Đồ án mạch tơng tự
Bảng thông đồ án môn học.
Họ và tên:
Lớp :
Tên đồ án: Thiết kế máy thu AM.
Lần Ngày Nội Dung Nhận xét
Chữ ký
GVHD
1
2
3
4
5
.
.
.
.
Nguyễn
Mục lục:
Mở đầu: 3
I. Mục đích: 4
II. Yêu cầu: 4
III. Tổng quan về đề tài: 4
1, Khái niệm chung về máy thu radio: 4
1.1. Khái niệm: 4
1
Đồ án mạch tơng tự
1.2. Điều chế tín hiệu radio: 4
1.3. Phân loại máy thu radio: 5
2, Lý thuyết máy thu radio: 7
2.1. Máy cổng hởng tần số: 8
2.2. Máy biến áp: 9
2.3. Mạch khuếch đại: 10
3.1. Mạch tách sóng: 16
IV. Giới thiệu sơ đồ từng khối của máy thu AM: 18
1. Nguồn cung cấp: 18
2. Khối Anten và mạch vào: 18
3. Khối khuếch đại cao tần và mạch tách sóng: 18
4. Khối khuếch đại tiền công suất: 20
5. Khối khuếch đại công suât: 20
V. Phân tích, thiết kế và tính toán: 21
1. Sơ đồ nguyên lý: 21
2. Khối Anten và mạch vào: 21
3. Khối khuếch đại cao tần và tách sóng: 23
4. Khối khuếch đại tiền công suât: 24
5. Khối khuếch đại công suât: 25
6. Nguyên lý làm việc chung: 26

sâu hơn và hoàn thiện hơn. Mong nhận đợc sự góp ý chỉ bảo thêm của thầy cô
và các bạn để đề tài có thể hoàn thiện tốt hơn.
Em xin chân thành cảm ơn cô giáo Nguyễn Thị Hằng đã chỉ bảo tận tình
trong quá trình thực hiện đề tài này.
I. mục đích:
- Giúp sinh viên nắm đợc kỹ thuật làm mạch.
- Biết đợc nguyên lý của máy thu thanh.
- Biết lắp ráp và điều chỉnh.
II. Yêu cầu:
- Hiểu đợc các mạch điện cơ bản: mạch cộng hởng LC, mạch khuếch đại tín
hiệu nhỏ, mạch khuếch đại công suất, khuếch đại thuật toán, mạch tách sóng.
- Mạch thiết kế phải thu đợc sóng AM.
III. Tổng quan về đề tài:
1 Khái niệm chung về máy thu radio:
1.1 Khái niệm:
Máy thu radio hay còn gọi là máy thu thanh là một thiết bị hoàn chỉnh
dùng để thu nhận sóng radio mang thông tin, phục hồi lại tín hiệu thông tin và
khuếch đại đến giá trị ban đầu và đa ra loa.
1.2 Điều chế tín hiệu radio:
3
Mạch
vào
KĐ
RF
KĐ
IF
KĐ
âm
tần
Trộn

- Máy thu thanh đổi tần.
- Máy thu thanh khuếch đại thẳng.
1.3.1 Máy thu thanh đổi tần:
Tín hiệu cao tần đã điều chế từ Anten đợc khuếch đại lên và biến đổi về
một tần số trung gian không đổi gọi là tần số trung tần IF. Trung tần này đợc
chọn thấp hơn cao tần. Tín hiệu trung tần này sau khi đi qua vài bộ khuếch đại
trung tần sẽ đợc đa đến mạch tách sóng, mạch khuếch đại âm tần và đa ra loa.
Sơ đồ khối của một máy thu đổi tần có dạng nh sau:
4
Đồ án mạch tơng tự
Hình 1: Sơ đồ máy thu đổi tần.
- Bộ đổi tần: gồm mạch dao động nội và mạch trộn tần. Khi trộn hai tần
số của tín hiệu dao động nội f
n
và tín hiệu cần thu f
0
ta đợc tần số trung gian hay
còn gọi là trung tần IF giữa tần số dao động nội và tần số cần thu.
f
tt
= f
n
f
0
= const.
Khi tần số tín hiệu từ đài phát thay đổi từ f
0min
đến f
0max
thì tần số dao

vụ chủ yếu là nhận tín hiệu từ anten, chọn lọc các tín hiệu cần thu, do vậy mạch
vào thờng là mạch cộng hởng.

Tần số:
f
ht
ff
.01
==
.
Những yêu cầu cơ bản đối với mạch vào:
+ Hệ số truyền đạt: là tỉ số giữa điện áp ra của mạch vào điều chỉnh cộng h-
ởng ở một tần số nào đó và sức điện động cảm ứng trên anten (E
a
).

A
o
MV
E
V
A =
.
A
MV
càng lớn thì hệ số khuếch đại chung của toàn máy càng lớn.

A
E
: suất điện động cảm ứng trên anten.

0
ff

.
- Mạch khuếch đại cao tần: nhằm mục đích khuếch đại bớc đầu cho tín hiệu
cao tần thu đợc từ Anten.
- Tách sóng: có nhiệm vụ tách tín hiệu âm tần ra khỏi tín hiệu sóng mang cao
tần sau đó đa qua mạch khuếch đại trớc khi đa qua loa. Mạch tách sóng bao
gồm Diode D1 tách lấy bán kỳ dơng của tín hiệu, sau đó đợc mạch lọc RC lọc
bỏ các thành phần cao tần, ở đầu ra thu đợc tín hiệu âm tần là đờng bao của tín
hiệu cao tần.
- Mạch khuếch đại tiền công suất: có tác dụng nâng cao tín hiệu cao tần đủ lớn
để kích thích tầng công suất.
- Mạch khuếch đại công suất: dùng để cung cấp công suất đủ lớn để đa ra loa.
2. Lý thuyết máy thu radio AM:
Trong phạm vi đề tài này ngời thực hiện chỉ thiết kế máy thu radio AM
hoạt động theo nguyên lý máy thu thanh biến đổi thẳng, thu đợc sóng trung
MW (medium wave) có tần số từ 530 KHz 1600 KHz.
2.1 Mạch cộng h ởng tần số:
6
Đồ án mạch tơng tự
Dùng mạch dao động LC mắc song song để tạo sự cổng hởng với tần số
cần thu. Ta thờng sử dụng sơ đồ sau đây:

Hình 3: Mạch LC dùng làm mạch cộng hởng tần số.
Trở kháng tơng đơng của mạch:
t
Z

=


o

0
Z
=
L
Z
C
Vô hạn V C đóng mạch
Khi Z
L
= Z
c
, mạch điện cổng hởng tai tần số

=
0

và đợc tính bằng:

L =
C
1

hay
0

=
LC

: Điện áp ra cuộn thứ cấp.
2.2.2 Nguyên lý làm việc:
Khi đặt vào cuộn sơ cấp một điện áp xoay chiều hình sin U
1
, trong lõi
thép xuất hiện một từ trờng biến thiên theo quy luật điện áp vào. Từ trờng biến
thiên làm xuất hiện từ thông biến thiên, từ thông biến thiên này cảm ứng sang
cuộn thứ cấp làm xuất hiện một điện áp xoay chiều hình sin. Điện áp, số vòng
dây cuộn sơ cấp và điện áp, số vòng dây cuộn thứ cấp liên hệ theo công thức
sau:
2
1
U
U
=
2
1
N
N
=
1
2
I
I
.
2.2.3 Công suất:
Công suất của máy biến áp phụ thuộc vào tiết diện của lõi từ, và phụ
thuộc vào tần số của dòng điện xoay chiều.
Công suất vào ra của máy biến áp đợc tính theo công thức sau:
P

Xem mạch điện hình 5:
Giả sử đa một tín hiệu xoay chiều có dạng
sin, biên độ nhỏ vào chân B của BJT nh hình vẽ.
Điện thế ở chân B ngoài thành phần phân cực V
B
còn có thành phần xoay chiều của tín hiệu v
i
(t)
chồng lên: V
B
(t) = V
B
+ v
i
(t).
8
Hình 5:
Hình 6: Giản đồ
thời gian tín hiệu
vào và ra
Đồ án mạch tơng tự
Các tụ C
1
, C
2
ở ngõ vào và ngõ ra đợc chọn nh thế nào để có thể xem nh nối
tần. Dung kháng rất nhỏ ở tần số tín hiệu. Nh vậy tác dụng của các tụ liên lạc C-
1
, C
2

C
.
- Khi v
B
nhỏ hơn V
B
, tức bán kỳ âm của tín
hiệu, dòng I
B
giảm đa đến dòng I
C
cũng giảm và
dòng v
C
(t) tăng.
Nh vậy ở mạch trên ta thấy v
C
(t) biến thiên
ngợc chiều với v
B
(t) tức v
0
(t) ngợc pha với v
i
(t)
2.3.2 Mạch khuếch đại công suất:
Mạch khuếch đại công suất có nhiêm vụ đa ra công
suất đủ lớn để kích thích cho tải. Công suất ra của nó cỡ vài phần mời W đến
lớn hơn 100W. Công suất này đợc đa đến tằng sau dới dạng điện áp hoặc dòng
điện có biên độ lớn.

C0
lúc này nhỏ hơn dòng tĩnh ở chế độ
A. Điểm làm việc nằm trên đặc tuyến tải gần khu vực tắt của Transistor.
I
C
P
Cmax
Hypebol
công suất
B
AB
A
0
U
CE MAX
Khu vực tắt
Khu vực
bảo hoà
i
C
U
CE
i
C
I
CO
A
t
2
t

Chế độ B: có góc cắt

= 90
0
. Điểm làm việc tĩnh đợc xác định tại U
BE
=
0. Chỉ một nữa chu kỳ âm (hoặc dơng) của điện áp vào đợc Transistor khuếch
đại.
Chế độ C: có góc cắt

< 90
0
. Hiệu suất chế độ C khá cao (lớn hơn 78%),
nhng méo rất lớn. Nó thờng đợc dùng trong các bộ khuếch đại tần số cao và
dùng với tải cộng hởng để có thể lọc ra đợc hài bậc nhất nh mong muốn. Chế độ
C còn đợc dùng trong mạch logic và mạch khoá.
Điểm làm việc tĩnh đợc xác định trong khu vực cho phép trên đặc tuyến
Transistor (hình 7). Khu vực đó đợc giới hạn bởi: hyperbol công suất, đờng
thẳng ứng với dòng colecto cực đại, đờng thẳng ứng với điện thế colecto
emito cực đại, đờng cong phân cách với khu vực bảo hoà và đờng thẳng phân
cách với khu vực tắt của transistor. ở chế độ động (khi có tín hiệu vào), điểm
làm việc có thể vợt ra ngoài hyperbol công suất (nếu vẫn đảm bảo đợc điều kiện
công suất tổn hao nhỏ hơn công suất tổn hao cho phép), nhng không đợc vợt quá
các giới hạn khác.
2.3.4. Mạch khuếch đại đẩy kéo:
- Những vấn đề chung về tầng khuếch đại đẩy kéo:
Để tăng công suất, hiệu suất và giảm méo phi tuyến, ngời ta dùng tầng
khuếch đại đẩy kéo.
Tầng khuếch đại đẩy kéo là tầng gồm có hai phần tử tích cực mắc chung

tích cực đấu nối tiếp về mặt một chiều.
Các tầng đẩy kéo có thể làm việc ở chế độ A, AB hoặc B, nhng thông th-
ờng ngời ta hay dùng chế độ AB hoặc B. Mỗi Transistor chỉ khuếch đại một nửa
dơng hoặc một nửa âm tín hiệu vào. Hai nửa tín hiệu này sẽ đợc tổng hợp lại
thành tín hiệu hoàn chỉnh trên điện trở tải.
- Sơ đồ đẩy kéo song song:
Tất cả các sơ đồ đẩy kéo song song đều phải dùng biến áp ra để phối ghép
giữa hai nữa điện trở tải R
t
. Mạch điện nguyên lý biểu diễn trên hình 9. Để có
điện áp đặt vào hai Transistor ngợc pha, dùng biến áp BA
1
.
Nếu điện áp đặt vào có dạng sin thì hai Transistor thay nhau khuếch đại
hai nữa hình sin, vì điện thế đầu cuộn thứ cấp BA
1
ngợc pha. Các điện trở R
1,
R
2
đợc chọn sao cho dòng tĩnh qua chúng nhỏ (chế độ AB). Khi cho R
2
= 0 thì U
B
=
0, do đó bộ khuếch đại làm việc ở chế độ B. ở chế độ AB dòng tĩnh colecto nằm
trong khoảng (10
ữ
100)
à

CE
= nU
r
.
Công suất ra của mạch:
t
2
2
CE
t
2
r
r
Rn2
U
R2
U
P ==
.
12
Đồ án mạch tơng tự
Hình 9: Tầng công suất đẩy kéo song song.
Biên độ điện áp ra cực đại giữa colecto và emito của một Transistor (hình
9b): U
CEMAX
= U
CC
- U
CER
.

CCCE
CCC0
Rn
UU
2
UI
2
P

=

=
.
Đ ờng tải xoay chiều
U
CC
U
CE
I
C
U
CER
U
CE
t
0
U
CE
P
0

C1
N
1
BA
2
BA
1
I
C2
T
2
T
1
N
b
R
1
R
2
b)
a)
c)
13
Đồ án mạch tơng tự
Vậy công suất cung cấp một chiều phụ thuộc vào mức điện áp ra U
CE
(xem hình 9c). Công suất tiêu hao trên colecto là hiệu công suất cung cấp P
0
với
công suất ra tải P

2
U

=
.
ở chế độ B, công suất tổn hao cực đại là:
maxr
2
maxC
P
4
P

=
.
Hiệu suất cực đại của mạch:
%5,78%100
4
%100
P
P
max0
maxr
max


=
- Sơ đồ đẩy kéo nối tiếp dùng transistor cùng loại:
Để tạo tín hiệu ngợc pha đa vào bazo hai transistor T
1

và R
E
lúc này chỉ chọn theo yêu cầu đối
với biên độ điện áp kích cho tầng ra.
Trên hình 10: là hai sơ đồ nối tiếp dùng transistor cùng loại:
14
Đồ án mạch tơng tự
Hình 10: Tầng ra mắc theo sơ đồ đẩy kéo nối tiếp.
Trong kỹ thuật tích hợp không thực hiện đợc điều đó, vì vậy sơ đồ trên
hình 9a thờng gặp khó khăn trong việc chọn R
E
để thoả mãn yêu cầu về độ méo
và công suất ra. Để khắc phục phần nào khó khăn đó, ngời ta thay điện trở R
E
bởi một Diode nh trên hình 9b. Diode làm nhiệm vụ hạn chế điện áp bazo
emito của T
2
, nhờ đó khắc phục đợc hiện tợng quá tải của T
2
. Để giảm méo còn
dùng mạch hồi tiếp âm gồm R
ht1
và R
ht2
.
Trong mạch hồi tiếp ta tính đợc:
v
v
ht
'

K
R
R
U
U
K
+++
==
, trong đó K
u
và R
V
là hệ số
khuếch đại điện áp và điện trở vào của mạch khi cha có hồi tiếp.
3.1 Mạch tách sóng:
3.1.1 Khái niệm về tách sóng:
Tách sóng là quá trình tìm lại tín hiệu điều chế. Tín hiệu sau khi tách
sóng phải giống dạng tín hiệu điều chế ban đầu. Thực tế tín hiệu điều chế u
s
sau
khi qua điều chế và qua kênh truyền đa đến bộ tách sóng đã bị méo dạng thành
u

s
. Do méo phi tuyến trong bộ tách sóng, nên sau khi tách sóng ta nhận đợc u

s
khác dạng với u

s

v
+U
CC
R
t
U
r
T
1
T
2
D
R
C
T
3
U
v
R
ht1
I
ht
R
ht2
U
v
I
v
a) b)
15

cao tần ở đầu vào. Hình bao của dao động cao tần nhận đợc nhờ sự phóng nạp tụ
C (hình 11).
Hình 11: Sơ đồ tách sóng biên độ bằng mạch chỉnh lu.
Iv. Giới thiệu sơ đồ từng khối của máy thu am.
1. Nguồn cung cấp:
Nguồn cung cấp cho mạch là nguồn +9V, -9V đợc tạo bằng mạch chính lu
hoặc chúng ta có thể dùng pin.
2. Khối Anten và mạch vào:
A, Anten là phần tử biến đổi năng lợng sóng điện từ thành tín hiệu cao tần, ở
ngõ vào của máy thu.
B, Mạch vào là: mạch điện nối liền anten với đầu vào của máy thu.
Nó có đặc điểm nh sau:
16
RC
a)
U

s
U

s
U
đb
RD
C
U

s
U


Hình 12: Mạch khuếch đại cao tần.
Tác dụng của từng linh kiện:
Q
1
: khuếch đại cao tần.
17
Đồ án mạch tơng tự
D
1
: diode tách sóng.
R
1
,R
2
: định thiên cho Q
1
(cung cấp dòng 1 chiều cho Q
1
).
R
5
, C
5
: có tác dụng lọc nhiễu từ nguồn, chống tụ tích.
C
2
, C
3
: thoát cao tần (ngắn mạch với tín hiệu cao tần).
C

M
= 8W nên ta tính đợc điện áp
nguồn cung cấp cho toàn mạch:
V8
5.0
8*8*2
PR2
V
Mt
CC
==

=
.
Chọn V
CC
= 9V.
Hình 14. Khối khuếch đại công suất.
Nhiệm vụ cung cấp công suất đủ lớn theo yêu cầu để đa ra loa.
Tác dụng của từng linh kiện:
R
8
, R
9
, D
2
, D
3
: phân áp.
Q

1
để tạo thành mạch cộng hởng tần
số. Biến áp T
1
làm thêm một nhiệm vụ nữa là ghép tầng giữa
mạch vào và tầng tiếp theo (khuếch đại cao tần).
Tần số cộng hởng của mạch: f
0
=
11
CL2
1

.
Radio AM thu đợc tín hiệu trong dãy tần số 530
ữ
1600 K

Hz.
Chọn L
1
= 1 mH, khi f
0
= 530 KHz, ta tính đợc:
C
1
=
1
2
0

2
= 1/(10L
1
) = 0,1 mH.
Cho sóng AM ở dãi tần làm việc vào dãi tần ta thu đợc kết quả sau: (hình
16):
530KHz 1600KHz
v
o
=20àv
Hình 16: Hệ số truyền đạt đồng đều cả băng sóng MW.
20
Hình 17: Mạch vào.
Đồ án mạch tơng tự
Hình 16: Tín hiệu vào và ra ở khối mạch vào.
3. Khối khuếch đại cao tần và tách sóng:
A, Khối khuếch đại cao tần:
Tín hiệu cao tần qua anten thu và mạch vào có tác dụng hấp thụ và chọn
lọc tín hiệu cần thu Mạch vào là mạch cộng hởng gồm tụ xoay C1 và cuộn dây
L
1
.
Trong đó:
C
1
= (10- 350)pF.
L
1
: 65 -75 vòng.
L

để tách sóng.
Thành phần cao tần qua C
2
xuống mass, thành phần âm tần qua L
2
về chân
B của Q
1
và khuếch đại lúc này tín hiệu âm tần qua cuộn L
C
, thành phần cao
tần còn lại qua C
3
xuống mass và tín hiệu âm tần qua C
4
vào chân 2 của đế
khuếch đại.
Tính các giá trị R1,R2= R7, R3, biết nguồn +9V, -9V.
Tụ C2 và C3 có giá trị 10nF.
Cho biết dòng ngợc :
21
Đồ án mạch tơng tự
I
C
Q1= I
C
Q2= I
C
Q3= 2,5
ữ

/I
C
= 9-1,2/3= 2,6k

.
Ta thờng chọn R
3
= 600


U
3R
= I
C
ì
R
C
=3
ì
600= 1,8V.
R
2
=U
2R
/I
C
=6/3=2k

( với U
2R


.
Thực tế ta chọn R
1
= 1M

để Ubt1 gần bằng 0 (khi cha có tín hiệu vào).
B, Mạch tách sóng:
Rts là điện trở của Q
1
.
Khi D
1
dẫn => C
3
nạp.
Khi D
1
ngng dẫn => C
3
phóng.
Sau khi tách sóng có tín hiệu âm tần, điện áp âm tần này là điện áp đỉnh lại
đợc đặt thêm vào giữa B và E của đèn Q
1
, đợc khuếch đại và đa ra chân C của
đèn. Đối với dòng âm tần, L
C
chỉ là dây dẫn, thành phần cao tần còn d lại đi qua
R
2

4
= 10m

R
6
= 10k

R
4
= 1k


R
6
= 10k

R
4
= 1000


Thì hệ số khuếch đại Ku thay đổi từ 0 -> 100 lần.
R
6
có tác dụng nh một triết áp.
Dòng ra của U
1
rất nhỏ, nên công suất nhỏ. Muốn có công suất ra lớn, dùng
khối khuếch đại tăng cờng gồm 2 đèn Q
2

C
.
Mà I
C
= (2,5
ữ
3)mA.
U
8R
= U
CB
= 9 - U
BE
= 9 - 0,5= 8,5 V.

I
ì
C
R
8
= 8,5

R
8
= 8,5/3= 2,83k

.
Ta có U
9R
= 9 - U

qua Diode tách sóng để thu tín hiệu âm tần.
- Tín hiệu âm tần đợc đa qua C4 nối tần sang mạch khuếch đại. Tín hiệu đợc
khuếch đại với hệ số khuếch đại.
K
u
= R
6
/ R
4
.
- Sau đó tín hiệu đợc đa vào mạch khuếch đại công suất để thu đợc công suất
đủ lớn đa ra loa. Tín hiệu đợc phân áp nhờ các điện trở R
8
, R
9
và đợc khuếch
đại nhờ các Transistor Q
2
, Q
3
làm việc ở chế độ AB.
ở nữa chu kỳ dơng tín hiệu đợc khuếch đại bởi hệ thống Q
3
,D
3
. ở nữa chu
kỳ âm, tín hiệu đợc khuếch đại bởi hệ thông Q
2
,D
2

, R
6
: khuếch đại tín hiệu.
R
5
: cân bằng tín hiệu đầu vào
R
7
: hạn chế chống tự kích trong mạch.
R
8
, R
9
: phân áp cho đèn Q
2
,Q
3
.

C
4
, C
6
nối tần.
C
7
: nối ra loa.
L
C
: chặn tín hiệu cao tần (gồm 600 vòng nối trên lõi không khí).