplex ou algo equivalente que evita isso. Os telefones atuais incluem também uma campainha, um teclado de discagem de tom e um gerador de freqüência. Seu sistema é mostrado na figura abaixo.

Ainda assim, é um aparelho muito simples. Nos telefones modernos há um microfone, um amplificador e um circuito eletrônico para substituir os grãos de carvão e a bobina de carga. O toque mecânico é substituído por um alto-falante e por um circuito para gerar um tom de toque agradável. Mas um telefone comum continua sendo um dos dispositivos mais simples atualmente existentes.

A rede telefônica: fios e cabos

A rede telefônica começa na sua casa. Um par de fios de cobre vai de uma caixa na rua até uma caixa (normalmente chamada de ponte de entrada) na sua casa. De lá, o par de fios é conectado a cada ponto telefônico da sua casa. Se sua casa tiver duas linhas telefônicas, dois pares diferentes de fios de cobre vão ate ela.



Caixa da companhia telefônica que se vê na rua. 
Ao longo da rua passa um grosso cabo preenchido com 100 ou mais pares de fios de cobre. Dependendo de onde você está, este cabo irá diretamente ao interruptor da companhia telefônica ou a uma caixa do tamanho de uma geladeira, que age como um concentrador digital.


Essa ilustração mostra a rede telefônica completa, incluindo conexões residenciais, torres de telefonia celular, centrais de comutação a longa distância e conexões transcontinentais. 

A rede telefônica: digitalizando e distribuindo

O concentrador digitaliza sua voz em uma taxa de amostragem de 8 mil amostras por segundo e resolução de 8 bits . Ele então combina sua voz com dezenas de outras vozes e emite-as por um único fio (geralmente um cabo coaxial ou um cabo de fibra ótica) até a companhia telefônica. Sua linha conecta-se a uma placa de linha na central de comutação para que você possa ouvir o tom de discagem quando tira seu telefone do gancho. Se você estiver fazendo uma chamada para alguém conectado à mesma central, esta simplesmente cria uma conexão entre o seu telefone e o telefone da pessoa para a qual você ligou. Se for uma chamada interurbana, a sua voz será digitalizada e unida a milhões de outras vozes na rede de longa distância. Sua voz viaja normalmente por uma linha de fibra ótica até a central do receptor, mas também pode ser transmitida por satélite ou por torres de microondas . 

Tons
No sistema telefônico moderno, o operador foi substituído por um interruptor eletrônico. Quando você pega o telefone, o interruptor detecta o fim da comutação e emite um tom de discagem para que você saiba que o interruptor e o seu telefone estão funcionando. O tom de discagem é a combinação do tom de 350 hertz e do tom de 440 hertz:
Você disca o número usando um teclado de discagem de tom. Os diferentes sons de discagem são produzidos a partir de pares de tons, como mostrado aqui:



1.209 Hz

1.336 Hz

1.477 Hz

697 Hz

1

2

3

770 Hz

4

5

6

852 Hz

7

8

9

941 Hz

*

0

#
O número que você disca no teclado do telefone soa assim:
Se o número estiver ocupado, você ouvirá um sinal de ocupado composto de um tom de 480 hertz e de um tom de 620 hertz, com um ciclo de meio segundo ligado e meio segundo desligado:

Largura de banda

A fim de permitir que mais chamadas interurbanas sejam transmitidas, as freqüências são limitadas a uma largura de banda de aproximadamente 3.000 hertz. Todas as freqüências abaixo de 400 hertz e acima de 3.400 hertz da sua voz são eliminadas. É por isso que a voz das pessoas soa de forma diferente ao telefone. Compare as duas vozes abaixo:
Você pode comprovar que este tipo de filtragem realmente acontece usando os seguintes arquivos de som:

Ligue para alguém que você conhece e toque o arquivo de 1.000 hertz em seu computador. A pessoa poderá ouvir claramente o tom. Ela também conseguirá ouvir os tons de 2.000 e 3.000 hertz. Entretanto, terá problemas em ouvir o tom de 4.000 hertz e não irá ouvir os tons de 5.000 e de 6.000 hertz. Isso acontece porque a companhia telefônica corta completamente esses tons.


Fonte : http://informatica.hsw.uol.com.br/telefones.htm

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