Ở Modul phát ta cần thiết kế các phần sau: mạch điều khiển hoạt động cho máy phát, mạch điều chế tín hiệu, mạch khuếch đại phát, mạch phối ghép với lưới điện và mạch khuếch đại âm thanh.
3.3.1.1. Mạch điều khiển hoạt động cho máy phát
Hình 3-15: Mạch điều khiển Modul phát
Để điều khiển hoạt động cho Modul phát và truyền số liệu điều khiển đi thì ta sử dụng vi điều khiển họ 8951 đã khá quen thuộc và tính năng phù hợp với yêu cầu của thiết kế.
a. Vi điều khiển 8951
Vi điều khiển 8951 là họ vi điều khiển rất thông dụng bên trong bao gồm: - 4 KB ROM - 128 byte RAM
- 4 Port xuất nhập 8 bit - 2 bộ định thời 16 bit
b. Hoạt động của mạch
Thông tin điều khiển của người sử dụng cần truyền đi được nhập và bằng bàn phím qua Port 1 bằng kỹ thuật quét phím.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Bảng 3.2. Khung truyền của tín hiệu
Khung truyền dẫn tín hiệu gồm 5 byte
Byte 5 Byte 4 Byte 3 Byte 2 Byte 1
Hướng truyền --->
Để truyền tín hiệu điều khiển từ máy phát đi, ta sử dụng Port nối tiếp của 8951 (chân truyền là Txd). Chế độ hoạt động của Port nối tiếp được thiết đặt là khung 10 bit: 1 bit Start, 1 bit Stop và 8 bit Data. Tốc độ Baud được lựa chọn là 2400. Dữ liệu nhập vào từ bàn phím sẽ được ghép vào khung truyền dẫn gồm 40 bit, trong đó:
Byte 1 và Byte 5: được dùng để làm mã cố định (đóng vai trò là header và footer). ở máy thu, khi kiểm tra đúng 16 bit mã này thì mới cho phép thực hiện nhập dữ liệu thu được.
Byte 3: dùng để chứa 8 bit địa chỉ đích, với 8 bit này ta sẽ đánh được 256 địa chỉ tương ứng với 256 máy thu khác nhau.
Byte 4: chứa 8 bit dữ liệu, các thông tin điều khiển của người sử dụng được cất giữ ở đây.
Byte 2: tạm thời để trống. Cùng với đó chân P3.4 và P3.5 của 8951 sẽ điều khiển chuyển mạch để truyền Data hoặc Voice. P3.4=1, P3.5=0 ứng với chế độ truyền Data và ngược lại.
Khi nhận được yêu cầu truyền tín hiệu điều khiển, chuyển mạch ở chế độ truyền Data. Khi nhận được yêu cầu truyền voice thì đầu tiên, chuyển mạch vẫn ở chế độ truyền Data, dữ liệu vẫn được phát đi báo cho bên thu rồi sau đó chuyển mạch mới chuyển sang chế độ truyền Voice.
Vi mạch 4066 làm nhiệm vụ chuyển mạch Data/Voice và được điều khiển bởi 8951 bằng việc set hay clear vào hai chân điều khiển 6,12. Đó là hai chân điều khiển của hai Switch bên trong của 4066, mỗi Switch sẽ có trở kháng tới 107Ω khi ngắt mạch bằng mức điện áp thấp (nhỏ hơn 2V) và có trở kháng thấp xuống còn
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
dưới 1kΩ khi đóng mạch bằng mức điện áp cao (trên 3.5V). Switch cho phép dẫn dòng điện ở cả hai chiều, tần số giới hạn vào khoảng 50 - 100 kHz nên hoàn toàn không ảnh hưởng đến dữ liệu và âm thanh truyền qua.
3.3.1.2. Điều chế FSK và FM
Để tránh những xung điện áp biến thiên bất thường tại ngõ vào của VCO, ta sử dụng thêm bộ lọc thông thấp RC, bộ lọc này phải thoả mãn điều kiện tần số trung tâm của bộ lọc (f0) cao hơn rất nhiều so với tần số cực đại của Data (fD) và Voice (fV).
fD < 6kHz ( 12000 baud), fV < 8kHz f0 = 1/2πRC ~ 30 kHz là thoả mãn yêu cầu
---> Chọn R= 4.7k, C=1nF
RP1=9.8k, RP2=3.3k được lựa chọn qua việc kiểm tra chất lượng tín hiệu trên Oscillo, tương ứng là tần số ra sẽ có giá trị trong khoảng từ 1070 - 1220 kHz.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Mạch có nhiệm vụ khuếch đại tín hiệu Audio trước khi đưa vào điều chế FM.Hệ số khuếch đại của tần này được điều chỉnh (Ra6 và thiên áp) để khuếch đại vừa phải Ku~5 lần, Ra3 và Ra4 có nhiệm vụ đặt điện áp tĩnh cố định lên ngõ vào của 4046 sao cho tần số ra cố định của 4046 có giá trị khoảng 1170 kHz, nằm trong dải của tần số máy phát. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
3.3.1.4. Mạch khuếch đại phát
Hình 3-18: Mạch khuếch đại phát
- C1a, C2a : tụ 100nF - 400V - Q3,Q4 : Ic max = 1A
- R9, R10 : điện trở công suất 47Ω - 2W
Tín hiệu sau điều chế được đưa đến tầng khuếch đại đệm (Q1). Đây là tầng khuếch đại EC, Rc = R3 = 220 Ω ---> Trở kháng ra của tầng này là Zr = R3//Zc < 220 Ω là nhỏ. Hệ số khuếch đại điện áp của tầng đệm phụ thuộc vào tải đầu ra (trở kháng vào của tâng khuếch đại công suất) và tần số làm việc, với f ~ 1100 kHz thì Ku ~ 15 - 20.
Tầng khuếch đại công suất bao gồm hai transistor làm việc ở chế độ AB và ngược pha nhau (dạng đơn giản của khuếch đại đẩy kéo). Trong nửa chu kỳ đầu của tín hiệu, Q2 làm việc, còn nửa chu kỳ sau thì Q3 làm việc. ở chế độ tĩnh, dòng điện tĩnh qua Q1 và Q2 vào khoảng 20 mA. Tầng này khuếch đại áp rất ít, gần như chỉ
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Biên độ sóng đo được tại đầu ra khi không tải là: Ur = 4.5V Công suất ra lớn nhất đạt được :
P =P1 max + P2 max = 2*(Ec2/8Rc) với Ec = 9V, Rc = 47Ω ~ 0.43 W Nhưng công suất thực truyền đi lại nhỏ hơn rất nhiều và còn phụ thuộc vào sự phối hợp trở kháng với đường truyền.
3.3.1.5. Mạch phối ghép với lưới điện
Nguyên lý của mạch phối ghép này là do tần số của tín hiệu cao hơn tần số của dòng điện 50 Hz rất nhiềunên dòng điện xoay chiều 50 Hz sẽ được cản lại bằng một bộ lọc thông cao dùng tụ C, nhưng bộ lọc này phải có khả năng chịu được điện áp cao của lưới điện đặt lên.
Hình 3-19: Mạch phối ghép Modul phát với lƣới điện
Trong sơ đồ trên : Tụ C1, C2 và R tạo thành một bộ lọc thông cao, tần số lọc trung tâm được tính theo công thức sau:
0 1 2 f RC (với 11 22 * C C C C C )
Với điều kiện là ứng với tần số điện lưới 50 Hz thì ZC phải rất lớn so với R và tụ C phải có khả năng chịu được điện áp cao hơn điện áp lưới điện. Về mặt ngăn cản điện 220V - 50Hz thì ZC càng lớn càng tốt và R càng nhỏ càng tốt nhưng thực tế thì điều đó lại còn phải phụ thuộc vào tín hiệu cần truyền, do vậy ZC không thể tăng mãi được.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
R = 22 Ω chính là trở kháng ra của tầng khuêch đại công suất. C1= C2 = 33 nF - Tụ cao áp 1 kV
---> Zc = Zc1 +Zc2 = 2* 1/2πfC = 193 kΩ (f=50Hz) = 8.8 Ω (f=1100kHz) Do trở kháng ra R = 22 Ω << Zc = 193 kΩ ---> Điện áp của dòng điện lưới 220V đặt lên R là rất nhỏ nên hoàn toàn không ảnh hưởng đến mạch điện. Còn đối với tín hiệu sóng mang 1100kHz thì Zc = 8.8Ω lại cũng rất nhỏ nên sự suy hao qua mạch phối ghép là không đáng kể.