mạch phát fm dùng varicap
TRANSCRIPT
![Page 1: Mạch Phát FM dùng varicap](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081419/5571f36f49795947648e05e0/html5/thumbnails/1.jpg)
1
Đề tài:
MẠCH ĐiỀU TẦN TRỰC TiẾP DÙNG VARICAP
![Page 2: Mạch Phát FM dùng varicap](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081419/5571f36f49795947648e05e0/html5/thumbnails/2.jpg)
2
Lời mở đầu
• Trong truyền dẫn vô tuyến ,để đưa tín hiệu có tần số thấp như âm thanh tiếng nói đi xa cần có những kỹ thuật điều chế để đưa lên tần số cao,ở nơi thu sẽ giải điều chế để thu được tín hiệu âm tần mong muốn,gồm điều chế tương tự và điều chế số.Phương pháp điều chế tương tự gồm điều biên (AM) và điều chế góc (PM và FM).Mỗi phương pháp có ưu , nhược điểm riêng và được dùng tùy vào ứng dụng cụ thể.
![Page 3: Mạch Phát FM dùng varicap](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081419/5571f36f49795947648e05e0/html5/thumbnails/3.jpg)
3
Hệ thống thu phát đổi tần được dùng rộng rãi trong phát thanh radio FM dãy tần 88-108Mhz , truyền hình audio, ứng dụng quảng bá …. do ưu điểm về khả năng chống nhiễu cao ,hiệu quả sử dụng công suất và chất lượng thu tốt hơn AM.Tuy nhiên mạch phát , thu FM cũng phức tạp hơn AM và do đó giá thành cũng cao hơn.Ứng dụng FM dân dụng được dùng phổ biến trong các Micro không dây.
![Page 4: Mạch Phát FM dùng varicap](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081419/5571f36f49795947648e05e0/html5/thumbnails/4.jpg)
4
• Đề tài mạch FM này ,mạch phát ở một tần số trong dãy tần radio FM để tận dụng máy thu radio sẵn có.
• Rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy cô để bài báo cáo được hoàn chỉnh hơn.
![Page 5: Mạch Phát FM dùng varicap](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081419/5571f36f49795947648e05e0/html5/thumbnails/5.jpg)
5
Nội dung báo cáo:• Cơ sở lý thuyết FM
• Nguyên lý mạch dao động
• Phân tích mạch dao động
• Phân tích thiết kế mạch
• Mô phỏng bằng phần mềm Pspice
• Thực hiện mạch in Layout
• Báo cáo kết quả và tổng kết
• Hướng phát triển
![Page 6: Mạch Phát FM dùng varicap](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081419/5571f36f49795947648e05e0/html5/thumbnails/6.jpg)
6
![Page 7: Mạch Phát FM dùng varicap](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081419/5571f36f49795947648e05e0/html5/thumbnails/7.jpg)
7
I.1.SO SÁNH AM VÀ FM: Điều chế biên độ AM:• Công suất sóng mang không tải tin lớn ,vô ích.• Công suất cao tần tải tin nhỏ của hai biên như nhau và phụ thuộc
hệ số điều chế mA• Hiệu suất kém (P1 biên/Ptotal) • Tính chống nhiễu kém do thông tin nằm ở biên độ và nhiễu trắng
tác động lên biên độ• Dễ thực hiện AM và máy thu giải điều chế đơn giản ,rẻ tiền• AM dùng trong phát thanh quảng bá MW-SW.Phát ở tần số tương
đối thấp (vài trăm KHz) do ở tần số cao nhiễu cao tần xuất hiện nhiều.
• BW nhỏ do chỉ có 2 thành phần sideband fc –fm và fc + fm• Dạng đặc biệt của đổi tần.
![Page 8: Mạch Phát FM dùng varicap](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081419/5571f36f49795947648e05e0/html5/thumbnails/8.jpg)
8
I.2.ĐIỀU CHẾ TẦN SỐ:
Sơ đồ khối hệ thống thu phát:
![Page 9: Mạch Phát FM dùng varicap](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081419/5571f36f49795947648e05e0/html5/thumbnails/9.jpg)
9
• Điều chế tần số tạo ra số lượng lớn sideband ở 2 phía của sóng mang cao tần
• Tín hiệu FM , hệ số điều chế và băng thông đều phụ thuộc vào biên độ và tần số của tín hiệu điều chế m(t).
• So sánh với AM , FM có hệ số điều chế lớn hơn , BW lớn hơn và khả năng loại nhiễu tốt hơn.
![Page 10: Mạch Phát FM dùng varicap](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081419/5571f36f49795947648e05e0/html5/thumbnails/10.jpg)
10
Biểu thức• Giả sử tín hiệu điều chế • Sóng mang có dạng
• Tín hiệu FM có dạng:
trong đó Ec:biên độ sóng mang wc:tần số sóng mang wm:tần số tín hiệu điều chế mf:hệ số điều chế mf = ∆f/fm
m mm t .sin w tV
c c cv t V .sin w t
FM c c f mV E .sin w t m .sin w t
f f m m mm k .v / w w / w
![Page 11: Mạch Phát FM dùng varicap](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081419/5571f36f49795947648e05e0/html5/thumbnails/11.jpg)
11
• Pha đầy đủ :
• Tần số tức thời :
• Sóng mang dạng sine được điều chế bởi tín hiệu điều chế m(t) dạng sine , biên độ m(t) tại mỗi thời điểm đã làm thay đổi tần số tín hiệu ngõ ra so với sóng mang ban đầu , trong khi biên độ không đổi.
c m m t w t w / w .sinw t
c mw t d t / dt w w.sinw t
![Page 12: Mạch Phát FM dùng varicap](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081419/5571f36f49795947648e05e0/html5/thumbnails/12.jpg)
12
• Tín hiệu FM được phân tích hàm Bessel:
• Các hệ số Bessel Jn trong khoảng 0,0 đến +1,0/-1,0 tại mỗi tần .Hai dải bên lẻ ngược pha nhau , hai dải bên chẵn đồng pha.
0
1
2
3
4 c m c m
.{
– –
2 – 2
3 – 3
J sin w 4w t sin w – 4w t
..}
FM c c
c m c m
c m c m
c m c m
v t E J sin w t
J sin w w t sin w w t
J sin w w t sin w w t
J sin w w t sin w w t
![Page 13: Mạch Phát FM dùng varicap](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081419/5571f36f49795947648e05e0/html5/thumbnails/13.jpg)
13
![Page 14: Mạch Phát FM dùng varicap](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081419/5571f36f49795947648e05e0/html5/thumbnails/14.jpg)
14
Băng thông FM:
• Công suất tín hiệu FM giới hạn ở các hệ số Bessel chiếm xấp xỉ 98% công suất FM.Các vạch phổ bậc cao hơn có biên độ rất nhỏ có thể bỏ qua.
m
f m m
BW 2( f f )
2 m .f f
![Page 15: Mạch Phát FM dùng varicap](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081419/5571f36f49795947648e05e0/html5/thumbnails/15.jpg)
15
I.3.DÃY TẦN SỐ FM THƯỜNG DÙNG:
• Ứng dụng FM :• Phát thanh quảng bá phi thương mại 88-90Mhz• Phát thanh thương mại 90-108Mhz• Truyền hình audio(WFM)• Các dịch vụ thông tin công cộng (cảnh sát , cứu hỏa ,…)
30-50Mhz,450-470Mhz , 800Mhz(NBFM)• Các ứng dụng khác
![Page 16: Mạch Phát FM dùng varicap](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081419/5571f36f49795947648e05e0/html5/thumbnails/16.jpg)
16
![Page 17: Mạch Phát FM dùng varicap](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081419/5571f36f49795947648e05e0/html5/thumbnails/17.jpg)
17
II.1.ĐẶC TÍNH MẠCH DAO ĐỘNG:
• Mạch dao động thường dùng ở tần số cao, không dùng ở tần số thấp. Hầu hết đều sử dụng cuộn dây , do đó nếu dùng ở tần số thấp kích thước cuộn dây rất lớn không có tính kinh tế.
![Page 18: Mạch Phát FM dùng varicap](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081419/5571f36f49795947648e05e0/html5/thumbnails/18.jpg)
18
II.2.CÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA BỘ DAO ĐỘNG:
![Page 19: Mạch Phát FM dùng varicap](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081419/5571f36f49795947648e05e0/html5/thumbnails/19.jpg)
19
Điều kiện dao động tối thiểu ,tiêu chuẩn Barkhausen:
Tín hiệu hồi tiếp ngõ vào phải có cùng pha với tín hiệu ngõ vào ban đầu (hồi tiếp dương ) và phải có biên độ nhất định .
![Page 20: Mạch Phát FM dùng varicap](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081419/5571f36f49795947648e05e0/html5/thumbnails/20.jpg)
20
• Để có tín hiệu hồi tiếp đến ngõ vào cùng pha với tín hiệu vào ban đầu.Mạng L-C phải tạo ra một độ lệch pha 180 độ . Bản thân transistor nếu lấy ngõ ra từ cực C tạo ra độ lệch pha 180 độ so với tín hiệu vào , cần phải tạo lệch pha 180 độ từ cực C . Mạng L-C sẽ làm điều này và kết quả là tạo thành hồi tiếp dương.
![Page 21: Mạch Phát FM dùng varicap](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081419/5571f36f49795947648e05e0/html5/thumbnails/21.jpg)
21
II.3.SỰ TRÔI TẦN SỐ BỘ DAO ĐỘNG :
• Sự trôi tần số do bản thân Transistor• Sự trôi do mạng L-C :
Để hạn chế sự dịch tần này ( dù rất nhỏ ):• Cẩn thận trong thiết kế mạch L-C.• Bao bọc phần mạch dao động để ổn định nhiệt độ.• Điều chỉnh nhiệt độ của phần dao động.• Bổ chính nhiệt ( có thể dùng diod, bán dẫn,… ).• Gắn chặt các kinh kiện để ngăn sự di chuyển của
linh kiện do va chạm hay rung động .
![Page 22: Mạch Phát FM dùng varicap](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081419/5571f36f49795947648e05e0/html5/thumbnails/22.jpg)
22
II.4.CÁC DẠNG MẠCH DAO ĐỘNG:
• II.4.1.Dao động ghép biến áp :
![Page 23: Mạch Phát FM dùng varicap](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081419/5571f36f49795947648e05e0/html5/thumbnails/23.jpg)
23
II.4.1.Dao động ghép biến áp :
• Transistor tạo một độ dịch pha 180 độ ở ngõ ra , do đó yêu cầu mạch hồi tiếp phải tạo được độ dịch pha 180 độ .Trong dạng mạch này mạch hồi tiếp được dùng là biến áp .Cuộn dây sơ cấp của biến áp và tụ C sẽ quyết định tần số dao động của mạch.
• Tín hiệu hồi tiếp được điều khiển bởi tỉ số k của biến áp. 1
2oscF
LC
![Page 24: Mạch Phát FM dùng varicap](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081419/5571f36f49795947648e05e0/html5/thumbnails/24.jpg)
24
II.4.2.Mạch dao động Colpitts:
![Page 25: Mạch Phát FM dùng varicap](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081419/5571f36f49795947648e05e0/html5/thumbnails/25.jpg)
25
II.4.2.Mạch dao động Colpitts:
• Tín hiệu hồi tiếp về cực B điều khiển bởi tỉ số 2 tụ C1 và C2
• Đỉnh biên độ dao động đạt được tại điểm mà mạng tạo ra độ dịch pha 1800 , tại đó dao động xảy ra.
• Cuộn cảm hay tụ điện có thể thay đổi.Tụ C2 thường có giá trị nhỏ hơn C1,và thường là tụ có thể thay đổi trị số được.
1
2osc
equiv
FLC
![Page 26: Mạch Phát FM dùng varicap](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081419/5571f36f49795947648e05e0/html5/thumbnails/26.jpg)
26
II.4.3. Mạch dao động Hartley:
L1
0
C
0
L2RL
![Page 27: Mạch Phát FM dùng varicap](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081419/5571f36f49795947648e05e0/html5/thumbnails/27.jpg)
27
II.4.3. Mạch dao động Hartley:
• Tín hiệu hồi tiếp về cực B của transistor điều khiển bởi tỉ sồ L1:L2 .Tỉ số này ,cùng với trở kháng vào của transistor sẽ xác định trở kháng vào của mạch cộng hưởng .Bên cạnh đó ,tỉ số trở kháng này và tải quyết định độ lợi tối thiểu cần thiết cho dao động.Thông thường thì L1 nhỏ hơn L2 .
1 2
1
2 ( )oscF
L L C
![Page 28: Mạch Phát FM dùng varicap](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081419/5571f36f49795947648e05e0/html5/thumbnails/28.jpg)
28
II.4.4.Dao động thạch anh:
• Tần số cao ,độ ổn định cao• Mạch điện tương đương thạch anh gồm nhiều
nhánh.Tương đương tụ điện hay cuộn dây.Có tần số cộng hưởng nối tiếp gần bằng tần số cộng hưởng song song.
• QTA=XLT/rT rất lớn cỡ .Giá trị LT,CT phụ thuộc kích cỡ,chiều cắt thạch anh.
5 610 ,10
![Page 29: Mạch Phát FM dùng varicap](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081419/5571f36f49795947648e05e0/html5/thumbnails/29.jpg)
29
II.5.ĐỘ ỔN ĐỊNH TẦN SỐ BỘ DAO ĐỘNG:
• Độ ổn định tần số tương đối :
Có hai loại bất ổn định tần số :• Thời gian dài : thay đổi tần số từ từ do bất ổn nhiệt độ , áp
suất , độ ẩm , rung cơ học , nguồn ….• Thời gian ngắn : thay đổi tần số trong thời gian ngắn - một
hay vài chu kỳ tín hiệu do nhiễu nhiệt , nhiễu shot.• Độ bất ổn thời gian ngắn giảm khi hệ số phẩm chất Q mạch
cộng hưởng tăng (Q lớn –băng thông hẹp ,độ chọn lọc tần số cao hơn).
• Tần số dao động mạch cộng hưởng f0 . Dưới tác động các yếu tố gây sái dạng thông số L,C một lượng .
0
0 0
f f
f
![Page 30: Mạch Phát FM dùng varicap](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081419/5571f36f49795947648e05e0/html5/thumbnails/30.jpg)
30
![Page 31: Mạch Phát FM dùng varicap](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081419/5571f36f49795947648e05e0/html5/thumbnails/31.jpg)
31
III.1.BIỂU THỨC TOÁN:
**
*o
v
i
VA
V
**
*
f
o
VB
V
Độ lợi khuếch đại điện áp không hồi tiếp:
Hệ số truyền đạt mạch hồi tiếp :
![Page 32: Mạch Phát FM dùng varicap](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081419/5571f36f49795947648e05e0/html5/thumbnails/32.jpg)
32
Xét hồi tiếp dương:
* * *
o i vV V A* * * * * * * * * * * *
0( ) ( )v f v v fos f s v sV V A V B V A A V A B V *
0sV * *
1v fA B Để có tự dao động thì
Điều kiện * *
1v fA B còn gọi là tiêu chuẩn Barkhausen.* *
1v fA B tức là mạch khuếch đại bù được suy hao của mạch hồi tiếp .
* *
1v fA B mạch không dao động.
![Page 33: Mạch Phát FM dùng varicap](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081419/5571f36f49795947648e05e0/html5/thumbnails/33.jpg)
33
III.2.CÁC MẠCH DAO ĐỘNG L-C:
ZLL1
C 1
C 2
ZLL1
C 1
C 2
1 100 3
0 1 0 2
10
1 2.31 2
LC C
C CL
C C
Hình III. 4 Mạch dao động Colpitts dùng BJT hay FET
![Page 34: Mạch Phát FM dùng varicap](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081419/5571f36f49795947648e05e0/html5/thumbnails/34.jpg)
34
III.2.CÁC MẠCH DAO ĐỘNG L-C:
L1
ZLC 3
L2
L1
ZLC 3
L2
Hình III. 5 Mạch dao động Harley (ba điểm điện cảm )
0 1 0 20 3
0
3 1 2
10
1
.( )
L LC
C L L
![Page 35: Mạch Phát FM dùng varicap](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081419/5571f36f49795947648e05e0/html5/thumbnails/35.jpg)
35
III.2.CÁC MẠCH DAO ĐỘNG L-C:
C 3
L3C 1 ZL
C 2C 3
L3C 1 ZL
C 2
Hình III. 6 Mạch dao động Clapp
0 30 3
0
3 3
10
1
LC
L C
0 30 1 0 2 0 3
1 1 10L
C C C
3 1 2à C C v C
![Page 36: Mạch Phát FM dùng varicap](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081419/5571f36f49795947648e05e0/html5/thumbnails/36.jpg)
36
III.2.CÁC MẠCH DAO ĐỘNG L-C:
• So sánh giữa các loại mạch dao động thì Clapp cho độ ổn định cao.Do mạch dao động Clapp chỉ phụ thuộc vào 2 phần tử ,giảm được ảnh hưởng tụ ký sinh tần số cao. Thứ đến Colpitt rồi Harley.
• Mạch dao động L-C đòi hỏi các linh kiện cần có chất lượng tốt, sai số nhỏ ,nhiễu thấp.
![Page 37: Mạch Phát FM dùng varicap](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081419/5571f36f49795947648e05e0/html5/thumbnails/37.jpg)
37
III.3.MẠCH VCO (voltage-controlled oscillator):
![Page 38: Mạch Phát FM dùng varicap](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081419/5571f36f49795947648e05e0/html5/thumbnails/38.jpg)
38
![Page 39: Mạch Phát FM dùng varicap](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081419/5571f36f49795947648e05e0/html5/thumbnails/39.jpg)
39
IV.1.SƠ ĐỒ KHỐI:
• Phương pháp điều chế tần số trực tiếp đơn giản nhất là làm thay đổi tần số dao động.Có thể dùng một micro điện dung thay đổi theo điện áp đưa vào ,dùng diode biến dung , sử dụng vi mạch VCO,hoặc điều tần dựa trên tụ điện ký sinh ở tiếp xúc transistor thay đổi theo điện áp phân cực…..
• Phương pháp điều chế FM ở đây được thực hiên dựa trên nguyên tắc điều chế FM trực tiếp dùng varicap làm thay đổi tần số dao động (tương tự VCO) , và tần số ngõ ra nằm trong dãy tần FM radio.
![Page 40: Mạch Phát FM dùng varicap](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081419/5571f36f49795947648e05e0/html5/thumbnails/40.jpg)
40
Phân tích sơ đồ khối:
![Page 41: Mạch Phát FM dùng varicap](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081419/5571f36f49795947648e05e0/html5/thumbnails/41.jpg)
41
Một số dạng mạch điều chế FM trực tiếp:
• Mạch phát FM sử dụng 2 Transistor
• Mạch dùng Op-amp để khuếch đại âm tần
• Mạch trên điều chế FM bằng Varicap
• Mạch kết hợp L-C thạch anh cho độ ổn định cao
• Điều chế điện kháng trên cơ sở khuếch đại CE lớp A
![Page 42: Mạch Phát FM dùng varicap](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081419/5571f36f49795947648e05e0/html5/thumbnails/42.jpg)
42
IV.2.SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ:
0
R2
R1 0
C 3
C 1 0
0
L3
Q 2
R3
R5
C 1 1
R9
L1
BB
Y3
1Q 3
Q 2 SC 1 8 1 5
R1 2
R1 5
C 5
Q 1
BC 5 4 7 C
M K1
M I C RO PH O N E
12
L4
L5
C 2
C 1
R6
R1 1
C 6
0
R1 4
R1
R1 3
V C C
0
C 1 5
R7
1 0
R4
L2
C 8
C 7
![Page 43: Mạch Phát FM dùng varicap](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081419/5571f36f49795947648e05e0/html5/thumbnails/43.jpg)
43
IV.3.TÍNH TOÁN TẦNG DAO ĐỘNG:
Z e C 1
R eqC 2 L12 2
1
1 2
1.e
eq e
ZR Z
p C
C C
C 2C 51 n
V ar ic ap
L1V C C
R2
1 0 k
R31 .5 k
0
C 3C 1Q 1
BC 5 4 7 C
C 4
1 u
R1
1 0 k
0
Hình IV.7 Mạch dao động Colpitts
![Page 44: Mạch Phát FM dùng varicap](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081419/5571f36f49795947648e05e0/html5/thumbnails/44.jpg)
44
• R1 = 10k• R2 = 10k• R3 = 1k• VCC = 12V• Transistor Q1: Các tụ C1 = 68pF ,C2 = 2nF ,C3 =
47pF • Cho điện áp phân cực ngược của varicap là 5V nên
Cv = 8pF • Tụ C4 đóng vai trò tụ liên lạc nối với tần sau có điện
dung lớn.
![Page 45: Mạch Phát FM dùng varicap](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081419/5571f36f49795947648e05e0/html5/thumbnails/45.jpg)
45
Chế độ DC:
1 2
1
1 2
/ / 5
. 6( )
5.12( )
* 6.88( )
1(5.12 ;6.88 )
bb
bb
bbCQ
bbe
CEQ CQ e
R R R k
RV VCC V
R R
V VI mA
RR
hfe
V VCC I R V
Q mA V
![Page 46: Mạch Phát FM dùng varicap](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081419/5571f36f49795947648e05e0/html5/thumbnails/46.jpg)
46
Sơ đồ tương đương:
25
CQ
hfehie
I = 0.73k
'b er hie = 0.73k
![Page 47: Mạch Phát FM dùng varicap](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081419/5571f36f49795947648e05e0/html5/thumbnails/47.jpg)
47
2
12
1
1 2
Cff
o C
XV CB
V X C C
.ov m L
f
VA g Z
V
'
1m
b e
hfeg
hib r
Hệ số truyền đạt mạch hồi tiếp:
=0.033Độ lợi khuếch đại điện áp không hồi tiếp:
với =0.21
![Page 48: Mạch Phát FM dùng varicap](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081419/5571f36f49795947648e05e0/html5/thumbnails/48.jpg)
48
=2244.15 (từ công thức tính trở kháng khung cộng hưởng)
2
1 2
1
( / / ).eq e
C CR hib R
C
/ /L eq oZ R Z
.( / / )v m eq oA g R Z
à : . 1f vm B A 1
1 2
. .( / / ) 1m eq o
Cg R Z
C C
Vậy: để mạch có thể dao động được cần chọn giá trị trở kháng tải đủ lớn để thỏa mãn điều kiện dao động.
![Page 49: Mạch Phát FM dùng varicap](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081419/5571f36f49795947648e05e0/html5/thumbnails/49.jpg)
49
eq oR / /Z 144.3 . 1.5v fA B
216.5 239.5oZ 239.5oZ
240oZ
Chọn
Req//Zo=
Như vậy : phải có
Chọn
![Page 50: Mạch Phát FM dùng varicap](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081419/5571f36f49795947648e05e0/html5/thumbnails/50.jpg)
50
Tần số hoạt động F = 90MHzCác tụ C1 = 68pF ,C2 = 2nF ,C3 = 47pF Cho điện áp phân cực ngược của varicap là 5V nên Cv = 8pF
Nhìn vào phía Zo : o LZ R
tan/ /Cv amZ ZtanCv amZ ZDo nhánh có trở kháng lớn nhất khi
chọn Zamtan = 4.7k
tan/ /Cv amZ Z 220.8 87.3 ( )o =
tan 3( / / )Cv am CZ Z Z 258.4 87.69 ( )o =
Để thỏa 240oZ Chọn RL=500 Ohm
![Page 51: Mạch Phát FM dùng varicap](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081419/5571f36f49795947648e05e0/html5/thumbnails/51.jpg)
51
• Các thông số yêu cầu đối với các tần ghép nối với mạch dao động:
• Trở kháng vào tầng khuếch đại Công Suất cao tần : RL=500 Ohm
• Trở kháng ra tầng khuếch đại âm tần : Zamtan = 4.7k
![Page 52: Mạch Phát FM dùng varicap](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081419/5571f36f49795947648e05e0/html5/thumbnails/52.jpg)
52
IV.4.TÍNH TOÁN CÁC PHẦN TỬ MẠCH DAO ĐỘNG:
• Phân tích mạch dao động Colpitts VCO with varicap
![Page 53: Mạch Phát FM dùng varicap](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081419/5571f36f49795947648e05e0/html5/thumbnails/53.jpg)
53
Sơ đồ tương đương:
Giả sử : min maxvC C C Điện dung tương đương Ca , Cb :
1 2
1 2
3
3
/ /
a
vb
v
a b total a b
C CC
C C
C CC
C C
C C C C C
![Page 54: Mạch Phát FM dùng varicap](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081419/5571f36f49795947648e05e0/html5/thumbnails/54.jpg)
54
1
2osc
total
FLC
o
o o o
f f f
f f
![Page 55: Mạch Phát FM dùng varicap](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081419/5571f36f49795947648e05e0/html5/thumbnails/55.jpg)
55
Tính toán cuộn dây ứng với tần số dao động mong muốn :
Q 1
BC 5 4 7 CV ar ic ap
R21 0 k
1 2 V dc
C 4
C v
0
L1
0
C 51 n
0
C 16 8 p
C 22 n
0
R51 k
R1
1 0 k
0C 3
4 7 p
0
Các giá trị đã có:Các tụ C1 = 68pF ,C2 = 2nF ,C3 = 47pF Điện áp phân cực ngược của varicap là 5V nên Cv = 8pF Yêu cầu thiết kế tại tần số 90MHz
![Page 56: Mạch Phát FM dùng varicap](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081419/5571f36f49795947648e05e0/html5/thumbnails/56.jpg)
56
Tính toán cuộn dây ứng với tần số dao động mong muốn :
= 65.76pF
= 6.84pF
= 72.6pF
62
10.043 10 43
.(2 )total osc
L H nHC F
1 2
1 2a
C CC
C C
3
3
vb
v
C CC
C C
total a bC C C
![Page 57: Mạch Phát FM dùng varicap](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081419/5571f36f49795947648e05e0/html5/thumbnails/57.jpg)
57
Q 1
BC 5 4 7 CV ar ic ap
R21 0 k
1 2 V dc
C 4
C v
0
L10 .0 4 3 u
0
C 51 n
0
C 16 8 p
C 22 n
0
R51 k
R1
1 0 k
0C 3
4 7 p
0
![Page 58: Mạch Phát FM dùng varicap](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081419/5571f36f49795947648e05e0/html5/thumbnails/58.jpg)
58
IV.5.TẦN KHUẾCH ĐẠI ÂM TẦN:
IV.5.1.Phân tích:
M K1
M I C RO PH O N E
12
V C C
R1 0
C 1 1
C 1 0
0
R9
R1 2
R1 4
Q 3
Q 2 SC 1 8 1 5
R1 1 R1 3
0
Điện trở R9 phân cực cho micro
Tụ C10 là tụ liên lạc
Tụ bypass C11
Transistor C1815 có hfe = 100, V = 0.7V
![Page 59: Mạch Phát FM dùng varicap](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081419/5571f36f49795947648e05e0/html5/thumbnails/59.jpg)
59
Phân cực DC :9 8.2R k 11 47R k 10 10R k
13R
12
12
8.25
2.1
1.09( )
bb
b
bCQ
b
VCC V
R k
V V
V VI mA
RR
hfe
12 13* ( ) 5CEQ CQV VCC I R R V
13 5.22R k
Chọn:
lực chọn tùy vào áp ra cực C
(theo yêu cầu thiết kế)
![Page 60: Mạch Phát FM dùng varicap](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081419/5571f36f49795947648e05e0/html5/thumbnails/60.jpg)
60
Chế độ AC:
• Sơ đồ tương đương
252.3
CQ
hfehie k
I
Gọi Ri là nội trở nguồn Vi, giả sử Ri = 2k
![Page 61: Mạch Phát FM dùng varicap](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081419/5571f36f49795947648e05e0/html5/thumbnails/61.jpg)
61
Chế độ AC:
13
1. . . . 107.46
/ /o o b bb
vi b i i bb bb
V V i RA hfe R
V i V R R hie R hie
14
/ / 1.8
5.22i bb
o
Z R hie k
Z R k
Giả sử tín hiệu từ micro đưa vào có biên độ Vi = 20mV, qua mạch khuếch đại sẽ có biên độ Vo = 2.15V . Điện áp này được đặt lên varicap làm điện dung thay đổi.
![Page 62: Mạch Phát FM dùng varicap](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081419/5571f36f49795947648e05e0/html5/thumbnails/62.jpg)
62
![Page 63: Mạch Phát FM dùng varicap](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081419/5571f36f49795947648e05e0/html5/thumbnails/63.jpg)
63
• Do chỉ cần mạch thu trong dãy tần nghe được của tai người từ 20Hz-20KHz.Phân tích ở trên đúng cho trường hợp tổng quát cho .
• Để có được tần số cắt như mong muốn cần thêm tụ C mắc vào BC , tụ bypass C11 có giá trị giới hạn.
![Page 64: Mạch Phát FM dùng varicap](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081419/5571f36f49795947648e05e0/html5/thumbnails/64.jpg)
64
Sơ đồ nguyên lý trở thành
Transistor C1815 có Cb’c = 2pF , hfe=100hie = rb’e = 2.3kRbb = 8.25k , Ri = 2k
![Page 65: Mạch Phát FM dùng varicap](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081419/5571f36f49795947648e05e0/html5/thumbnails/65.jpg)
65
Sơ đô tương đương tần số thấp:
0( ) .v vmp
sA s A
s
vmA 107.46
011
12
1
.C
hfe Rhfe
12 12* .R hfe R
1111*
CC
hfe
=120k
![Page 66: Mạch Phát FM dùng varicap](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081419/5571f36f49795947648e05e0/html5/thumbnails/66.jpg)
66
1p
ci iR C
12/ / / / *ci i bbR R R hie R =3.78k
11 *iC C2 2
02 2 .20L p
11*C
11C
2.1x10-6
210.31uF
![Page 67: Mạch Phát FM dùng varicap](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081419/5571f36f49795947648e05e0/html5/thumbnails/67.jpg)
67
Sơ đồ tương đương tần số cao:
![Page 68: Mạch Phát FM dùng varicap](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081419/5571f36f49795947648e05e0/html5/thumbnails/68.jpg)
68
'm
b e
hfeg
r 0.043
13.om
i
VK g R
V -224.46
1 131 .m tdY g R sC
'td b cC C C
131 . .M m tdC g R C
1
( ) .1
ov vm
p
s
A s As
1
pMRC
![Page 69: Mạch Phát FM dùng varicap](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081419/5571f36f49795947648e05e0/html5/thumbnails/69.jpg)
69
'/ / / /i bb b eR R R r 0.95k
2 21 1 1
2H p o
H P 2 .20000MC
tdC
C
8.38nF
37.2pF35.2pF
![Page 70: Mạch Phát FM dùng varicap](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081419/5571f36f49795947648e05e0/html5/thumbnails/70.jpg)
70
![Page 71: Mạch Phát FM dùng varicap](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081419/5571f36f49795947648e05e0/html5/thumbnails/71.jpg)
71
IV.5.2. Độ di tần:
![Page 72: Mạch Phát FM dùng varicap](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081419/5571f36f49795947648e05e0/html5/thumbnails/72.jpg)
72
• Ứng với điện áp phân cực ngược VR=5V CV=8pF• Khi có áp xoay chiều biên độ ~2V điện dung biến
thiên trong khoảng 6pF < CV < 10pF• CV = 8pF• Ctđ = 72.6pF• F = 90MHz• CV = 6pF
Ctđ = 71.08pFF = 91.1MHz
• CV = 10pFCtđ = 74.01pFF = 89.2 MHz
• Độ di tần :
0.9f MHz
![Page 73: Mạch Phát FM dùng varicap](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081419/5571f36f49795947648e05e0/html5/thumbnails/73.jpg)
73
IV.5.3.Một số loại micro:
• Trong sơ đồ mạch ở trên ,nguồn áp Vi đưa vào mạch khuếch đại.Nguồn áp đó là micro chuyển đổi tín hiệu âm thanh dao động cơ học sang tín hiệu điện áp có biên độ nhỏ (khoảng vài chục mV) và trở kháng ra khác nhau tùy mỗi loại micro.
![Page 74: Mạch Phát FM dùng varicap](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081419/5571f36f49795947648e05e0/html5/thumbnails/74.jpg)
74
Micro điện dung (Condensor, capacitor, electrostatic microphones):
![Page 75: Mạch Phát FM dùng varicap](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081419/5571f36f49795947648e05e0/html5/thumbnails/75.jpg)
75
![Page 76: Mạch Phát FM dùng varicap](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081419/5571f36f49795947648e05e0/html5/thumbnails/76.jpg)
76
• MIC điện dung hoạt động như một cái bàn trượt tụ điện, dạng tụ điện có khoảng cách 2 bản tụ thay đổi được.Dao động cơ làm thay đổi khoảng cách giữa 2 bản tụ.
• Để lấy tín hiệu audio từ loại MIC này, microphone phải được phân cực DC, tụ điện có Q (điện tích) thay đổi.U là điện áp phân cực DC.
• Điện áp qua tụ sẽ thay đổi với độ dao động của không khí.Điện dung C tỷ lệ nghịch với khoảng cách giữa 2 bản cực.
• Điện áp lấy ra từ R ứng với mạch lọc thông cao .Trong khoảng thời gian điện dung thay đổi thời hằng RC của mạch lọc cũng thay đổi .Như vậy điện áp ngõ ra thay đổi.Điện áp này có thể được đưa qua tầng khuếch đại đệm tăng biên độ .
![Page 77: Mạch Phát FM dùng varicap](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081419/5571f36f49795947648e05e0/html5/thumbnails/77.jpg)
77
Micro điện động (Dynamic microphones):
![Page 78: Mạch Phát FM dùng varicap](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081419/5571f36f49795947648e05e0/html5/thumbnails/78.jpg)
78
• Mic hoạt động theo cuộn dây điện từ.Mic di chuyển cuộn dây đặt trong từ trường của nam châm khi có rung động lên màng.Theo nguyên tắc cảm ứng điện từ, một sự di chuyển nhỏ cuộn dây trong vùng từ trường sinh ra dòng thay đổi trong cuộn dây thông qua vòng dây đặt trong từ trường. Mic điện động không cần phân cực ban đầu, có độ nhạy cao ,trở kháng ra nhỏ nên không cần phối hợp trở kháng trước khi đưa vào tần khuếch đại âm tần.
• Một màng chắn không đáp ứng tốt cho tất cả các thành phần tần số âm tần.Một vài micro dùng đa màng để lấy các thành phần audio khác nhau.Việc kết hợp tín hiệu đa màng trực tiếp rất khó làm cho giá thành trở nên đắt hơn.
![Page 79: Mạch Phát FM dùng varicap](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081419/5571f36f49795947648e05e0/html5/thumbnails/79.jpg)
79
Micro carbon:
![Page 80: Mạch Phát FM dùng varicap](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081419/5571f36f49795947648e05e0/html5/thumbnails/80.jpg)
80
• Micro cabon thường được dùng trong các điện thoại cầm tay, là một khối gồm các tinh thể cacbon áp giữa 2 tấm kim loại. Một điện áp được đặt giữa 2 tấm kim loại này gây ra một dòng trôi nhỏ qua lớp cacbon. Một trong 2 màng chắn (miếng kim loại ),dao động với sóng âm truyền tới, tạo một áp lực thay đổi lên lớp cacbon. Áp suất này làm biến dạng khối cacbon,gây tác dụng lên lớp tiếp xúc giữa khối cacbon với màng kim loại thay đổi và điều này làm cho điện trở của khối cacbon thay đổi.Sự thay đổi điện trở làm cho điện áp giữa 2 màng kim loại thay đổi, dòng trôi qua micro cũng bị thay đổi, sinh ra tín hiệu điện.Micro cacbon dùng trong điện thoại, chúng có chất lượng âm thanh thấp và rất hạn chế về tần số.
![Page 81: Mạch Phát FM dùng varicap](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081419/5571f36f49795947648e05e0/html5/thumbnails/81.jpg)
81
• Dùng loa như là micro
• Micro ribbon (băng) ,thạch anh hay gốm có biên độ điện áp ra nhỏ nhưng trở kháng rất lớn dùng trong thiệp nhạc,…..
![Page 82: Mạch Phát FM dùng varicap](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081419/5571f36f49795947648e05e0/html5/thumbnails/82.jpg)
82
IV.6.KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT CAO TẦN:
• Lớp A : = 180o• Lớp B : = 90o• Lớp C : < 90o• Lớp AB :90o < < 180o• Tần số tăng, hiệu suất giảm, tùy điều kiện cụ thể
chọn các chế độ khuếch đại khác nhau.Trong máy phát thanh FM, thông tin FM thường dùng chế độ B.
![Page 83: Mạch Phát FM dùng varicap](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081419/5571f36f49795947648e05e0/html5/thumbnails/83.jpg)
83
Phân tích Fourier:
0 1 10 0 0.cos 2 .cos 2 .2 ....... .cos 2 .nc c c c ci I I f t I f t I nf t
0 0
0
( ).
sin cos( )
(1 cos )
mc cI I
1 1
1
( ).
sin cos( )
(1 cos )
mc cI I
1
2
( ).
2 sin cos cos sin( )
( 1)(1 cos )
n mc c
n
I I
n n
n n
![Page 84: Mạch Phát FM dùng varicap](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081419/5571f36f49795947648e05e0/html5/thumbnails/84.jpg)
84
Với lớp B: =90o
0 ( )
1 ( )
= 0.3183
= 0.5
Công suất ra tải:
1 1 1
1
1
21
1 1. .
2 2c eq c c
c
eqc
P I R I V
VR
I
Công suất nguồn cung cấp:
0 0.c c ccP I V
Hiệu suất:1 1
0
1 1
0 0
( )1 1. .
2 2 ( )c c
c cc
I VP
P I V
![Page 85: Mạch Phát FM dùng varicap](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081419/5571f36f49795947648e05e0/html5/thumbnails/85.jpg)
85
IV.6.2. Sơ đồ nguyên lý:
V C C
C 8
L4
Rin
L3
R6
V in
L2
R5
Q 2
C 1 5
0
R7
R1 5
C 7
1 n
0
![Page 86: Mạch Phát FM dùng varicap](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081419/5571f36f49795947648e05e0/html5/thumbnails/86.jpg)
86
IV.6.3. Tính toán phân cực:
• Các thông số của BJT
• f0 = 90Mhz
• VCEsat = 0.5V , Cb’c=2.6pF
• VCEmax = 15V (BFR96 ,2SC9018)
• VCC = 12V
• hfe=150,R15 = 220
1 max 15 12 3cV V
![Page 87: Mạch Phát FM dùng varicap](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081419/5571f36f49795947648e05e0/html5/thumbnails/87.jpg)
87
Phân cực DC :
55 6
. 0.7ccbb
VV R V
R R
5
5 6
0.7
12
R
R R
Vb = 0.7V
5 4.7R k 6
15
75.8
4.42
2.8( )/
bb
cbb
R k
R k
VI mA
R hfe R
Chọn
![Page 88: Mạch Phát FM dùng varicap](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081419/5571f36f49795947648e05e0/html5/thumbnails/88.jpg)
88
Yêu cầu công suất P1=100mW
1
2max
1
1. 45
2c
eq
VR
P
eqR AR
Giả sử anten có trở kháng RA=10
> nên khung cộng hưởng có dạng
![Page 89: Mạch Phát FM dùng varicap](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081419/5571f36f49795947648e05e0/html5/thumbnails/89.jpg)
89
2
. 1 18.71
0.033
eqL A
A
RX R
R
L H
8
24.05
1
73.52
eqC
eq
A
RX
R
R
C pF
![Page 90: Mạch Phát FM dùng varicap](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081419/5571f36f49795947648e05e0/html5/thumbnails/90.jpg)
90
Sơ đồ tương đương
![Page 91: Mạch Phát FM dùng varicap](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081419/5571f36f49795947648e05e0/html5/thumbnails/91.jpg)
91
'
25 1501.34
2.8b er k
'
'
'
'
'
0.112( )
(1 . ). (1 0.112 45) 2.6 15.704
/ / / /
/ / 1.02
/ /. 0.78
/ /
m
M m eq b c
i b b e M
bb b e
bb b evm m eq
i bb b e
g s
C g R C pF
Z R r C
R r k
R rA g R
R R r
![Page 92: Mạch Phát FM dùng varicap](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081419/5571f36f49795947648e05e0/html5/thumbnails/92.jpg)
92
R7
10
L3
33uH
R5
4.7k
Q2
R6
75k
Rin
5.6k
L2
0.033u
12Vdc
R15
220
0
Vin
0
C15
10u
C8
73.5p
C7
10u
L4
33uH
![Page 93: Mạch Phát FM dùng varicap](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081419/5571f36f49795947648e05e0/html5/thumbnails/93.jpg)
93
Sơ đồ nguyên lý hoàn chỉnh:
![Page 94: Mạch Phát FM dùng varicap](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081419/5571f36f49795947648e05e0/html5/thumbnails/94.jpg)
94
Dòng nhiễu ngõ vào
• Các nguồn nhiễu :nhiễu nhiệt,nhiễu bán dẫn
• Nhiễu trong khuếch đại bán dẫn
![Page 95: Mạch Phát FM dùng varicap](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081419/5571f36f49795947648e05e0/html5/thumbnails/95.jpg)
95
Các nguồn nhiễu
2 2 22 1i i bE I R
21 2 . .i bI q I B
Nhiễu dòng shot do tiếp xúc p-n ngõ ra đưa về ngõ vào qua điện áp
21 4i bE kTBR
Nhiễu tiếp xúc p-n ngõ vào
Nhiễu nhiệt trên trở Rb
Nhiễu do dòng tiếp xúc p-n gây ra trên điện trở Rb
202 2 . .cI q I B
![Page 96: Mạch Phát FM dùng varicap](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081419/5571f36f49795947648e05e0/html5/thumbnails/96.jpg)
96
Áp nhiễu do dòng shot ngõ ra gây ra trên tải RL2 2 2
02 02 LV I R
2 2 2 24 2 2 / 4 / ( . )i b b b c m m LE kTBR qI BR qI B g kTB g R
Tổng điện áp nhiễu ngõ vào qua
Tổng dòng nhiễu ngõ vào cực B
2 2 2 2 21 2
1/ .(2 .(4 2 2 / 4 / ( . ))i i b b b b b c m m L
b
I E R B qI kTBR qI BR qI B g kTB g RR
![Page 97: Mạch Phát FM dùng varicap](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081419/5571f36f49795947648e05e0/html5/thumbnails/97.jpg)
97
![Page 98: Mạch Phát FM dùng varicap](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081419/5571f36f49795947648e05e0/html5/thumbnails/98.jpg)
98
V.1.MÔ PHỎNG TẦNG KHUẾCH ĐẠI ÂM TẦN:
• Sơ đồ nguyên lý
R10
10k R12
1.2k
R11
47k
C11
100u
0
V1
FREQ = 2KhzVAMPL = 100mVVOFF = 0v
C10
1u
R135.22k
Q3
Q2SC1815
R9
8.2k0
V2
12Vdc
![Page 99: Mạch Phát FM dùng varicap](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081419/5571f36f49795947648e05e0/html5/thumbnails/99.jpg)
99
Mô phỏng phân cực DC:
V 1
FREQ = 2 KhzV A M PL = 1 0 0 m VV O FF = 0 v
1 .4 6 3 m A 0
R9
8 .2 k
1 .4 6 3 m A
C 1 1
1 0 0 0 u
R1 35 .2 2 k
1 .0 9 2 m A
R1 2
1 .2 k
1 .0 9 9 m A
Q 3
Q 2 SC 1 8 1 5
7 .1 5 9 uA1 .0 9 2 m A
- 1 .0 9 9 m A
R1 0
1 0 k
2 0 4 .6 uA
C 1 0
1 0 0 0 u
V 21 2 V dc
2 .7 6 7 m A
R1 1
4 7 k
2 1 1 .8 uA
0
V
![Page 100: Mạch Phát FM dùng varicap](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081419/5571f36f49795947648e05e0/html5/thumbnails/100.jpg)
100
Kết quả :
Lý thuyết (ở phần IV.5.1)
Mô phỏng
ICQ(mA) 1.09 1.092
VCEQ(V) 5 4.98
![Page 101: Mạch Phát FM dùng varicap](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081419/5571f36f49795947648e05e0/html5/thumbnails/101.jpg)
101
Mô phỏng chế độ AC:
C 1 1
1 0 0 0 u
R1 1
4 7 k
R1 35 .2 2 kR9
8 .2 k0
R1 2
1 .2 k
V 1
FREQ = 2 KhzV A M PL = 1 0 m VV O FF = 0 v
Q 3
Q 2 SC 1 8 1 5
V 21 2 V dc
C 1 0
1 0 0 0 u
R1 0
1 0 k
0
V
![Page 102: Mạch Phát FM dùng varicap](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081419/5571f36f49795947648e05e0/html5/thumbnails/102.jpg)
102
-Tín hiệu vào là sóng sin ,biên độ 10mV ,tần số 2KHz-Quan sát dạng sóng ngõ ra tại cực C của transistor
![Page 103: Mạch Phát FM dùng varicap](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081419/5571f36f49795947648e05e0/html5/thumbnails/103.jpg)
103
Lý thuyết Mô phỏng
Av -107.46 -200
![Page 104: Mạch Phát FM dùng varicap](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081419/5571f36f49795947648e05e0/html5/thumbnails/104.jpg)
104
Nhận xét:
-Phân cực DC gần giống với lý thuyết
-Tín hiệu ngõ ra ngược pha với ngõ vào
- Biên độ điện áp ra Vom = 2V
-Độ lợi điện áp lệch nhiều so với tính toán do trong lý thuyết có cho trước trở kháng nguồn.
![Page 105: Mạch Phát FM dùng varicap](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081419/5571f36f49795947648e05e0/html5/thumbnails/105.jpg)
105
V.2.MÔ PHỎNG TẦNG DAO ĐỘNG :
• Quá trình phát sinh dao động là do nhiễu trong linh kiện bán dẫn , được hồi tiếp về ngõ vào sau một khoảng thời gian ngắn sẽ đạt được biên độ và tần số dao động ổn định.Tuy nhiên các linh kiện trong thư viện của phần mềm Pspice không có các đặc tính ngẫu nhiên như các linh kiện thực tế vì vậy các điều kiện dao động có khác so với lý thuyết.Do vậy khi mô phỏng mạch dao động , mạch nguyên lý khác so với lý thuyết.
• Do transistor trong mô phỏng không tạo được nhiễu do đó để mạch dao động cần phải tạo giá trị điện áp ban đầu cho 2 tụ C1 ,C2 .Tụ sẽ nạp xả và hồi tiếp về ngõ vào và sau khoảng thời gian ngắn sẽ tạo được dao động ổn định.
• Cần chọn tỷ số điện dung 2 tụ C1 , C2 phù hợp .Điện dung mỗi tụ phải lớn để đảm bảo không làm mất dao động.
• Dạng điện áp ngõ ra ngược lại với lý thuyết. Ban đầu rất lớn sau đó giám dần đến mức ổn định.Biên độ điện áp ngõ ra còn quyết định bởi tải RL . Trở kháng tải nhỏ quá cũng không dao động được.
• Do điện dung tụ lớn nên để có tần số dao động cao thì cuộn dây có điện cảm rất nhỏ, khó thi công trên thực tế.Tần số dao động được điều chỉnh bằng cách thay đổi giá trị điện cảm cuộn dây.
![Page 106: Mạch Phát FM dùng varicap](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081419/5571f36f49795947648e05e0/html5/thumbnails/106.jpg)
106
Sơ đồ nguyên lý:
![Page 107: Mạch Phát FM dùng varicap](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081419/5571f36f49795947648e05e0/html5/thumbnails/107.jpg)
107
Tính toán:• Dùng varicap MV2109 có đặc tuyến điện dung theo
điện áp• -Tại điện áp 5V , điện dung varicap là Cv = 35pF• -Nguồn tín hiệu vào có biên độ 10mV.Ngõ ra tầng
khuếch đại âm tần theo như mô phỏng có độ lợi Av = -200 .Biên độ là 2 V.
• Khi điện áp đưa vào phân cực varicap là 3V , CV1 = 40pF
• Khi điện áp đưa vào phân cực varicap là 7V , CV2 = 30pF
• Các thông số :• C1 = 560p
![Page 108: Mạch Phát FM dùng varicap](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081419/5571f36f49795947648e05e0/html5/thumbnails/108.jpg)
108
C2 = 8n
C3 = 10p
CV = 35p (5V)
L1 = 0.007u1 2
1 2
3
3
523.6
7.78
/ / 531.14
a
vb
v
a b total a b
C CC p
C C
C CC p
C C
C C C C C p
182.54
2osc
total
F MHzLC
![Page 109: Mạch Phát FM dùng varicap](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081419/5571f36f49795947648e05e0/html5/thumbnails/109.jpg)
109
• Độ di tần:CV1 = 40pF
CV2 = 30pF
182.52
2osc
total
F MHzLC
182.63
2
90
osc
total
F MHzLC
f KHz
![Page 110: Mạch Phát FM dùng varicap](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081419/5571f36f49795947648e05e0/html5/thumbnails/110.jpg)
110
Mô phỏng:
Miền thời gian
![Page 111: Mạch Phát FM dùng varicap](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081419/5571f36f49795947648e05e0/html5/thumbnails/111.jpg)
111
![Page 112: Mạch Phát FM dùng varicap](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081419/5571f36f49795947648e05e0/html5/thumbnails/112.jpg)
112
![Page 113: Mạch Phát FM dùng varicap](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081419/5571f36f49795947648e05e0/html5/thumbnails/113.jpg)
113
![Page 114: Mạch Phát FM dùng varicap](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081419/5571f36f49795947648e05e0/html5/thumbnails/114.jpg)
114
VI.THỰC HIỆN MẠCH IN LAYOUT:
• Transistor Q1 dùng các transistor cao tần có tần số wT lớn để đảm bảo biên độ tín hiệu không bị giảm quá nhiều.Một số loại như là BC547C , BF199 , 2SC9018 , TSDF2020W , BFR95 ,....
• Diode varicap 1sv101 , MV2109 , BBY31 , BB814 , …
![Page 115: Mạch Phát FM dùng varicap](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081419/5571f36f49795947648e05e0/html5/thumbnails/115.jpg)
115
Sơ đồ mạch in:
![Page 116: Mạch Phát FM dùng varicap](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081419/5571f36f49795947648e05e0/html5/thumbnails/116.jpg)
116
• Thi công cuộn dây:Theo sơ đồ nguyên lý ở phần IV ( Hình IV.24 ).
Cuộn dây L1 = 0.043uH ,và L2 = 0.033uH.
• Công thức tính cuộn dây lõi không khí đơn lớp :
2 2
( )18 40
d nL H
d l
( 0.4 )l d
l : chiều dài cuộn dây (inch)n : số vòng dâyd : đường kính cuộn dây (inch)L : điện cảm tính bằng H
Ngoài ra , có thể dùng phần mềm tính cuộn dây coilmaestro , Air Core Inductor Coil Inductance Calculator ,…. kết quả khá chính xác.
![Page 117: Mạch Phát FM dùng varicap](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081419/5571f36f49795947648e05e0/html5/thumbnails/117.jpg)
117
VII.BÁO CÁO KẾT QUẢ VÀ ĐÁNH GIÁ :
VII.1.CÁC BƯỚC TIẾN HÀNH:– Tìm hiểu lý thuyết về điều chế tần số.– Nguyên lý mạch dao động.– Các loại mạch dao động và các thành phần cơ bản.– Tính toán độ di tần– Thiết kế các tầng , trở kháng vào – ra để phối hợp với các
tầng khác.– Tìm linh kiện phù hợp với yêu cầu .– Thiết kế mạch phối hợp trở kháng đưa ra anten.– Tìm hiểu một số loại micro thường dùng.– Mô phỏng mạch dao động.– Thực hiện mạch in và thực hiện cuộn dây theo tần số dao
động mong muốn.– Đánh giá kết quả cũng như kinh nghiệm rút ra được trong
quá trình thực hiện đề tài.
![Page 118: Mạch Phát FM dùng varicap](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081419/5571f36f49795947648e05e0/html5/thumbnails/118.jpg)
118
VII.2.ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ:
• Quá trình thiết kế mạch nguyên lý theo các yêu cầu đề ra
• Tuy nhiên khi thực hiện mạch in không tìm được linh kiện có chất lượng như yêu cầu
• Cuộn dây không chính xác như yêu cầu thiết kế nên tần số ngõ ra của mạch dao động không như tính toán
![Page 119: Mạch Phát FM dùng varicap](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081419/5571f36f49795947648e05e0/html5/thumbnails/119.jpg)
119
VII.3.HƯỚNG PHÁT TRIỂN:
• Đề tài mạch điều tần dùng varicap là một đề tài cổ điển.Đánh giá lại lý thuyết điều chế FM .Qua đó tìm hiểu cách thiết kế một bộ dao động _ phần quan trọng trong các mạch điều chế ,giải điều chế ,đổi tần ,cách ghép nối giữa các tần để thỏa mãn điều kiện dao động….
![Page 120: Mạch Phát FM dùng varicap](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081419/5571f36f49795947648e05e0/html5/thumbnails/120.jpg)
120
Tài liệu tham khảo
• Lê Tiến Thường, Mạch Điện Tử 1,2 • Hoàng Đình Chiến, Mạch Điện Tử Thông Tin • Vũ Đình Thành , Nguyên lý thông tin tương tự - số• James K. Hardy, Electronic Communications Technology , Prentice/Hall
International Inc. Các trang web:• http://electronics-diy.com/index.php• http://www.fas.org/man/dod-101/navy/docs/es310/syllabus.htm (điều chế
FM)• http://www.daycounter.com/Calculators/(tính toán cuộn dây)• http://www.qsl.net/wa2whv/bta-500r.shtml• http://en.wikipedia.org/wiki/Microphone• http://www.datasheetcatalog.com