ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN MÔN HỌC MẠCH ĐIỆN TỬ THÔNG TIN LỚP L01 – NHÓM 16 Đề tài 8 Thiết kế và mô phỏng một máy thu FM GVHD TS Hoàng Mạnh Hà TP Hồ Chí Minh,.
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN MÔN HỌC: MẠCH ĐIỆN TỬ THƠNG TIN LỚP L01 – NHĨM 16 Đề tài 8: Thiết kế mô máy thu FM GVHD: TS Hoàng Mạnh Hà STT Sinh viên thực Mã số sinh viên Nguyễn Viết Việt Phạm Minh Nhật Huỳnh Cơng Phúc Bùi Đình Tiến 1835044 1813377 1712633 1915467 TP Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2022 Mạch Điện Tử Thơng Tin GVHD: Hồng Mạnh Hà Mục Lục Yêu cầu Sơ đồ khối 2.1 Sơ đồ khối máy thu khuếch đại trực tiếp 2.2 Sơ đồ khối máy thu FM 3 Lý thuyết 3.1 Bộ khuếch đại cao tần 3.2 Bộ trộn tần 3.3 Mạch trung tần tách sóng 10 3.4 Bộ khuếch đại âm tần 11 3.5 Mạch vào máy thu 13 Thiết kế 15 4.1 Bộ khuếch đại cao tần 15 4.2 Bộ trộn tần 15 4.3 Mạch dao động CLAPP mắc BC 16 4.4 Bộ khuếch đại âm tần 17 4.5 Mạch vào máy thu 17 4.6 Toàn sơ đồ mạch 18 Mạch Điện Tử Thơng Tin GVHD: Hồng Mạnh Hà Yêu cầu đề tài − Kiểu điều chế: FM − Tần số hoạt động: 90 MHz − Băng thông: 75 KHz − Tần số IF: 10 MHz − Trở kháng vào (từ anten): 75 Ohm − Công suất khả dụng từ anten: > - 90 dBm − Trở kháng công suất loa: Ohm, 1W a) Thiết lập sơ đồ khối chức b) Mô cấp độ hệ thống (sử dụng AWR) c) Thiết kế mô cấp độ mạch nguyên lý và/hoặc PCB cho 02 khối chức (liên quan tần số RF IF) Sơ đồ khối 2.1 Sơ đồ khối máy thu khuếch đại trực tiếp Nguyên tắc máy thu khuếch đại là: thu nhận tín hiệu, lọc tín hiệu, khuếch đại cao tần, giải điều chế, khuếch đại âm tần Từ ta có sơ đồ khối tổng qt sau: Hình 1: Sơ đồ khối máy thu 2.2 Sơ đồ khối máy thu FM Tín hiệu cao điều chế (AM, FM, PM) nhận từ anten qua mạch vào qua khuếch đại cao tần RF đưa vào đổi tần để biến thành tần số tín hiệu khác gọi tần số trung gian, quy luật điều chế không thay đổi Mạch Điện Tử Thông Tin GVHD: Hồng Mạnh Hà Hình 2: Sơ đồ khối máy thu FM • Mạch vào: nối anten với đầu vào tầng máy thu, chuyển tín hiệu cao tần nhận từ anten thu đến tầng có phần chọn lọc máy thu Bao gồm hệ thống cộng hưởng điều chỉnh tần số cần thu, mạch ghép với anten, mạch nối với tải • Bộ trộn tần (mixer): đầu thành phần tần số tổng hiệu tín hiệu Lý thuyết 3.1 Bộ khuếch đại cao tần Bộ khuếch đại cao tần có nhiệm vụ khuếch đại tín hiệu điều chế cao tần đến giá trị định Khối khuếch đại cao tần có số loại tải điện trở, cuộn cảm mạch cộng hưởng • Tải điện trở: Mạch Điện Tử Thơng Tin GVHD: Hồng Mạnh Hà Hình 3: Sơ đồ mạch khuếch đại cao tần tải điện trở Hệ số khuếch đại tương đối đồng tần số Tần số cao hệ số khuếch đại giảm khơng nhiều Tiến tới tần số cắt hệ số khuếch đại giảm nhanh Mạch Điện Tử Thông Tin GVHD: Hồng Mạnh Hà • Tải cuộn cảm: Hình 4: Sơ đồ mạch khuếch đại cao tần tải cuộn cảm Khi tần số cao, hệ số khuếch đại tăng, vượt tầnsố cắt Vẫn bị hạn chế điện dung cuộn cảm • Tải mạch cộng hưởng: Hình 5: Sơ đồ mạch khuếch đại cao tần tải điện trở Mạch Điện Tử Thơng Tin GVHD: Hồng Mạnh Hà Hệ số khuếch đại lớn tần số cộng hưởng mạch, tần số khác khơng khuếch đại Tần số cộng hưởng điều chỉnh cố định tần số Mạch cộng hưởng có hệ số khuếch đại lớn nhiều lần so với tải điện trở hay cuộn cảm 3.2 Bộ trộn tần Khối Mixer (trộn tần) có nhiệm vụ nhận tín hiệu cao tần từ khối khuếch đại cao tần kết hợp với sóng ngõ dao động nội để tạo tín hiệu trung tần IF Tần số LO (Local Oscillator) điều chỉnh cách linh hoạt để tạo ngõ khối Mixer tín hiệu trung tần với tần số cố định (thường 10.7MHz) Ngõ sau trộn tần gồm tần số fi (ngõ RF Amplifier), f (ngõ dao động nội), fs+fo f-fo Ví dụ để chuyển tần số 107.1 MHz tần số trung tần IF 10.7MHz cho giải điều chế ta điều chỉnh dao động nội có tần số 96.4MHz Từ ngõ gồm tần sốfs=107.1MHz, fo = 96.4MHz, fs+fo = 203.5MHz, fs-fo = 10.7MHz Sau ta dùng lọc thơng dải để loại bỏ tần số khơng mong muốn Hiện có có nhiều loại mạch Mixer, số loại phổ biến như: - Mixer dùng diode Mạch Điện Tử Thơng Tin GVHD: Hồng Mạnh Hà Diode Mixer Tín hiệu RF ngõ vào đưa vào biến áp nối thẳng với LO qua diode khơng tuyến tính Kết tín hiệu với tần số khác trộn lại, sau tín hiệu cho qua BPF để thu vùng tần số mong muốn - Mixer dùng cầu Diode Ở mạch này, tín hiệu RF LO đưa qua biến áp tín hiệu sau trộn có biên độ lớn làm cho việc BPF trở nên dễ dang hiệu - Mixer dùng FET Mạch Điện Tử Thơng Tin GVHD: Hồng Mạnh Hà JFET Mixer Để tạo Mixer có chất lượng tốt người ta thường dùng FETs FETs linh kiện cung cấp độ lợi lớn, nhiễu trộn tần với độ xác cao - Ngồi ra, với phát triển cơng nghệ IC mạch Mixer đưa vào mạch tích hợp nhỏ gọn dễ dàng sử dụng Một số IC Mixer phổ biến NE602, SA612 Mạch Điện Tử Thơng Tin GVHD: Hồng Mạnh Hà NE602/SA612IC Mixer 3.3 Mạch trung tần tách sóng Khuếch đại trung tần nằm sau đổi tần, có nhiệm vụ: - Khuếch đại tín hiệu nhỏ sau đổi tần (Rx) đến mức cần thiết giải điều chế - Có độ chọn lọc cao nhờ lọc ÌE hiệu mong muốn loại bỏ nhiễu ngồi băng thơng - Có AGC (automatic gain control) tránh q tải cho giải điều chế - Giảm méo giải điều chế hệ thống FM (frequency modulation) Mức tín hiệu sau đổi tần khoảng - 90 dBm − Trở kháng công suất loa: Ohm, 1W a) Thiết lập sơ đồ khối chức b) Mô cấp độ hệ thống (sử dụng AWR) c) Thiết kế mô cấp... tổng qt sau: Hình 1: Sơ đồ khối máy thu 2.2 Sơ đồ khối máy thu FM Tín hiệu cao điều chế (AM, FM, PM) nhận từ anten qua mạch vào qua khuếch đại cao tần RF đưa vào đổi tần để biến thành tần số