Thiết kế mạch phát FM stereo sử dụng IC BA 1404 có 2 tầng khuếch đại nhằm tăng khả năng phát tín hiệu ở khoảng cách xa

Thiết kế mạch phát FM stereo sử dụng IC BA 1404 có 2 tầng khuếch đại nhằm tăng khả năng phát tín hiệu ở khoảng cách xa

MỤC LỤC

1 MỤC ĐÍCH……… 1

2 LÝ THUYẾT ĐIỀU CHẾ FM………1

2.1 Điều chế FM……… 1

2.2 Băng thông của tín hiệu điều chế FM……… 2

2.3 Sơ đồ khối phát FM stereo……….4

3 THỰC HIỆN MẠCH FM………5

3.1 Sơ đồ mạch……….5

3.2 Giới thiệu IC BA1404……… 5

3.3 Thi công mạch……… 8

4 THỰC HIỆN MẠCH KHUẾCH ĐẠI 2 TẦNG FM……… 10

4.1 Sơ đồ mạch……… 10

4.2 Thi công mạch………11

5 NHẬN XÉT………12

TÀI LIỆU THAM KHẢO……… 13

MẠCH PHÁT FM VÀ KHUẾCH ĐẠI CS 2 TẦNG

1 MỤC ĐÍCH :

Thiết kế mạch phát FM stereo sử dụng IC BA 1404 có 2 tầng khuếch đại nhằm tăng khả năng phát tín hiệu ở khoảng cách xa

2 LÝ THUYẾT ĐIỀU CHẾ FM :

2.1 Điều chế FM:

- Điều chế FM là cách điều chế mà tần số sóng mang thay đổi theo biên độ của tín hiệu cần điều chế

- Tín hiệu sau điều chế có dạng : xFM(t) = Vcos(2fct + (t))

Với : fc là tần số của sóng mang

Ac là biên độ của sóng mang

(t) là góc pha thay đổi theo tín hiệu

- Đối với FM : (t) = 2f∫x ( y ) dy

- Tần số của tín hiệu sau điều chế : f(t) = fc + fx(t) trong đó f là độ dịch tần đảm bảo f(t) >

0 (thông thường f< fc)

-4 -2 0 2 4

0 1 2 3 4 5 6 7

x 10-3 -4

-2 0 2

thoi gian

Sĩng mang sau điều chế

2.2 Băng thơng của tín hiệu điều chế FM:

Xét tín hiệu x(t) cĩ dạng x(t) = Vmcos(mt) suy ra (t) = mf sin(mt) với mf = fVm / fm

Tín hiệu sau điều chế :

xc(t) = V{ cos[(t)]cos(ct) – sin[(t)]sin(ct)}

= V{[cos(mf sin(mt)]cos(ct) – sin[mf sin(mt)]sin(ct )}

a Với FM dải hẹp (NBFM: m f <0,25)

Khi đĩ, cos 1; sin 

Ta cĩ :

vNBFM= V [ cos ω ⏟ct

sóng mang

biên tần

V mfsin ωot sin ωmt = V mf

Phổ NBFM gồm các sĩng mang và 2 biên như AM

b Với FM dải rộng (WBFM: WideBand FM m f > 0,25)

- Gồm cĩ thành phần tần số sĩng mang, và các thành phần biên độ ω c± nω m với n = 1,

2, 3,

- Áp dụng phép khai triển:

cos(mf sin(mt)) = J0()+2Jn(mf)cos(nmt) với n chẵn.

sin(mf sin(mt)) = 2Jn(mf)sin(nmt) với n lẻ.

Với :J n (m f ) là hàm Bessel bậc n với đối số m f

Khi đó,

1

n

n





=V [ J o( mf ) cos ω c t + J 1( m

f)cos(ω c+ω m)t − J 1(mf ) cos(ω c−ω m)t +

+ J 2( m

f)cos(ω c+2 ωm)t + J 2(mf ) cos( ω c−2ωm)t + ]

- Các giá trị của Jn(1) cho bởi hình sau:

- Phổ tần của tín hiệu fm là vô hạn.Tuy nhiên biên độ của các hài bậc cao rất bé, có thể bị loại bỏ Do đó, băng thông có thể được giới hạn tuy nhiên sẽ gây méo tín hiệu do mất hài bậc cao.Vì vậy cần lựa chọn để tín hiệu méo dạng có thể chấp nhận được

0 5 10 15 -1

-0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1

beta

n=0 n=1 n=2 n=3 n=10

- Gọi V là biên độ sóng mang FM không điều chế trên tải R, công suất sóng mang:

- Công suất FM khi có điều chế:

f=0)[J o( m

f)

2

+ 2 J 1 (m

f)

2

+ 2 J 2(m

f)

2

+ + 2 J n (m

f)

2

]

Khi đó, 99% năng lượng cao tần tập trung trong băng thông FM

- Thông thường ta sẽ loại bỏ các vạch phổ có | Jn(mf) | <  với  chọn từ 0,01 đến 0,1 Băng thông của tín hiệu : BW = 2(mf +2)fm(max)

2.3 Sơ đồ khối phát FM stereo:

- Tín hiệu từ kênh trái và phải sẽ được đưa qua 2 bộ cộng và trừ tạo ra 2 tín hiệu L+R và L-R

- Tín hiệu L-R được điều chế DSB tại tần số 38KHz

- Tín hiệu DSB này cùng tín hiệu L+R và pilot 19KHz cộng lại với nhau tạo thành tín hiệu cuối

- Tín hiệu này sẽ được điều chế FM phát đi

Phổ tần tín hiệu trước khi điều chế FM

3 THỰC HIỆN MẠCH FM :

3.1 Sơ đồ mạch

- Danh sách linh kiện được sử dụng trong mạch phát FM :

3.2 Giới thiệu BA1404 :

- Mỗi IC BA1404 gồm bộ điều chế stereo tạo ra tín hiệu stereo, bộ điều chế FM và bộ khuếch đại RF Bộ điều chế stereo tạo ra tín hiệu tổng hợp tạo thành từ tín hiệu chính (left + right), tín hiệu phụ (left – right) và tín hiệu pilot (19 KHz ) sử dụng dao động thạch anh 38 KHz Bộ điều chế FM có sóng mang ở dải tần số FM quảng bá (88 ~ 108 MHz)

Kích thước IC BA1404

Sơ đồ chân chức năng của IC BA 1404

- Chức năng các chân của BA1404 :

1 R – ch audio input Nối đến mạch tiền nhấn

2 Input amplifier bypass Nối với tụ bypass

4 38 KHz oscillator bypass Nối với tụ bypass

5 38 KHz oscillator Nối với thạch anh 38 KHz

10 RF oscillator Nối với tụ và mạch cộng hưởng LC

11 Voltage supply Nối với tụ biến dung (có thể không sử dụng)

12 Modulation signal input Nối với tụ bypass và nguồn tín hiệu đã điều chế

13 Pilot signal output Nối với mạch mixer RC

14 Multiplexer signal output Nối với mạch mixer RC

16 Multiplexer modulator balance Nối với biến trở trimpot

17 Multiplexer modulator balance Nối với biến trở trimpot

18 L – ch audio input Nối với mạch tiền nhấn

3.3 Thi công mạch

- Layout mạch thực tế được hiện thực :

- Mạch có thể chỉnh tần số phát bằng cách xoay cuộn cảm( thay đổi L cuộn dây )

- Mạch có thể hoạt động ở tần số phát từ 88 ~ 108 MHz.

Mạch thật:

- Phổ tín hiệu

4 THỰC HIỆN MẠCH KHUẾCH ĐẠI 2 TẦNG FM

4.1 LÝ THUYẾT:

- Mạch khuếch đại gồm có 2 tầng khuếch đại nối tiếp nhau nhằm nâng công suất phát Tại đầu ra là tầng phối hợp trở kháng trước khi tín hiệu được đưa ra anten phát

- Tầng 1 là khuêch đại lớp A, tầng 2 là khuyech đại lớp AB

4.2 MẠCH THẬT

5 NHẬN XÉT

 Mạch khuyếch đại thi công thực tế nhiễu nhiều, nếu muốn cấp nguồn 12V cho mạch khuyếch đại ta phải mắc tụ 2200µ vào adatapter trên thị trường

 Các giá trị β của các BJT cũng không chính xác như datasheet, ta phải dùng VOM để đo dòng điện ở ngõ ra và cân chỉnh các gia trị trở đến khi được dòng ngõ ra cần

 Anten cũng cân nối đúng để phối hợp trở kháng tốt

TÀI LIỆU THAM KHẢO