Thiết kế mạch thu FM

TRường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội TIẾN GVHD : LÊ VIỆT BÀI BÁO CÁO MÔN ĐỒ ÁN GVHD: Lê Việt Tiến Nhóm Sinh viên thực hiện: Ngô Minh Cương Trần Xuân Đường Trần Hồng Giang Nguyễn Duy Khôi Đồng Hữu Tuyên Trần Viết Trung Đặng Văn Sơn  Nội dung thực hiện: Thiết kế mạch thu FM Bài Báo Cáo Đồ Án SVTH: NHÓM 10 -1- TRường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội TIẾN GVHD : LÊ VIỆT MỤC LỤC LỜI NÓI ĐÂU Trong xu thế xã hội hóa ngày phát triển công nghệ số hóa thiết bị ngày đa dạng, việc sử dụng thông tin tương tự quan trọng thiết bị Bài Báo Cáo Đồ Án SVTH: NHÓM 10 -2- TRường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội TIẾN GVHD : LÊ VIỆT dùng công ngệ Và việc thu phát FM quan trọng nhiều đời sống Vì chúng em chọn đề tài mạch thu FM cho thấy tầm quan thu phát FM Nó ứng dụng truyền truyền hinh.vv Trong phần chúng em tìm hiểu phần thu FM Trong thời gian qua giúp đỡ thầy LÊ VIỆT TIẾN giúp chúng em hoàn thành đồ án Bài làm nhiều thiếu sót.Em xin chân thành cảm ơn! CHƯƠNG I: LÝ THUYẾT CỦA GIẢI ĐIỀU CHẾ TẦN SỐ Các thành phần tần số âm tần Khi ta nói, phát âm tín hiệu phức tạp có nhiều biến đổi liên tục thời điểm dạng sóng xuất hình bên Hình1 Bài Báo Cáo Đồ Án SVTH: NHÓM 10 -3- TRường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội TIẾN GVHD : LÊ VIỆT Các dạng sóng nhìn phức tạp nhiên biểu diễn chúng nhiều cách cộng tín hiệu hình sin với Để ghi lại tín hiệu thông tin ta có phương pháp: Đầu tiên thể dạng sóng ban đầu hình Thứ lập danh sách tất sóng thành phần chứa sóng phức tạp điều gọi thành phần tần số thành phần thể hình Hình Thứ biểu thị tất thông tin sơ đồ biểu đồ thể phổ tần số Đó biểu đố biên độ tần số Mỗi đường thẳng đứng độ dài thể cho tần số khác Biên độ sóng sin thể hình Gần tất thông tin Gần tất thông tin âm lượng tiếng nói nằm dải tần từ 300KHz tới 340KHz Bài Báo Cáo Đồ Án SVTH: NHÓM 10 -4- TRường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội TIẾN GVHD : LÊ VIỆT Hình Mặc dù máy Oscilloscope thể dạng sóng phức tạp ban đầu Điều quan trọng nhớ ta chia tần số biên độ pha với nhóm sóng sin khác Bài Báo Cáo Đồ Án SVTH: NHÓM 10 -5- TRường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội TIẾN GVHD : LÊ VIỆT Chương II: MỘT HỆ THỐNG THÔNG TIN LIÊN LẠC ĐƠN GIẢN Dải âm phát người khác Chúng ta phải tin thông tin có khả vượt qua số hệ thống thông tin liên lạc Bất kỳ hệ thống thông tin liên lạc bao gồm: máy phát, đường dây thông tin, máy thu Và trường hợp tiếng nói điều đạt chiều dài dây cáp với micro khuếch đại đầu đầu có loa nối với khuếch đại khác Hình Bài Báo Cáo Đồ Án SVTH: NHÓM 10 -6- TRường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội TIẾN GVHD : LÊ VIỆT Hệ thống thông tin liên lạc vô tuyến sử dụng truyền khoảng cách dài gửi yêu cầu tín hiệu tới nhiều đích thời gian Nột hệ thống khác điều chế tần số tín hiệu thông tin sử dụng để điều khiển tần số sóng mang Những cách làm hiệu số trường hợp tốt điều chế biên độ Tần số sóng mang thực việc tăng tín hiệu điện áp tín hiệu thông tin việc giảm tần số Biên độ tín hiệu thông tin lớn, tần số tín hiệu sóng mang dịch chuyển từ điểm bắt đầu Tần số tín hiệu thông tin yếu tố xác định thay đổi tần số thứ hai lần Hình Trong hình trình điều chế không ảnh hưởng tới biên độ 1.Ưu nhược điểm FM 1.1 Ưu điểm FM Có lợi điều chế tần số hệ thống thông tin liên lạc Bài Báo Cáo Đồ Án SVTH: NHÓM 10 -7- TRường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội TIẾN GVHD : LÊ VIỆT + Trong phần cuối ta nhìn thông tin tín hiệu điều khiển tần số sóng mang không ảnh hưởng tới biên độ Bây phát bị ảnh hưởng nhiễu điện , tín hiệu nhiễu chồng lên tín hiệu phát Được thể hình bên Nhiễu điện làm thay đổi biên độ không thay đổi tần số tín hiệu Hình Trong hệ thống AM giải điều chế xây dựng để đáp ứng thay đổi biên độ tín hệu thu, thu FM giải điều chế thay đổi tần số bỏ qua thay đổi biên độ Nhiễu điện có không ảnh hưởng hệ thống thông tin liên lạc FM + Dải tần tín hiệu FM rộng so với truyền AM Điển hình tần số băng tần quảng bá 2500KHz Điều cho chất lượng âm tốt hơn, nhiễu tín hiệu âm thanh, âm nhạc tốt nhiều sử dụng việc điều chế tần số + Khi dải điều chế FM nhận tín hiệu FM Theo biến thiên tần số tín hiệu đến khóa nhận thời điểm Việc khóa nhận hai tín hiệu mạnh bỏ qua tín hiệu khác gọi Bài Báo Cáo Đồ Án SVTH: NHÓM 10 -8- TRường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội TIẾN GVHD : LÊ VIỆT máy phát có nghĩa nghe FM đài phát mà giao thoa từ đài khác 1.2 Nhược điểm FM FM truyền tải băng thông rộng Với băng tần trung bình khoảng 550khz đến 1600KHz số lớn 1MHz Nếu cố sử dụng FM cách sử dụng băng tần 2500KHz cho trạm điều có nghĩa không nhiều bốn trạm cung cấp Băng thông sóng buộc ta phải sử dụng tần số sóng mang cao thường băng tần VHF, băng thông từ 85MHz đến 110MHz Đây chiều rộng dải 25MHz chia thành nhều trạm 1.3 Băng thông tín hiệu FM Quá trình điều chế tần số sinh số lượng lớn biên tần (tần số phụ) Về mặt lý thuyết, dỉa biên rộng với mức công suất thấp thấp mà di chuyển khỏi tần số sóng mang tần số băng thồn 250KHz lựa chọn đảm bảo giá trị thấp biến dạng tín hiệu nhận cho phép nhiều trạm phát dải phát VHF Tín hiệu liên lạc mà không yêu cầu chất lượng cao liên kết với nhiều trạm phát sóng , băng thông hẹp phép truyền nhiều tần số phân bổ Thông tin liên lạc biến thiên dung cho tàu để vận chuyển thông tin ví dụ sử dụng băng thông 25KHz việc dung cho đài nói chất lượng không quan trọng Những băng thông mối liện hệ với tần số tín hieeujt thông có sai lệch tần số điều khác FM không giống AM điểm 1.4 Giải điều chế tín hiệu FM Bài Báo Cáo Đồ Án SVTH: NHÓM 10 -9- TRường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội TIẾN GVHD : LÊ VIỆT Máy thu FM giống máy thu AM Trong giải điều chế việc phải tách thông tin tín hiệu quan trọng việc điều chế biên độ sóng Hình 15 Yêu cầu chủ yếu việc giải điều chế FM chuyển thay đổi tần số sang thay đổi điện áp với lương biến dạng tối thiểu Để đạt điều nên có đặc tính điện áp lý tưởng/tần số tuyến tính, tương tự thể hình 16 Bài Báo Cáo Đồ Án SVTH: NHÓM 10 - 10 - TRường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội TIẾN GVHD : LÊ VIỆT Q1(BF194) mạch trộn tín hiệu nội R3(470),C3(47n) mạch lọc ghép.C3(47n) cản trở tín hiệu tần số nhiễu cung cấp từ +6.R1(390k) điện trở định thiên chân B Q1.dòng giới hạn R1(1k).Đầu chuyển đổi giá trị nối đến cuộn thứ cấp L7(IFT1),cuộn thứ cấp mà điều chỉnh đến tần số chung tâm(455khz) tụ C17(2n7).đầu đưa tới cục b Q2 mức khuếch đại trung tần, mạch khuếch đại ngưỡng cân cung cấp đủ để khuếch đại 2.Khuếch đại trung tần lần Q2(BF195c) hoạt động khuếch đại trung tâm lần 1.cực B trasistor Q2 nối qua R5(68k) để tách sóng đầu R6(100e) C4(47n) lọc cách ly từ +6v.cực B phụ thuộc vào R4(220k) điện trở định thiên mạch tách sóng cung cấp dòng R5.dòng tách sóng cân để tín hiệu nhận đủ lớn dòng vào q2 tự động điều chỉnh để nhận tín hiệu gọi AGC.C6(4.7/16) sử dụng để định thiên cực B AGC tự cách ly Đầu Q2 nối cuộn thues cấp L8(IFT2), cuộn sơ cấp điều chỉnh đến IF tụ C18(2n7).đầu cực B Q3(BF195D) 3.Khuếch đại trung tần lần Q3(BF195c) hoạt động mạch khuếch đại trung tần lần 2.cực B Q3 định thiên R7(180k) C7(47n) sử dụng chân L8(IFT2) cực mass cho tín hiệu IF.cực C Q3 tới L9(IFT3).L9 bao gồm tụ 200pf nối song song cuộn thứ cấp đấu Q3 nối sẵn vào cuộn thứ cấp L9, cuộn tứ cấp mà điều chỉnh tụ nội 200pf R8(220e),C8(47n) bao gồm mạch cách ly cho cực C Q3 đầu Q3 nối với diode tách sóng D1(OA79) Bài Báo Cáo Đồ Án SVTH: NHÓM 10 - 18 - TRường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội TIẾN GVHD : LÊ VIỆT 4.Diode tách sóng Tín hiệu trung tần điều chế từ cuộn thứ cấp L9(IFT3) cung cấp đến tách sóng diode D1.D1 tách sóng từ tín hiệu IF thành phần IF lọc C8(22n), R9(680e)và C9(22n).R9 điện trở tải tách sóng Tín hiệu dược tahcs sóng đưa đến phần điều chỉnh volume mạch khuếch đại đầu ra.nó đưa đến mạch AGC tạo từ R5(68k) C6(4.7/16) Điều chỉnh điện áp dao động BC 548 thứ dùng để tạo tín hiệu RF sin.15k pot dùng để thay đổi tần số RF khoảng tần số 100khz đến 1Mhz sau cặp transistor BC558/BC548 BC558/BC548 dùng để khuếch đại dao động RF Dạng sóng sin RF khuếch đại cực E BC558/BC548 mang đến cực RFO/P.Biên độ đặt sẵn thay đổi có tín hiệu “RFO/P” Một trực tiếp mang đến cực “RF carrier” phần điều biên cân Tín hiệu RF thứ nối “RFI/P”.của phận tách sóng.biến trở 10k dùng để thay đổi biên độ tín hiệu hình sin Biên độ tín hiệu tín hiệu đầu thay đổi từ 0-10vpp Điều chế cân IC 1496 sử dụng điều biên cân bằng.Tín hiệu điều biên kết nối chân qua đệm transistor BC 548B.IC có hai đầu vào làm việc điều biên cân Đầu vào thứ nối chân qua đệm transistor BC548B.Tín hiệu RF nối chân nối qua tụ điện từ phần tạo sóng RF sóng mang, đầu điều biên có giá trị chân 12 IC sau điều biên cặp transistor BC548B BC548B Đầu cuối có giá trị cực O/P Điện trở đặt 100k dùng để cân tín hiệu sóng mang Bài Báo Cáo Đồ Án SVTH: NHÓM 10 - 19 - TRường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội TIẾN GVHD : LÊ VIỆT điện trở đặt sẵn 1k dùng để điều biên tín hiệu âm đầu vào Điện trở đặt sẵn dùng để điều chỉnh đầu mức DC Đầu 2k2 đặt để thay đổi mức điều biên tín hiệu CHƯƠNG IV 1.Tạo tín hiệu FM sử dụng bộ điều chế cảm kháng và giải điều chế sử dụng PLL Bài Báo Cáo Đồ Án SVTH: NHÓM 10 - 20 - TRường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội TIẾN GVHD : LÊ VIỆT Kết nối dây sơ đồ CN1 Lựa chọn dạng sóng từ công tắc để vị trí hình sin phần phát chức Kết nôi CRO channel-1 tại Sine O/P ( TP1.) CRO đặt triger channel-1.Điều chỉnh biên độ sóng sin 1Vpp và tàn số âm KHz Waveform (W1) + 0.5V Đặt biên độ hình sin về zero Kết nối CRO channel-2 tại module điều chế cảm kháng FM O/P TP6 terminal CRO đặt triger channel-2 Nó sẽ là 5Vpp, sóng 455 KHz Đây là tín hiệu sóng mang FM _Waveform (W2) +2V -2V 455KHz Bài Báo Cáo Đồ Án SVTH: NHÓM 10 - 21 - TRường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội TIẾN GVHD : LÊ VIỆT Thay đổi biên độ sóng sin lên Vpp và quan sát dạng sóng điều chế tần số tai đầu TP6 t _Waveform (W3) Kết nối TP6 vào I/P của bộ hạnh biên bộ thu FM tại TP1 Quan sát biên dộ tín hiệu điều chế FM tại TP2 Nối TP2 của bộ hạn biên vào đầu vào của bộ tách sóng PLL tại TP3 kết nối TP4 vào mạch lọc thông thấp TP5 Quan sát tại TP6 Nó sẽ gải điều chế tín hiệu âm Nếu tín hiệu không ổn định hãy thay đổi tần số trung tần của bộ điều chế cảm kháng _Waveform (W4) Xem hiệu ứng của tín hiệu điều chế FM bằng cách thay đổibiên độ và tần số âm Bài Báo Cáo Đồ Án SVTH: NHÓM 10 - 22 - TRường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội TIẾN GVHD : LÊ VIỆT Thay đổi tần số sóng mang bằng biến trở (thay đổi từ 453KHz tới 457KHz) và quan sát hiệu ứng Điều chế và giải điều chế Fm âm Kết nối hình CN2 Nối Microphone vào ổ cắm Microphone bộ phát FM Kết nối loa tại khe cắm loa tại bộ thu FM Giữ bộ điều khiển volume ở vị trí giữa Nói vào mike và nghe âm 3.Tạo FM sử dụng bộ điều chế dung khángvà giải điều chế FM sử dụng bộ tách sóng Quadrature Kết nối nhe hình CN3 Lựa chọn sóng sin từ phần phát Nối CRO channel-1 vào TP1 Điều chỉnh biên độ sóng sin lên 1Vpp và tần số KHz Waveform (W1) + 0.5V Bài Báo Cáo Đồ Án SVTH: NHÓM 10 - 23 - TRường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội TIẾN GVHD : LÊ VIỆT Đặt biên độ sin =0 Nối CRO channel-2 vào FM O/P TP9 Nó sẽ hiển thị 5Vpp, tần số 455 KHz Đây là sóng mang FM _Waveform (W2) +2V -2V 455KHz Bây giờ thay đổi biên độsóng sin lên Vpp quan sát dạng sóng đầu tra của bộ điều tầntại TP9 _Waveform (W3) Nối TP6 với I/P của bộ hạn biên tại bộ thu FM tại đầu TP1 Quan sát tín hiệu đầu của bộ hạn biên tại TP2 Kết nối TP2 của bộ hạn biên vào đầu vào của bộ tách sóng Quadrature nối TP8 của bộ tách sóng tới đầu vào của bộ lọc thông thấp TP5 Bài Báo Cáo Đồ Án SVTH: NHÓM 10 - 24 - TRường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội TIẾN GVHD : LÊ VIỆT Quan sát đầu của bộ lọc thông thấp TP6 Nó hiển thị tín hiệu giải điều chế FM _Waveform (W4) Quan sát hiệu ứng thay đổi tần số và biên độ Thay đổi tần số sóng mang RF bằng núm chỉnh (It varies from 453KHz to 457KHz) và quan stas tín hiệu điều chế FM Tạo tín hiệu FM sử dụng bộ điều chế cảm kháng và giải điều chế FM sư dụng bộ tách pha Kết nối sơ đồ CN4 2.Chọn sóng sin từ phần phát tín hiệu Nối CRO channel-1 vào TP1 Trigger CRO by channel-1 Điêuc hỉnh biên độ về 1Vpp Tần số KHz Waveform (W1) + 0.5V Bài Báo Cáo Đồ Án SVTH: NHÓM 10 - 25 - TRường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội TIẾN GVHD : LÊ VIỆT 3.Đặt biên độ về Nối CRO channel-2 vào TP6 terminal Trigger CRO by Channel-2 Nó sẽ hiển thị 5Vpp, tần số 455 KHz Đây là tín hiệu saongs mang FM _Waveform (W2) +2V -2V 455KHz Thay đổi biên độ lên Vpp Quan sát dạng sóng điều chế ở TP6 _Waveform (W3) Nối TP6 tới TP1 của bộ thu Quan sát tín hiệu điều chế tại TP2 Bài Báo Cáo Đồ Án SVTH: NHÓM 10 - 26 - TRường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội TIẾN GVHD : LÊ VIỆT Nối TP2 vào TP9 Nối TP10 vào TP5 Đặt công tắc VCO của PLL vào vị trí OFF Quan sát dạng sóng tại TP6 Đó là tín hiệu giải điều chế _Waveform (W4) Quan sát hiệu ứng của tín hiệu điều chế FM bằng cách thay đổi tần số và biên độ Thay đổi tần số sóng mang RF bằng núm chỉnh (It varies from 453KHz to 457KHz) và quan stas tín hiệu điều chế FM 5.Tạo tín hiệu FM Generation sử dụng điều chế dung kháng và giải điều chế FM sử dụng bộ tách sóng Foster-Seeley Kết nối sơ đồ CN5 Giữ công tắc phần tỷ lệnh tách sóng tại vị trí “S” Chọn phát sóng sin Nối CRO channel-1 vào TP1 Trigger CRO by channel1.điều chỉnh biên độ lên 1Vpp và tần số KHz Bài Báo Cáo Đồ Án SVTH: NHÓM 10 - 27 - TRường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội TIẾN GVHD : LÊ VIỆT _Waveform (W1) + 0.5V Chỉnh biên độ về Nối CRO channel-2 vào TP9 Trigger CRO by Channel-2 Nó sẽ hiển thị 5Vpp, 455 KHz Đây là sóng mang FM _Waveform (W2) +2V -2V 455KHz Bây giờ chỉnh sóng sin lên Vpp Quan sát dạng sóng tại TP9 _Waveform (W3) Bài Báo Cáo Đồ Án SVTH: NHÓM 10 - 28 - TRường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội TIẾN GVHD : LÊ VIỆT Nối TP6 vào TP1 của bộ thu Quan sát dạng sóng tại TP2 Nối TP2 vào bộ tách sóng Foster Seeley tại TP11 Nối đầu TP12 với bộ lọc thông thấp TP5 Giữ VCO PLL detector ở vị trí OFF Quan sát dạng sóng tại TP6 Đó là tín hiệu giải điều chế _Waveform (W4) Quan sát hiệu ứng của tín hiệu điều chế FM bằng cách thay đổi tần số và biên độ Thay đổi tần số sóng mang RF bằng núm chỉnh (It varies from 453KHz to 457KHz) và quan stas tín hiệu điều chế FM Bài Báo Cáo Đồ Án SVTH: NHÓM 10 - 29 - TRường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội TIẾN GVHD : LÊ VIỆT Tạo tín hiệu FM sử dụng bộ điều chế dung kháng và giải điều chế FM sử dụng bộ tách sóng tỷ lệ Kết nối sơ đồ CN6 Giữ công tắc Ratio detector tại vị trí “R” Chọn tạo sóng sin Nối CRO channel-1 tại TP1 Trigger CRO by channel-1 Chỉnh biên độ 1Vpp và tần số KHz Waveform (W1) + 0.5V Đặt biên đọ về Nối CRO channel-2 vào TP9 Trigger CRO by Channel-2 Nó sẽ hiển thị 5Vpp, 455 KHz Đây là sóng mang FM _Waveform (W2) +2V -2V 455KHz Thay đổi biên độ lên Vpp Quan sát dạng sóng điều chế tại TP9 _Waveform (W3) Bài Báo Cáo Đồ Án SVTH: NHÓM 10 - 30 - TRường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội TIẾN GVHD : LÊ VIỆT Nối TP6 với bộ hạn biên TP1 Quan sát dạng sóng đầu TP2 Nối TP2 với bộ tách sóng tỷ lệ tại TP11 Nối TP13 với bộ lọc thông thấp TP5 Quan sát đầu tại TP6 Đây là tín hiệu giải điểu chế _Waveform (W4) Quan sát hiệu ứng của tín hiệu điều chế FM bằng cách thay đổi tần số và biên độ Thay đổi tần số sóng mang RF bằng núm chỉnh (It varies from 453KHz to 457KHz) và quan stas tín hiệu điều chế FM -1V Bài Báo Cáo Đồ Án SVTH: NHÓM 10 - 31 - TRường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội TIẾN GVHD : LÊ VIỆT 10 Quan sát tín hiệu giải điều chế bằng cách thay đổi tần số và biên độ và nghe âm khác từ loa 11 Thay đổi tần số sóng mang RF bằng núm chỉnh (It varies from 453KHz to 457KHz) và quan sát tín hiệu điều chế FM Bài Báo Cáo Đồ Án SVTH: NHÓM 10 - 32 -