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

Mạch phát FM Stereo
Chiến

PGS.TS Hoàng Đình

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

1

Nguyễn Hồng Phúc 40801594
Phan Nhật Vũ 50802678

Mạch phát FM Stereo
Chiến

PGS.TS Hoàng Đình

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(2πfct + θ(t))
Với :

Đối với FM : θ(t) = 2πf∆
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

bien do

2

0

-2

-4

0

1

2

3

4
thoi gian

5

6

7
-3

x 10

Sóng mang chưa điều chế
4

2
bien do

-

fc là tần số của sóng mang.
Ac là biên độ của sóng mang.
θ(t) là góc pha thay đổi theo tín hiệu.

0

-2

-4
0

1

2

3

4
thoi gian

5

6

7
-3

x 10

2

Nguyễn Hồng Phúc 40801594
Phan Nhật Vũ 50802678


Mạch phát FM Stereo
Chiến

PGS.TS Hoàng Đình

Sóng mang sau điều chế

2.2 Băng thông của tín hiệu điều chế FM:

Xét tín hiệu x(t) có dạng x(t) = Vmcos(ωmt) suy ra θ(t) = mf sin(ωmt) với mf = f∆Vm / fm
Tín hiệu sau điều chế :
xc(t) = V{ cos[θ(t)]cos(ωct) – sin[θ(t)]sin(ωct)}
= V{[cos(mf sin(ωmt)]cos(ωct) – sin[mf sin(ωmt)]sin(ωct )}
a. Với FM dải hẹp (NBFM: mf <0,25)

cos ∆Φ = 1; sin ∆Φ = ∆Φ

Khi đó,
Ta có :

v NBFM = V [ cos ωc t − (m f sin ωm t ) . sin ωc t
  
    
soùng mang

V . m f sin ωot. sin ωmt =

bieântaàn

V .m f
2

[cos(ωo − ωm )t − cos(ωc + ωm )t ]

Phổ NBFM gồm các sóng mang và 2 biên như AM
b. Với FM dải rộng (WBFM: WideBand FM mf > 0,25)
-

Gồm có thành phần tần số sóng mang, và các thành phần biên độ
3,...

-

Áp dụng phép khai triển:
cos(mf sin(ωmt)) = J0(β)+Σ2Jn(mf)cos(nωmt) với n chẵn.
sin(mf sin(ωmt)) = Σ2Jn(mf)sin(nωmt)
với n lẻ.

ω c ± nω m

với n = 1, 2,

Với :Jn(mf) là hàm Bessel bậc n với đối số mf.
Khi đó,
∞



vFM = V  J o ( m f ) cos ωc t + ∑ J n ( m f ) cos ( ωc + nωm ) t + (−1)n cos ( ωc − nωm ) t  
n =1



3

Nguyễn Hồng Phúc 40801594
Phan Nhật Vũ 50802678


Mạch phát FM Stereo
Chiến

PGS.TS Hoàng Đình

[

= V J o( mf ) cos ω c t + J1( m f ) cos(ω c + ω m ) t − J1( mf ) cos(ω c − ω m ) t +

+ J 2( m f ) cos(ωc + 2ω m )t + J 2( mf ) cos(ωc − 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

mf

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.

4

Nguyễn Hồng Phúc 40801594
Phan Nhật Vũ 50802678


Mạch phát FM Stereo
Chiến

PGS.TS Hoàng Đình

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

0.8

ham Bessel bac n,doi so beta

0.6
0.4
0.2

0
-0.2
-0.4
-0.6
-0.8
-1

0

5

10

15

beta

-

Gọi V là biên độ sóng mang FM không điều chế trên tải R, công suất sóng mang:
PC ( mf = 0) =

-

V2
= PToTal
2R

Công suất FM khi có điều chế:
PFM ( mf ) = PC ( m f

= 0)

[J

2
o( m f )

+ 2 J12( m f ) + 2 J 22( m f ) + ... + 2 J n2( m f )

]

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) | < ε với ε 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:

5

Nguyễn Hồng Phúc 40801594
Phan Nhật Vũ 50802678


Mạch phát FM Stereo
Chiến
-

PGS.TS Hoàng Đình

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

6

Nguyễn Hồng Phúc 40801594
Phan Nhật Vũ 50802678


Mạch phát FM Stereo
Chiến

-

PGS.TS Hoàng Đình

Danh sách linh kiện được sử dụng trong mạch phát FM :
Tên
IC BA1404
Điện trở 47K
Điện trở 270

Điện trở 150K
Điện trở 5.6K
Điện trở 27K
Tụ 1Nf
Tụ hóa10Uf
Tụ 10pF
Tụ 220Pf
Thạch anh 38KHz
Cuộn cảm
Đèn LED
Nguồn 3V

Số lượng
1
2
1
1
1
2
6
4
5
1
1
1
1
1

3.2 Giới thiệu BA1404 :

7

Nguyễn Hồng Phúc 40801594
Phan Nhật Vũ 50802678


Mạch phát FM Stereo
Chiến
-

PGS.TS Hoàng Đình

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

8

Nguyễn Hồng Phúc 40801594
Phan Nhật Vũ 50802678


Mạch phát FM Stereo
Chiến

PGS.TS Hoàng Đình

Sơ đồ chân chức năng của IC BA 1404
-

Chức năng các chân của BA1404 :

PIN NO

PIN NAME

MÔ TẢ

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15

R – ch audio input
Input amplifier bypass

GND
38 KHz oscillator bypass
38 KHz oscillator
38 KHz OSC
RF output
GND
RF oscillator
RF oscillator
Voltage supply
Modulation signal input
Pilot signal output
Multiplexer signal output
VCC

Nối đến mạch tiền nhấn
Nối với tụ bypass
Low frequencies
Nối với tụ bypass
Nối với thạch anh 38 KHz
Nối với tụ tải của thạch anh
Nối với mạch cộng hưởng LC
High frequency
Nối với tụ bypass
Nối với tụ và mạch cộng hưởng LC
Nối với tụ biến dung (có thể không sử dụng)
Nối với tụ bypass và nguồn tín hiệu đã điều chế
Nối với mạch mixer RC
Nối với mạch mixer RC
Cấp nguồn
9

Nguyễn Hồng Phúc 40801594
Phan Nhật Vũ 50802678


Mạch phát FM Stereo
Chiến
16
Multiplexer modulator balance
17
Multiplexer modulator balance
18
L – ch audio input
3.3. Thi công mạch

PGS.TS Hoàng Đình

Nối với biến trở trimpot
Nối với biến trở trimpot
Nối với mạch tiền nhấn

-

Layout mạch thực tế được hiện thực :

-

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

10

Nguyễn Hồng Phúc 40801594
Phan Nhật Vũ 50802678


Mạch phát FM Stereo
Chiến

PGS.TS Hoàng Đình

-

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

-

Phổ tín hiệu

11

Nguyễn Hồng Phúc 40801594
Phan Nhật Vũ 50802678


Mạch phát FM Stereo
Chiến

PGS.TS Hoàng Đình

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
12

Nguyễn Hồng Phúc 40801594
Phan Nhật Vũ 50802678


Mạch phát FM Stereo
Chiến

PGS.TS Hoàng Đình

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.

13

Nguyễn Hồng Phúc 40801594
Phan Nhật Vũ 50802678


Mạch phát FM Stereo
Chiến

PGS.TS Hoàng Đình

TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] />[2] />[3] />[4] />[5] />[6] />[7] />
14

Nguyễn Hồng Phúc 40801594
Phan Nhật Vũ 50802678