Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Ngọc Tùngnhận tín hiệu fa từ mạch cộng hưởng và tín hiệu f0 từ mạch dao động nội cho ra cáctần số cơ bản, trong đĩ cĩ tần số trung bình 10,7MHz được chọn, s
Trang 1Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Ngọc Tùng
CHƯƠNG DẪN NHẬP
I ĐẶT VẤN ĐỀ
Ngày nay, khoa học kỹ thuật trên thế giới có nhiều tiến bộ và đã góp phần tạonên những thành tựu đáng kể Nhất là lĩnh vực kỹ thuật, công nghệ thông tin, kỹ thuậtviba , truyền hình số, tổng đài điện thoại vô tuyến, kỹ thuật phát hình … đã và đangphát triển vượt bậc Các thiết bị điện tử ngày càng tinh gọn, siêu nhỏ nhưng tính năngvà hiệu quả làm việc của chúng thì rất cao và rất bền
Trước sự vận động và phát triển không ngừng của thế giới nói chung và củakhoa học kỹ thuật nói riêng, thì những thành tựu đạt được từ công nghệ cao đáp ứngđược gần như thoả mãn được các nhu cầu trong xã hội là điều hoàn toàn có thể Mộttrong những lĩnh vực góp phần tạo nên các thành tựu đó chính là công nghệ vô tuyếntruyền hình, truyền hình cáp, truyền hình vệ tinh bên cạnh đó máy phát cũng góp phầnđáng để phục vụ cho nhu cầu: giải trí, giáo dục, văn hóa, nghệ thuật, chính trị…
Cùng với sự phát triển không ngừng của kĩ thuật máy phát đã trãi qua nhiềugiai đoạn phát triển, tín hiệu truyền hình được thực hiện bằng nhiều con đường
Từ nhu cầu thực tế cùng với những kiến thức về truyền thanh, đặc biệt được sựgợi ý và giúp đỡ của thầy hướng dẫn, nhóm tiến hành nghiên cứu để thiết kế và thicông mạch phát với công suất nhỏ trong một phạm vi thí nghiệm Do kiến thức còn hạnchế và thời gian để hoàn thành luận văn có giới hạn nên chắc rằng luận văn này cònnhiều thiếu sót, nhóm mong được sự góp ý của quí thầy cô và bạn bè
II TẦM QUAN TRỌNG CỦA ĐỀ TÀI
Trang 2Truyền thanh đóng một vai trò quan trọng trong mọi lĩnh vực từ đời sống vănhóa, xã hội đến những ứng dụng của nó trong các lĩnh vực khoa học kỹ thuật, giáodục, quân sự …
Trong lĩnh vực giáo dục, việc dạy và học không đơn thuần chỉ có thầy với tròmà phương tiện dạy học là một yếu tố quan trọng, trong đó phương tiện nghe nhìn sẽmang lại hiệu quả cao nhất trong việc truyền đạt và tiếp thu kiến thức
Tại nước ta, các chương trình truyền thanh mang tính giáo dục trên kênh truyềnhình quảng bá ngày càng phong phú và đa dạng
Trước những nhu cầu và hiệu quả to lớn của truyền thanh trong lĩnh vực giáodục, thì việc nghiên cứu và chế tạo các thiết bị truyền thanh phục vụ giảng dạy đượcsản xuất trong nước là rất cần thiết
III GIỚI HẠN ĐỀ TÀI
Với những hạn chế về thời gian, tài liệu liên quan đến máy phát, do đó đề tàiđược giới hạn như sau:
- Thiết kế máy phát FM Stereo trong phạm vi nhỏ
- Không thiết kế anten
IV MỤC ĐÍCH ĐỀ TÀI
Nhóm SV thực hiện chọn đề tài này với các mục đích sau:
Củng cố và vận dụng các kiến thức đã học vào thực tế
Tìm hiểu và ứng dụng kiến thức chuyên môn về lĩnh vực truyền thanh
Xây dựng một mô hình học tập, nghiên cứu cho các sinh viên quan tâm về lĩnh vực truyền thanh
Trang 3Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Ngọc Tùng
V PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN NGHIÊN CỨU
2 Phương tiện nghiên cứu
+ Các tài liệu liên quan
+ FM Mono
+ FM Stereo
+ Dụng cụ đo : VOM
V NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
Trong đề tài này nội dung nghiên cứu là mạch phát FM Stereo, mạch phối hợp trở kháng, mạch khuếch đại công suất…
VII KẾ HOẠCH NGHIÊN CỨU
+ Tuần 1: Nhận đề tài và lập đề cương tổng quát
+ Tuần 2: Thu thập tài liệu và lập đề cương chi tiết
+ Tuần 3,4,5: Thiết kế thi công và viết khóa luận
+ Tuần 6: Hoàn tất thi công Chỉnh sửa, in ấn khóa luận
Trang 4CHƯƠNG 2 GIỚI THIỆU RADIO FM
I ĐẠI CƯƠNG
Sóng mang của đài phát FM có tần số rất cao, không thể truyền đi xa nên chỉ sửdụng cho các đài địa phương Vì số đài phát ở từng địa phương có số lượng ít nêncho phép khoảng cách ở các đài phát rất xa
Sóng mang được công bố của các đài phát thực chất là tần số hay còn gọi là tần
số đứng nghĩ, độ di chuyển tân số theo âm tần còn gọi là di tần Ví dụ đài TP.HCM
có tần số99,9MHz, đây chính là tần số đứng nghĩ và di tần là f 150kHz, có nghĩa
là từ tần số đứng nghĩ sóng mang sẽ biến đổi một lượng là +75kHz và -75khz
II RADIO FM MONO
1.Sơ đồ khối
Sóng mang FM có tần số từ 88MHz-108MHz, vì biên độ sóng mang nhỏ nên cầnphải đưa qua mạch cao tần, sau đó đưa qua mạch khuếch đại đổi tần Mạch trộn sóng
Trang 5Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Ngọc Tùng
nhận tín hiệu fa từ mạch cộng hưởng và tín hiệu f0 từ mạch dao động nội cho ra cáctần số cơ bản, trong đĩ cĩ tần số trung bình 10,7MHz được chọn, sau khi đưa quatrung tần 1, trung tần 2, trung tần 3, tín hiệu được đưa qua mạch tách sĩng lấy lại tín
hiệu âm tần và đưa qua mạch khuếch đại cơng suất âm thanh đưa ra loa
Trang 6Các biến áp trung tần có lõi điều chỉnh được và sơn các màu quy định khác nhau:
Trang 7Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Ngọc Tùng
- Dùng nhiều mạch cộng hưởng chỉnh lệch nhau để tạo được băng thơng rộng.Các 01 là tụ phân dịng để lọc trung tần 10,7MHz khơng cho phá rối nguồn chung
và làm tăng hệ số khuếch đại của transistor
- Biến thế IF4 cĩ hai lỗi chỉnh nhằm để chọn tần số trung tần ở mực giới hạnIF=10,625MHz-10,775MHz
Tín hiệu IF truyền từ đài phát đến máy thu sẽ bị mơi trường phá rối tạo ra nhiễulàm biên độ thay đổi, chính vì vậy ở máy thu cĩ mạch trừ nhiễu và gọi là mạch hạnbiên Tụ 5 Flà tụ lọc nhiễu với tác dụng hạn biên, tụ này sẽ nạp xả tất cả tín hiệu
cĩ biên độ thay đổi trong vùng tần số âm thanh nghe được, sự nạp xả thực hiện quađiện trở R1, nhờ vậy tín hiệu âm tần khơng bị phá rối bởi tiếng ồn
+Tách sĩng :
Mạch tách sĩng FM cĩ nhiệm vụ thay đổi sự biến thiên của tần số trung tần thànhđiện thế âm tần Độ di tần càng lớn, thì tín hiệu ngõ ra sẽ lớn Hai diode tách sĩngdùng trong mạch phải là hai diode cùng loại, hoạt động ở tần số cao Hai dịng điệnchạy qua hai diode phải bằng nhau khi tần số cộng hưởng đúng 10,7MHz và khácnhau khi tần số bị lệch, cụ thể như sau:
Nếu IF=10,7MHz thì IA=IB, điện áp trên volume bằng 0
Nếu IF>10,7MHz thì IA<IB, điện áp trên volume >0
Nếu IF<10,7MHz thì IA>IB, điện áp trên volume <0
Trang 8II RADIO FM STEREO
1.Sơ đồ khối máy thu FM Stereo
Các khối từ mạch cao tần đến trung tần tương tự như Radio FM Mono Sau táchsóng Fm tín hiệu còn lại các thành phần: 19kHz, 38kHz, R+L và R-L
Mạch tiền khuếch đạihạ tần tổng hợp sẽ khuếch đại tín hiệu đủ lớn, sau đó lựachọn tín hiệu 19kHz đưa qua mạch nhân đôi tần số để tạo thành tín hiệu 38kHz, tínhiệu 38kHz dùng để điều khiển mạch báo FM Stereo, mặt khác tín hiệu còn đưa quamạch giải mã FM Stereo, mạch giải mã nhờ 38kHz như một chìa khóa để mở tínhiệu hạ tần tổng hợp và cho ra tín hiệu hạ tần tổng hợp và cho ra tín hiệu R và Lriêng biệt nhau
2.Sơ đồ nguyên lý
Sau tách sóng FM tín hiệu còn lại các thành phần: 19kHz, 38kHz, R+L và R-L,tín hiệu được qua transistor T1 khuếch đại tín hiệu đủ lớn, tín hiệu lấy ra cực Ctransistor T1 19kHz đưa qua biến áp T2, sau đó tín hiệu đưa qua mạch nhân đôi tần số tạo thành tín hiệu 38kHz, tín hiệu tiếp tục đưa sang mạch nhân
Trang 9Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Ngọc Tùng
transisitor T1 các thành phần: 19kHz, 38kHz, R+L và R-L đưa qua mạch giải mã FMStereo, trước khi qua mạch giải mã các thành phần: 19kHz, 38kHz, R+L và R-L đưaqua mạch lọc 19kHz xuống mass để chắc chắn tín hiệu được đưa qua mạch chăn 19kHz Để tránh họa tần trong mạch nhân đơi tần số transistor T2 phân cực chế độ
AB và cĩ mạch lọc 76kHz Mạch giải mã FM Stereo cịn được gọi là mạch hồnđiệu, hoạt động như sau:
Tín hiệu 38kHz được cảm ứng từ mạch nhân đơi tần số cĩ tác dụng như một chìakhĩa để mở các diode D1, D2, D3, D4 Với tín hiệu R+L luơn xuất hiện ở điểm c và D.Tín hiệu 38 (R-L) chỉ được cho qua nhờ tín hiệu 38kHz Nếu tín hiệu 38kHz tại A cĩbán kỳ dương thì D1,D2 dẫn, tại C sẽ cĩ tín hiêụ R-L Lúc này tại C sẽ cĩ sự chophép tín hiệu kênh bên phải
(R+L)+(R-L)=2RNếu tín hiệu 38kHz tại A cĩ bán kỳ âm thì D3, D4 dẫn, tại D4 sẽ cĩ tín hiệu trừ -(R-L) Lúc này tại C sẽ cĩ sự cho phép tín hiệu kênh bên trái
(R+L)+(R-L)=2L
CHƯƠNG 3
Trang 10I NGUYÊN LÝ PHÁT THANH TRÊN SÓNG AM
1.1 Khái niệm về tín hiệu âm tần ( Audio )
Tín hiệu âm tần là tín hiệu của sóng âm thanh sau khi được đổi thành tín hiệuđiện thông qua Micro Sóng âm thanh là một dạng sóng cơ học truyền trong khônggian, khi sóng âm thanh va chạm vào màng Micro làm cho màng Micro rung lên,cuộn dây gắn với màng Micro được đặt trong từ trường của nam châm dao động,hai đầu cuộn dây thu được một điện áp cảm ứng => đó chính là tín hiệu âm tần
Hình 1.1 Micro đổi sóng âm thanh thành tín hiệu âm tần (Audio)
Tín hiệu âm tần có giải tần từ 20Hz -> 20KHz và không có khả năng bức xạthành sóng điện từ để truyền trong không gian, do đó để truyền tín hiệu âm tần đi xahàng trăm, hàng ngàn Km Người ta phải giữ tín hiệu âm tần cần truyền vào sóngcao tần gọi là sóng mang, sau đó cho sóng mang bức xạ thành sóng điện từ truyền đi
xa với vận tốc ánh sáng
1.2 Khái niệm về tín hiệu cao tần và sóng điện từ
Tín hiệu cao tần là các tín hiệu điện có tần số trên 30KHz, tín hiệu cao tần cótính chất bức xạ thành sóng điện từ
Trang 11Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Ngọc Tùng
Thí dụ: Trên một dây dẫn cĩ tín hiệu cao tần chạy qua , thì dây dẫn cĩ một sĩnggây can nhiễu ra xung quanh, đĩ chính là sĩng điện từ do dịng điện cao tần bức xạ
ra khơng gian
Sĩng điện từ : Là sĩng truyền dẫn trong khơng gian với vận tốc bằng vận tốc
ánh sáng, cĩ tần số từ 30KHz đến hàng ngàn MHz, con người đã sử dụng sĩng điện
từ trong các lĩnh vực thơng tin, vơ tuyến điện, truyền thanh, truyền hình, trong đĩRadio là lĩnh vực truyền thanh chiếm giải tần từ 30KHz đến khoảng 16MHz với cácsĩng điều chế AM, và từ 76MHz đến 130MHz với các sĩng điều chế FM
1.3 Quá trình điều chế AM ( Amplitude Moducation : Điều chế biên độ )
Điều chế AM là quá trình điều chế tín hiệu tần số thấp ( như tín hiệu âm tần, tínhiệu video ) vào tần số cao tần theo phương thức => Biến đổi biên độ tín hiệu caotần theo hình dạng của tín hiệu âm tần => Tín hiệu cao tần thu được gọi là sĩngmang
Hình 1.2 Tín hiệu vào và ra của mạch điều chế AM
Tín hiệu âm tần cĩ thể lấy từ Micro sau đĩ khuếch đại qua mạch khuếch đại âm tần, hoặc cĩ thể lấy từ các thiết bị khác như đài Cassette, đầu đĩa CD .Tín hiệu cao tần được tạo bởi mạch tạo dao động, tần số cao tần là tần số theo
Trang 12quy định của đài phát Tín hiệu đầu ra là sóng mang có tần số bằng tần số cao tần,
có biên độ thay đổi theo tín hiệu âm tần
1.4 Quá trình phát tín hiệu ở đài phát
1.5 Đường truyền từ đài phát đến máy thu cách nửa vòng trái đất.
Với các đài phát ở xa cách chúng ta nửa vòng trái đất như đài BBC phát từAnh Quốc, sóng điện từ truyền theo đường thẳng gặp tầng điện ly chúng phản xạxuống trái đất rồi lại phản xạ ngược lên nhiều lần mới đến được máy thu, vì vậy tín hiệu đi tới máy thu rất yếu và sóng không ổn định
Để có thể truyền tín hiệu đi xa, các đài phát thường phát ở băng sóng ngắn có tần số sóng mang từ 4 MHz đến khoảng 23 MHz
Trang 13Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Ngọc Tùng
Hình 1.4 Đường truyền sĩng của các Đài phát ở xa máy thu
Ưu và nhược điểm của phát thanh trên sĩng AM :
* Ưu điểm: của sĩng AM là cĩ thể truyền đi xa tới hàng nghìn Km
* Nhược điểm: của sĩng AM là dễ bị can nhiễu, dải tần âm thanh bị cắt sén do đặcđiểm của mạch tách sĩng điều biên, do đĩ chất lượng âm thanh bị hạn chế
II NGUYÊN LÝ PHÁT THANH TRÊN SĨNG FM
FM là viết tắt của ( Fryquency Moducation : Điều chế tần số ) là điều chế theo
phương thức làm thay đổi tần số của tín hiệu cao tần theo biên độ của tín hiệu âmtần, khoảng tần số biến đổi là 150KHz Sĩng FM là sĩng cực ngắn đối với tín hiệuRadio, sĩng FM thường phát ở dải tần từ 76MHz đến 108MHz
2.1 Mạch điều chế FM
Hình 1.5 Điều chế FM ( Fryquency Moducation : Điều chế tần số )
Với mạch điều chế tần số thì sĩng mang cĩ biên độ khơng đổi, nhưng tần số thayđổi theo biên độ của tín hiệu âm tần, khi biên độ tín hiệu âm tần tăng thì tần số caotần tăng, khi biên độ âm tần giảm thì tần số cao tần giảm Như vậy sĩng mang FM
Trang 14có tần số tăng giảm theo tín hiệu âm tần và giới hạn tăng giảm này là +150KHz và 150KHz, như vậy tần số sóng mang điều tần có dải thông là 300KHZ.
-Thí dụ: Nếu đài tiếng nói việt nam phát trên sóng FM 100MHz thì nó truyền đi
một dải tần từ 99,85 MHz đến 100,15 MHz
2 2 Quá trình phát sóng FM
Quá trình phát sóng FM tương tự như phát sóng AM, sóng mang sau khi điềuchế cũng được khuếch đại rồi đưa ra An ten để phát xạ truyền đi xa
Ưu và nhược điểm của sóng FM :
* Ưu điểm: Sóng FM có nhiều ưu điểm về mặt tần số, dải tần âm thanh sau khitách sóng điều tần có chất lượng rất tốt, cho âm thanh trung thực và có thể truyền
âm thanh Stereo, sóng FM ít bị can nhiễu hơn so với sóng AM
* Nhược điểm: là cự ly truyền sóng ngắn, chỉ truyền được cự ly từ vài chục đếnvài trăm Km, do đó sóng FM thường được sử dụng làm sóng phát thanhtrên các địa phương
CHƯƠNG 4
MÁY THU THANH
Trang 15Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Ngọc Tùng
Máy thu thanh là một thiết bị điện tử hồn chỉnh dùng để thu nhận sĩng radiomang thơng tin, phục hồi lại tín hiệu thơng tin ban đầu va khuếch đại đến giá trịyêucầu và đưa ra loa Khi nghiên cứu về máy thu thanh, người ta thường để ý đếncác thơng số kỹ thuật sau:
- Độ nhạy : là sức điện động nhỏ nhất trên Anten EA để máy thu làm việc bìnhthường Những máy thu cĩ chất lượng cao thường cĩ độ nhạy EA nằm trong khoảng0,5 µV→10 µV Ngồi ra máy thu cịn phải cĩ khả năng chọn lọc và nén tạp âm, tức
là đảm bảo tỷ số S/N ở mức cho phép Thơng thường thì để thu tốt thì biên độ tínhiệu phải lớn hơn tạp âm ít nhất 10 lần ( tức 20 dB)
- Độ chọn lọc: là khả năng chọn lọc các tín hiệu cần thu và tín hiệu cần loại bỏcũng như các tạp âm tác động vào Anten Độ chọn lọc thường được thực hiện bằngnhững mạch cộng hưởng, phụ thuộc vào số lượng, chất lượng cũng như độ chính xáckhi hiệu chỉnh
- Dải tần của máy thu: là khoảng tần số mà máy thu cĩ thể điều chỉnh để thuđược các sĩng phát thanh với các chỉ tiêu kỹ thuật yêu cầu Máy thu thanh thường cĩcác dải sĩng sau:
Méo tần số: là khả năng khuếch đại ở những tần số khác nhau sẽ khác nhau do trong sơ
đồ máy thu cĩ các phần tử L, C Méo tần số cĩ thể đánh giá bằng đặc tuyến tần số Ở cácmáy thu điều biên AM thì dải tần âm thanh chỉ vào khoảng 40Hz → 6KHz; cịn với máy
Trang 16thu điều tần FM thì dải tần âm thanh có thể từ 30Hz→15KHz Ngoài ra người ta còn quantâm đến các thông số khác như méo phi tuyến và công suất ra của máy thu thanh.
I PHÂN LOẠI VÀ SƠ ĐỔ KHỐI CỦA MÁY THU THANH
Căn cứ vào cấu trúc sơ đồ mà người ta chia máy thu thanh thành 2 loại:
- Máy thu thanh khuếch đại thẳng: tín hiệu cao tần từ Anten được khuếch đạithẳng và đưa đến mạch tách sóng, mạch khuếch đại âm tần mà không qua mạch đổitần Đối với dạng này, cấu trúc sơ đồ của máy đơn giản nhưng chất lượng thu sóngkhông cao, độ chọn lọc kém, không ổn định và khả năng thu không đồng đều trên cảbăng sóng Vì vậy, hiện nay loại máy thu này gần như không còn được sử dụng
- Máy thu đổi tần: tín hiệu cao tần được điều chế do Anten thu được, được khuếchđại lên và biến đổi về một tần số trung gian không đổi gọi là trung tần Trung tầnthường được chọn thấp hơn cao tần Tín hiệu trung tần sau khi đi qua vài bộ khuếchđại trung tần sẽ được đưa đến mạch tách sóng, mạch khuếch đại âm tần và đưa ra loa
1.1.Sơ đồ khối của một máy thu đổi tần có dạng như sau
Máy thu đổi tần có những ưu điểm sau:
- Độ khuếch đại đồng đều hơn trên cả băng sóng vì tần số trung tần tương đốithấp và ổn định khi tín hiệu vào thay đổi
Sơ đồ khối máy thu thanh
Trang 17Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Ngọc Tùng
- Mạch vào làm nhiệm vụ chọn lọc các tín hiệu cần thu và loại trừ các tín hiệukhơng cần thu cũng như các nhiễu khác nhờ cĩ mạch cộng hưởng, tần số cộnghưởng được điều chỉnh đúng bằng tín hiệu cần thu f 0
- Khuếch đại cao tần : nhằm mục đích khuếch đại bước đầu cho tín hiệu cao tầnthu được từ Anten
- Bộ đổi tần: gồm mạch dao động nội và mạch trộn tần Khi trộn 2 tần số daođộng nội f n và tín hiệu cần thu f 0 ta được tần số trung gian hay cịn gọi là trung tần,giữa tần số dao động nội và tần số tín hiệu cần thu
f tt = f n -f0 = const
Khi tần số tín hiệu từ đài phát thay đổi từ f0min → f0max thì tần số dao động nộicũng phải thay đổi từ fnmin → fnmax để đảm bảo hiệu số giữa chúng luơn là hằngsố
+ Đối với máy thu điều biên ( AM ): f tt = 465KHZ hay 455KHz
+ Đối với máy thu điều tần ( FM ): f tt = 10,7MHz
- Bộ khuếch đại trung tần: cĩ nhiệm vụ khuếch đại tín hiệu trung tần đến một giátrị đủ lớn để đưa vào mạch tách sĩng Đây là một tần khuếch đại chọn lọc, tải làmạch cộng hưởng cĩ tần số cộng hưởng đúng bằng trung tần
- Tần tách sĩng: cĩ nhiệm vụ tách tín hiệu âm tần ra khỏi tín hiệu sĩng mang caotần, sau đĩ đưa tín hiệu vào mạch khuếch đại âm tần
1.2 Sơ đồ khối của máy thu AM và FM STEREO
Hầu hết các máy thu thanh hiện nay đều cĩ 2 chức năng: thu sĩng điều biên AM
và thu sĩng cực ngắn FM Stereo
Sơ đồ khối của máy thu cĩ dạng như sau:
Trang 18Trong máy thu thanh hai băng sóng AM & FM có 2 đổi tần riêng biệt, 2 khốikhuếch đại trung tần và âm tần được dùng chung Dải tần của bộ khuếch đại trungtần FM rộng hơn vì tần số trung tần FM là 10,7M.
Khối giải mã stereo: có nhiệm vụ giải mã tín hiệu tổng R+L và hiệu R-L từ ngõ
ra của mạch tách sóng để phục hồi lại tín hiệu hai kênh riêng biệt R & L
II.MẠCH VÀO
Là mạch mắc giữa Anten và tần đầu tiên của máy thu, có nhiệm vụ chủ yếu lànhận tín hiệu từ Anten, chọn lọc các tín hiệu cần thu, do vậy mạch vào thường làmạch cộng hưởng Những yêu cầu cơ bản đối với mạch vào:
- Hệ số truyền đạt lớn và ổn định trên toàn băng sóng :
Trong đó:
Uv: điện áp đưa đến máy thu
EA: suất điện động cảm ứng trên Anten
- Đảm bảo điện độ chọn lọc: chọn lọc tần số lân cận, tần số ảnh f a = f0 + 2 ftt
chọn lọc tần số lọc thẳng
- Đảm bảo độ méo tần số cho phép trong dải tần số làm việc từ f0 min → fa max
2.1 Mạch vào ghép điện dung
Sơ đồ mạch và và đáp ứng tần số
Hình 2.2 Sơ đồ khối máy thu AM và FM stereo
Trang 19Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Ngọc Tùng
- Anten được nối với mạch cộng hưởng thơng qua điện dung ghép Cgh Mạchcộng huởng là một khung cộng hưởng LC, gồm một tụ xoay Cx, một tụ tinhchỉnh CT và một cuộn dây L1 Tần số cộng hưởng được điều chỉnh bằng đúngbằng tần số tín hiệu cần thu f0 Qua cuộn ghép cao tần L1: L2, tín hiệu thu đượcđược đưa đến cực Base của mạch khuếch đại cao tần Trị số của điện dung ghépCgh= 5 →30pF
Nhược điểm : Hệ số truyền đạt khơng đồng đều trên cả băng sĩng
2.2 Mạch vào ghép điện cảm với Anten
Sơ đồ mạch và đáp ứng tần số:
Hìn
h
Trang 20Tín hiệu từ Anten qua cuộn ghép Lgh cảm ứng qua mạch cộng hưởng gồm tụ Cx,
CT và cuộn dây L1 Mạch cộng hưởng được điều chỉnh để chọn lọc lấy tín hiệu cần
thu và cảm ứng sang cuộn L2 để đưa đến cực Base của mạch khuếch đại cao tần
Hệ số truyền đạt của mạch vào dạng này tỉ lệ với hệ số phẩm chất của khungcộng hưởng LC Muốn tăng độ nhạy của mạch phải tăng L1 và giảm Lgh, nhưngL1cũng không thể tăng quá lớn mà phải chọn dung hòa hai giá trị này để tránh ảnhhưởng đến tần số cộng hưởng của mạch
Nhược điểm của mạch ghép điện cảm: hệ số truyền dẫn cũng khôngđồng đều trên toàn băng sóng Tuy nhiên so với mạch ghép điện dung thì mạch này
có độ chọn lọc cao hơn và hệ số truyền dẫn cũng đồng đều hơn nên được sử dụngrộng rãi trong thực tế
2.3 Mạch ghép hỗn hợp điện cảm – điện dung
Trang 21Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Ngọc Tùng
cuộn cảm ứng L2 tương ứng Một số máy thu chất lượng cao ở mạch vào cịn cĩthêm bộ lọc khử nhiễu lọt thẳng, tức là nhiễu cĩ tần số đúng bằng trung tần
III.MẠCH KHUẾCH ĐẠI CAO TẦN
Bộ khuếch đại cao tần cĩ nhiệm vụ khuếch đại tín hiệu điều chế cao tần đến mộtgiá trị nhất định để đưa cho bộ đổi tần, các mạch khuếch đại cao tần thường đượcmắc kiểu CE hoặc CB Đối với băng sĩng AM thì kiểu mắc CE là thích hợp vì tậndụng được hệ số khuếch đại cao của dạng ghép này, cịn đối với băng sĩng FM thìkiểu ghép CB là thích hợp hơn vì cĩ băng thơng làm việc rất rộng Tầng khuếch đạicao tần cũng cĩ thể là tầng khuếch đại khơng cộng hưởng với tải là điện trở, điệncảm hoặc R-L hay biến áp nhưng phổ biến hơn cả vẫn là tải cộng hưởng tại một tần
Trang 22Đối với dạng mạch này thì khi tần số tín hiệu thu tăng thì XL sẽ tăng theo Z=R+XL tăng điều này sẽ làm tăng hệ số khuếch đại của toàn mạch Trong thực tếmạch khuếch đại cao tần với tải cộng hưởng là dạng mạch được sử dụng rộng rãihơn cả, mạch này đảm nhận cả nhiệm vụ khuếch đại tín hiệu và chọn lọc tần số Tảicủa mạch khuếch đại cao tần có thể là mạch cộng hưởng đơn hoặc mạch cộng hưởngkép với tần số cộng hưởng cố định hoặc có thể điều chỉnh được Xem sơ đồ mạchkhuếch đại cao tần với tải là mạch cộng hưởng đơn.
Tải của mạch là khung cộng hưởng L1C, cực C của transistor được mắc vào mộtphần của cuộn L1 Tại tần số cộng hưởng f0, hệ số khuếch đại của mạch là lớn nhất,
Hình 2.7 Mạch khuếch đại cao tần với tải là cuộn cảm mắc nối tiếp
Trang 23Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Ngọc Tùng
khi lệch ra khỏi tần số cộng hưởng hệ số khuếch đại của mạch giảm nhanh chĩng, vìvậy mạch cĩ tính chọn lọc với tần số tín hiệu cần thu và loại bỏ các tín hiệu tần sốkhác và nhiễu
Bộ khuếch đại cao tần làm việc ở một dải tần rộng nên khĩ đảm bảo được hệ sốkhuếch đại đồng đều, cho nên trong các máy thu chất lượng cao thường dùng mạchkhuếch đại cao tần cĩ mạch cộng hưởng điều chỉnh liên tục, tần số cộng hưởng đượcđiều chỉnh đồng bộ với tần số tín hiệu cần thu ở mạch vào nhờ tụ xoay đồng trục
Ở băng sĩng 1, các chuyển mạch K1, K2, K3 đều ở vị trí 1, ở băng sĩng 2 cácchuyển mạch này sẽ được nối vị trí 2
IV.MẠCH ĐỔI TẦN
Mạch đổi tần là mạch biến đổi tín hiệu cao tần điều chế thành các tín hiệu cĩ tần
số thấp hơn và khơng đổi gọi là trung tần
Dạng của tín hiệu điều chế sau khi đổi tần khơng thay đổi mà chỉ thay đổi tần sốsĩng mang
Mạch đổi tần gồm 2 phần: Mạch tạo dao động nội và mạch đổi tần (trộn tần)
Trang 24Người ta đã chứng minh rằng nếu trộn 2 tín hiệu có tần số khác nhau là f1 và f2
trên một phần tử phi tuyến thì sẽ nhận được ở đầu ra ngoài thành phần f1, f2 còn xuấthiện các thành phần tổng f1+f2 và hiệu f1-f2 Nếu dùng mạch lọc cộng hưởng ta dễdàng nhận được tín hiệu có tần số hiệu f1-f2, và tần số hiệu này cũng chính là trungtần
Để tín hiệu trung tần có tần số cố định khi tín hiệu thu từ Anten có tần số f0 biếnđổi thì tần số dao động nội cũng phải thay đổi tương ứng, trong máy thu thanh người
ta giải quyết vấn đề này bằng cách sử dụng các tụ xoay đồng trục ở mạch vào vàmạch dao động nội
Ở máy thu AM, ftt = 465KHz hoặc 455KHz và người ta thường chọn
fn > f0 đúng bằng một trung tần Ngược lại ở máy thu FM do tần số sóng mang caonên người ta thường chọn fn < f0 đúng bằng 10,7 MHz = ftt FM
Có 2 dạng mạch đổi tần thông dụng: dạng dùng 1 transistor vừa làm nhiệm vụ tạodao động nội vừa làm nhiệm vụ trộn tần; dạng thứ 2 là dùng 2 transistor riêng biệt đểlàm 2 nhiệm vụ trên Trong hầu hết các sơ đồ mạch, mạch dao động nội thường dùng
là khung cộng hưởng LC Tần số dao động nội được xác định theo công thức:
Hz
LC
f tt
2
1
Để thay đổi tần số này người ta thường thay đổi tụ C
Trang 25Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Ngọc Tùng
Trong sơ đồ trên T1 vừa làm nhiệm vụ dao động vừa làm nhiệm vụ trộn tần.Điện áp tín hiệu được đưa vào cực B, điện áp dao động nội được đưa vào cực E Khitạo dao động thì C1 được xem như nối mass cho cực B, mạch trở thành ghép BC vàthành phần quyết định dao động là khung L4C2, tín hiệu dao động nội được đưa đếncực E bằng tụ C2, đây chính là thành phần hồi tiếp dương để trộn với tín hiệu cầnthu Khi làm nhiệm vụ trộn tần thì C2 và L4 xem như nối mass cho E và T1 là mạchghép CE Tín hiệu trộn tần được đưa vào cực B và lấy ra từ cuộn cảm ứng trênkhung cộng hưởng từ cực C Nhược điểm của mạch này là độ ổn định kém dotransistor đảm nhận cùng lúc 2 nhiệm vụ dao động và trộn tần
Sơ đồ mạch đổi tần dùng 2 transistor sau:
Trang 26Trong sơ đồ mạch trên T1 đóng vai trò mạch trộn tần, T2 đóng vai trò mạchdao động nội, tần số dao động nội được quyết định bởi L4, C7 và C8 Hoạt động củamạch như sau:
- Tín hiệu cao tần từ khung CL1 cảm ứng qua L2 kết hợp với tín hiệu từ mạchdao động nội cảm ứng trên cuộn L3, được đặt vào cực B của T1 T1 thực hiện việctrộn lẫn 2 tín hiệu và khuếch đại chọn lọc để lọc lấy tín hiệu trung tần nhờ khungcộng hưởng CL6 mắc ở cực C của T1 Tín hiệu trung tần này được cảm ứng qua L7
để đi đến các tầng tiếp theo
- Việc phân cực (chọn giá trị cho R1, R2) là rất quan trọng vì nó ảnh hưởng đếnkhả năng trộn tần và khuếch đại của mạch
Trong các máy thu hiện đại, thường người ta dùng một IC để thực hiện các chứcnăng: khuếch đại cao tần, tạo dao động nội, trộn và đổi tần
Xem mạch sau ( áp dụng thu sóng FM )
Trang 27Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Ngọc Tùng
Tín hiệu thu được từ Anten qua mạch ghép đưa vào chân 10 của IC để khuếchđại và trộn tần Chân 10 IC được mắc với khung L2C2 để tạo dao động nội cung cấpcho mạch trộn tần tại ngõ vào chân 1 nhờ tụ C4 L3 và C5 là mạch cộng hưởng nốitiếp để chọn lọc tín hiệu trung tần
V MẠCH KHUẾCH ĐẠI TRUNG TẦN
Khối khuếch đại trung tần là một mạch khuếch đại cộng hưởng cĩ nhiệm vụkhuếch đại tín hiệu trung tần đến một giá trị đủ lớn để đưa vào mạch tách sĩng, bộkhuếch đại trung tần quyết định phần lớn độ chọn lọc và độ nhạy của máy thu Nếudùng transistor rồi, khối trung tần cĩ thể gồm 1, 2 hoặc 3 tầng khuếch đại ghép, cịnnếu dùng IC thì mạch khuếch đại trung tần thường được tích hợp chung với mạchtách sĩng
Sơ đồ mạch khuếch đại trung tần cộng hưởng đơn:
Trang 28• C 4L2:khungcộng hưởng tại tần số trung tần
• R1R2: phân cực cho mạch khuếch đại trung tần
• R3: điện trở ổn định nhiệt và đóng vai trò mạch hồi tiếp dòng nối tiếp
• C2: tụ thoát cao tần ( loại bỏ hồi tiếp áp nối tiếp )
• C3: hồi tiếp áp song song để ổn định tín hiệu ra
Mạch có hệ số khuếch đại rất lớn tại tần số trung tần, tại các tần số khác hệ sốkhuếch đại giảm nhanh chóng
Ưu điểm : hệ số khuếch đại khá lớn, độ chọn lọc cao
Nhược điểm:
• Dải thông hẹp, độ trung thực kém
• Muốn tăng độ nhạy của máy thu thường người ta chọn phương pháp tăng
độ khuếch đại của mạch khuếch đại trung tần, tuy nhiên trong mạch trên, khi tăng hệ
số khuếch đại →hiện tượng tự kích Vì vậy người ta thường mắc thêm tụ C3 để tạomạch hồi tiếp âm áp song song cho mạch
Trang 29Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Ngọc Tùng
Nguyên tắc hoạt động tương tự như mạch cộng hưởng đơn, nhưng trong mạchnày sử dụng bộ ghép hai khung cộng hưởng tại các tần số lân cận trái và phải của tần
số trung tần Kết quả ta được đặc tuyến của mạch như hình trên, điều này cải thiệnđược khuyết điểm băng tần hẹp của mạch cộng huởng đơn
Mạch khuếch đại trung tần sử dụng mạch cộng hưởng cĩ tham số tập trung( hay bộ lọc tập trung )
Hiện nay trong một số sơ đồ máy hiện đại người ta cịn dùng bộ lọc gốm ápđiện, cĩ kích thước nhỏ, hệ số phẩm chất cao Bộ lọc dạng này hoạt động dựa trênnguyên lý áp điện