thiết kế máy thu fm

Máy thu phải loại bỏ các nhiễu không mong muốn, khuếchđại tín hiệu mong muốn và sau đó giải điều chế để nhận được thông tin ban đầu.Máy thu có rất nhiều tham số, nhưng chúng ta chúng ta

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG

ĐỒ ÁN II

THIẾT KẾ MÁY THU FM

GVHD : PGS-TS Phạm Hồng Liên SVTH :

MSSV :

Lời cám ơn

Trước hết em xin cảm ơn cô Phạm Hồng Liên đã tận tình hướng dẫn cũng như giúp đỡ em hoàn thành đồ án này Giúp em củng cố lại những kiến thức đã học và nâng cao hơn kiến thức của mình Qua đồ án này

em hiểu rõ hơn về máy thu và nguyên lý hoạt động của từng khối mach trong máy thu FM mà em đã được học ở trong môn điện tử thông tin

Em cảm ơn cô đã tạo điều kiện thuận lợi và giúp đỡ em hoàn thành tốt

đề tài này ,có đươc những kiến thức quan trọng trong thực tiễn giúp chúng chúng em cảm thầy vững vàng hơn cho mục tiêu theo đuổi của mình

LÝ THUYẾT

I Định nghĩa máy thu:

Máy thu là thiết bị đầu cuối trong hệ thống thông tin vô tuyến điện Máy thu cónhiệm vụ tiếp nhận và lặp lại tin tức có chứa trong tín hiệu chuyển đi từ máy phátdưới dạng song điện từ Máy thu phải loại bỏ các nhiễu không mong muốn, khuếchđại tín hiệu mong muốn và sau đó giải điều chế để nhận được thông tin ban đầu.Máy thu có rất nhiều tham số, nhưng chúng ta chúng ta chủ yếu xét các chỉ tiêu kỹthuật cơ bản của máy thu như sau:

 Độ nhạy: biểu thị khả năng thu tín hiệu yếu của máy thu Độ nhạy đươc xácđịnh bằng sức điện động cảm ứng tối thiểu của tín hiệu trên anten để đảmbảm cho máy thu làm việc bình thường và được đo bằng microvolt (μv) Điềukiện làm việc bình thườgn của máy thu là:

Muốn nâng cao độ nhạy của máy thu thì hệ số khuếch đại (AV, AI) của máy phải lớnhơn và mức tạp âm nội bộ của máy phải thấp (giảm tạp âm ở tầng đầu)

Ở siêu cao tần (f>30 MHz) độ nhạy của máy thu thường được xác định bằng côngsuất chứ không phải bằng sức điện động cảm ứng trên anten

 Độ chọn lọc: là khả năng chèn ép các dạng nhiễu không phải là tín hiệu cầnthu Nói cách khác, độ chọn lọc là khả năng lựa chọn tín hiệu ra khỏi các loạinhiễu tồn tại ở đầu vào máy thu Về mặt số lượng, độ chọn lọc được kí hiệu:

Ao: hệ số khuếch đại tần số fo

hệ số khuếch đại tần số f

Độ chọn lọc thường được tính bằng đơn vị dexibel:

SdB=20logSe

Đôi khi người ta dùng độ chọn lọc theo hệ số:

Máy thu lý tưởng có đặc tuyến hình chữ nhật

Trong dãi thông D thì A=conts

Ngoài dãi thông D thì A=0

 Chất lượng lặp lại tin tức: được đánh giá bằng độ méo của tín hiệu (méo phituyến, méo tần số, méo pha), chủ yếu là xét độ méo ở tần khuếch đại côngsuất âm tần để sao cho tín hiệu ra loa ít bị méo dạng so với tín hiệu đưa tới

bộ điều chế của máy phát

II.Sơ đồ khối tổng quát của mày thu:

1 Sơ đồ khối may thu khuếch đại trực tiếp:

Việc nâng cao độ nhạy và độ chọn lọc của máy thu bị hạn chế bởi những lý do:

 Số tầng khuếch đại không thể tăng lên tùy ý vì:

giảm (tụ kí sinh Ccb có thể gây tự kích)

cộng hưởng phức tạp, cồng kềnh

 Tần số cao khó đạt hệ số khuếch đại lớn

 Tần số càng cao thì dải thông càng rộng, làm giảm độ chọn lọc của máy thu

(D= ) Muốn có dải thông hẹp phải dùng mạch cộng hưởng có hệ số phẩmchất cao, có khi vượt qua khả năng chế tạo

2 Sơ đồ khối tổng quát của máy thu đổi tân (FM):

Tín hiệu cao tần được điều chế (AM, FM, PM) nhận được từ anten qua mạch vào qua

bộ khuếch đại cao tần RF được đưa vào bộ đổi tần để biến thaanhf tầng số tín hiệukhác gọi là tần số trung gian, nhưng quy luật điều chế vẫn không thay đổi

NHIỆM VỤ CÁC KHỐI:

 Mạch vào: là mạch nối liền anten với đầu vào của tầng đầu tiên của máy thu,

nó có nhiệm vụ chuyển tín hiệu cao tần nhận được từ anten thu đến tầng đầutiên và đảm nhiệ 1 phần độ chọn lọc của máy thu

Mạch vào bao gồm 3 thành phần:

 Bộ trộn tần: là quá trình tác động lên 2 tín hiệu sao cho trên đầu ra bộ trộntần nhận được các thành phần tần số tổng và hiệu của 2 tín hiệu đó

III Phân tích máy thu FM:

1 Mạch vào máy thu:

Mạch vào là mạch điện nối liền anten với đầu vào của tầng đầu tiên của máy thu Nó

có nhiệm vụ chuyển tín hiệu cao tần nhận được từ anten thu đến tầng đầu tiên và đảm nhiệm một phần độ chọn lọc của máy thu

Mạch vào bao gồm 3 thành phần:

Để điều chỉnh cộng hưởng mạch vào, người ta thường sử dụng các tụ điện có điện dung C biến đổi vì chúng dễ chế tạo chính xác hơn là cuộn dây có điện cảm biến đổi

Do phạm vi biến đổi của tụ điện lớn Cmax/Cmin, bền chắc, ổn định (do C ít biến đổi theo điều kiện bên ngoài)

Các mạch ghép anten với mạch cộng hưởng vào:

a) Mạch cộng hưởng ghép điện dung ngoài với anten:

2

L 1 1 2

L 2 1 2

Loại mạch này rất đơn giản nhưng ít được sử dụng do còn mang một số khuyết điểm

Ap và Av thấp phụ thuộc nhiều vào tần số Để khắc phục ta thường chọn cách ghép với tụ C có giá trị 0 ÷ 10 pF

b) Mạch cộng hưởng ghép điện dung trong với anten:

2 1

c) Mạch cộng hưởng ghép biến áp tự ngẫu với anten:

C 1

Dạng mạch này có độ ghép cố định (Ap ≈ 1), cho nên đối với siêu cao tần thì hệ số tạp âm rất nhỏ Vì vậy cách ghép này thường dùng ở tần số siêu cao, ngoài ra còn dùng với bộ khuếch đại dùng Transistor để tổn hao công suất mạch vào ít.

d) Mạch cộng hưởng ghép biến áp với anten:

2 Mạch khuếch đại cao tần:

Bộ này có nhiệm vụ khuếch đại tín hiệu điều chế cao tần đến một giá trị nhất định rồi đưa xuống khối phía sau

a) Các dạng mạch:

Khối khuếch đại cao tần trong máy thu có cấu tạo như các mạch cơ bản trên, tải củakhuếch đại cao tần có thể là biến trở, cuộn cảm hoặc mạch cộng hưởng

V c c 0

0

2

Nếu tải là điện trở thì hệ số khuếch đại của tầng sẽ tương đối đồng đều đối với mọi tần số Tần số càng cao thì hệ số khuếch đại càng giảm nhưng không nhiều Nếu tiến tới tần số cắt thì hệ số khuếch đại sẽ giảm nhanh.

Khi tải là cuộn cảm thì khi tần số càng cao, hệ số khuếch đại của tầng càng tăng Tấtnhiên tần số đó cũng không thể vượt quá tần số cắt, bên cạnh đó còn bị hạn chế bởiđiện dung của cuộn cảm

có thể điều chỉnh được như trong máy thu khuếch đại trực tiếp hoặc đã điều chỉnh

cố định ở một tần số như khuếch đại trung tần trong máy thu đổi tần So với mạch cộng hưởng thì có hệ số khuếch đại lớn nhiều lần so với tải điện trở hay cuộn cảm

b) Ghép tầng:

Trong phần khuếch đại cao tần và khuếch đại trung tần thì kiểu ghép tần bằng biến

áp là phổ biến nhất Đối với mạch mắc BC thì trở kháng ra của tầng nhỏ so với trở kháng ra của mạch cộng hưởng

Có thể ghép sang tầng sau theo kiểu biến áp, tự biến áp hay ghép điện dung Ngoài

ra còn dùng các kiểu ghép điện trở, điện dung hay ghép trực tiếp giữa các tầng

Bộ khuếch đại cao tần làm việc ở tần số cao, đầu vào và ra đều là khung cộng

hưởng nên dễ gây tự kích Nguyên nhân là do ghép kí sinh giữa đầu vào và đầu ra

Để tần làm việc ổn định thì thường dùng những biện pháp sau:

mạch cộng hưởng

3 Bộ trộn tần:

Bộ trộn tần: là quá trình tác động lên hai tín hiệu sao cho trên đầu ra bộ trộn tần nhận được các thành phần tần số tổng và hiệu của hai tín hiệu đó Mạch trộn tần dùng Transistor có thể mắc theo sơ đồ EC hoặc BC Sơ đồ BC thường được dùng trong phạm vi tần số cao và siêu cao, vì tần số giới hạn của nó cao

Các mạch trộn tần được mắc theo sơ đồ đẩy kéo có nhiều ưu điểm hơn so với sơ đồ đơn:

4 Mạch trung tần và tách song:

Nhiệm vụ chủ yếu của bộ tách sóng là dời phổ từ miền tần số cao về miền tần số thấp đồng thời làm biến đổi cơ cấu của phổ tín hiệu Để thực hiện việc này ta phải dùng các phần tử phi tuyến (diode, transtor…) và các phần tử tuyến tính có tham số biến đổi tuần hoàn theo thời gian Nói tóm lại là mạch tách tín hiệu âm tần ra khỏi tín hiệu điều chế và khôi phục lại tín hiệu âm tần ban đầu Phụ thuộc vào phương thức điều chế ta có hai loại mạch tách song: tách sóng tín hiệu điều biên (tách sóng biên độ), tách sóng tín hiệu điều tần (tách sóng tần số)

Các yêu cầu của khối tách sóng:

- Hệ số chọn lọc cao tần phải nhỏ.

Sơ đồ IC mạch trung tần và tách sóng MC 3361B:

Chân 1: Làm việc với tần số f=10.245 MHz

Chân 2: Crystal OSC: dao động nội dùng thạch anh làm việc với tần số f=10.245 MHz

Chân 3: Từ bộ trộn tần đưa ra tín hiệu

Chân 4: Là nguồn cung cấp của bộ trộn được nối tiếp với điện trở 18 K và đến đầu racủa bộ trộn

Chân 5: Là đầu vào của bộ giới hạn khuếch đại biện độ

Chân 6, 7: Được tách riêng ra từ bộ giới hạn và đưa đến dãy điều chế

Chân 8: Đưa vào xung quanh bên trong dãi điều chế

Chân 9: Thu tín hiệu audio đưa vào bộ khuếch đại cao tần

Chân 10: Đầu vào của bộ lọc biên độ từ cực âm

Chân 11: Tín hiệu đưa ra từ bộ trộn

Chân 12, 13, 14: Trong mạch thiết kế máy thu FM tương tự ta không sử dụng

Chân 15: Nối mass

Chân 16: Nối bộ lọc trung tâm

5 Bộ khuếch đại công suất âm tần:

cầu Chế độ làm việc thường được lựa chọn để hiệu suất cao nhất là chế độlớp A hoặc B

Các mạch khuếch đại công suất âm tần thường được sử dụng là OTL, OCL, BTL…

Ngày nay người ta thường dùng các mạch IC được tích hợp để giảm bớt sự phức tạpcho máy thu.

độ lợi

và Rz

Yêu cầu đề bài:

Chọn transistor Q1 = 2SC1214 có các thông số kỹ thuật sau:

)(

)()

Rtd1 =

Công suất ra trên tải :

PL1=

L1=

9 , 76

6 2

' 2

r w

hfef C

e b T e

1

2

1

6 6

Z f

C

C IF

) ( 676 22 10 7 , 10 2

1

2

1

6 8

Z f

C

C IF

(

)()(

0

1 2

)(8005

4)(

)(

2 2

2 2

mA

V Q

I

Q V R

cm

cm td

Công suất trên tải:



)(96.010.23,0.)10.7,10.2(

1

).2(

1

6 2

6 2

2

L f

90 10

1

5.91980

V R R

BB CC

CC b

) ( 45 10 8 1

5 9 1980

'

V R

10 25 90 4 , 1 10 25

3 3

) 2

(

1

6 2

6 2

0

pF L

1 1 1 1

C C C

Chọn C0 = 68 pF để C0 quyết định f0 trong mạch

8 24

12 0

0 0 11

10

11 10 11

10

10 4 22 10

4012

10 9

1 1

C

C C

C

C

nF C

C C

n C

C

C

C

46.41

,0

1

110

.4.22

11 11

8 11

b 21 C

n

h//

Rph

hSZ

7

2 2

8 12

11 10

11 10

10.16,13210

.4,221

10

C C

C V

1

2

1

6 12

0

pF Zc

Chọn : 42 48 4 248 ( )

10

1 10

1

tan

9  ITrung   

C Z Z

) ( 8 1 248 , 4 10 7 , 20 2

1

2

1

6 9

Z f

C

C dd

%100.10

NHẬN XÉT CỦA GVHD