Đồ án tìm hiểu nguyên lý hoạt động của máy thu âm AM

Trước sự phát triển nhanh chóng của khoa học và kỹ thuật thì các thiết bị điện tử đóng vai trò rất quan trọng. nó giúp con người thực hiện các công việc một cách nhanh chóng và chính xác, làm tăng năng suất lao động và rút ngắn thời gian làm việc. các loại thiết bị hiện đại dần dần thay thế con người làm các công việc nặng nhọc và các công việc mang tính chất nguy hiểm.

bảng thông đồ án môn học.

họ và tên:

lớp :

tên đồ án: thiết kế máy thu am lần ngày nội dung nhận xét chữ ký gvhd 1 2 3 4 5 ………

………

………

………

………

nhận xét chung:

chú ý :điều kiện để sinh viên được phép bảo vệ đồ án: phải thông qua đầy đủ và có đầy đủ chũ ký của gvhd xác nhận vinh, ngày tháng 6 năm 2010

giáo viên hướng dẫn

nguyễn

mục lục:

mở đầu: 3

i mục đích: 4

ii yêu cầu: 4

iii tổng quan về đề tài: 4

1, khái niệm chung về máy thu radio: 4

1.1 khái niệm: 4

1.2 điều chế tín hiệu radio: 4

1.3 phân loại máy thu radio: 5

2, lý thuyết máy thu radio: 7

2.1 máy cổng hưởng tần số: 8

2.2 máy biến áp: 9

2.3 mạch khuếch đại: 10

3.1 mạch tách sóng: 16

iv giới thiệu sơ đồ từng khối của máy thu am: 18

1 nguồn cung cấp: 18

2 khối anten và mạch vào: 18

3 khối khuếch đại cao tần và mạch tách sóng: 18

4 khối khuếch đại tiền công suất: 20

5 khối khuếch đại công suât: 20

v phân tích, thiết kế và tính toán: 21

1 sơ đồ nguyên lý: 21

2 khối anten và mạch vào: 21

3 khối khuếch đại cao tần và tách sóng: 23

4 khối khuếch đại tiền công suât: 24

5 khối khuếch đại công suât: 25

6 nguyên lý làm việc chung: 26

7 lắp ráp mạch, điều chỉnh để thu được sóng am 27

a, sơ đồ lắp rắp: 27

b, giá trị linh kiện: 28

vi kết luận: 30

2

mở đầu

trước sự phát triển nhanh chóng của khoa học và kỹ thuật thì các thiết bịđiện tử đóng vai trò rất quan trọng nó giúp con người thực hiện các công việcmột cách nhanh chóng và chính xác, làm tăng năng suất lao động và rút ngắnthời gian làm việc các loại thiết bị hiện đại dần dần thay thế con người làm cáccông việc nặng nhọc và các công việc mang tính chất nguy hiểm

bên cạnh các thiết bị phục vụ cho lợi ích con người thì nhu cầu về giải trícủa con người khồng ngừng thay đổi con người không ngừng thu thập và traođổi và nắm bắt các nguồn thông tin từ đó nảy sinh ra các thiết bị điện tử như:radio, máy nghe nhạc, tivi từ các thiết bị điện tử cồng kềnh của thời xưa thìnay các thiết bị gần như tinh vi, siêu nhỏ nhưng tính năng và hiệu quả làm việccủa chúng thì rất cao và bền

trong lĩnh vực phát thanh, truyền hình ở nước ta, ngày nay đã có nhiềutiến bộ đáng kể do có nhiều nhà khoa học, nhiều chuyên gia, nhiều kỹ sư giỏi vềkhoa học kỹ thuật cùng tham gia nghiên cứu và triển khai ứng dụng kết quả córất nhiều thiết bị mới được đưa vào thay thế các thiết bị, máy móc cũ mang lạihiệu quả kinh tế cao tuy vậy, về phát thanh truyền hình cần có nhiều lĩnh vựccần tiếp tục nghiên cứu, học hỏi và phát triễn thêm đối với người làm kỹ thuậtphát thanh truyền hình nói riêng và các kỹ sư điện tử nói chung

dựa trên những kiến thức đã học về môn kỹ thuật mạch điện tử, chúng em

nghiên cứu nguyên lý thu sóng radio am thông qua đề tài: “ tìm hiểu nguyên lý hoạt động của máy thu am ”

tuy có nhiều cố gắng thực hiện thành công đồ án nhưng không thể tránhkhỏi những hạn chế thiếu sót, nếu có điều kiện nhóm thực hiện sẽ nghiên cứusâu hơn và hoàn thiện hơn mong nhận được sự góp ý chỉ bảo thêm của thầy cô

và các bạn để đề tài có thể hoàn thiện tốt hơn

em xin chân thành cảm ơn cô giáo nguyễn thị hằng đã chỉ bảo tận tình

trong quá trình thực hiện đề tài này

i mục đích:

- giúp sinh viên nắm được kỹ thuật làm mạch

- biết được nguyên lý của máy thu thanh

- biết lắp ráp và điều chỉnh

ii yêu cầu:

- hiểu được các mạch điện cơ bản: mạch cộng hưởng lc, mạch khuếch đại tínhiệu nhỏ, mạch khuếch đại công suất, khuếch đại thuật toán, mạch tách sóng

- mạch thiết kế phải thu được sóng am

iii tổng quan về đề tài:

1 khái niệm chung về máy thu radio:

1.1 khái niệm:

máy thu radio hay còn gọi là máy thu thanh là một thiết bị hoàn chỉnhdùng để thu nhận sóng radio mang thông tin, phục hồi lại tín hiệu thông tin vàkhuếch đại đến giá trị ban đầu và đưa ra loa

1.2 điều chế tín hiệu radio:

trong kỹ thuật radio có hai cách điều chế tín hiệu cơ bản:

1.2.1 điều chế biên độ – am (amplitude modulation):

phương pháp điều chế biên độ (điều biên) am sử dụng một sóng có tần sốcao (rất lớn hơn tần số tín hiệu – gọi là sóng mang) phối hợp với tín hiệu để tạo

ra một dạng sóng có tần số là tần số sóng mang, nhưng biên độ thay đổi theodạng sóng tín hiệu sóng am được phát ra ngoài không gian

sóng am trong radio được chia thành các dải tần:

- sóng trung – mw (medium wave) có tần số từ 530 khz – 1600 khz

- sóng ngắn 1 – sw1 (short wave) có tần số từ 2.3 mhz – 7mhz

- sóng ngắn 2 – sw2 (short wave) có tần số từ 7mhz – 22 mhz

4

độn

n iộn

táchsóng

khi nói đến dải tần của một băng sóng, tức là nói đến tần số sóng mangcủa dải tần đó

1.2.2 điều chế tần số – fm (frequency modulation):

khác với điều biên, điều chế tần số (điều tần) fm là làm thay đổi tần sốsóng mang theo biên độ tín hiệu tần số sóng mang fm rất lớn hơn tần số sóngmang trong am dải tần fm từ 88 mhz – 108 mhz

trong hai cách điều chế, thì phương pháp điều chế fm cho tín hiệu đến nơithu trung thành hơn, ít sai lệch hơn là điều chế am, bởi vì đường truyền ảnhhưởng rất ít đến tần số sóng truyền, nhưng lại tác động rất lớn lên biên độ của

nó tuy nhiên, sóng fm vì tần số rất lớn hơn tần số am nên không truyền được xanhư sóng am

1.3 phân loại máy thu radio và sơ đồ khối của máy thu:

căn cứ vào cấu trúc sơ đồ mà người ta chia máy thu thanh thành hai loại:

- máy thu thanh đổi tần

- máy thu thanh khuếch đại thẳng

1.3.1 máy thu thanh đổi tần:

tín hiệu cao tần đã điều chế từ anten được khuếch đại lên và biến đổi vềmột tần số trung gian không đổi gọi là tần số trung tần if trung tần này đượcchọn thấp hơn cao tần tín hiệu trung tần này sau khi đi qua vài bộ khuếch đạitrung tần sẽ được đưa đến mạch tách sóng, mạch khuếch đại âm tần và đưa raloa

sơ đồ khối của một máy thu đổi tần có dạng như sau:

hình 1: sơ đồ máy thu đổi tần.

- bộ đổi tần: gồm mạch dao động nội và mạch trộn tần khi trộn hai tần số

của tín hiệu dao động nội fn và tín hiệu cần thu f0 ta được tần số trung gian haycòn gọi là trung tần if giữa tần số dao động nội và tần số cần thu

ftt = fn – f0 = const

khi tần số tín hiệu từ đài phát thay đổi từ f0min đến f0max thì tần số daođộng nội cũng phải thay đổi từ fnmin đến fnmax

đối với máy thu điều biên (am): fn = 455 khz hoặc 465 khz

đối với máy thu điều tần (fm): fn = 10.7 mhz

- bộ khuếch đại trung tần: có nhiệm vụ khuếch đại tín hiệu trung tần đến một giá trị đủ lớn để đưa vào mạch tách sóng

- tách sóng: có nhiệm vụ tách tín hiệu âm tần ra khỏi tín hiệu sóng mang

cao tần sau đó đưa qua mạch khuếch đại âm tần trước khi đưa qua loa

máy thu thanh đổi tần tuy có nhiều ưu điểm hơn máy thu thanh khuếch đạithẳng, nó truyền tín hiệu tốt hơn nhưng rất khó để làm mạch thật nên trong đềtài này chúng em làm máy thu thanh khuếch đại thẳng:

1.3.2 máy thu thanh khuếch đại thẳng:

tín hiệu cao tần thu từ anten được khuếch đại thẳng và đưa đến mạch táchsóng, mạch khuếch đại âm tần mà không qua mạch đổi tần

- ưu điểm: máy thu am có thể truyền sóng đi xa tới hàng nghìn km

- nhược điểm: của sóng am là dễ bị can nhiễu, dải tần âm thanh bị cắt xén dođặc điểm của mạch tách sóng điều biên, do đó chất lượng âm thanh bị hạn chế

sơ đồ khối của máy thu khuếch đại thẳng như sau:

6

hình 2: sơ đồ khối của máy thu thanh khuếch đại thẳng

- mạch vào: là mạch mắc giữa anten và tầng đầu tiên của máy thu, có nhiệm

vụ chủ yếu là nhận tín hiệu từ anten, chọn lọc các tín hiệu cần thu, do vậy mạchvào thường là mạch cộng hưởng

tần số: f 1f0 f t.h

những yêu cầu cơ bản đối với mạch vào:

+ hệ số truyền đạt: là tỉ số giữa điện áp ra của mạch vào điều chỉnh cộnghưởng ở một tần số nào đó và sức điện động cảm ứng trên anten (ea)

amv càng lớn thì hệ số khuếch đại chung của toàn máy càng lớn

E A : suất điện động cảm ứng trên anten.

+ dải tần làm việc:

gọi dải tần số làm việc của máy thu là: fomin- fomax tần đoạn làm việc được định

nghĩa như sau:

min

max

o

o doan

+ đảm bảo độ méo tần số cho phép trong dải tần số làm việc từ f0 min f0 max

- mạch khuếch đại cao tần: nhằm mục đích khuếch đại bước đầu cho tín hiệu

cao tần thu được từ anten

- tách sóng: có nhiệm vụ tách tín hiệu âm tần ra khỏi tín hiệu sóng mang cao tần

sau đó đưa qua mạch khuếch đại trước khi đưa qua loa mạch tách sóng baogồm diode d1 tách lấy bán kỳ dương của tín hiệu, sau đó được mạch lọc rc lọc

bỏ các thành phần cao tần, ở đầu ra thu được tín hiệu âm tần là đường bao củatín hiệu cao tần

- mạch khuếch đại tiền công suất: có tác dụng nâng cao tín hiệu cao tần đủ lớn

để kích thích tầng công suất

- mạch khuếch đại công suất: dùng để cung cấp công suất đủ lớn để đưa ra loa.

2 lý thuyết máy thu radio am:

trong phạm vi đề tài này người thực hiện chỉ thiết kế máy thu radio amhoạt động theo nguyên lý máy thu thanh biến đổi thẳng, thu được sóng trung

C L

Z Z

Z Z

 =

1 LC

0 v l đóng mạch o 0 zLzC

tần số cộng hưởng: f0 =

LC 2

1



2.2 máy biến áp:

2.2.1 định nghĩa và ký hiệu:

biến áp là thiết bị để biến đổi điện áp xoay chiều, cấu tạo gồm một cuộn

sơ cấp (đưa điện áp vào) và một hay nhiều cuộn thứ cấp (lấy điện áp ra sửdụng) cùng quấn trên một lỏi từ có thể là lá thép hoặc lõi ferit để tránh dòngđiện fuco chạy trong mạch và làm nóng mạch các lá thép làm lõi được dát mỏng

và ghép cách điện với nhau

trong mạch điện biến áp được ký hiệu như sau:

hình 4: kí hiệu của biến áp

trong đó:

n1: số vòng dây cuộn sơ cấp u1: điện áp vào cuộn sơ cấp

n2: số vòng dây cuộn thứ cấp u2: điện áp ra cuộn thứ cấp

2.2.2 nguyên lý làm việc:

khi đặt vào cuộn sơ cấp một điện áp xoay chiều hình sin u1, trong lõi thépxuất hiện một từ trường biến thiên theo quy luật điện áp vào từ trường biếnthiên làm xuất hiện từ thông biến thiên, từ thông biến thiên này cảm ứng sangcuộn thứ cấp làm xuất hiện một điện áp xoay chiều hình sin điện áp, số vòngdây cuộn sơ cấp và điện áp, số vòng dây cuộn thứ cấp liên hệ theo công thứcsau:

giả sử đưa một tín hiệu xoay chiều có

dạng sin, biên độ nhỏ vào chân b của bjt như

hình vẽ điện thế ở chân b ngoài thành phần

phân cực vb còn có thành phần xoay chiều của

tín hiệu vi(t) chồng lên: vb(t) = vb + vi(t)

các tụ c1, c2 ở ngõ vào và ngõ ra được chọn

như thế nào để có thể xem như nối tần dung

kháng rất nhỏ ở tần số tín hiệu như vậy tác dụng của các tụ liên lạc c1, c2 là chothành phần xoay chiều của tín hiệu đi qua và ngăn thành phần phân cực mộtchiều

- khi vb(t) < vb, tức bán kỳ dương của tín

hiệu vbe tăng tức dòng ib tăng và do đó ic = ib nên

dòng cực thu ic cũng tăng do đó điện thế tại cực

thu vc(t) = vcc – rcic(t) giảm hơn trị số tĩnh vc

- khi vb nhỏ hơn vb, tức bán kỳ âm của tín

hiệu, dòng ib giảm đưa đến dòng ic cũng giảm và

dòng vc(t) tăng

như vậy ở mạch trên ta thấy vc(t) biến thiên

ngược chiều với vb(t) tức v0(t) ngược pha với vi(t)

10

hình 5:

2.3.2 mạch khuếch đại công suất:

mạch khuếch đại công suất có nhiêm vụ đưa ra công suất đủ lớn để kíchthích cho tải công suất ra của nó cỡ vài phần mười w đến lớn hơn 100w côngsuất này được đưa đến tằng sau dưới dạng điện áp hoặc dòng điện có biên độlớn

2.3.3 chế độ công tác và định điểm làm việc cho tần khuếch đại công suất:

các chế độ hoạt động của mạch khuếch đại là phụ thuộc vào chế độ phâncực cho transistor, tùy theo vào mục đích sử dụng mà mạch khuếch đại đượcphân cực khuếch đại ở chế độ a, b, ab hoặc chế độ c đồ thị trên hình 7 minhhọa các chế độ khác nhau của tầng khuếch đại và dạng dòng điện ra trên colectoứng với các chế độ khuếch đại với các chế độ khác nhau, góc cắt  cũng khácnhau

hình 7: các chế độ khác nhau của tầng khuếch đại.

chế độ a: tín hiệu được khuếch đại gần như tuyến tính, góc  = t/2 =

1800 khi tín hiệu vào hình sin thì ở chế độ a dòng tĩnh colecto luôn luôn lớnhơn biên độ dòng ra vì vậy hiệu suất của bộ khuếch đại chế độ a rất thấp(<50%) do đó chế độ a chỉ dùng trong trường hợp công suất nhỏ (pr < 1w)

su tất

baba

chế độ ab: có góc cắt 900 <  < 1800 ở chế độ này có thể đạt hiệu suấtcao hơn chế độ a (< 70%), vì dòng tĩnh ic0 lúc này nhỏ hơn dòng tĩnh ở chế độ a.điểm làm việc nằm trên đặc tuyến tải gần khu vực tắt của transistor.

chế độ b: có góc cắt  = 900 điểm làm việc tĩnh được xác định tại ube =

0 chỉ một nữa chu kỳ âm (hoặc dương) của điện áp vào được transistor khuếchđại

chế độ c: có góc cắt  < 900 hiệu suất chế độ c khá cao (lớn hơn 78%),nhưng méo rất lớn nó thường được dùng trong các bộ khuếch đại tần số cao vàdùng với tải cộng hưởng để có thể lọc ra được hài bậc nhất như mong muốn.chế độ c còn được dùng trong mạch logic và mạch khoá

điểm làm việc tĩnh được xác định trong khu vực cho phép trên đặc tuyếntransistor (hình 7) khu vực đó được giới hạn bởi: hyperbol công suất, đườngthẳng ứng với dòng colecto cực đại, đường thẳng ứng với điện thế colecto –emito cực đại, đường cong phân cách với khu vực bảo hoà và đường thẳng phâncách với khu vực tắt của transistor ở chế độ động (khi có tín hiệu vào), điểmlàm việc có thể vượt ra ngoài hyperbol công suất (nếu vẫn đảm bảo được điềukiện công suất tổn hao nhỏ hơn công suất tổn hao cho phép), nhưng không đượcvượt quá các giới hạn khác

2.3.4 mạch khuếch đại đẩy kéo:

- những vấn đề chung về tầng khuếch đại đẩy kéo:

để tăng công suất, hiệu suất và giảm méo phi tuyến, người ta dùng tầngkhuếch đại đẩy kéo

tầng khuếch đại đẩy kéo là tầng gồm có hai phần tử tích cực mắc chungtải

để biểu diễn và phân loại các sơ đồ đẩy kéo, có thể dùng sơ đồ cầu nhưhình 8:

hình 8: phân loại các tầng khuếch đại đẩy kéo.

a) sơ đồ đẩy kéo song song b) sơ đồ đẩy kéo nối tiếp.trong sơ đồ đẩy kéo song song, các phần tử tích cực được mắc trong cácnhánh bên trái của cầu trong các nhánh phải của cầu là điện trở tải, có điểmgiữa nối với nguồn cung cấp, tải nằm trong nhánh chéo của cầu ngược lại,trong sơ đồ đẩy kéo nối tiếp nguồn cung cấp có điểm giữa nối với tải, tải nằmnằm trong nhánh chéo của cầu tóm lại sơ đồ đẩy kéo song song có các phần tửtích cực đấu song song về mặt một chiều và sơ đồ đẩy kéo nối tiếp có các phần

tử tích cực đấu nối tiếp về mặt một chiều

các tầng đẩy kéo có thể làm việc ở chế độ a, ab hoặc b, nhưng thôngthường người ta hay dùng chế độ ab hoặc b mỗi transistor chỉ khuếch đại mộtnửa dương hoặc một nửa âm tín hiệu vào hai nửa tín hiệu này sẽ được tổng hợplại thành tín hiệu hoàn chỉnh trên điện trở tải

- sơ đồ đẩy kéo song song:

tất cả các sơ đồ đẩy kéo song song đều phải dùng biến áp ra để phối ghépgiữa hai nữa điện trở tải rt mạch điện nguyên lý biểu diễn trên hình 9 để cóđiện áp đặt vào hai transistor ngược pha, dùng biến áp ba1

nếu điện áp đặt vào có dạng sin thì hai transistor thay nhau khuếch đạihai nữa hình sin, vì điện thế đầu cuộn thứ cấp ba1 ngược pha các điện trở r1, r2

được chọn sao cho dòng tĩnh qua chúng nhỏ (chế độ ab) khi cho r2 = 0 thì ub =

ph n tần ửkđ

r

14

0, do đó bộ khuếch đại làm việc ở chế độ b ở chế độ ab dòng tĩnh colecto nằmtrong khoảng (10 100)a

hai nửa hình sin của điện áp được phối hợp lại trên biến áp ba2 điện trởcủa mỗi transistor được xác định như sau: r’

t = n2rt, trong đó n là hệ số của máybiến áp: n = n1/n2, n1, n2 theo thứ tự là số vòng dây của một nữa cuộn sơ cấp và

số vòng của cuộn thứ cấp vậy ta có quan hệ:

ic = uce/r’

t và uce = nur.công suất ra của mạch:

t 2

2 CE t

2 r r

R n 2

U R

2 U

hình 9: tầng công suất đẩy kéo song song.

biên độ điện áp ra cực đại giữa colecto và emito của một transistor (hình

9b): ucemax = ucc - ucer

do đó nhận được công suât cực đại:

t 2

2 CER CC

max r

R n

) U U (

0 C C

I dt ) t ( i T

1

do đó công suất cung cấp một chiều:

t 2 CC CE CC

C 0

R n

U U 2 U

I

2 P

c)

16