Mạch phat FM dùng varicap
1 Đề tài: MẠCH ĐiỀU TẦN TRỰC TiẾP DÙNG VARICAP 2 Lời mở đầu • Trong truyền dẫn vô tuyến ,để đưa tín hiệu có tần số thấp như âm thanh tiếng nói đi xa cần có những kỹ thuật điều chế để đưa lên tần số cao,ở nơi thu sẽ giải điều chế để thu được tín hiệu âm tần mong muốn,gồm điều chế tương tự và điều chế số.Phương pháp điều chế tương tự gồm điều biên (AM) và điều chế góc (PM và FM).Mỗi phương pháp có ưu , nhược điểm riêng và được dùng tùy vào ứng dụng cụ thể. 3 Hệ thống thu phát đổi tần được dùng rộng rãi trong phát thanh radio FM dãy tần 88-108Mhz , truyền hình audio, ứng dụng quảng bá …. do ưu điểm về khả năng chống nhiễu cao ,hiệu quả sử dụng công suất và chất lượng thu tốt hơn AM.Tuy nhiên mạch phát , thu FM cũng phức tạp hơn AM và do đó giá thành cũng cao hơn. Ứng dụng FM dân dụng được dùng phổ biến trong các Micro không dây. 4 • Đề tài mạch FM này ,mạch phát ở một tần số trong dãy tần radio FM để tận dụng máy thu radio sẵn có. • Rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy cô để bài báo cáo được hoàn chỉnh hơn. 5 Nội dung báo cáo: • Cơ sở lý thuyết FM • Nguyên lý mạch dao động • Phân tích mạch dao động • Phân tích thiết kế mạch • Mô phỏng bằng phần mềm Pspice • Thực hiện mạch in Layout • Báo cáo kết quả và tổng kết • Hướng phát triển 6 7 I.1.SO SÁNH AM VÀ FM: Điều chế biên độ AM: • Công suất sóng mang không tải tin lớn ,vô ích. • Công suất cao tần tải tin nhỏ của hai biên như nhau và phụ thuộc hệ số điều chế mA • Hiệu suất kém (P1 biên/Ptotal) • Tính chống nhiễu kém do thông tin nằm ở biên độ và nhiễu trắng tác động lên biên độ • Dễ thực hiện AM và máy thu giải điều chế đơn giản ,rẻ tiền • AM dùng trong phát thanh quảng bá MW-SW.Phát ở tần số tương đối thấp (vài trăm KHz) do ở tần số cao nhiễu cao tần xuất hiện nhiều. • BW nhỏ do chỉ có 2 thành phần sideband fc –fm và fc + fm • Dạng đặc biệt của đổi tần. 8 I.2.ĐIỀU CHẾ TẦN SỐ: Sơ đồ khối hệ thống thu phát: 9 • Điều chế tần số tạo ra số lượng lớn sideband ở 2 phía của sóng mang cao tần • Tín hiệu FM , hệ số điều chế và băng thông đều phụ thuộc vào biên độ và tần số của tín hiệu điều chế m(t). • So sánh với AM , FM có hệ số điều chế lớn hơn , BW lớn hơn và khả năng loại nhiễu tốt hơn. 10 Biểu thức • Giả sử tín hiệu điều chế • Sóng mang có dạng • Tín hiệu FM có dạng: trong đó Ec:biên độ sóng mang wc:tần số sóng mang wm:tần số tín hiệu điều chế mf:hệ số điều chế mf = ∆f/fm ( ) ( ) m m m t .sin w tV = ( ) ( ) c c c v t V .sin w t = ( ) FM c c f m V E .sin w t m .sin w t = + f f m m m m k .v / w w / w = = ∆ [...]... bên chẵn đồng pha 12 13 Băng thông FM: • Công suất tín hiệu FM giới hạn ở các hệ số Bessel chiếm xấp xỉ 98% công suất FM. Các vạch phổ bậc cao hơn có biên độ rất nhỏ có thể bỏ qua BW = 2( ∆ f + f ) m = 2( mf fm + fm ) 14 I.3.DÃY TẦN SỐ FM THƯỜNG DÙNG: • • • • • Ứng dụng FM : Phát thanh quảng bá phi thương mại 88-90Mhz Phát thanh thương mại 90-108Mhz Truyền hình audio(WFM) Các dịch vụ thông tin công cộng... chuẩn Barkhausen * Av B f ≥ 1tức là mạch khuếch đại bù được suy hao của mạch hồi tiếp * * Av B f < 1 mạch không dao động 32 III.2.CÁC MẠCH DAO ĐỘNG L-C: L 1 C 1 Z L C C L 1 1 Z L 2 C 2 Hình III 4 Mạch dao động Colpitts dùng BJT hay FET ω0 L3 − ⇒ ω0= 1 1 − = ω0 C ω 0 C2 1 0 1 CC L3 1 2 C1 +C2 33 III.2.CÁC MẠCH DAO ĐỘNG L-C: L 1 L 1 C Z L 3 C Z L 3 L 2 L 2 Hình III 5 Mạch dao động Harley (ba điểm điện... ngõ ra , do đó yêu cầu mạch hồi tiếp phải tạo được độ dịch pha 180 độ Trong dạng mạch này mạch hồi tiếp được dùng là biến áp Cuộn dây sơ cấp của biến áp và tụ C sẽ quyết định tần số dao động của mạch • Tín hiệu hồi tiếp được điều khiển bởi tỉ số k của biến áp Fosc = 1 2π LC 23 II.4.2 .Mạch dao động Colpitts: 24 II.4.2 .Mạch dao động Colpitts: • Tín hiệu hồi tiếp về cực B điều khiển bởi tỉ số 2 tụ C1... 90-108Mhz Truyền hình audio(WFM) Các dịch vụ thông tin công cộng (cảnh sát , cứu hỏa ,…) 30-50Mhz,450-470Mhz , 800Mhz(NBFM) • Các ứng dụng khác 15 16 II.1.ĐẶC TÍNH MẠCH DAO ĐỘNG: • Mạch dao động thường dùng ở tần số cao, không dùng ở tần số thấp Hầu hết đều sử dụng cuộn dây , do đó nếu dùng ở tần số thấp kích thước cuộn dây rất lớn không có tính kinh tế 17 II.2.CÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA BỘ DAO ĐỘNG: 18... thiết kế mạch L-C Bao bọc phần mạch dao động để ổn định nhiệt độ Điều chỉnh nhiệt độ của phần dao động Bổ chính nhiệt ( có thể dùng diod, bán dẫn,… ) Gắn chặt các kinh kiện để ngăn sự di chuyển của linh kiện do va chạm hay rung động 21 II.4.CÁC DẠNG MẠCH DAO ĐỘNG: • II.4.1.Dao động ghép biến áp : 22 II.4.1.Dao động ghép biến áp : • Transistor tạo một độ dịch pha 180 độ ở ngõ ra , do đó yêu cầu mạch hồi... + ω0 L2 − 1 =0 ω0 C3 ⇒ ω0 = 1 C3 ( L1 + L2 ) 34 III.2.CÁC MẠCH DAO ĐỘNG L-C: L 3 C C 3 1 C L 3 2 Z L C C C 3 1 2 Z L Hình III 6 Mạch dao động Clapp ω0 L3 − 1 1 1 − − = 0 ω0 C1 ω0 C2 ω 0 C3 ⇒ 0L ω 3= − ⇒ 0 = ω 1 ωC 0 3 C3 = C1 àv C2 0 1 LC3 3 35 III.2.CÁC MẠCH DAO ĐỘNG L-C: • So sánh giữa các loại mạch dao động thì Clapp cho độ ổn định cao.Do mạch dao động Clapp chỉ phụ thuộc vào 2 phần tử ,giảm được... trị nhỏ hơn C1,và thường là tụ có thể thay đổi trị số được Fosc ≈ 1 2π LCequiv 25 II.4.3 Mạch dao động Hartley: C R 0 L L 2 L 1 0 26 II.4.3 Mạch dao động Hartley: • Tín hiệu hồi tiếp về cực B của transistor điều khiển bởi tỉ sồ L1:L2 Tỉ số này ,cùng với trở kháng vào của transistor sẽ xác định trở kháng vào của mạch cộng hưởng Bên cạnh đó ,tỉ số trở kháng này và tải quyết định độ lợi tối thiểu cần thiết... nhiễu shot Độ bất ổn thời gian ngắn giảm khi hệ số phẩm chất Q mạch cộng hưởng tăng (Q lớn –băng thông hẹp ,độ chọn lọc tần số cao hơn) Tần số dao động mạch cộng hưởng f0 Dưới tác động các yếu tố gây sái dạng thông số L,C một lượng 29 30 III.1.BIỂU THỨC TOÁN: * Độ lợi khuếch đại điện áp không hồi tiếp: Vo Av = * Vi * * Hệ số truyền đạt mạch hồi tiếp : Vf B =* Vo * 31 Xét hồi tiếp dương: * * * * *... điều chế bởi tín hiệu điều chế m(t) dạng sine , biên độ m(t) tại mỗi thời điểm đã làm thay đổi tần số tín hiệu ngõ ra so với sóng mang ban đầu , trong khi biên độ không đổi 11 • Tín hiệu FM được phân tích hàm Bessel: vFM t( ) Ec J sin wt + ( = { 0c ) J1 w w+ m sin w c w tm + sin ( c t ) – ( – J 2 w c w 2tm +) w c w( + sin ( + sin – 2tm J3 w sin ( J 4 wc sin ( c w 3tm −) w c... đó ,tỉ số trở kháng này và tải quyết định độ lợi tối thiểu cần thiết cho dao động.Thông thường thì L1 nhỏ hơn L2 Fosc ≈ 1 2π ( L1 + L2 )C 27 II.4.4.Dao động thạch anh: • Tần số cao ,độ ổn định cao • Mạch điện tương đương thạch anh gồm nhiều nhánh.Tương đương tụ điện hay cuộn dây.Có tần số cộng hưởng nối tiếp gần bằng tần số cộng hưởng song song • QTA=XLT/rT rất lớn cỡ Giá trị LT,CT phụ thuộc kích . AM.Tuy nhiên mạch phát , thu FM cũng phức tạp hơn AM và do đó giá thành cũng cao hơn. Ứng dụng FM dân dụng được dùng phổ biến trong các Micro không dây. 4 • Đề tài mạch FM này ,mạch phát ở. , 800Mhz(NBFM) • Các ứng dụng khác 16 17 II.1.ĐẶC TÍNH MẠCH DAO ĐỘNG: • Mạch dao động thường dùng ở tần số cao, không dùng ở tần số thấp. Hầu hết đều sử dụng cuộn dây , do đó nếu dùng ở tần. động • Phân tích mạch dao động • Phân tích thiết kế mạch • Mô phỏng bằng phần mềm Pspice • Thực hiện mạch in Layout • Báo cáo kết quả và tổng kết • Hướng phát triển 6 7 I.1.SO SÁNH AM VÀ FM: Điều