THIẾT KẾ MẠCH MICROPHONE KHÔNG DÂY DÙNG NGUYÊN LÝ PHÁT FM

MỤC LỤC
Giới thiệu 1
Mục lục 2
Tài liệu tham khảo 3
Chương 1 : Nguyên lý thu phát vô tuyến
1.1. Ý tưởng đề tài 4
1.2. Nguyên lý thu phát vô tuyến 4
Chương 2: Cơ sở lý thuyết điều chế FM
2.1. Giới thiệu về điều chế 7
2.2. Điều chế góc pha 7
2.2.1. Tín hiệu FM và PM 8
2.2.2. Biên tần và phổ FM 9
2.2.3. Hiệu ứng bắt FM 12
2.2.4. Mạch điều tần và điều pha 13
2.2.5. Mạch giải điều chế FM 20
Chương 3: Thiết kế mạch Microphone phát FM
3.1. Sơ đồ khối 22
3.2. Sơ đồ nguyên lý 23
3.2.1. Khối nguồn 23
3.2.2. Microphone 24
3.3.3. Khối khuếch đại âm tần 25
3.3.4. Khối điều tần 30
3.3.5. Khối khuếch đại công suất cao tần
và phối hợp trở kháng với anten 34
Đánh giá kết quả 39
Phụ lục : datasheet 40
1
ĐỒ ÁN MÔN HỌC 1

Đề tài:
THIẾT KẾ MẠCH MICROPHONE KHÔNG
DÂY DÙNG NGUYÊN LÝ PHÁT FM
SVTH : HUỲNH THANH KHOA
MSSV : 40201240
NHÓM : 04
CBHD : KS. VƯƠNG PHÁT
BỘ MÔN : VIỄN THÔNG
Chương 1:NGUYÊN LÝ THU PHÁT VÔ TUYẾN
tín hiệu gốc tín hiệu ra

nhiễu
Hình 1.1.Sơ đồ khối hệ thống thu phát thông tin cơ bản
A
TX
tín hiệu vào
m(t)
Hình 1.2.Sơ đồ máy phát hiện đại.
Anten
Hình 1.3. Sơ đồ khối của máy thu vô tuyến
LNA Mix IF 1 Mix IF2 DEM
Amlifier
AGC
Digital
control

Frequency synthesizers
2
Máy phát
T

X
Môi trường
truyền
Máy thu
R
X
ĐIỀU CHẾ TRỘN TẦN
KHUẾCH ĐẠI
CÔNG SUẤT
CAO TẦN
TỔNG HỢP
TẦN SỐ
ĐIỀU KHIỂN
SỐ
Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ĐIỀU CHẾ FM
v(t) = V cos(
θ
(t)) = Vcos(ω
c
t +m.x(t))
Giữa tần số và pha có quan hệ :
ω(t) =
dt
td )(
θ
; θ(t) =
∫
dtt)(
ω
Dạng tổng quát dao động cao tần:

v = V cos θ(t) = Vcos
∫
dtt)(
ω
Tín hiệu FM và PM có dạng như sau :
X
c
(t) = A
c
cos[ω
c
t + m.cos ω
m
t ]
*Xét PM: luật biến đổi pha ban đầu của PM có dạng :
Ф(t) =
∆
Фsinω
m
t
∆
Ф đặc trưng cho sự lệch pha của θ(t) so với pha ban
đầu khi không điều chế .Nó(
∆
Ф) tỷ lệ với v
m
.
Tín hiệu cao tần và tần số tức thời của PM có dạng:
v
pm

(t) = V
C
[cos (ω
c
t +
∆
Ф.sinω
m
t )] =
A
c
[cos(ω
C
.t+m
p
sinω
m
t)]
tt
dt
td
t
mCmmC
ωωωωωω
θ
ω
cos.cos.
)(
)(
∆+=∆Φ+==

Δω=ΔΦ.ω
m
độ dịch tần PM.
Độ dịch tần Pm phụ thuộc vào biên độ tín hiệu điều chế tần
thấp v
m
và tần số ω
m
.
*Xét FM:dòng cao tân FM:
v
FM
=V
C
.[cos(ω
C
.t +m
f
.sinω
m
t)]=V
C
[cos(ω
C
t+
m
ω
ω
∆
sinω

m
t)]
Pha đầy đủ của tín hiệu FM: θ(t)=(ω
C
t+
m
ω
ω
∆
sinω
m
t)
Tần số tức thời FM: ω(t)=
dt
td )(
θ
=ω
C
+Δω.cosω
m
t
Độ di tần FM Δω tỷ lệ với v
m
Nhận xét: giữa FM và PM có sự tương đồng .
Ở FM độ di tần tỷ lệ với v
m
mà không phụ thuộc vào ω
m
.
Ở PM độ di pha Δφ tỷ lệ với v

m
mà không phụ thuộc vào ω
m
.
Dựa trên tính chất này có thể biến đổi từ loại điều chế FM
sang PM, hay PM sang FM.
2.2.2.Biên tần và phổ FM:
3
v
FM
={[cos(m
f
.sin ω
m
t)]cosω
C
t –[sin(m
f
.sin ω
m
t)]sin ω
C
t}
Xét FM dải hẹp: (NBFM: m
f
<0.25)
Nếu độ di tần nhỏ (m
f
<0.25); cosΔΦ =1; sinΔΦ=ΔΦ
Ta có: v

NBFM
=V
C
[cosω
C
t –(m
f
.sin ω
m
t).sin ω
C
t]
V
C
.m
f
.sin ω
C
t.sin ω
m
t=
])cos()[cos(
2
.
tt
mV
mCmc
f
ωωωω
+−−

Phổ của BNFM gồm sóng mang và hai biên tương tự AM.
Xét FM dải rộng: (WBFM : wide band FM,m
f
>0.25)
Gồm có thành phần tần số sóng mang và các thành phần
biên ω
C
±nω
m
với n=1,2,3,…
]})cos()1()[cos(cos{
)(
1
)(0
tntJtJVv
mc
n
mCmfn
n
CmfCFM
ωωωωω
−−+++=
∑
∞
=
=V
C
[ J
0(mf)
.cos ω

C
t +J
1(mf)
.cos (ω
C
+ω
m
)t – J
1(mf)
.cos (ω
C
–ω)t +
+J
2(mf).
cos(ω
C
+2ω
m
)t +J
2(mf)
.cos(ω
C
- 2ω
m
)t + … ]
Trong đó :









+
−
+
+
+
−=
)!3(!3
)2/(
)!2(!2
)2/(
)!1(!1
)2/(
!
1
.
2
642
)(
n
m
n
m
n
m
n
m

J
fff
n
f
mfn
m
f
J
0
J
1
J
2
J
3
J
4
J
5
J
6
J
7
J
8
J
9
J
10
J

11
J
12
J
13
J
14
0.0 1.00 - - - - - - - - - - - - - -
0.25 0.98 0.12 - - - - - - - - - - - - -
0.5 0.94 0.24 0.03 - - - - - - - - - - - -
1.0 0.77 0.44 0.11 0.02 - - - - - - - - - - -
1.5 0.51 0.56 0.23 0.06 0.01 - - - - - - - - - -
2.0 0.22 0.58 0.35 0.13 0.03 - - - - - - - - - -
2.4 0 0.52 0.43 0.20 0.06 0.02 - - - - - - - - -
2.5 -0.05 0.50 0.45 0.22 0.07 0.02 0.01 - - - - - - - -
3.0 -0.26 0.34 0.49 0.31 0.13 0.04 0.01 - - - - - - - -
4.0 -0.40 -0.07 0.36 0.43 0.28 0.13 0.05 0.02 - - - - - - -
5.0 -0.18 -0.33 0.05 0.36 0.39 0.26 0.13 0.05 0.02 - - - - - -
6.0 0.15 -0.28 -0.24 0.11 0.36 0.36 0.25 0.13 0.06 0.0
2
- - - - -
7.0 0.30 0.00 -0.30 -0.17 0.16 0.35 0.34 0.23 0.13 0.06 0.0
2
- - - -
8.0 0.17 0.23 -0.11 -0.29 -0.10 0.19 0.34 0.32 0.22 0.13 0.06 0.03 - - -
9.0 -0.09 0.25 0.14 -0.18 -0.27 -0.06 0.20 0.33 0.31 0.2
1
0.1
2
0.06 0.03 0.01 -

10.0-0.25 0.05 0.25 0.06 -0.22 -0.23 -0.01 0.22 0.32 0.29 0.2
1
0.1
2
0.06 0.03 0.01
4
m
f
=0.25 m
f
=2 m
f
=2.4
.
f
C
f
C
f
C
Hình 2.2.Phổ FM điều chế đơn âm với m
f
=0.25; 2 và 2.4
totalC
P
R
V
P ==
2
2

Công suất FM khi có điều chế :
]2 22[
22
2
2
1
2
0 nCFM
JJJJPP ++++=
99% năng lượng cao tần tập trung trong băng thông FM.Băng
thong này tính theo công thức:
B
FM
≈2.f
m
(1+m
f
+
f
m
)=2(Δf +f
m
)
dB
50- m
FM
=5
40- FM threshold m
FM
=1

SSB
30- AM
20-
10-
dB
| | |
10 20 30
S/N trước giải điều chế
5
S/N sau
giảI
điều chế
Hình 2.3. Đáp tuyến S/N trước và sau giải điều chế
nm
C
mnm
C
f
Pf
P
f
f
Pf
P
m
N
S
2
3
2

3
2
2








∆
==
C
12
V C C
C B
1
2
C 7
1
2
R 6
2
1
C 5
1
2
m ( t )
C 6

12
R 1
2
1
F r o m A F C
L 3
1 2
R 5
2
1
R 3
2
1
R 7
2
1
C 2
1
2
C 3
1
2
C v
C 1
1
2
R 2
2
1
C 4

12
R
2 1
R 4
2
1
Hình 2.7. FM trực tiếp dung varicap
R F C
1 2
1
2
1 2
1 2
f o 1
L 6
1 2
2 1
1 2
1
2
1 2
2
1
2
1
f o 2
+ V C C
+ V 1
L 4
1 2

C 3
1 2
1 2
1 2
2
1
C 9
1 n
1 2
B P F
+ V C C
R F C
1 2
1
2
C 5
1
2
1 2
L 5
1
2
2
1
C 4
1 2
2 1
1
2
m ( t )

- V 2 1 2
- - V C C
Hình 2.8.Sơ đồ mạch điều tần đẩy kéo
C 1
12
R 2
2
1
R 1
2
1
R 3
2
1
0
m ( t )
C B
V 0
Q 2
C B
1
2
R
2
1
C 0
1
2
V C C
C

12
C
1
2
R F C
1 2 Q 1
R F C
1
2
L 0
1
2
6
Hình 2.10.Sơ đồ mạch điều tần điện kháng
Hình 2.11. Sơ đồ mạch điều tần dùng IC-MS1376
Hình 2.12. Sơ đồ máy phát FM-Crosby
Hình 2.13.Máy phát FM dùng PLL
7
Hình 2.14.Sơ đồ điều chế FM gián tiếp qua điều chế pha PM
Hình 2.16. Foster – Seeley discriminator
8
Hình 2.17.Sơ đồ và đáp tuyến tách sóng vi sai đỉnh FM
Chương 3: THIẾT KẾ MẠCH MICROPHONE
PHÁT FM
3.1.Sơ đồ khối :
antena
microphone
Hình 3.1. Sơ đồ khối microphone không dây dùng phát FM
R 1
2

1
0
D 1
L E D
0
0
3 V
0
Z L
C 1
Hình 3.3. Sơ đồ khối nguồn mạch microphone.
\
9
Power source
Amplifier
Frequency
Modulation
BFP
RF
Amplifier
\
D \
I \
A \ WIRE < INSERT INTO TUBE
P \ COIL
H | + ___________________||
R | /////// | | PERMANENT MAGNET ||
BASE
A | /////// | | ||
G | | | + ||

M / | | TUBE
/ | |
/ | |
/ +| |-
/ OUTPUT
/ WIRE
C 2
Q 1
Q 2 N 2 2 2 2 A
R 2
2
1
0
0
R 3
2
1
R 4
2
1
Z L
0
0
R 5
2
1
R 1 2
21
3 V
C 3

C 4
1 2
D 1
L E D
0
C 1
L 3
1 2
V i n
0
R 1
2
1
0
Hình 3.4. Sơ đồ nguyên lý mạch khuếch đại âm tần
V b b
Q 1
Q 2 N 2 2 2 2 A
R b
2 1
R 2
2
1
3 V
0
R 3
2
1
R 4
2

1
0
0
R 5
2
1
R 5
2
1
Q 1
Q 2 N 2 2 2 2 A
3 V
0
0
0
a b
R 4
2
1
Hình 3.5.Sơ đồ tương đương mạch phân cực DC
10
V i n
C 2
h f e . i b
Z L
C 3 / ( h f e + 1 )R 5 . ( h f e + 1 )
2
1
R 4
2

1
h i e
21
R 1 2
21
L 3
1 2
R b
2
1
0
i b
Hình 3.6. Sơ đồ tương đương mạch khuếch đại tín hiệu nhỏ tần số thấp
V i n
g m . v b ' e
Z L
R 4
2
1
R 1 2
21
b ' e
L 3
1 2
C
+
R b
2
1
b ' e

2
1
b ' e
1
2
0
r
V
_
Hình 3.7. Sơ đồ tương đương mạch khuếch đại tín hiệu nhỏ tần số cao
L 1
1
2
R 8
2
1
R 7
2
1
Q 2
Q 2 N 2 2 2 2 A
0
C 8
1 2
0
0
R 6
2
1
3 V

V T
0
0
C 7
1
2
0
D 2
M V 2 1 0 9
C 6
1
2
C 5
C 9
Hình 3.8. Sơ đồ nguyên lý mạch điều tần.
V b 2
L 1
1
2
R 8
2
1
0
R 7
2
1
Q 2
Q 2 N 2 2 2 2 A
0
0

0
3 V
L 1
1
2
R 6
2
1
3 V
0
R b
2 1
0
R 8
2
1
Q 2
Q 2 N 2 2 2 2 A
Hình 3.9. Sơ đồ phân cực DC của mạch điều tần
11
0
C v
L 1
1
2
C b ' e
1
2
C 7
1

2
C b ' c
1
2
C 6
1
2
Q 2
Q 2 N 2 2 2 2 A
Hình 3.10. Sơ đồ tương đương chế độ AC của mạch dao động
L 2
1
2
0
R 9
2
1
R 1 0
2
1
V i n
3 V
0
C 1 1
1 2
Q 3
Q 2 N 2 2 2 2 A
R a
2
1

00
C 9
C 1 0
0
R i n
21
Hình 3.11. Sơ đồ mạch khuếch đại cao tần và phối hợp trở kháng với anten
Z
i


Z
A
v
in

L
Hình 3.12. Sơ đồ tương đương của anten
R 9
2
1
R 1 0
2
1
3 V
0
Q 3
Q 2 N 2 2 2 2 A
0
Hình 3.13. Sơ đồ phân cực DC của mạch khuếch đại cao tần

12
i b
C b ' c
1 2
0
h f e . i bV i n R 1 0
1 0
2
1
h i e
2
1
R L
2
1
R 9
2 . 7 K
2
1
C b ' e
1
2
R 0
2 1
Hình 3.14.Sơ đồ tương đương chế độ AC
của mạch khuếch đại công suất
L 2
1
2
0

V 2
V i n
0
0
R 1 1
2 . 5 4
2
1
C 1 1
1 2
R 0 ~ R 1 0
2 1
Hình 3.13. Sơ đồ phối hợp trở kháng với anten
0
0
C 7
8 2 P
1
2
R 7
1 2 k
2
1
R 2
1 2 k
2
1
0
S O D O N G U Y E N L Y M I C R O P H O N E F M
L E D

0
C 3
2 2 0 u
0
R 8
1 5 0
2
1
C 2
1 u
L 2
9 . 1 n
1
2
V i n
F R E Q = 2 k
V A M P L = 2 5 m
V O F F = 0
0
C 1 0
0 . 0 1 u
D 2
M V 2 1 0 9
R 3
7 . 4 k
2
1
C 9
0 . 0 1 u
L 1

3 7 . 9 4 n
1
2
Q 3
Q 2 N 2 2 2 2 A
R 1
5 . 6 k
2
1
D O A N M O N H O C 1

S V T H : H U Y N H T H A N H K H O A G V H D : T h S . V U O N G P H A T
A
1 1S a t u r d a y , D e c e m b e r 1 0 , 2 0 0 5
T i t l e
S i z e D o c u m e n t N u m b e r R e v
D a t e : S h e e t o f
C 6
4 7 P
1
2
R 9
2 . 7 k
2
1
C 5
0 . 0 1 u
0
C 8
0 . 0 0 1 u

1 2
0
0
R 5
4 7 0
2
1
R 1 0
1 0
2
1
R 1 2
6 0
2 1
R 6
4 k
2
1
0
R 4
1 . 2 k
2
1
0
C 4
1 0 0 p
1 2
R 1 1
2 . 5 4
2

1
C 1
2 2 0 u
L 3
0 . 1 m
1 2
3 V
Q 2
Q 2 N 2 2 2 2 A
0
0
Q 1
Q 2 N 2 2 2 2 A
C 1 1
3 5 8 p
1 2
13