Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Ngọc Tùng CHƯƠNG DẪN NHẬP I. ĐẶT VẤN ĐỀ Ngày nay, khoa học kỹ thuật trên thế giới có nhiều tiến bộ và đã góp phần tạo nên những thành tựu đáng kể. Nhất là lónh vực kỹ thuật, công nghệ thông tin, kỹ thuật viba , truyền hình số, tổng đài điện thoại vô tuyến, kỹ thuật phát hình … đã và đang phát triển vượt bậc. Các thiết bò điện tử ngày càng tinh gọn, siêu nhỏ nhưng tính năng và hiệu quả làm việc của chúng thì rất cao và rất bền. Trước sự vận động và phát triển không ngừng của thế giới nói chung và của khoa học kỹ thuật nói riêng, thì những thành tựu đạt được từ công nghệ cao đáp ứng được gần như thoả mãn được các nhu cầu trong xã hội là điều hoàn toàn có thể. Một trong những lónh vực góp phần tạo nên các thành tựu đó chính là công nghệ vô tuyến truyền hình, truyền hình cáp, truyền hình vệ tinh bên cạnh đó máy phát cũng góp phần đáng để phục vụ cho nhu cầu: giải trí, giáo dục, văn hóa, nghệ thuật, chính trò… Cùng với sự phát triển không ngừng của kó thuật máy phát đã trãi qua nhiều giai đoạn phát triển, tín hiệu truyền hình được thực hiện bằng nhiều con đường. Từ nhu cầu thực tế cùng với những kiến thức về truyền thanh, đặc biệt được sự gợi ý và giúp đỡ của thầy hướng dẫn, nhóm tiến hành nghiên cứu để thiết kế và thi công mạch phát với công suất nhỏ trong một phạm vi thí nghiệm. Do kiến thức còn hạn chế và thời gian để hoàn thành luận văn có giới hạn nên chắc rằng luận văn này còn nhiều thiếu sót, nhóm mong được sự góp ý của q thầy cô và bạn bè. II. TẦM QUAN TRỌNG CỦA ĐỀ TÀI Thiết Kế &Thi Cơng Máy Phát FM - Trang 4 Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Ngọc Tùng Truyền thanh đóng một vai trò quan trọng trong mọi lónh vực từ đời sống văn hóa, xã hội đến những ứng dụng của nó trong các lónh vực khoa học kỹ thuật, giáo dục, quân sự … Trong lónh vực giáo dục, việc dạy và học không đơn thuần chỉ có thầy với trò mà phương tiện dạy học là một yếu tố quan trọng, trong đó phương tiện nghe nhìn sẽ mang lại hiệu quả cao nhất trong việc truyền đạt và tiếp thu kiến thức. Tại nước ta, các chương trình truyền thanh mang tính giáo dục trên kênh truyền hình quảng bá ngày càng phong phú và đa dạng. Trước những nhu cầu và hiệu quả to lớn của truyền thanh trong lónh vực giáo dục, thì việc nghiên cứu và chế tạo các thiết bò truyền thanh phục vụ giảng dạy được sản xuất trong nước là rất cần thiết. III. GIỚI HẠN ĐỀ TÀI Với những hạn chế về thời gian, tài liệu liên quan đến máy phát, do đó đề tài được giới hạn như sau: - Thiết kế máy phát FM Stereo trong phạm vi nhỏ. - Không thiết kế anten IV. MỤC ĐÍCH ĐỀ TÀI Nhóm SV thực hiện chọn đề tài này với các mục đích sau:  Củng cố và vận dụng các kiến thức đã học vào thực tế.  Tìm hiểu và ứng dụng kiến thức chuyên môn về lónh vực truyền thanh  Xây dựng một mô hình học tập, nghiên cứu cho các sinh viên quan tâm về lónh vực truyền thanh. Thiết Kế &Thi Cơng Máy Phát FM - Trang 5 Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Ngọc Tùng V. PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN NGHIÊN CỨU 1. Phương pháp - Dựa vào tài liệu, sách trong và ngoài nước để tham khảo, tìm hiểu và thiết kế. - Do các thiết bò đo đạc và cân chỉnh chuyên dùng rất đắt tiền, nên sau khi tính toán thiết kế sơ bộ, khi lắp ráp và cân chỉnh nhóm SV thực hiện theo phương pháp trực quan. 2. Phương tiện nghiên cứu + Các tài liệu liên quan. + FM Mono + FM Stereo + Dụng cụ đo : VOM V. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Trong đề tài này nội dung nghiên cứu là mạch phát FM Stereo, mạch phối hợp trở kháng, mạch khuếch đại công suất… VII. KẾ HOẠCH NGHIÊN CỨU + Tuần 1: Nhận đề tài và lập đề cương tổng quát + Tuần 2: Thu thập tài liệu và lập đề cương chi tiết + Tuần 3,4,5: Thiết kế thi công và viết khóa luận + Tuần 6: Hoàn tất thi công. Chỉnh sửa, in ấn khóa luận Thiết Kế &Thi Cơng Máy Phát FM - Trang 6 Ñoà AÙn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Ngọc Tùng CHƯƠNG 2 GIỚI THIỆU RADIO FM I. ĐẠI CƯƠNG Sóng mang của đài phát FM có tần số rất cao, không thể truyền đi xa nên chỉ sử dụng cho các đài địa phương. Vì số đài phát ở từng địa phương có số lượng ít nên cho phép khoảng cách ở các đài phát rất xa. Sóng mang được công bố của các đài phát thực chất là tần số hay còn gọi là tần số đứng nghĩ, độ di chuyển tân số theo âm tần còn gọi là di tần. Ví dụ đài TP.HCM có tần số99,9MHz, đây chính là tần số đứng nghĩ và di tần là kHzf 150=∆ , có nghĩa là từ tần số đứng nghĩ sóng mang sẽ biến đổi một lượng là +75kHz và -75khz. II. RADIO FM MONO 1.Sơ đồ khối Sóng mang FM có tần số từ 88MHz-108MHz, vì biên độ sóng mang nhỏ nên cần phải đưa qua mạch cao tần, sau đó đưa qua mạch khuếch đại đổi tần. Mạch trộn sóng Thiết Kế &Thi Công Máy Phát FM - Trang 7 Ñoà AÙn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Ngọc Tùng nhận tín hiệu f a từ mạch cộng hưởng và tín hiệu f 0 từ mạch dao động nội cho ra các tần số cơ bản, trong đó có tần số trung bình 10,7MHz được chọn, sau khi đưa qua trung tần 1, trung tần 2, trung tần 3, tín hiệu được đưa qua mạch tách sóng lấy lại tín hiệu âm tần và đưa qua mạch khuếch đại công suất âm thanh đưa ra loa. 2. Sơ đồ nguyên lý a. Mạch cao tần và trộn sóng Transistor khuếch đại cao tần lấy tín hiêu vào cực E từ mạch cộng hưởng LC. Transistor mắc kiểu B chung để tổng trở ngõ vào nhỏ, tổng trở ngõ ra lớn. Tại ngõ ra tụ CV a kết hợp với L a và tụ 33pF tạo thành mạch điều hợp để tạo sóng mang của một đài gọi là f a . Tụ .01 là tụ thoát mass tín hiệu xoay chiều có tần số cao. Transistor dao động cũng mắc B chung, tín hiệu cực C được hồi tiếp về cực E nhờ cầu phân áp xoay chiều là hai tụ 7pF nhằm duy trì dao động. Ở ngõ ra có tụ CV 0 và cuộn L 0 nhằm chọn tần số f 0 đưa lên cực E của transistor trộn sóng cũng mắc kiểu B chung. b.Trung tần và tách sóng FM Thiết Kế &Thi Công Máy Phát FM - Trang 8 Ñoà AÙn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Ngọc Tùng Các biến áp trung tần có lõi điều chỉnh được và sơn các màu quy định khác nhau: • IF 1 có màu cam • IF 2 có màu xanh lục • IF 3 có màu hồng Tín hiệu trung tần vẫn còn là sóng mang với tần số 10,7MHz, độ rộng phổ tần là 150kHz. Để chọn lọc tần số rộng này người ta dùng hai phương pháp: - Dùng điện trở ghép song song với mạch cộng hưởng tại các cuộn sơ cấp của biến áp trung tần nhằm nới rộng khổ sóng và gọi là điện trở đệm. Điện trở đệm có giá trị càng nhỏ thì băng thông tín hiệu càng rộng và ngược lại điện trỏ đệm có giá trị càng lớn thì băng thông tín hiệu càng nhỏ. Thiết Kế &Thi Công Máy Phát FM - Trang 9 Ñoà AÙn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Ngọc Tùng - Dùng nhiều mạch cộng hưởng chỉnh lệch nhau để tạo được băng thông rộng. Các .01 là tụ phân dòng để lọc trung tần 10,7MHz không cho phá rối nguồn chung và làm tăng hệ số khuếch đại của transistor. - Biến thế IF 4 có hai lỗi chỉnh nhằm để chọn tần số trung tần ở mực giới hạn IF=10,625MHz-10,775MHz. Tín hiệu IF truyền từ đài phát đến máy thu sẽ bị môi trường phá rối tạo ra nhiễu làm biên độ thay đổi, chính vì vậy ở máy thu có mạch trừ nhiễu và gọi là mạch hạn biên. Tụ F µ 5 là tụ lọc nhiễu với tác dụng hạn biên, tụ này sẽ nạp xả tất cả tín hiệu có biên độ thay đổi trong vùng tần số âm thanh nghe được, sự nạp xả thực hiện qua điện trở R 1 , nhờ vậy tín hiệu âm tần không bị phá rối bởi tiếng ồn. +Tách sóng : Mạch tách sóng FM có nhiệm vụ thay đổi sự biến thiên của tần số trung tần thành điện thế âm tần. Độ di tần càng lớn, thì tín hiệu ngõ ra sẽ lớn. Hai diode tách sóng dùng trong mạch phải là hai diode cùng loại, hoạt động ở tần số cao. Hai dòng điện chạy qua hai diode phải bằng nhau khi tần số cộng hưởng đúng 10,7MHz và khác nhau khi tần số bị lệch, cụ thể như sau: • Nếu IF=10,7MHz thì I A =I B , điện áp trên volume bằng 0 • Nếu IF>10,7MHz thì I A <I B , điện áp trên volume >0 • Nếu IF<10,7MHz thì I A >I B , điện áp trên volume <0 Thiết Kế &Thi Công Máy Phát FM - Trang 10 Ñoà AÙn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Ngọc Tùng II. RADIO FM STEREO 1.Sơ đồ khối máy thu FM Stereo Các khối từ mạch cao tần đến trung tần tương tự như Radio FM Mono. Sau tách sóng Fm tín hiệu còn lại các thành phần: 19kHz, 38kHz, R+L và R-L. Mạch tiền khuếch đạihạ tần tổng hợp sẽ khuếch đại tín hiệu đủ lớn, sau đó lựa chọn tín hiệu 19kHz đưa qua mạch nhân đôi tần số để tạo thành tín hiệu 38kHz, tín hiệu 38kHz dùng để điều khiển mạch báo FM Stereo, mặt khác tín hiệu còn đưa qua mạch giải mã FM Stereo, mạch giải mã nhờ 38kHz như một chìa khóa để mở tín hiệu hạ tần tổng hợp và cho ra tín hiệu hạ tần tổng hợp và cho ra tín hiệu R và L riêng biệt nhau 2.Sơ đồ nguyên lý Sau tách sóng FM tín hiệu còn lại các thành phần: 19kHz, 38kHz, R+L và R-L, tín hiệu được qua transistor T 1 khuếch đại tín hiệu đủ lớn, tín hiệu lấy ra cực C transistor T 1 19kHz đưa qua biến áp T 2 , sau đó tín hiệu đưa qua mạch nhân đôi tần số tạo thành tín hiệu 38kHz, tín hiệu tiếp tục đưa sang mạch nhân đôi điện áp và đưa qua transistor T 3 để báo có FM Stereo. Đồng thời tại cực C Thiết Kế &Thi Công Máy Phát FM - Trang 11 Ñoà AÙn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Ngọc Tùng transisitor T 1 các thành phần: 19kHz, 38kHz, R+L và R-L đưa qua mạch giải mã FM Stereo, trước khi qua mạch giải mã các thành phần: 19kHz, 38kHz, R+L và R-L đưa qua mạch lọc 19kHz xuống mass để chắc chắn tín hiệu được đưa qua mạch chăn 19kHz. Để tránh họa tần trong mạch nhân đôi tần số transistor T 2 phân cực chế độ AB và có mạch lọc 76kHz. Mạch giải mã FM Stereo còn được gọi là mạch hoàn điệu, hoạt động như sau: Tín hiệu 38kHz được cảm ứng từ mạch nhân đôi tần số có tác dụng như một chìa khóa để mở các diode D 1 , D 2 , D 3 , D 4 . Với tín hiệu R+L luôn xuất hiện ở điểm c và D. Tín hiệu 38 (R-L) chỉ được cho qua nhờ tín hiệu 38kHz. Nếu tín hiệu 38kHz tại A có bán kỳ dương thì D 1 ,D 2 dẫn, tại C sẽ có tín hiêụ R-L. Lúc này tại C sẽ có sự cho phép tín hiệu kênh bên phải. (R+L)+(R-L)=2R Nếu tín hiệu 38kHz tại A có bán kỳ âm thì D 3 , D 4 dẫn, tại D 4 sẽ có tín hiệu trừ - (R-L). Lúc này tại C sẽ có sự cho phép tín hiệu kênh bên trái. (R+L)+(R-L)=2L CHƯƠNG 3 NGUYÊN LÝ PHÁT SÓNG AM, FM Thiết Kế &Thi Công Máy Phát FM - Trang 12 Ñoà AÙn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Ngọc Tùng I. NGUYÊN LÝ PHÁT THANH TRÊN SÓNG AM 1.1. Khái niệm về tín hiệu âm tần ( Audio ) Tín hiệu âm tần là tín hiệu của sóng âm thanh sau khi được đổi thành tín hiệu điện thông qua Micro. Sóng âm thanh là một dạng sóng cơ học truyền trong không gian, khi sóng âm thanh va chạm vào màng Micro làm cho màng Micro rung lên, cuộn dây gắn với màng Micro được đặt trong từ trường của nam châm dao động, hai đầu cuộn dây thu được một điện áp cảm ứng => đó chính là tín hiệu âm tần . Hình 1.1 Micro đổi sóng âm thanh thành tín hiệu âm tần (Audio) Tín hiệu âm tần có giải tần từ 20Hz -> 20KHz và không có khả năng bức xạ thành sóng điện từ để truyền trong không gian, do đó để truyền tín hiệu âm tần đi xa hàng trăm, hàng ngàn Km. Người ta phải giữ tín hiệu âm tần cần truyền vào sóng cao tần gọi là sóng mang, sau đó cho sóng mang bức xạ thành sóng điện từ truyền đi xa với vận tốc ánh sáng. 1.2. Khái niệm về tín hiệu cao tần và sóng điện từ. Tín hiệu cao tần là các tín hiệu điện có tần số trên 30KHz, tín hiệu cao tần có tính chất bức xạ thành sóng điện từ. Thiết Kế &Thi Công Máy Phát FM - Trang 13 [...]... của máy thu AM và FM STEREO Hầu hết các máy thu thanh hiện nay đều có 2 chức năng: thu sóng điều biên AM và thu sóng cực ngắn FM Stereo Sơ đồ khối của máy thu có dạng như sau: Thi t Kế &Thi Công Máy Phát FM - Trang 20 Ñoà AÙn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Ngọc Tùng Hình 2.2 Sơ đồ khối máy thu AM và FM stereo Trong máy thu thanh hai băng sóng AM & FM có 2 đổi tần riêng biệt, 2 khối khuếch đại trung tần và. .. được cự ly từ vài chục đến vài trăm Km, do đó sóng FM thường được sử dụng làm sóng phát thanh trên các địa phương CHƯƠNG 4 MÁY THU THANH Thi t Kế &Thi Công Máy Phát FM - Trang 17 Ñoà AÙn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Ngọc Tùng Máy thu thanh là một thi t bị điện tử hoàn chỉnh dùng để thu nhận sóng radio mang thông tin, phục hồi lại tín hiệu thông tin ban đầu va khuếch đại đến giá trị yêucầu và đưa ra loa... mang FM Thi t Kế &Thi Công Máy Phát FM - Trang 16 Ñoà AÙn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Ngọc Tùng có tần số tăng giảm theo tín hiệu âm tần và giới hạn tăng giảm này là +150KHz và -150KHz, như vậy tần số sóng mang điều tần có dải thông là 300KHZ Thí dụ: Nếu đài tiếng nói việt nam phát trên sóng FM 100MHz thì nó truyền đi một dải tần từ 99,85 MHz đến 100,15 MHz 2 2 Quá trình phát sóng FM Quá trình phát sóng FM. .. âm tần và đưa ra loa 1.1.Sơ đồ khối của một máy thu đổi tần có dạng như sau Sơ đồ khối máy thu thanh Máy thu đổi tần có những ưu điểm sau: - Độ khuếch đại đồng đều hơn trên cả băng sóng vì tần số trung tần tương đối thấp và ổn định khi tín hiệu vào thay đổi Thi t Kế &Thi Công Máy Phát FM - Trang 19 Ñoà AÙn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Ngọc Tùng - Mạch vào làm nhiệm vụ chọn lọc các tín hiệu cần thu và loại... cực ngắn: FM: 65,8 → 73MHz và 87,5 → 104 Mhz Méo tần số: là khả năng khuếch đại ở những tần số khác nhau sẽ khác nhau do trong sơ đồ máy thu có các phần tử L, C Méo tần số có thể đánh giá bằng đặc tuyến tần số Ở các máy thu điều biên AM thì dải tần âm thanh chỉ vào khoảng 40Hz → 6KHz; còn với máy Thi t Kế &Thi Công Máy Phát FM - Trang 18 Ñoà AÙn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Ngọc Tùng thu điều tần FM thì dải... đất như đài BBC phát từ Anh Quốc, sóng điện từ truyền theo đường thẳng gặp tầng điện ly chúng phản xạ xuống trái đất rồi lại phản xạ ngược lên nhiều lần mới đến được máy thu, vì vậy tín hiệu đi tới máy thu rất yếu và sóng không ổn định Để có thể truyền tín hiệu đi xa, các đài phát thường phát ở băng sóng ngắn có tần số sóng mang từ 4 MHz đến khoảng 23 MHz Thi t Kế &Thi Công Máy Phát FM - Trang 15 Ñoà... từ các thi t bị khác như đài Cassette, đầu đĩa CD Tín hiệu cao tần được tạo bởi mạch tạo dao động, tần số cao tần là tần số theo Thi t Kế &Thi Công Máy Phát FM - Trang 14 Ñoà AÙn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Ngọc Tùng quy định của đài phát Tín hiệu đầu ra là sóng mang có tần số bằng tần số cao tần, có biên độ thay đổi theo tín hiệu âm tần 1.4 Quá trình phát tín hiệu ở đài phát Hình 1.3 Quá trình phát sóng... cảm – điện dung Sơ đồ mạch và đáp ứng tần số : Đây là dạng mạch vào sử dụng đồng thời cả tụ Cgh, và điện cảm Lgh do đó tận dụng được các ưu điểm và bù trừ được hệ số truyền đạt trên toàn băng sóng cho nên hệ số truyền đạt của toàn mạch sẽ phẳng hơn đối với các máy thu có nhiều băng sóng, khi chuyển băng sóng phải thay đổi cả cuộn cộng hưởng L1C và Thi t Kế &Thi Công Máy Phát FM - Trang 23 Ñoà AÙn Tốt... cao tần, tạo dao động nội, trộn và đổi tần Xem mạch sau ( áp dụng thu sóng FM ) Thi t Kế &Thi Công Máy Phát FM - Trang 29 Ñoà AÙn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Ngọc Tùng Tín hiệu thu được từ Anten qua mạch ghép đưa vào chân 10 của IC để khuếch đại và trộn tần Chân 10 IC được mắc với khung L2C2 để tạo dao động nội cung cấp cho mạch trộn tần tại ngõ vào chân 1 nhờ tụ C4 L3 và C5 là mạch cộng hưởng nối tiếp... Mạch vào ghép điện cảm với Anten Sơ đồ mạch và đáp ứng tần số: Thi t Kế &Thi Công Máy Phát FM - Trang 22 Ñoà AÙn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Ngọc Tùng Tín hiệu từ Anten qua cuộn ghép Lgh cảm ứng qua mạch cộng hưởng gồm tụ Cx, CT và cuộn dây L1 Mạch cộng hưởng được điều chỉnh để chọn lọc lấy tín hiệu cần thu và cảm ứng sang cuộn L2 để đưa đến cực Base của mạch khuếch đại cao tần Hệ số truyền đạt của mạch vào . min → f a max . 2.1. Mạch vào ghép điện dung Sơ đồ mạch và và đáp ứng tần số Thi t Kế & ;Thi Công Máy Phát FM - Trang 21 Hình 2.2 Sơ đồ khối máy thu AM và FM stereo Ñoà AÙn Tốt Nghiệp GVHD:. I A >I B , điện áp trên volume <0 Thi t Kế & ;Thi Công Máy Phát FM - Trang 10 Ñoà AÙn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Ngọc Tùng II. RADIO FM STEREO 1.Sơ đồ khối máy thu FM Stereo Các khối từ mạch cao tần. dụng làm sóng phát thanh trên các địa phương. CHƯƠNG 4 MÁY THU THANH Thi t Kế & ;Thi Công Máy Phát FM - Trang 17 Ñoà AÙn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Ngọc Tùng Máy thu thanh là một thi t bị điện