Đồ Án Thiết Kế Máy Thu Radio AM

B GIO DC V O TO TRNG I HC VINH KHOA CễNG NGH TI: Thit k mỏy thu radio AM Giỏo viờn hng dn: Nguyn Th Minh Vinh, 2009 ỏn k thut tng t GVHD: Nguyn Th Minh Mục lục Mở đầu Ch ơng 1: Tổng quan đề t i khái niệm chung thu radio 1.1 Khái niệm 1.2 Điều chế tín hiệu radio 1.3 Sử dụng tần số trung tần máy thu 1.4 Phân loại máy thu Radio sơ đồ khối máy thu 1.5 Thiết kế máy thu Radio AM Lý thuyết máy thu radio AM 2.1 Mạch cộng hởng tần số 2.2 Máy biến áp 2.3 Mạch khuếch đại 10 2.4 Mạch dao động ba điểm 19 2.5 Mạch trộn tần 20 2.6 Mạch tách sóng 21 Ch ơng 2: Phân tích, thiết kế v tính toán 24 Sơ đồ khối máy thu radio AM 24 Sơ đồ mạch thực 24 Phân tính, thiết kế v tính toán chi tiêt kh ối 25 5.1 Khối anten 25 5.2 khối mạch vào 25 5.3 Khối khuếch đại cao tần, khối tự tạo dao động khối trộn tần 26 5.4 Khối khuếch đại trung tần 29 5.5 Khối tách sóng 30 5.6 Khối khuếch đại âm tần 31 Kết luận 33 T i liệu tham khảo 34 ti: Thit k mỏy thu radio AM ỡnh Tun ỏn k thut tng t SVTH : Nguyn GVHD: Nguyn Th Minh mở đầu gày nay, khoa học kỹ thuật giới có nhiều tiến bộ, nhiều thành tựu đáng kể Nhất lĩnh vực kỹ thuật, công nghệ thông tin, kỹ thuật viba, truyền hình số, tổng đài điện thoại vô tuyến, kỹ thuật phát N thanh, phát triễn vợt bậc Các thiết bị điện tử ngày đợc tinh gọn, siêu nhỏ nhng tính hiệu làm việc chúng rât cao bền Trong lĩnh vực phát thanh, truyền hình nớc ta, ngày có nhiều tiến đáng kể có nhiều nhà khoa học, nhiều chuyên gia, nhiều k ỹ s giỏi khoa học kỹ thuật tham gia nghiên cứu triển khai ứng dụng Kết có nhiều thiết bị đợc đa vào thay thiết bị, máy móc cũ mang lại hiệu kinh tế cao Tuy vậy, phát truyền hình cần có n hiều lĩnh vực cần tiếp tục nghiên cứu, học hỏi phát triễn thêm ngời l àm kỹ thuật phát truyền hình nói riêng kỹ s điện tử nói chung Trong đồ án kỹ thuật tơng tự nhóm thực xin trình bày vấn đề thu sóng radio AM qua đề tài: Thiết kế máy thu radio AM Trong chừ ng mực thời gian ngắn ngủi lợng kiến thức tích luỹ hạn chế, tài liệu c nhiều, ngời thực khảo sát máy thu radio AM khía cạnh nhậ p môn kỹ thuật phát truyền hình Hi vọng với đề tài nhóm ng ời thực có thêm hiểu biết kỹ thuật thu sóng radio tích luỹ thêm k iến thức phục vụ cho trình học tập Tuy có nhiều cố gắng thực thành công đồ án nhng không tránh khỏi hạn chế thiếu sót, có điều kiện nhóm thực nghiên c ứu sâu hoàn thiện Mong nhận đợc góp ý bảo thêm th ầy cô bạn bè để đề tài hoàn thiện tốt Em xin chân thành cảm ơn cô giáo Nguyễn Thị Minh bảo tận tình trình thực đề tài này, cảm ơn tất ý kiến đóng góp thầy cô bạn bè Nhóm sinh viên t hực hiện! ti: Thit k mỏy thu radio AM ỡnh Tun ỏn k thut tng t Chơng I Tổng quan đề ti khái niệm chung thu radio 1.1 Khái niệm GVHD: Nguyn Th Minh SVTH : Nguyn Máy thu radio hay gọi máy thu thiết bị hoàn nh dùng để thu nhận sóng radio mang thông tin, phục hồi lại tín hiệu thông tin khuếch đại đến giá trị ban đầu đa loa 1.2 Điều chế tín hiệu radio Trong kỹ thuật radio có hai cách điều chế tín hiệu bản: 1.2.1 Điều chế biên độ AM (Amplitude Modulation) Phơng pháp điều chế biên độ (điều biên) AM sử dụng sóng có tần số cao (rất lớn tần số tín hiệu gọi sóng mang) phối hợp với tín hiệu để tạo dạng sóng có tần số tần số sóng mang, nhng biên độ thay đổi t heo dạng sóng tín hiệu Sóng AM đợc phát không gian Sóng AM radio đợc chia thành dãi tần: - Sóng trung MW (medium wave) có tần số từ 530 KHz 160 KHz z z - Sóng ngắn SW1 (short wave) có tần số từ 2.3 MHz MH - Sóng ngắn SW2 (short wave) có tần số từ MHz 22 MH Khi nói đến dải tần băng sóng, tức nói đến tần số sóng man g dải tần 1.2.2 Điều chế tần số FM (Frequency Modulation) Khác với điều biên, điều chế tần số (điều tần) FM làm thay đổi t ần số sóng mang theo biên độ tín hiệu Tần số sóng mang FM lớn tần s ố sóng mang AM Dải tần FM từ 88 MHz 108 MHZ Khi điều chế FM Trong hai cách điều chế, phơng pháp điều chế FM cho tí n hiệu đến nơi thu trung thành hơn, sai lệch điều chế AM, đờng truyền ảnh hởng đến tần số sóng truyền, nhng lại tác động lớn lên bi ên độ Tuy nhiên, sóng FM tần số lớn tần số AM nên không tr uyền đợc xa nh sóng AM 1.3 Sử dụng tần số trung tần máy thu ti: Thit k mỏy thu radio AM ỡnh Tun ỏn k thut tng t SVTH : Nguyn GVHD: Nguyn Th Minh Trong phần thu radio, tín hiệu lối vào bé, cần phải khuếch đại nhiề u lần Một mạch khuếch đại với hệ số khuếch đại lớn không gây méo su ốt toàn giải tần điều thực đợc Vì ngời ta đa tín hi ệu cần khuếch đại RF (Radio frequency) tần số trung gian cố định, gọi t ần số trung tần IF (Intermediate frequency) Trong AM IF 455 KHz, tr ong FM IF 10.7 MHz 1.4 Phân loại máy thu radio sơ đồ khối máy thu oại Căn vào cấu trúc sơ đồ mà ngời ta chia máy thu thành hai l 1.4.1 Máy thu khuếch đại thẳng Tín hiệu cao tần thu từ Anten đợc khuếch đại thẳng đa đến m ạch tách sóng, mạch khuếch đại âm tần mà không qua mạch đổi tần Đối với d ạng này, cấu trúc sơ đồ máy đơn giản nhng chất lợng thu sóng không c ao, độ chọn lọc kém, không ổn định khả thu không đồng băng sóng Vì loại máy thu gần nh không đợc sử dụng 1.4.2 Máy thu đổi tần ến đổi Tín hiệu cao tần điều chế thu từ Anten đợc khuếch đại lên bi tần số trung gian không đổi gọi tần số trung tần IF Trung tần đợc chọn thấp cao tần Tín hiệu trung tần sau qua vài khuếch đại trung tần đợc đa đến mạch tách sóng, mạch khuếch đại âm tần đ a loa Sơ đồ khối máy thu đổi tần có dạng nh sau: KĐ M RF ạc Trộn tần KĐ IF KĐ âm tần Tách sóng h v Dao động nội Hình 1.1 Sơ đồ máy thu đổi tần Máy thu đổi tần có u điểm độ khuếch đại đồng t rên tất băng sóng tần số trung tân tơng đối thấp ổn định tín hiệu vào thay đổi ti: Thit k mỏy thu radio AM ỡnh Tun ỏn k thut tng t SVTH : Nguyn GVHD: Nguyn Th Minh - Mạch vào: làm nhiệm vụ chọn lọc tín hiệu cần thu loại trừ tín hiệu không cần thu nh nhiễu khác nhờ có mạch cộng hởng, tần số cộng hởng đợc điều chỉnh tần số cần thu f - Khuếch đại cao tần: nhằm mục đích khuếch đại bớc đầu cho tí n hiêu cao tần thu đợc từ Anten - Bộ đổi tần: gồm mạch dao động nội mạch trộn tần Khi trộn h tần số tín hiệu dao động nội f tín hiệu cần thu f ta đợc tần số trung gia n n hay gọi trung tần IF tần số dao động nội tần số cần thu f = f f = const tt n Khi tần số tín hiệu từ đài phát thay đổi từ f 0min đến f 0max tần số dao động nội phải thay đổi từ f đến f để bảo đảm hiệu số ch nmin nmax úng luôn số Đối với máy thu điều biên (AM): f = 455 KHz 465 KHz n Đối với máy thu điều tần (FM): f = 10.7 MHz n - Bộ khuếch đại trung tần: có nhiệm vụ khuếch đại tín hiệu trung t ần đến giá trị đủ lớn để đa vào mạch tách sóng Đây tần khuếch đại chọn lọc tải tần số cộng hởng có tần số cộng hởng tần số trung tần - Tách sóng: có nhiệm vụ tách tín hiệu âm tần khỏi tín hiệu sóng mang cao tần sau đa qua mách khuếch đại âm tần trớc đa qua loa 1.5 Thiết kế máy thu radio AM Trong phạm vi đề tài ngời thực thiết kế máy thu sóng radio điều chế biên độ AM Máy thu radio AM hoạt động theo nguy ên lý máy thu đổi tần, có sơ đồ khối nh hình 1.1 Để đơn giản, máy thu radi o AM đợc thiết kế để thu đợc sóng trung MW (medium wave) có tần số t 530 KHz 1600 KHz Máy thu phải hoạt động ổn định, có độ chống nhiễu c ao, chất lợng âm tơng đối ) - Mạch ghép với nguồn tín hiệu từ anten (ở không nghiên cứu sâu - Mạch ghép với tầng sau (Tầng khuếch đại cao tần) Sơ đồ thực nh sau: (hình 2.4) Để điều chỉnh cộng hởng mạch vào, ngời ta thờng sử dụng tụ điện có điện dung biến đổi chúng dễ c Hình 2.4 hế tạo Mạch vào xác cuộn dây có điện cảm biến đổi (đặc biệt tr ong trờng hợp cần đồng chỉnh nhiều mạch cộng hởng) Mặt khác, phạm vi biến đổi tụ điện lớn, bền chặt, ổn định (C biến đổi theo điều kiện bên ngoài) Tụ điện đợc kết hợp với cuộn dây L biến áp T để tạo thành 1 mạch cộng hởng tần số Biến áp T làm thêm nhiệm vụ nũa ghép tầng gi ữa mạch vào tầng (khuếch đại cao tần) Tần số cộng hởng L C mạch: f = Radio AM thu đợc tín hiệu dãy tần số 530 1600 K Hz Chọn L = mH, f = 530 KHz, ta tính đợc: C1 = Khi f = 1600 KHz ta tính đợc C = 9,8946.10-12 F 10 pF Vậy tụ xoay có giá trị thay đổi khoảng: 10 100 pF Điện áp lối mạch vào phải có giá trị nhỏ để tần hoạt đ ộng tốt Vì thực tế ngời ta thờng chọn L = 1/(10L ) = 0,1 mH Cho sóng AM dãi tần làm việc vào dãi tần ta thu đợc kết sau: (hình 2.5): f L1 Hình 2.5 Tín hiệu vào khối mạch vào 5.3 Khối khuếch đại cao tần, khối tự tạo dao động khối trộn tần Transistor U thực ba nhiệm vụ sau (hình 2.6): - Khuếch đại tín hiệu cao tần nhận đợc từ mạch vào ti: Thit k mỏy thu radio AM SVTH : Nguyn ỡnh Tun ỏn k thut tng t GVHD: Nguyn Th Minh - Transistor đổi tần, trộn tín hiệu thu đợc từ mạch vào tín hiệu n goại sai (tín hiệu đợc lấy tự tụ C đa vào cực E U ) để lấy tín hiệu trung tần IF = 455 kHz - Cung cấp lợng cho khối mạch tự dạo động, biến áp T k ết hợp với tụ xoay C đảm nhận 5.3.1 Mạch khuếch đại cao tần Có thể rút gọn khối khuếch đại cao tần nh hình 2.7: 27 Hình 2.6 Sơ đồ khuếch đại cao tần, tự dao động trộn tần Điện áp tín hiệu mạch vào chọn lọc (mà ta muốn thu) có trị số bé, tần số cao cần phải khuếch đại tín hiệu tới mức cần thiết để sử dụng tầng sau Tầng khuếch đậi cao tần nâng độ nhạy máy thu mà nâng độ chọn lọc Ngoài tầng khuếch đại cao tầng làm giảm ảnh hởng ti: Thit k mỏy thu radio AM SVTH : Nguyn ỡnh Tun Hình 2.7 Mạch khuếch đại cao tần ỏn k thut tng t GVHD: Nguyn Th Minh mạch vào mạch ngoại sai Tạo thuận lợi cho mạch đổi tần Do U hoạt động vùng tần số cao nên transistor đợc chọn lo ại transistor cao tần U đợc 2SC829 Ta phân cực cho U hoạt động chế 1 độ A để tín hiệu không bị méo Ta sử dụng V = 9V (sẽ giải thích phần sau), V =1/2 V =9/2 =4 CC CE cc V, chọn = 160, I = 5.4 mA c Để Q làm việc ổn định ta chọn V = 1/10V = 0.9V Suy R = V /I E cc = C 160 (vì I = I ) C E R V CC V I C CE V E E = 0.9 4.5 = 666 , chọn R = 660 5.4 *10 V = V + V = 0.7 + 0.9 = 1.6 V B BE E Điện trở R , R tính trực tiếp từ điện chân B điệ n nguồn, để mạch hoạt động tốt ta chọn R , R cho có V mong muốn B cho dòng qua R R gần nh lớn I , lúc đó: 1, B *160 *160 2560 2.5K R = = R1 1 = 10 R2 Ta chọn R = K, ta c R1 R = ó V= V B 2 + 1.6V suy ra: cc R (V R CC = V ) B V = 1.6 9250 = 9K B Khi chọn giá trị tụ C phải thoả mãn điều kiện Z C f [...]...2 Lý thuyết máy thu radio AM 2.1 Mạch cộng hởng tần số Dùng mạch dao động LC mắc song song để tạo sự cổng hởng với tần số cần thu Ta thờng sử dụng sơ đồ sau đây: ti: Thit k mỏy thu radio AM SVTH : Nguyn ỡnh Tun 6 ỏn k thut tng t GVHD: Nguyn Th Minh Hình 1.2 Mạch LC dùng làm mạch cộng hởng tần số Trở kháng tơng đơng của mạch: L L 1 = C 2 2 Z Z L C =... tuyến) hoặc các mạch dùng phần tử tuyến tính tham số a Tách sóng biên độ bằng chỉnh lu ti: Thit k mỏy thu radio AM ỡnh Tun SVTH : Nguyn 2 1 ỏn k thut tng t GVHD: Nguyn Th Minh Có hai sơ đồ tách sóng dùng mạch chỉnh lu: sơ đồ tách sóng nối ti ếp và sơ đồ tách sóng song song Trong sơ đồ tách sóng nối tiếp (hình 1.17a), đio t tách sóng mắc nối tiếp với tải, còn sơ đồ tách sóng song song, điot tách sóng m... tải, tải nằm trong nhánh chéo của cầu Ngợc lại, trong sơ đồ đẩy kéo nối tiếp nguồn cung cấp có điểm giữa nối với tải, tải nằm nằm trong nhánh chéo của cầu Tóm lại sơ đồ đẩy kéo s ong song có các phần tử tích 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 ti: Thit k mỏy thu radio AM SVTH : Nguyn ỡnh Tun 1 5 ỏn k thut tng t GVHD: Nguyn... của mạch khi cha có hồi tiếp ti: Thit k mỏy thu radio AM ỡnh Tun SVTH : Nguyn 1 8 Uv ỏn k thut tng t GVHD: Nguyn Th Minh 2.4 Mạch dao động ba điểm Các mạch tạo dao động LC nói chung đều có thể về kết cấu chung t heo hình 1.16 Trong dó A là một bộ khuếch đại bất kỳ (transistor, Fet, khuếch 1 đại thu t toán, ) -A U 1 + Z C Z Z Z 3 2 B Z 1 E Hình 1.16 Sơ đồ tổng quan của mạch tạo dao động ba điểm Z... của máy biến áp phụ thu c vào tiết diện của lõi từ, và phụ thu c vào tần số của dòng điện xoay chiều, biến áp hoạt động ở tần số càng cao t hì công suất càng lớn Công suất vào ra của máy biến áp đợc tính theo công thức sau: P =U I ; P =U I 1 1 1 2 2 2 Khi hiệu suất của máy biến áp cao thì: P I 1 P suy ra U I 2 1 1 U 2 2 2.2.4 Phân loại máy biến áp - Biến áp nguồn và âm tần = ti: Thit k mỏy thu radio. .. chung tải Để biểu diễn và phân loại các sơ đồ đẩy kéo, có thể dùn g sơ đồ cầu nh hình 1.13 Phần tử Phần tử K Đ U CC t KĐ Rt U CC t Phần tử KĐ Phần tử KĐ a) b) Hình 1.13 Phân loại các tầng khuếch đại đẩy kéo a) sơ đồ đẩy kéo song song; b) sơ đồ đẩy kéo nối tiếp g các Trong sơ đồ đẩy kéo song song, các phần tử tích cực đợc mắc tron nhánh bên trái của cầu Trong các nhánh phải của cầu là điện trở tải, có điể... 100% 78,5% 4 P 0ma r ma x x - Sơ đồ đẩy kéo nối tiếp dùng transistor cùng loại: ti: Thit k mỏy thu radio AM ỡnh Tun SVTH : Nguyn 1 7 ỏn k thut tng t GVHD: Nguyn Th Minh Trên hình 1.15 là hai sơ đồ nốiItiếp dùng transistor cùng loại +U ht CC +U CC R R RC R ht1 C 1 T T U 3 1 R U T r R 2 U v T I ht2 v U T 1 3 T Ur Rt v t 2 v R D E 2 a) b) Hình 1.15 Tầng ra mắc theo sơ đồ đẩy kéo nối tiếp Để tạo tín hiệu... tần số cộng hởng kh ác nhau Điều này đợc ứng dụng để thu đợc nhiều kênh trong máy thu tha nh 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 c uộn cấp (đa điện áp vào) và một hay nhiều cuộn thứ cấp (lấy điện áp ra sử dụ ng) cùng quấn trên một lỏi từ có thể là lá thép hoặc lõi ferit Để tránh dòng điệ n Fuco chạy trong mạch và làm nóng mạch... kháng rất nhỏ ở tần số tín hiệu Nh vậy tác dụng của các tụ liên lạc C , C 1 2 là cho thành phần xoay chiều của tín hiệu đi qua và ngăn thành phần phân cực mộ t chiều - Khi v (t) < V , tức bán kỳ dơng của tín B B hiệu V tăng tức dòng I tăng và do đó I = I BE B C B nên dòng cực thu I cũng tăng Do đó điện thế tại C cực thu v (t) = V R i (t) giảm hơn trị số tĩnh C CC C C V C - Khi v nhỏ hơn V , tức bán... quan hệ I = I , I = I C B C E - Bớc 3: Dùng mạch điện ngõ ra để xác định các thông số còn lại (điện thế tại Hình 1.6 Sơ đồ phân cực c ố định các chân, giữa các chân cửa BJT ) áp dụng vào mạch điện hình 1.6 ta có: ti: Thit k mỏy thu radio AM ỡnh Tun SVTH : Nguyn 1 0 ỏn k thut tng t Th Minh GVHD: Nguyn - Mạch ngõ vào: V - R I - V CC B 0 , suy ra I Si và V BE B B V CC BE = BE = R V Với V BE = ... trung tần máy thu 1.4 Phân loại máy thu Radio sơ đồ khối máy thu 1.5 Thiết kế máy thu Radio AM Lý thuyết máy thu radio AM 2.1 Mạch cộng hởng tần số 2.2 Máy biến... qua loa 1.5 Thiết kế máy thu radio AM Trong phạm vi đề tài ngời thực thiết kế máy thu sóng radio điều chế biên độ AM Máy thu radio AM hoạt động theo nguy ên lý máy thu đổi tần, có sơ đồ khối nh... toán Sơ đồ khối máy thu Radio AM KHz Mạch vào 455 KĐ Cao tần oa KĐ âm Trộn Tần động IF Tách sóng AM Tự dao KĐ Trung tần Hình 2.1 Sơ đồ khối máy thu Radio AM Sơ đồ mạch thực ti: Thit k mỏy thu