Thiết kế mạch thu FM,ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

Đầu tiên là thể hiện dạng sóng ban đầu như hình 1.Thứ 2 đó là lập danh sách của tất cả các sóng thành phần chứa trong cácsóng phức tạp điều này được gọi là thành phần hoặc các

BÀI BÁO CÁO MÔN ĐỒ ÁN 1

tuthienbao.com

GVHD: Lê Việt Tiến

Nhóm Sinh viên thực hiện:

Ngô Minh Cương Trần Xuân Đường Trần Hồng Giang Nguyễn Duy Khôi Đồng Hữu Tuyên Trần Viết Trung Đặng Văn Sơn

 Nội dung thực hiện: Thiết kế mạch thu

FM

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐÂU

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 vẫn còn quan trọng rất 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 truyền hinh.vv Trong phần này chúng

em tìm hiểu phần thu FM Trong thời gian qua được sự giúp đỡ của thầy LÊ VIỆT TIẾN giúp chúng em hoàn thành đồ án này

Bài làm còn nhiều thiếu sót.Em xin chân thành cảm ơn!

CHƯƠNG I: LÝ THUYẾT CỦA GIẢI ĐIỀU CHẾ TẦN SỐ

Các thành phần của tần số âm tần

Khi ta nói, khi phát ra âm thanh tín hiệu này rất phức tạp và có nhiều biếnđổi liên tục tại một thời điểm các dạng sóng có thể xuất hiện như hình 1 bên dưới

Đầu tiên là thể hiện dạng sóng ban đầu như hình 1.

Thứ 2 đó là lập danh sách của tất cả các sóng thành phần chứa trong cácsóng phức tạp điều này được gọi là thành phần hoặc các tần số thành phần được thểhiện trong hình 2

Hình 2

Thứ 3 đó là biểu thị tất cả các thông tin trên cùng một sơ đồ như biểu đồ thểhiện phổ của tần số Đó là biểu đố của biên độ và tần số Mỗi đường thẳng đứng và

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 tần từ 300KHztới 340KHz

Hình 3.

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

Chương II: MỘT HỆ THỐNG THÔNG TIN LIÊN LẠC ĐƠN GIẢN.

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

Bất kỳ hệ thống thông tin liên lạc nào cũng bao gồm: máy phát, đường dâythông tin, máy thu Và trong trường hợp tiếng nói điều này đạt được bởi chiều dàidây cáp với micro và một bộ khuếch đại ở đầu ra và đầu kia có loa nối với một bộkhuếch đại khác

Hình 4

Hệ thống thông tin liên lạc vô tuyến được sử dụng khi nó truyền khoảngcách dài hoặc khi gửi yêu cầu tín hiệu tới nhiều đích trong cùng một thời gian Nột

trong những hệ thống khác đó là điều chế tần số trong đó các tín hiệu thông tinđược sử dụng để điều khiển tần số của sóng mang Những cách làm này hiệu quảnhư 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 tínhiệu thông tin cũng như việc giảm trong tần số Biên độ của tín hiệu thông tin lớn,ngoài ra tần số của tín hiệu sóng mang được dịch chuyển từ điểm bắt đầu Tần sốcủa tín hiệu thông tin là yếu tố xác định sự thay đổi của tần số thứ hai là bao nhiêulần

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 tần số trong hệ thống thông tin liên lạc

+ Trong phần 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 ảnhhưởng bởi nhiễu điện , tín hiệu nhiễu sẽ chồng lên tín hiệu phát Được thể hiện ởhình 6 bên dưới

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

+ Khi dải điều chế FM đang nhận được 1 tín hiệu FM Theo sự biến thiêntrong tần số của tín hiệu đến và nó được khóa nhận tại cùng một thời điểm Việckhóa nhận của hai tín hiệu mạnh hơn và bỏ qua các tín hiệu khác cái này gọi làmáy phát và có nghĩa là chúng ta có thể nghe FM trên đài phát thanh mà không có

sự giao thoa từ các đài khác

1.2 Nhược điểm của FM.

FM là truyền tải băng thông rộng Với băng tần trung bình khoảng 550khzđến 1600KHz và một số ít lớn hơn 1MHz Nếu chúng ta cố sử dụng FM bằng cách

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 mangcao hơn thường là trong băng tần VHF, băng thông của nó từ 85MHz 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, các dỉa biên rộng với mức công suất thấp và sẽ thấp hơn khi mà

di chuyển ra khỏi tần số sóng mang tần số băng thồn là 250KHz được lựa chọnđảm bảo một giá trị thấp cả sự biến dạng trong tín hiệu nhận được trong khi chophép nhiều trạm phát trong dải phát thanh VHF Tín hiệu liên lạc cái mà không yêucầu 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 lạc biến thiêndung cho các tàu để vận chuyển thông tin ví dụ như chỉ sử dụng một băng thông25KHz 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 thônghoặc có sai lệch tần số hoặc bất kỳ điều gì khác FM sẽ không giống AM ở điểmnày

1.4 Giải điều chế tín hiệu FM

Máy thu FM rất giống máy thu AM Trong giải điều chế việc nhất là phảitách thông tin tín hiệu quan trọng hơn việc điều chế biên độ sóng

Hình 15.

Yêu cầu chủ yếu của việc giải điều chế FM là chuyển sự thay đổi của tần sốsang thay đổi của điện áp với lương biến dạng tối thiểu

Để 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 16

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

Một vài mạch điện thiết kế có điện áp lý tưởng/ tần số tuyens tính được chấpnhận và chúng ta đi xem xét 5 loại phổ biến Trong mỗi trường hợp đều có nhữngđặc điểm chính:

Cách để đổi tín hiệu FM sang tín hiệu AM

Cách để 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 hạnchế Một mạch song song đó là mạch cộng hưởng lệch để mang sóng mang đếnnhững đặc trưng bên trái

Hình 17

Trong hình 17 ở trên chúng ta có thể nhìn thấy biên độ của tín hiệu đầu ra sẽtăng hoạc giảm theo sự thay đổi của tần số Ví dụ, nếu tần số của tín hiệu vào tăngthì biên dọ sẽ tăng, điểm điều khiển di chuyển về phía bên phải trên biểu đồ Đâylà 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 18 bên dưới thể hiện

sơ đồ mạch điện của mạch tách sóng cộng hưởng lệch

Hình 18Nếu 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 hưởnglệch kết nối với nhau mà ta đã gặp ở phía trước Trong thực tế nó cũng ảnh hưởngbởi các cuộc dây khác, cuộn dây mà hoạt động như máy phát thứ hai Tín hiệu tạiđiểm kết nối của transistor bao gồm các thành phần điều chế biên độ, cái mà sẽ quadiode tách sóng Trong hình 18 khi diode dẫn tín hiệu đặt vào trong cực dương anotlà điện áp đỉnh của tụ điện Khi điện áp giảm xuống dưới điện áp của tụ điện thìdiode không còn dẫn và điện áp trên của tụ điện bị dò rỉ cho tới khi tín hiệu vào cóthể vào bộ chuyển đổi

Tín hiệu ra qua bộ lọc thông thấp/khối khuếch đại Thành phần một chiềukhông mong muốn được loại bỏ và bộ lọc thông thấp sẽ loại bỏ các nhiễu tại tần số

trung tần Một bất lợi đó là trong tín nhiễu tăng đột biến sẽ đi qua diode tách sóngvà xuất hiện ở đầu ra Chúng ta sẽ phải tránh vấn 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

1.6 Bộ tách Bộ tách sóng sử dụng vòng khóa pha.

Đây là một bộ giải điều chế sử dụng mạch so sánh pha Nó là một bộ giải điều

chế rất tốt và có ưu điểm là nó có sẵn, như là một mạch tích hợp khép kín như vậykhông cần thiết lập - bạn cắm nó vào và nó hoạt động Với những lý do đó nóthường được sử dụng trong thu phát sóng quảng bá Nó có mức độ méo tín hiệu rấtthấp, gần như không bị ảnh hưởng của nhiễu và bị biến dạng rất ít

Hình 22

Có thể lúc đầu toàn bộ hoạt động của mạch dường như là vô nghĩa Chúng

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

áp một chiều từ đầu ra của mạch lọc thông thấp được kiểm soát bởi tần số của bộdao động VCO Ngay sau đó điện áp 1 chiều tiếp tục giữ cho dao động chạy ở cùng

1 tần số với tín hiệu gốc và lệch pha 1 góc 90 độ Câu hỏi được đặt ra là lý do tạisao chúng ta muốn các dao động chạy ở cùng một tần số và lệch pha 1 góc 90 độ

Tín hiệu FM vào

Mạch

so pha

Lọc thôngthấp

Bộ tạo daođộng điềukhiển điện áp

Tín hiệu âmthanh ra

Và nếu chúng ta đã làm, sau đó tại sao bạn không thêm vào một mạch chuyển đổipha ở đầu vào để đổi góc lệch pha 90 độ Câu trả lời có thể được nhìn thấy bằngcách tưởng tượng những gì sẽ xảy ra khi thay đổi tần số đầu vào - như với một tínhiệu FM Nếu tần số đầu vào tăng hoặc giảm, tần số VCO được tạo ra để tuân theonó Để làm điều này, điều khiển điện áp đầu vào phải tăng hoặc giảm Đó là nhữngthay đổi cấp điện áp 1 chiều từ giải điều biến tín hiệu Các tín hiệu AM sau đó điqua một bộ đệm tín hiệu để ngăn chặn bất kỳ hiệu ứng từ làm ảnh hưởng các VCOvà sau đó thông qua một bộ khuếch đại âm thanh nếu cần thiết Đáp ứng tần số làtuyến tính như trong hình 23

Hình 23

1.7 Điều chỉnh VCO.

Để xem làm thế nào VCO được thực tế kiểm soát, chúng ta hãy cho rằng nóđang chạy ở cùng một tần số như là một tín hiệu đầu vào không điều chế Dạngsóng được biểu diễn như hình 24.

Hình 24

Tín hiệu đầu vào được chuyển đổi thành một sóng vuông, cùng với đầu raVCO tạo ra 2 đầu vào đến một cổng OR Hãy nhớ rằng cổng OR cho một đầu rabằng 1 khi hai đầu vào là khác nhau về giá trị và đầu ra bằng 0 khi nó giống nhau.Hình 24 cho thấy tình trạng khi đầu vào FM là ở tần số sóng mang chưa điều chếvà đầu ra VCO là ở cùng một tần số và lệch pha 1 góc 90 độ Quy định một đầu racủa cổng OR với một tỷ lệ đóng – mở của sự thống nhất và điện áp trung bình tạiđầu ra của một nửa giá trị đỉnh Bây giờ chúng ta hãy giả sử rằng các tín hiệu FM ởđầu vào giảm tần số (hình 25) Giai đoạn xung vuông của tín hiệu FM được tănglên và mức điện áp trung bình bị giảm xuống từ cổng OR Tần số VCO sẽ giảmcho tới khi tần số thích ứng của tín hiệu FM đến

Hình 25.

Chương III PHẦN THU

1.1.Mạch ăng ten.

Tín hiệu này được đẩy lên bởi cuộn dây ăng ten nó điều chỉnh bởi bộ tụ cái màkết nối cuộn sơ cấp của cuộn dây ăngten L1.L1 hoạt động như bộ tự động truyềnvà tín hiệu nối cuộn thứ cấp của L1 nạp đến cực B của transistor chuyển đổiQ1(BF194) thông qua C1(10n) C22 là tụ tinh chỉnh của bộ mạch L1-C22

1.2.Mạch tạo dao động.

Tụ tinh chỉnh được kết nối với cuộn sơ cấp của L4 đến mạch điều chỉnh dạngsóng và tụ C20(470pf).C2 là tạo dao động tinh chỉnh Cuộn thứ cấp của L4 nối vớicực C của Q1.phần sơ cấp của L4 cung cấp dạng sóng vào trong mạch phát nàythông qua C2(10n), tụ điện ghép

1.3.transistor chuyển đổi.

Q1(BF194) là một mạch trộn tín hiệu nội R3(470),C3(47n) là mạch lọcghép.C3(47n) cản trở tín hiệu tần số nhiễu cung cấp từ +6.R1(390k) là một điện trởđịnh thiên chân B của Q1.dòng này giới hạn bởi R1(1k).Đầu ra của bộ chuyển đổilà một giá trị nối đến cuộn thứ cấp của L7(IFT1),cuộn thứ cấp này cái mà điềuchỉnh đến tần số chung tâm(455khz) bởi tụ C17(2n7).đầu ra này đưa ra tới cục bcủa Q2 các mức khuếch đại trung tần, đây là mạch khuếch đại 2 ngưỡng cân bằngcung cấp đủ để khuếch đại.

2.Khuếch đại trung tần lần 1.

Q2(BF195c) hoạt động như bộ khuếch đại trung tâm lần 1.cực B của trasistorQ2 được nối qua R5(68k) để tách sóng đầu ra R6(100e) và C4(47n) là bộ lọc cách

ly từ +6v.cực B này phụ thuộc vào R4(220k) điện trở định thiên và mạch tách sóngđược cung cấp dòng bởi R5.dòng của bộ tách sóng là cân bằng để tín hiệu nhận đủlớn dòng đi vào q2 tự động điều chỉnh để nhận tín hiệu này nó gọi làAGC.C6(4.7/16) nó được sử dụng để định thiên cực B của AGC tự cách ly Đầu racủa Q2 có thể nối cuộn thues cấp của L8(IFT2), cuộn sơ cấp này điều chỉnh đến IFbởi tụ C18(2n7).đầu ra này đối với cực B của Q3(BF195D)

3.Khuếch đại trung tần lần 2.

Q3(BF195c) hoạt động như mạch khuếch đại trung tần lần 2.cực B của Q3 được định thiên bởi R7(180k) C7(47n) được sử dụng chân 4 của L8(IFT2) ở cực mass cho tín hiệu IF.cực C của Q3 được tới L9(IFT3).L9 bao gồm tụ 200pf nối song song cuộn thứ cấp đã đấu ra của Q3 được nối sẵn vào cuộn thứ cấp của L9, cuộn tứ cấp cái mà điều chỉnh bởi tụ nội 200pf R8(220e),C8(47n) bao gồm mạch cách ly cho cực C của Q3 đầu ra của Q3 được nối với diode tách sóng D1(OA79)

4.Diode tách sóng.

Tín hiệu trung tần được điều chế từ cuộn thứ cấp của L9(IFT3) cung cấp đến

bộ tách sóng diode D1.D1 tách sóng từ tín hiệu IF và thành phần IF được lọc bởi C8(22n), R9(680e)và C9(22n).R9 là điện trở tải của bộ tách sóng Tín hiệu đã dượctahcs sóng đưa đến phần điều chỉnh volume ở mạch khuếch đại đầu ra.nó cũng được đưa đến mạch AGC được tạo ra từ R5(68k) và C6(4.7/16)

5 Điều chỉnh điện áp dao động.

BC 548 thứ 1 được dùng để tạo ra tín hiệu RF sin.15k pot dùng để thay đổi tần số của RF khoảng tần số này là 100khz đến 1Mhz sau đó các cặp transistor BC558/BC548 và BC558/BC548 được dùng để khuếch đại dao động RF này Dạngsóng sin RF được khuếch đại ở cực E của BC558/BC548 mang đến cực

RFO/P.Biên độ được đặt sẵn và có thể thay đổi ở đây có 2 tín hiệu “RFO/P” Một trực tiếp mang đến cực “RF carrier” của phần điều biên cân bằng Tín hiệu RF thứ

2 có thể nối tại “RFI/P”.của bộ phận tách sóng.biến trở 10k dùng để thay đổi biên

độ của tín hiệu hình sin Biên độ tín hiệu tín hiệu đầu ra thay đổi từ 0-10vpp

6 Điều chế cân bằng.

IC 1496 sử dụng như bộ điều biên cân bằng.Tín hiệu điều biên được kết nối tại chân 1 qua bộ đệm của transistor BC 548B.IC này có hai đầu vào khi nó làm việc như bộ điều biên cân bằng Đầu vào thứ 2 có thể nối tại chân 4 qua bộ đệm transistor BC548B.Tín hiệu RF này được nối tại chân 8 nối qua tụ điện từ phần tạo sóng RF sóng mang, đầu ra đã được điều biên có giá trị tại chân 12 và 6 của IC nàysau đó được điều biên bởi cặp transistor BC548B và BC548B Đầu ra cuối cùng cógiá trị tại cực O/P Điện trở được đặt 100k dùng để cân bằng tín hiệu sóng mang khi điện trở đặt sẵn là 1k dùng để điều biên tín hiệu âm thanh đầu vào Điện trở

được đặt sẵn dùng để điều chỉnh đầu ra ở mức 0 DC Đầu ra là 2k2 được đặt để thay đổi mức điều biên của tín hiệu.

CHƯƠNG IV 1.Tạo tín hiệu FM sử dụng bộ điều chế cảm kháng và giải điều chế sử dụng PLL

1 Kết nối dây như sơ đồ CN1