Đồ Án Thiết Kế Máy Thu Radio AM

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

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH

KHOA CÔNG NGHỆ

ĐỀ TÀI: Thiết kế máy thu radio AM

Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Thị Minh

Vinh, 2009

2 Lý thuyết về máy thu radio AM

6

2.1 Mạch cộng hưởng tần số

6

2.2 Máy biến áp

7

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

5.1 Khèi anten

25

5.2 khèi m¹ch vµo

thuật phát thanh truyền hình nói riêng và các kỹ sư điện tử nói chung

Trong đồ án kỹ thuật tương tự này nhóm thực hiện xin trình bày

nhiều, người thực hiện chỉ khảo sát máy thu radio AM trên khía cạnh nhậ

thức phục vụ cho quá trình học tập

Tuy có nhiều cố gắng thực hiện thành công đồ án nhưng không tránh

khỏi những hạn chế thiếu sót, nếu có điều kiện nhóm thực hiện sẽ nghiên cứu

sâu hơn và hoàn thiện hơn Mong nhận được sự góp ý chỉ bảo thêm của th

ầy cô

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

Em xin chân thành cảm ơn cô giáo Nguyễn Thị Minh đã chỉ bảo tận

tình trong quá trình thực hiện đề tài này, cảm ơn tất cả các ý kiến đóng góp của

các thầy cô và bạn bè

Nhóm sinh viên t hực hiện!

1 khái niệm chung về thu radio

1.1 Khái niệm

Máy thu radio hay còn gọi là máy thu thanh là một thiết bị hoàn chỉ

nh dùng

để thu nhận sóng radio mang thông tin, phục hồi lại tín hiệu thông tin và khuếch

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

dạng sóng tín hiệu Sóng AM được phát ra ngoài không gian

Sóng AM trong radio được chia thành các dãi tần:

- Sóng trung – MW (medium wave) có tần số từ 530 KHz – 160

0 KHz

- Sóng ngắn 1 – SW1 (short wave) có tần số từ 2.3 MHz – 7 MHz

- Sóng ngắn 2 – SW2 (short wave) có tần số từ 7 MHz – 22 MHz

Khi nói đến dải tần của một băng sóng, tức là nói đến tần số sóng man

g của

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 t

ần số

sóng mang theo biên độ tín hiệu Tần số sóng mang FM rất lớn hơn tần s

ố sóng

mang trong AM Dải tần FM từ 88 MHz – 108 MHZ Khi điều chế FM

Trong hai cách điều chế, thì phương pháp điều chế FM cho tí

của nó Tuy nhiên, sóng FM vì tần số rất lớn hơn tần số AM nên không truyền

được xa như sóng AM

1.3 Sử dụng tần số trung tần trong máy thu thanh

1.4 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

1.4.1 Máy thu thanh khuếch đại thẳng

Tín hiệu cao tần thu từ Anten được khuếch đại thẳng và đưa đến m

1.4.2 Máy thu thanh đổi tần

Tín hiệu cao tần đã điều chế thu từ Anten được khuếch đại lên và bi

ến đổi

về một tần số trung gian không đổi gọi là tần số trung tần IF Trung tần này

KĐ

IF

KĐ

âmtần

Táchsóng

Dao

độngnội

Hình 1.1 Sơ đồ máy thu đổi tầnMáy thu đổi tần có những ưu điểm là độ khuếch đại đồng đều hơn trên tất

cả các băng sóng vì tần số trung tân tương đối thấp và ổn định khi tín hiệu vào

- Khuếch đại cao tần: nhằm mục đích khuếch đại bước đầu cho tí

n hiêu

cao tần thu được từ Anten

- Bộ đổi tần: gồm mạch dao động nội và mạch trộn tần Khi trộn h

độngnộicũngphảithayđổitừf

mang

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

1.5 Thiết kế máy thu radio AM

Trong phạm vi đề tài này người thực hiện chỉ thiết kế một máy thu sóng

radio điều chế biên độ AM Máy thu radio AM này hoạt động theo nguy

2 Lý thuyết máy thu radio AM

2.1 Mạch cộng hưởng tần số

Dùng mạch dao động LC mắc song song để tạo sự cổng hưởng với tần số

cần thu Ta thường sử dụng sơ đồ sau đây:

LC

Trạng thái0

V

L đóng mạch

 LC + 1  LC

−ëng:f

0=

1 2

ghÐp c¸ch ®iÖn víi nhau

Trong m¹ch ®iÖn biÕn ¸p ®−îc ký hiÖu nh− sau:

s¬cÊp

động ở tần số điện lưới 50 Hz lõi biến áp sử dụng các lá Tônsilic hình chữ

E và I

ghép lại biến áp này có tỷ số vòng / vol lớn

Biến áp âm tần sử dụng làm biến áp đảo pha và ra loa trong các mạch

khuếch đại công suất âm tần Biến áp sử dụng các lá Tônsilic làm lõi từ nh

- Biến áp xung và cao áp

Hình 1.5 Biến áp xung và cao ápBiến áp xung là biến áp hoạt động ở tần số cao khoảng vài chục KHz

như biến áp trong các bộ nguồn xung, biến áp cao áp Lõi biến áp xung là

m bằng

ferit do hoạt động ở tần số cao nên biến áp xung cho công suất rất mạnh, s

o với

biÕn ¸p nguån th«ng th−êng cã cïng träng l−îng th× biÕn ¸p xung cho c«

2.3.1 Mạch phân cực và khuếch đại tín hiệu nhỏ dùng BJT

Ta biết BJT có thể hoạt động trong 3 vùng:

- Vùng tác động (Vùng khếch đại hay tuyến tính): lớp tiếp giáp BE ph

- Bước 1: Dùng mạch điện ngõ vào để

xácđịnhdòngđiệnngõvào(I

áp dụng vào mạch điện hình 1.6 ta có:

Đỡnh Tuấn

10

Đồ

ỏn k ỹ thu ậ t t ương t ự GVHD: Nguy ễ n Thị

Minh

b Phân cực bằng cầu chia điện thế (Voltage Divider Bias):

Mạch cơ bản có dạng nh− hình 1.7 Dùng định lý Thevenin biến đổi thành

Csat V

CC

R

C +R E

phân cực cố định, tức BJT dễ bảo hoà hơn

d Phân cực với hồi tiếp điện thế (Dc Bias With Voltage Feedback):

Giả sử đưa một tín hiệu xoay chiều có dạng

sin, biên độ nhỏ vào chân B của BJT như hình vẽ

như thế nào để có thể xem như nối tắt

cho tần khuếch đại công suất

Tuỳ thuộc vào chế độ công tác

của

Hình 1.11 giản đồthời gian tín hiệuvào và ra

transistor, người ta phân biệt: bộ khuếch đại chế độ A, AB, B, và C Đồ thị trên

hình 1.12 minh hoạ các chế độ khác nhau của tần khuếch đại và dạng dòng

Đề tài: Thiết kế máy thu radio AM SVTH : Nguyễn Đình Tuấn

13

Hình 1.12 Đặc tuyến ra của transistor và dạng sóng ra của transist

có góc cắt 900 <  < 1800 ở

chế độ này có thể đạt hiệu suất

Điểm làm việc tĩnh được xác định trong khu vực cho phép trên đặc tuyến

transistor (hình 1.12) Khu vực đó được giới hạn bởi: hyperbol công suất,

b 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 tầng

khuếch đại đẩy kéo Tầng khuếch đại đẩy kéo là tầng gồm có hai phần tử tích

cực mắc chung tải Để biểu diễn và phân loại các sơ đồ đẩy kéo, có thể dùn

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.Trong sơ đồ đẩy kéo song song, các phần tử tích cực được mắc tron

g các

nhánh bên trái của cầu Trong các nhánh phải của cầu là điện trở tải, có điểm

giữa nối với nguồn cung cấp có điểm giữa nối với tải, 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 nằm nằm trong nhánh chéo của cầu Tóm lại sơ đồ đẩy kéo song

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

Đỡnh Tuấn

15

thành tín hiệu hoàn chỉnh trên điện trở tải

Tuy nhiên, ở chế độ B phải lưu ý đến méo tín hiệu sinh ra khi điểm làm

việc chuyển tiếp từ transistor khác, Méo này được khắc phục bằng cách ch

o tầng

ra làm việc ở chế độ AB

- Sơ đồ đẩy kéo song song:

Tất cả các sơ đồ đẩy kéo song song đều phải dùng biến áp ra để phối

t.Mạchđiệnnguyênlýbiểudiễntrênhình1.14

Đểcóđiệnápđặtvàohaitransistorng−ợcpha,dùng

5 0,64

c)Hình 1.14 Tầng công suất đẩy kéo song song

Đỡnh Tuấn

16

Dođócôngsuấtcungcấpmộ

mạch:

 max =

P

r ma x

P

0ma x

- Sơ đồ đẩy kéo nối tiếp dùng transistor cùng loại:

Đỡnh Tuấn

17

Hình 1.15 Tầng ra mắc theo sơ đồ đẩy kéo nối tiếp

ĐểtạotínhiệungượcphađưavàobazohaitransistorT

2,dù

ngtầng

khuếchđạiđảophaT

3.ởđâythaychonguồncungcấpcóđiểmgiữanốiđất,

ngườitadùngnguồnđốixứng

2theokiểumạchemitochung.T

3ngoàinhiệmvụkhuếc

đó,ngườitathayđiệntrởR

Ebởimộtđiotnhưtrênhình1.15b.Điotlàmnhiệm

vụhạnchếđiệnápbazo–emitocủaT

khuếch đại điện áp và điện trở vào của mạch khi chưa có hồi tiếp

Đỡnh Tuấn

18

U v

EHình 1.16 Sơ đồ tổng quan của mạch tạo dao động ba điểm

động gần bằng tần số cộng hưởng riêng của khung, nên tại tần số dao động:

tần nhận được các thành phần tổng và hiệu của hai tín hiệu đó

Thông thường một trong hai tín hiệu vào là tín hiệu đơn âm (có một vạch

phổ),tínhiệuđógọilàtínhiệungoạisaivàcótầnsốlàf

làtín

thcốđịnhhoặcbiếnthiêntrongmộtphạmvinàođ

nscos

 nstu

thcos

 thtThay vào i ta có:

i

= a0 + a1(U

nscos

 nst + U

thcos

 tht) +

Có thể phân loại mạch trộn tần theo nhiều cách.

- Khi phân loại theo phần tử tích cực dùng để trộn tần, người ta ph

ân biệt

trộn tần dùng phần tử tuyến tính tham số (mạch nhân) và trộn tần dùng phần tử

phi tuyến (điot, transistor lưỡng cực, Fet, )

- Cũng có thể phân loại theo sơ đồ trộn tần (trộn tần điot, trộn tần

transistor, ) hoặc theo cách chuyển phổ tưc chuyển phổ về phía tần số cao hoặc

tầnsốthấptuỳthuộcvàovịtrítươngđốigiữatầnsốtínhiệuf

tínhiệunguyênthuỷ(tintức)u

s.Vìvậymộttrongnhữngyêucầucơbản

đốivới

quá trình tách sóng là yêu cầu về méo phi tuyến

Tương ứng với các điều chế, người ta cũng phân biệt các loại tách sóng

sau đây: tách sóng biên độ và tách sóng tần số

song với tải (hình 1.17b)

Nếu tín hiệu vào đủ lớn sao cho điot làm việc trong đoạn tương đối thẳng

của đặc tuyến và đặc tuyến của điot có thể coi là một đường gấp khúc thì t

ó suy

rộng ra cho sơ đồ tách sóng song song

Theohình1.17vàtheobiểuthứci

Quá trình tách sóng đ−ợc mô tả chi tiết trên hình 1.18

Đỡnh Tuấn

22

U

C

H×nh1.19§åthÞthêigian®iÖn¸prau

sóng đ−ợc điện áp đỉnh Tuy nhiên cũng không đ−ợc chọn  quá lớn để tránh

méo do điện dung tải gây ra Điều kiện tổng qu

3 Sơ đồ khối của máy thu Radio AM

455 KHz

án k ỹ thuật tươ ng t ự GVHD: Nguy ễ n Thị

Minh

Hình 2.2 Sơ đồ mạch thực hiện của Radio AM

5 Phân tích, thiết kế vμ Tính toán chi tiết từng kh ối

- Truyền đạt tín hiệu từ anten vào máy thu

- Là tần quan trọng quyết định chất l−ợng máy thu

- Bảo đảm hệ số truyền đạt lớn và đồng đều trong cả dãi băng sóng.Trong đồ án này ta thiết kế máy thu radio AM cho băng són

Đỡnh Tuấn

25

- Mạch ghép với nguồn tín hiệu từ anten (ở đây không nghiên cứu sâu).

- Mạch ghép với tầng sau (Tầng khuếch đại cao tần)

Vậy tụ xoay có giá trị thay đổi trong khoảng: 10 100 pF

Điện áp lối ra của mạch vào phải có giá trị nhỏ để tần tiếp theo hoạt động

tốt.VìthếtrongthựctếngườitathườngchọnL

Hình 2.5 Tín hiệu vào và ra ở khối mạch vào.

5.3 Khối khuếch đại cao tần, khối tự tạo dao động và khối trộn tần

TransistorU

1thựchiệnbanhiệmvụsau(hình2.6):

- Khuếch đại tín hiệu cao tần nhận đ−ợc từ mạch vào

Đỡnh Tuấn

26

(tínhiệuđ−ợclấytựtụC

1)đểlấyratínhiệutrungtầnIF=

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

và trộn tần

Điện áp tín hiệu do mạch vào chọn lọc (mà ta

muốn thu) có trị số rất bé, tần số rất cao cần phải

khuếch đại tín hiệu tới mức cần thiết để sử dụng ở

tầng sau Tầng khuếch đậi cao tần không những nâng

độ nhạy của máy thu mà còn nâng độ chọn lọc Ngoài

ra tầng khuếch đại cao tầng còn làm giảm ảnh hưởng

Đỡnh Tuấn

Hình 2.7 Mạch

khuếch đại cao tần

= 9 − 4.5 −

0.9 5.4 *10 − 3

KhichọngiátrịcủatụC

 1600 + 455, 455 kHz là tần số trung tần

đối với sóng AM) để khi trộn tần (lấy

hiệu hai tần số) ta thu đ−ợc tín hiệu trung

2 *10 (9 − 1.6)

2 *10 * 2 = ∏ 1.59 *10 F *500 *10 = 0.159nF

Đề tài: Thiết kế mỏy thu radio AM SVTH : Nguyễn

Đỡnh Tuấn

28

chỉnh tần số thay đổi theo ý muốn

Sơđồmạchtựdaođộngxemhình2.8.NănglượngtừcựcCcủaU

Tầngsốdaođộngnộinằmtrongkhoảng985

1thìtrongthựctếngườitasửdụngtụxoayđồngtrục

ĐểđảmbảotínhiệuđưavàotrộntầntachọnL

Dạng tín hiệu sau khi đổi tần mà chỉ thay đổi tần số sóng mang Nhi

tựdaođộngđ−ađếnchânEcủaU

5.4 Khối khuếch đại trung tần

Đỡnh Tuấn

29

bộ khuếch đại trung tần quyết định phần lớn độ chọn lọc và độ nhạy của m

C8 thoát tín hiệu xoay chiềuxuống đất, để tránh hồi tiếp âm tương tự

5.5 Khối tách sóng

Đây là mạch tách sóng AM không đồng bộ

đơn giản, hay còn gọi là mạch tách sóng đỉnh Bởi

vì điốt là linh kiện phi tuyến nên sự trộn tần không

tuyếntínhxảyratrênđiotD

1.Khihaihaynhiềutín hiệu cùng đ−a tới ngõ vào của nó, tại ngõ ra của

Đỡnh Tuấn

30

Hình 2.10 Bộ tách sóng AM

đồ thời gian nh− sau:

(b): Dạng tín hiệu AM ngõ vào

(c): Dạng tín hiệu dòng điện

trên điot

tần dưới thì điot thông, tức tín hiệu

đượcchỉnhlưu.Tạithờiđiểmt

hình bao của sóng AM đó chính là tín hiệu âm thanh mà ta cần thu

5.6 Khối khuếch đại âm tần

Khối khuếch đại âm tần khuếch đại tín hiệu từ khối tách sóng

8W nên ta tính được điện áp nguồn cung cấp cho toàn mạch:

Đỡnh Tuấn

31

Hình 2.12 là mạch khuếch đại âm tần sử dụng nguồn đơn cực:TransistorU

3đ−ợcchọnlà2SC828làmnhiệmvụtiềnkhuếchđại.Transistor

5 và điện trở tải Rt đ−ợcnạpđiệnđếngiátrịV

CC/2.Trongnữachu

kỳâmcủađiệnápđặtvàobazơU

C U3=1mA,hệsốkhuếch

đại

 U3 = 100, tacó UB U5 = 4.5 + 0.7

=

Hình 2.12 Sơ đồ khốikhuếch đại âm tần

5.2V,suyra

R12 =

9 − 5.

2 1*10−

Đề tài: Thiết kế máy thu radio AM SVTH : Nguyễn Đình Tuấn

33

Đồ án k ỹ thuật tươ ng t ự GVHD: Nguy ễ n Thị Minh

Tμi liÖu tham kh¶o