www.tinhgiac.com de tai thiet ke mach thu fm

www.tinhgiac.com de tai thiet ke mach thu fm tài liệu, giáo án, bài giảng , luận văn, luận án, đồ án, bài tập lớn về tất...

BÀI BÁO CÁO MÔN ĐỎ ÁN 1

GVHD: Lê Việt Tiên

Nhóm Sinh viên thực hiện:

Ngô Minh Cương

Trần Xuân Đường

Tran Hong Giang Nguyễn Duy Khôi Đông Hữu Tuyên Tran Viết T rung Dang Van Son

> N6i dung thuc hién: Thiét ké mach thu

FM

MỤC LỤC

LỚI NÓI ĐẦU G2223 SEEEE E3 E1 1111111 1111111111511 11111 4 CHUONG I: LÝ THUYÉT CỦA GIẢI ĐIÊU CHÉ TẢN SỐ 5 Chuong II: MOT HE THONG THONG TIN LIEN LAC DON GIAN 8

1.Ưu nhược điểm của EM - - 5 SE 1c E1 1n ng ng 9

1.1 Ưu điểm ctta FM o cececcccccccccccccccecceecesesesesesececesecesecececesesesecaeacacseseacaeas 9 1.2 Nhược điểm của EÌM - Ăn TH HH HH ngư: 10

1.3 Bang thong cia tim Hi€u FM «0.0 ~ 11

1 05) 8 a Ø 13

1.6 Bộ tách Bộ tách sóng sử dụng vòng khóa pha - - 15

1.7 Điều chỉnh 'V(CO G- SE xS SE 2 TT 11 011cc 16 Chương III PHẢN TH SE EEE£E£EEE£E£E£E£E£E£EEEEEeEeErkck cư cư cư co 18

1.1 Mach ang a 18

-2-5 Điều chỉnh điện áp dao động 2 + + SE SE EEH g rrrrrererree 20

6 Điều chế cân bằng sư ưng, 20 CHUONG IV | .QÄÄ ôÔ 21 1.Tạo tín hiệu FM sử dụng bộ điều chế cảm kháng và giải điều chế sử dụng 0n .45 22

2 Điêu chế và giải điều chế Fm âm thanh .- 22s £e£z£e£e£eze+xe: 24

4 Tạo tín hiệu EM sử dụng bộ điều chế cảm kháng và giải điều chế EM sư dung bo tach pha 26

Š.Tạo tín hiệu FM Generation sir dung điều chế dung kháng và giải điều chế

EFM sử dụng bộ tách sóng Foster-SeeÌey Q Q chen 28

6 Tạo tín hiệu FM sử dụng bộ điều chế dung kháng và giải điều chế FM sử dung b6 tach sOng A3 0 31

LỜI NÓI ĐẦU

Trong xu thế xã hội hóa ngày càng phát triển công nghệ số hóa các thiết bị ngày càng đa dạng, việc sử dụng thông tin tương tự cũng rất quan trọng các thiết bị vẫn dùng công ngệ này Và việc thu phát FM van con quan trọng tất nhiều trong đời sống Vì vậy chúng em chọn đề tài mạch thu FM cho thấy tầm quan trong của thu phát FM Nó được ứng dụng truyền thanh truyên hinh.vv Trong phần này chúng

em tìm hiểu phần thu FM Trong thời gian qua được sự giúp đỡ của thầy LÊ VIỆT

TIỀN giúp chúng em hoàn thành đồ án này

Bài làm còn nhiêu thiêu sót.Em xIn chân thành cảm ơn!

Bai Bao Cao Dé An 1

-4-CHUONG I: LY THUYET CUA GIAI DIEU CHE TAN SO

Các thành phần của tần số âm tân

Khi ta nói, khi phát ra âm thanh tín hiệu này rất phức tạp và có nhiều biến

đối liên tục tại một thời điểm các dạng sóng có thê xuất hiện như hình 1 bên dưới

Aunlinds lẾÌ su” i’ Ve wv vy an fh rare eve

Đề ghi lại tín hiệu thông tin ta có 3 phương pháp:

Đâu tiên là thể hiện dạng sóng ban đầu như hình I

Thứ 2 đó là lập đanh sách của tất cả các sóng thành phần chứa trong các

sóng phức tạp điều này được gọi là thành phần hoặc các tân số thành phan được thể

hiện trong hình 2

hiện phô của tân số Đó là biểu đồ của biên độ và tần số Mỗi đường thẳng đứng va

độ dài của nó thể hiện cho mỗi tần số khác nhau

Biên độ của sóng sin được thể hiện ở hình 3 Gần như tất cả các thông tin

Gần như tất cả các thông tin âm lượng của tiếng nói nằm trong dải tân từ 300KHz tới 340KHZz

Amplitude

brequency Hinh 3

Bai Bao Cao Dé An 1

-6-Mặc dù máy Oscilloscope chỉ thể hiện dạng sóng phức tạp ban đầu Điều quan trọng là chúng ta nhớ rằng ta đang chia các tần số biên độ pha với các nhóm sóng sin khác nhau

Chuong Il: MOT HE THONG THONG TIN LIEN LAC DON GIAN

Dải âm thanh phát ra của mỗi người là khác nhau Chúng ta phải tin thông tin có khả năng vượt qua một số hệ thông thông tin liên lạc

Bắt kỳ hệ thông thông tin liên lạc nào cũng bao gồm: máy phát, đường dây

thông tin, máy thu Và trong trường hợp tiếng nói điều này đạt được bởi chiều dài

dây cáp với micro và một bộ khuếch đại ở đầu ra và đầu kia có loa nỗi với một bộ khuếch đại khác

J 3c — Amplifier -————~. Communication link

(a wire in this example) Microphione

Hinh 4

Hệ thông thông tin liên lạc vô tuyến được sử dụng khi nó truyền khoảng cách dài hoặc khi gửi yêu cầu tín hiệu tới nhiều đích trong cùng một thời gian Nột trong những hệ thông khác đó là điều chế tần số trong đó các tín hiệu thông tin được sử dụng để điều khiến tần số của sóng mang Những cách làm này hiệu quả như nhau trong một số trường hợp nó tốt hơn điều chế biên độ

Tần số sóng mang được thực hiện trong việc tăng tín hiệu điện áp trong tín

hiệu thông tin cũng như việc giảm trong tần số Biên độ của tín hiệu thông tin lớn,

ngoài ra tần sô của tín hiệu sóng mang được địch chuyên từ điêm bắt đâu Tân sô Bai Bao Cao Dé An 1

-8-của tín hiệu thông tin là yêu tố xác định sự thay đỗi -8-của tần số thứ hai là bao nhiêu

Frequency modulated AN t the amplitude,

Hình 5

Trong hình 5 quá trình điều chế không ảnh hưởng tới biên độ

1.Ưu nhược điểm của FM

1.1 Ưu điểm của FM

Có 3 lợi thế của điều chế tân số trong hệ thông thông tin liên lạc

+ Trong phân cuối ta nhìn đó là thông tin tín hiệu điều khiển tần số của sóng

mang nhưng không ảnh hưởng tới biên độ của nó Bây giờ khi phát thì sẽ bị ảnh

hưởng bởi nhiễu điện, tín hiệu nhiễu sẽ chồng lên tín hiệu phát Được thê hiện ở

hình 6 bên dưới

An FM signal * Noise spikes

Nhiễu điện làm thay đôi biên độ nhưng không thay đối tần số của tín hiệu

Hình 6

Trong hệ thống AM giải điều chế được xây dựng đề đáp ứng những thay đôi

trong biên độ của tín hệu thu, nhưng trong thu FM giải điều chế chỉ là thay đối tần

số và bỏ qua những thay đôi của biên độ Nhiễu điện có ít hoặc không ảnh hưởng

trong hệ thông thông tin liên lạc EM

+ Dai tan cua tin hiéu FM rat rong so voi truyền AM Điển hình là tần số của

bang tan quang bá là 2500KHz Điều này cho chất lượng âm thanh tốt hơn, như

vậy nhiễu tín hiệu âm thanh, âm nhạc sẽ tốt hơn nhiều nếu sử dụng việc điều chế tân số

+ Khi dải điều chế FM đang nhận được 1 tín hiệu EM Theo sự biến thiên trong tân số của tín hiệu đến và nó được khóa nhận tại cùng một thời điểm Việc

khóa nhận của hai tín hiệu mạnh hơn và bỏ qua các tín hiệu khác cái này gọi là máy phát và có nghĩa là chúng ta có thể nghe FM trên đài phát thanh mà không có

su giao thoa từ các đài khác

1.2 Nhược điểm của EM

FM là truyền tải băng thông rộng Với băng tần trung bình khoảng 550khz

đến 1600KHz và một số ít lớn hơn IMHz Nếu chúng ta cô sử dụng FM bang cach

Bai Bao Cao Dé An 1

-10-sử dụng băng tần 2500KHz cho mỗi trạm điều đó có nghĩa không nhiều hơn bốn trạm có thể cung cấp Băng thông sóng này buộc ta phải sử dụng tần số sóng mang cao hơn thường là trong bang tan VHF, bang thông của nó từ §SMHz đến 110MHz Đây là chiều rộng của dải 25MHz và sẽ chia thành nhều trạm hơn

1.3 Băng thông của tín hiệu FM

Quá trình điều chế tần số sinh ra một số lượng lớn các biên tần (tần số phụ)

Về mặt lý thuyết, cdc dia biên rộng với mức công suất thấp và sẽ thấp hơn khi mà

di chuyén ra khỏi tần số sóng mang tân số băng thồn là 250KHz được lựa chọn đảm bảo một giá trỊ thấp cả sự biến dạng trong tín hiệu nhận được trong khi cho

phép nhiều trạm phát trong dải phát thanh VHE Tín hiệu liên lạc cái mà không yêu

cầu chất lượng cao có thể liên kết với nhiều trạm phát sóng , một băng thông hẹp

để cho phép truyền nhiều hơn tần số được phân bổ Thông tin liên lac biến thiên dung cho các tàu để vận chuyển thông tin ví dụ như chỉ sử dụng một băng thông 25KHz nhưng việc này chỉ dung cho các đài nói và chất lượng không quan trọng

Những băng thông không có mối liện hệ với tần số của tín hieeujt thông

hoặc có sai lệch tân số hoặc bất kỳ điều gì khác FM sẽ không giống AM ở điểm này

1.4 Giải điều chế tín hiệu EM

Máy thu FM rất giỗng máy thu AM Trong giải điều chế việc nhất là phải

tách thông tin tín hiệu quan trọng hơn việc điều chế biên độ sóng

Yêu cầu chủ yếu của việc giải điều chế FM là chuyển sự thay đôi của tần số

sang thay đối của điện áp với lương biến dạng tối thiêu

Đề đạt được điều này nó nên có các đặc tính điện áp lý tưởng/tần số tuyến tính, tương tự như những gì thể hiện ở hình 1ó

Amplitude of

Output Signal

A straight characteristic + Causes no distortion

; i

' Input Frequency

: FM Signal

Hình 16 Bộ giải điều chế còn được gọi là bộ chọn lọc hay bộ tách sóng

Bai Bao Cao Dé An 1

-12-Một vài mạch điện thiết kế có điện áp lý tưởng/ tần số tuyens tính được chấp

nhận và chúng ta đi xem xét 5 loại phố biến Trong mỗi trường hợp đều có những

đặc điểm chính:

Cách đề đối tín hiệu EM sang tín hiệu AM

Cách đề xác định lượng biến dạng trong tín hiệu đầu ra

Cách để loại bỏ tín hiệu nhiễu

1.5 Tách pha

Đây là việc đơn giản nhất của giải điều chế, nhưng việc này có một số hạn

chế Một mạch song song đó là mạch cộng hưởng lệch để mang sóng mang đến những đặc trưng bên trái

Ampiitude of

Ourput Signal

A

Thé curvature of the characteristic causes some distortion

Trong hình 17 ở trên chúng ta có thể nhìn thấy biên độ của tín hiệu đầu ra sẽ

tăng hoạc giảm theo sự thay đôi của tần số Ví dụ, nếu tần số của tín hiệu vào tăng thì biên dọ sẽ tăng, điểm điều khiển đi chuyển về phía bên phải trên biểu đồ Đây

là nguyên nhân tăng trong biên độ của tín hiệu đầu ra Do đó kết quả của tín hiệu

FM trong điều chế biên độ tại đầu ra rất đơn giản Trong hình 1§ bên dưới thê hiện

sơ đồ mạch điện của mạch tách sóng cộng hưởng lệch

De-tuned Diode Detector

09V

Hinh 18 Nếu cho nó trong vùng đánh thủng thì hoạt động của nó rất rõ ràng Tín hiệu

FM vào được đưa tới cực B của transistor và bên trong thì các mạch cộng hưởng lệch kết nối với nhau mà ta đã gặp ở phía trước Trong thực tế nó cũng ảnh hưởng bởi các cuộc dây khác, cuộn dây mà hoạt động như máy phát thứ hai Tín hiệu tại điểm kết nối của transistor bao gồm các thành phần điều chế biên độ, cái mà sẽ qua

diode tách sóng Trong hình 18 khi diode dẫn tín hiệu đặt vào trong cực dương

anot là điện áp đỉnh của tụ điện Khi điện áp giảm xudng dưới điện áp của tụ điện thì diode không còn dẫn và điện áp trên của tụ điện bị do ri cho tới khi tín hiệu vào

có thể vào bộ chuyến đồi

Tín hiệu ra qua bộ lọc thông thấp/khối khuếch đại Thành phần một chiều

không mong muôn được loại bỏ và bộ lọc thông thâp sẽ loại bỏ các nhiêu tại tân sô

Bai Bao Cao Dé An 1

-14-trung tần Một bắt lợi đó là trong tín nhiễu tăng đột biến sẽ đi qua diode tách sóng

và xuất hiện ở đầu ra Chúng ta sẽ phải tránh vẫn đề này, đó là phải loại bỏ nhiễu

AM trước khi đưa vào giải điều chế Ta làm điều này với mạch giới hạn biên độ

Tín hiệu FM vào

so pha

Bộ tạo dao động điều

khién dién ap

Hinh 22

Có thê lúc đầu toàn bộ hoạt động của mach dường như là vô nghĩa Chúng

ta có thể thấy trong hình 22 có một bộ dao động điều khiến điện áp (VCO) Điên

áp một chiều từ đầu ra của mạch lọc thông thấp được kiểm soát bởi tần số của bộ

dao động VCO Ngay sau đó điện áp 1 chiều tiếp tục giữ cho dao động chạy ở cùng

sao chúng ta muốn các dao động chạy ở cùng một tần số và lệch pha 1 góc 90 độ

Và nếu chúng ta đã làm, sau đó tại sao bạn không thêm vào một mạch chuyển đôi pha ở đầu vào để đổi góc lệch pha 90 độ Câu trả lời có thể được nhìn thây bằng

cách tưởng tượng những gì sẽ xảy ra khi thay đôi tần số đầu vào - như với một tín hiệu FM Nếu tân số đầu vào tăng hoặc giảm, tân số VCO được tạo ra đề tuân theo

nó Đề làm điều này, điều khiến điện áp đầu vào phải tăng hoặc giám Đó là những thay đôi cấp điện áp 1 chiều từ giải điều biến tín hiệu Các tín hiệu AM sau đó đi qua một bộ đệm tín hiệu dé ngan chan bat kỳ hiệu ứng từ làm ảnh hưởng các VCO

và sau đó thông qua một bộ khuếch đại âm thanh nếu cần thiết Đáp ứng tần số là

tuyến tính như trong hình 23

-16-Đề xem làm thé nao VCO được thực tế kiểm soát, chúng ta hãy cho rẳng nó đang chạy ở cùng một tần số như là một tín hiệu đầu vào không điều chế Dạng

sóng được biểu diễn như hình 24

Output Ey Ts

Hinh 24

Tín hiệu đầu vào được chuyền đôi thành một sóng vuông, cùng với đầu ra VCO tạo ra 2 đầu vào đến một công OR Hãy nhớ rằng công OR cho một đâu ra

băng 1 khi hai đầu vào là khác nhau về giá trị và đầu ra bằng 0 khi nó giỗng nhau

Hình 24 cho thấy tình trạng khi đầu vào FM là ở tần số sóng mang chưa điều chế

và đầu ra VCO là ở cùng một tần số và lệch pha 1 góc 90 độ Quy định một đầu ra

của công OR với một tỷ lệ đóng — mở của sự thông nhất và điện áp trung bình tại

đầu ra của một nửa giá trị đỉnh Bây giờ chúng ta hãy giả sử rằng các tín hiệu FM ở đầu vào giảm tân số (hình 25) Giai đoạn xung vuông của tín hiệu FM được tăng lên và mức điện áp trung bình bị giảm xuống từ cổng OR Tần số VCO sẽ giảm

cho tới khi tần số thích ứng của tín hiệu FM đến

Bai Bao Cao Dé An 1

Chuong III PHAN THU

1 Chuyén đối ngưỡng tân số

1.1.Mạch ăng ten

Tín hiệu này được đây lên bởi cuộn dây ăng ten nó điều chỉnh bởi bộ tụ cái mà kết nối cuộn sơ cấp của cuộn dây ăngten LI1.LI hoạt động như bộ tự động truyền

và tín hiệu nối cuộn thứ cấp cua Ll nạp dén cuc B cua transistor chuyén đôi

Q1(BEF194) thông qua C1(10n) C22 là tụ tĩnh chỉnh của bộ mạch L1-C22

1.3.transistor chuyển đổi

Bai Bao Cao Dé An 1