DTMF neboli tónová volba se poslední dobou stává stále běžnější záležitostí. Jak však DTMF funguje a v čem jsou její výhody by vám měl objasnit tento článek.

DTMF - Dual-tone Multi Frequency - je tón, který je složen ze dvou sinusových signálů o přesně dané frekvenci. Hodnoty jednotlivých frekvencí jsou voleny tak, aby nebylo příliš součástkově náročné vytvořit frekvenční filtry a zároveň, aby bez problémů prošly telekomunikačními telefonními cestami, kde je zaručena maximální šířka pásma cca 0.3 - 3.4 kHz. DTMF nebyla vyvinuta pro přenos dat. Je určena pouze pro přenos ovládacích signálů. V případě nouze lze standardně vyvinou až rychlost cca 10 znaků za sekundu (= 5 byte za vteřinu) na standardním dekodéru.
Standard DTMF přenosu je 50ms trvání tónu ku 50ms "ticha".  Při vyšších rychlostech nastávají problémy se synchronizací a časováním.

Použití DTMF :
DTMF je základní kámen řízení hlasových komunikací. Moderní telefonie pomocí DTMF vytáčí, nastavuje ústředny atd. Pomocí tónové volby se ve vyjímečných případech přenáší jednoduché plovoucí kódování na nízkých frekvencích, převážně na vysílacích frekvencích kolem CB pásma (27 MHz). Používá se pro přenos informací mezi radiostanicemi, dálkové ovládání po telefonu s hlasovým navigátorem, selektivní volby atd.. 
DTMF umí generovat téměř každý mobilní telefon po navázání spojení. Pokud nemáte telefon vybavený možností generování tónové volby, lze použít tzv. dialer. DTMF bylo hned od počátku vymyšleno tak, aby bylo možno použít i zvukový přenos a kódy bylo možno zachytit jakýmkoli mikrofonem. 

Jak se tvoří signál DTMF ?
Jak ukazuje tabulka, jedná se vždy o dvě frekvence, které se amplitudově sčítají. Oba vstupní průběhy musejí být sinusové a měly by mít stejnou amplitudu. Norma uvádí odchylky frekvencí typicky  ± 0.7 a max.  ± 1.5% od nominální hodnoty.  Vyšší z obou frekvencí může mít větší amplitudu - "být hlasitější" maximálně o 4 dB. Tomuto posunu se říká "twist" pokud je twist +3dB, pak je vyšší frekvence "hlasitější" o 3dB. Pokud by byla "hlasitější" nižší frekvence, byl by twist záporný. 
 

Tabulka frekvencí :

Tabulka je pro přehlednost uspořádána jako maticová klávesnice. Protnutím X a Y dostanete dvě mixované frekvence. 

Jak je vidět, tónů je celkem 16, ale na běžných DTMF "pípácích" jich je pouze 12. Tóny A až D jsou takzvaně systémové. Běžný uživatel je k ničemu nepotřebuje. Používají se například na programování ústředen a jiné speciální funkce. 

Jak generovat DTMF
Profesionálové generují DTMF signál pomocí speciálních obvodů (např. MT 8880), ale generování DTMF může obstarat i procesor. Stačí připojit na jeho dva výstupní piny RC článek a softwarově zajistit generování správných kmitočtů. Zajistit správné kmitočty se však často povede pouze použitím vhodného Xtalu pro procesor samotný. To zase způsobí nestandardní dobu vykonávání instrukcí. Proto se tato metoda používá pouze v jednoduchých aplikacích.
Pro generování DTMF lze samozřejmě použít i speciálních obvodů do telefonů a dalších.
 

Jak rozeznávat DTMF
DTMF není snadné detekovat a rozeznávat s uspokojivou přesností. Často se používá specializovaných obvodů. Existuje sice prokazatelně funkční řešení generování i detekování DTMF procesorem (většinou PIC) ale jedná se vzhledem ke složitosti algoritmu a náročnosti na procesorový čas spíše o vyjímky. 
Nejčastěji se jako dekodér používá MT 8870 nebo jeho deriváty. 
Většina dekodérů detekuje pouze náběžné hrany sinusovek. Proto funguje spolehlivě generování DTMF z obdélníkových pulsů, upravených RC články. Citovaný MT8870 používá dvě pásmové propusti 6. řádu se 
spínanými kondenzátory, na jejichž výstupu je už dost čistá sinusovka, ačkoli na vstupu zdaleka tak "čistá" nebyla, všechny vyšší harmonické jsou samozřejmě ořezané.

Pokud máte k této problematice co říci, napište nám. Připravujeme pokračování o selektivních volbách. Zde se budeme rozepisovat podrobněji o součástkové základně, použití v konkrétních aplikacích atd..