Đồ án Thiết kế máy thu bpsk

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TƠN ĐỨC THẮNGKHOA ĐIỆN TỬ VIỄN THƠNG BÁO CÁO MƠN HỌC ĐỒ ÁN 2 THIẾT KẾ MÁY THU BPSK SVTH Lê Duy Bình MSSV: 811089D Đặng Ngọc Anh MSSV: 811085D Hồng Trọng An MSSV: 811079D GVHD Th.s Hồng Mạnh Hà Lời cám ơn Trước hết chúng em xin cảm ơn thầy Hồng Mạnh Hà đã tận tình hướng dẫn cũng như giúp đỡ chúng em hồn thành đồ án này . Giúp chúng em củng cố lại những kiến thức đã học và nâng cao hơn kiến thức của mình . Qua đồ án này chúng em hiểu rõ hơn thế nào là điều chế số đặc biệt là điều chế BPSK và nguyên lý hoạt động của từng khối mach trong máy thu BPSK .. Chúng em cảm ơn thầy đã tạo điều kiện thuận lợi và giúp đỡ chúng em hồn thành tốt đề tài này ,cĩ đươc những kiến thức quan trọng trong thực tiễn giúp chúng chúng em cảm thầy vững vàng hơn cho mục tiêu theo đuổi của mình . Đề tài : Thiết kế máy thu BPSK Các thơng số : Tần số : RF 1 MHZ , IF 200 KHz Cơng suất thu từ Anten : -50dbm Trở kháng Anten : 50 Ohm Tốc độ dữ liệu : 10 kbp/s Điện áp nguồn : 12V Nhiệm vụ thiết kế : Nghiên cứu lý thuyết về phương pháp điều chế BPSK Đưa ra sơ đồ khối. Tính tốn thiết kế cho từng khối Mơ phỏng từng khối thiết kế Kết hợp các khối thành một hệ cụ thể Phân tích , giải thích kết quả,đưa ra nhận xét Báo cáo Mục lục PHẦN 1 : SƠ LƯỢC MÁY THU Định nghĩa máy thu : Máy thu là thiết bị đầu cuối trong hệ thống thông tin vô tuyến điện. Máy thu có nhiệm vụ tiếp nhận và lặp lại tin tức có chứa trong tín hiệu chuyển đi từ máy phát dưới dạng sóng điện từ. Máy thu phải loại bỏ các loại nhiễu không mong muốn, khuếch đại tín hiệu mong muốn và sau đó giải điều chếù để nhận được thông tin ban đầu. Máy thu có rất nhiều tham số, nhưng chúng ta chủ yếu chỉ xét các chỉ tiêu kỹ thuật cơ bản của máy thu như sau : Độ nhạy :biểu thị khả năng thu tín hiệu yếu của máy thu. Độ nhạy được xác định bằng sức điện động cảm ứng tối thiểu của tín hiệu trên Anten để đảm bảo máy thu làm việc bình thường. Nó thường được đo bằng μV. Muốn nâng cao độ nhạy của máy thu thì hệ số khuyếch đại (Av, Ai) của nó phải lớn và mức tạp âm nội bộ của nó phải thấp (giảm tạp âm tầng đầu). Ở siêu cao tần (f > 30MHz) độ nhạy của máy thu thường được xác định bằng công suất chứ không phải bằng sức điện động cảm ứng trên Anten. Độ chọn lọc :là khả năng chèn ép các dạng nhiễu không phải là tín hiệu cần thu. Nói cách khác, độ chọn lọc là khả năng lựa chọn tín hiệu ra khỏi các loại nhiễu tồn tại ở đầu vào máy thu. Chất lượng lặp lại tin tức : được đánh giá bằng độ méo của tín hiệu (méo phi tuyến, méo tần số, méo pha).Ở đây chủ yếu chỉ xét độ méo ở tầng khuyếch đại công suất âm tần để sao cho tín hiệu ra loa ít bị biến dạng so với tín hiệu đưa tới bộ điều chế của máy phát. Dãy tần của máy thu : là khoảng tần số mà máy thu có thể điều chỉnh để thu được tín hiệu với các chỉ tiêu kĩ thuật theo yêu cầu. Ngoài ra ta còn phải xét đến các yếu tố chỉ tiêu kỹ thuật khác của máy thu như Pra, tính ổn định biên độ và tần số,… Sơ đồ khối tổng quát của máy thu : Phân loại máy thu : máy thu được phân làm 2 loại chính sau: out Mạch vào KĐ Âm tần Giải điều chế Mạch KĐ RF Máy thu khuếch đại trực tiếp : Tầng KĐ cao tần có nhiệm vụ khuếch đại trực tiếp các tín hiệu đã được chọn từ mạch vào để đưa tín hiện có mức điện áp tương đối lớn cung cấp cho tầng giải điều chế, nhờ đó giảm bớt độ méo của tín hiệu âm tần. Máy thu dạng này đơn giản, dễ dàng lắp ráp, nhưng độ nhạy và độ chọn lọc vẫn còn kém, không ổn định . Việc nâng cao độ nhạy và độ chọn lọc của máy thu này bị hạn chế sau : Số tầng khuếch đại không thể tăng lên một cách tuỳ ý vì : Số tần càng tăng thì tính ổn định của mạch khuyếch đại cao tần RF càng giảm. Số tần càng tăng thì số mạch cộng hưởng cũng tăng, hệ thống điều chỉnh cộng hưởng phức tạp, cồng kềnh, đắt tiền. Tần số cao khó đạt được hệ số khuếch đại lớn. Tần số càng cao thì dải thông càng rộng, làm giảm độ chọn lọc của máy thu. Muốn có dải thông hẹp phải dùng mạch cộng hưởng có hệ số phẩm chất cao nhưng có thể gây méo tín hiệu. Do không dùng được các hệ thống cộng hưởng phức tạp nên không có khả năng đạt đặc tuyến tần số có dạng lý tưởng. Máy thu đổi tần : Mạch vào KĐ cao tần Đổi tần KĐ trung tần Tách sóng KĐCS Âm tần out Dạng máy thu này có thêm khối đổi tần và khối KĐ trung tần. Tín hiệu cao tần đã điều chế (AM, FM, PM) nhận được từ Antena qua mạch vào (bộ lọc băng thông), qua bộ khuếch đại cao tần RF, được đưa vào bộ đổi tần để biến đổi thành một tần số tín hiệu khác gọi là tần số trung gian, nhưng qui luật điều chế không đổi ( còn gọi là trung tần). Tín hiệu trung tần thường được giữ cố định khi tần số tín hiệu thay đổi (thu các đài khác nhau) và thường được chọn thấp hơn tần số tín hiệu đầu vào để tăng độ ổn định tần số. Sau đó được đưa vào bộ khuếch đại trung tần rồi đưa đến mạch tách sóng. Thực chất của bộ đổi tần là thực hiện phép nhân tần số. Nó bao gồm một bộ dao động nội tạo ra tần số trung gian và một bộ trộn tần. Bộ trộn tần này có thể là một phần tử phi tuyến hay tuyến tính có các tham số biến thiến tuần hoàn. So với dạng máy thu khuếch đại trực tiếp, máy thu đổi tần có ưu điểm sau : Có thể dùng nhiều tầng khuếch đại trung gian (8 – 10 tầng) để có thể đạt tới hệ số khuếch đại toàn máy cao mà vẫn đảm bảo tính ổn định của máy thu (do tần số tín hiệu được hạ xuống trung tần).. Mạch cộng hưởng có kết cấu đơn giản. Có thể đạt độ chọn lọc cao Acn"1. Bên cạnh đó thì máy thu đổi tần vẫn tồn tại một số nhược điểm : Kết cấu phức tạp. Mức tạp âm nội bộ cao do có khối đổi tần. Xuất hiện một số nhiễu không mong muốn : nhiễu ảnh, nhiễu lọt thẳng, nhiễu tần số lân cận,… Các khối trong máy thu : Anten : Antena là một thiết bị không thể thiếu của máy thu, không có Antena thì không thể thu được tín hiệu. Nhiệu vụ của Antena là tiếp nhận năng lượng sóng điện từ do máy phát phát ra rồi đưa tới mạch vào của máy thu. Trong thực tế muốn giảm bớt tạp âm bên ngoài (nhiễu không mong muốn) thì ta phải lựa chọn Antena có độ định hướng cao. Mạch vào : Mạch vào là mạch điện nối liền Anten với tầng vào đầu tiên của máy thu . Nó có nhiệm vụ chuyển tín hiệu cao tần nhận được từ Anten thu đến tầng đầu tiên và đảm nhiệm một phần độ chọn lọc của máy thu. Mạch vào gồm 3 phần: Hệ thống cộng hưởng (đơn hoặc kép) có thể điều chỉnh đến tần số cần thu. Mạch ghép với nguồn tín hiệu của mạch vào (Anten). Mạch ghép với tải của mạch vào (tầng KĐ cao tần đầu tiên). Các chỉ tiêu kỹ thuật của mạch vào : Hệ số truyền đạt : là tỷ số giữa điện áp ra của mạch vào điều chỉnh cộng hưởng ở một tần số nào đó và sức điện động cảm ứng trên Anten (EA) : Với AMV càng lớn thì hệ số khuyếch đại chung toàn máy càng lớn. Độ chọn lọc : Dải thông D Tần đoạn làm việc :phạm vi điều khiển mạch mạch vào từ fomin – fomax (Amin – Amax). Các mạch ghép Anten với mạch cộng hưởng vào : Mạch cộng hưởng ghép điện dung trong với Anten : Mạch này có hệ số truyền đạt Av = const , nhưng Av và Ap thấp , hệ số mắc mạch phụ thuộc vào tần số, do đó thường thì Cgh >> C để C quyết định tần số của mạch cộng hưởng. Dạng mạch này thường dùng trong các bộ khuếch đại tần số trung gian. Mạch cộng hưởng ghép biến áp tự ngẫu với Anten : Dạng mạch này có độ ghép rất chặt (), cho nên .Voi siêu cao tần thì hệ số tạp âm nhỏ. Vì vậy cách ghép này thường dùng ở tần số siêu cao, ngoài ra còn dùng với bộ khuếch đại dùng Transistor để tổn hao công suất mạch vào ít. Mạch cộng hưởng ghép biến áp với Anten : Dạng mạch này dùng nhiều trong máy thu. Độ ghép giữa Antena và mạch cộng hưởng quyết định bởi hổ cảm M chứ không phải do Lgh. Ghép hổ cảm thì hệ số truyền đạt phu thuộc vào tần số, còn độ ghép không phụ thuộc vào tần số, nên thường dùng trong mạch khuếch đại cao tần RF. Mạch khuếch đại cao tần : Mạch KĐCT có nhiệm vụ KĐ tín hiệu đã điều chế cao tần đến một giá trị nhất định để đưa vào mạch đổi tần. Tải là điện trở : Hệ số KĐ của tầng sẽ tương đối đồng đều đối với mọi tần số. Tần số càng cao thì hệ số KĐ càng giảm nhưng không nhiều. Nếu tiến tới tần số cắt thì hệ số KĐ sẽ giảm nhanh. Tải là cuộn cảm : Tần số càng cao thì hệ số KĐ của tầng càng cao nhưng tần số đó cũng không thể vượt quá tần số cắt, bên cạnh đó còn bị hạn chế bởi điện dung của cuộn cảm. Tải là mạch cộng hưởng : Hệ số KĐ sẽ lớn nhất ở tần số cộng hưởng của mạch vào fo, còn ở các tần số lân cận thì hệ số KĐ giảm dần. Tần số cộng hưởng có thể điều chỉnh được như trong máy thu KĐ trực tiếp. Tóm lại hệ số KĐ của mạch có tải là mạch cộng hưởng lớn hơn nhiều so với mạch có tải là điện trở, cuộn cảm. Mạch đổi tần : Đổi tần là quá trình dịch chuyển tín hiệu đã điều chế ở dạng cao tần thành tín hiệu có tần số thấp hơn (tần số trung tần không đổi) nhưng vẫn giữ nguyên cấu trúc phổ của nó (dạng tín hiệu ban đầu). Đổi tần còn gọi là trộn tần, có ký hiệu dấu nhân. Các thông số cơ bản bộ đổi tần : Độ hỗ dẫn đổi tần : Độ lợi đổi tần : Điện dẫn đổi tần : Độ lơi công suất đổi tần : Mạch KĐ trung tần : Là mạch KĐ cộng hưởng có nhiệm vụ KĐ tín hiệu sau bộ đổi tần đủ lớn để đưa vào bộ tách sóng ( giải điều chế ) do mức tín hiệu sau đổi tần khoảng <1mV, trong khi hầu hết các bộ giải điều chế AM, FM, PM yêu cầu mức tín hiệu khoảng 1V. Mạch tách sóng : Tách sóng là tạo nên tín hiệu tần số thấp, lặp lại quy luật điều chế của tín hiệu cao tần mà máy thu nhận được. Nếu tín hiệu cao tần được điều chế biên độ thì ở máy thu ta phải dùng bộ tách sóng biên độ; còn nếu tín hiệu cao tần được điều chế tần số thì ở máy thu ta phải dùng bộ tách sóng tần số. Nguyên tắc tách sóng tần số ( tách sóng pha) là chuyển biến thiên về tần số (hoặc pha) thành biến thiên về biên độ rồi dùng bộ tách sóng biên độ để tách sóng. Nhiệm vụ chủ yếu của bộ tách sóng là rời phổ từ miền tần số cao về miền tần số thấp và đồng thời làm biến đổi cơ cấu phổ của tín hiệu. Muốn thực hiện việc rời phổ ta phải dùng phần tử phi tuyến (diode, transistor, FET,…) hoặc phần tử tuyến tính có tham số biến đổi tuần hoàn theo thời gian. Điều chế số và giải điều chế số : Các lợi điểm của điều chế : Điều chế cho phép tăng hiệu suất thông tin : nhờ đặc tính dịch phổ lên tần số cao, tín hiệu sóng mang đễ dàng được truyền đi xa hơn, các anten phát và thu có kích thước nhỏ. Chẳng hạn nếu sóng mang có tần số 100 Hz thì anten phải có kích thước 300 km, trong khi sóng mang ở tần số 100 Mhz thì anten chỉ có kích thước dưới 1m. Điều chế cho phép tăng băng thông tin : vì tần số sóng mang thường rất cao nên tín hiệu sóng mang đã điều chế có dải băng thông có thể rộng hơn nhiều lần so với dải tần số của tín hiệu điều chế . Điều chế cho phép giảm nhiễu và can nhiễu : điều chế sóng mang cho phép giảm thiểu ảnh hưởng của can nhiễu mà không tăng công suất phát. Điều chế cho phép gán tần số phát . Điều chế cho phép ghép kênh: ghép kênh được thực hiện khi ta muốn truyền đi nhiều tín hiệu tin tức khác nhau, từ nhiều nguồn phát tin khác nhau đến nhiều nơi nhận tin khác nhau, sử dụng cùng 1 môi trường truyền. Điều chế số là phương thức điều chế đối với tín hiệu số mà trong đĩ hai hay nhiều thơng số của sĩng mang thay đổi theo sĩng điều chế . Hay nĩi cách khác đĩ là quá trình gắn tin tức (sĩng điều chế ) vào một dao đọng cao tần (sĩng mang) nhờ biến đổi 1 hay nhiều thơng số nào đĩ của sĩng mang cao tần theo tin tức. Thơng qua điều chế số , tin tức ở vùng tần số thấp sẽ được truyền lên vùng tần số cao để cĩ thể truyền đi xa Giả sử cĩ 1 sĩng mang hình sin: x0(t)=A.cos(+) A: biên dộ sĩng mang =2 : tần số gĩc của sĩng mang f0 : tần số dao động của sĩng mang : pha của sĩng mang Tùy theo các thơng số được sử dụng để mang tin cĩ thể là : biên dộ A , tần số f0 , pha hay tổ hợp giữa chúng mà ta cĩ các kiểu điều chế khác nhau : ASK,FSK,PSK,QAM… Điều chế khố dịch biên độ ASK(Ampitude Shift Keying) : sĩng điều biên được tạo ra bằng cách thay đổi biên độ sĩng mang theo biên độ tín hiệu băng gốc. Điều chế khố dịch tần số FSK(Frequency Shift Keying) : sĩng điều tần được tạo ra bằng cách thay đổi tần số sĩng mang theo biên độ tín hiệu băng gốc. Điều chế khố dịch pha PSK(Phase Shift Keying) : sĩng điều tần được tạo ra bằng cách thay đổi pha sĩng mang theo biên độ tín hiệu băng gốc. Điều chế vừa kêt hợp biên độ và pha hay điều chế cầu phương QAM (Quadrature Amplitude Modulation) Giải điều chế số: Giải điều chế là quá trình ngược lại với quá trình điều chế .Trong quá trình thu được cĩ một trong các tham số : biên độ, tần số,pha của tín hiệu sĩng mang được biến đổi theo tín hiệu điều chế và tùy theo phương thức điều chế mà ta cĩ được các phương thức giải điều chế thích hợp để lấy lại thơng tin cần thiết. PHẦN 2 : ĐIỀU CHẾ PSK PSK là một dạng điều chế pha PM – cĩ một số kiểu điều chế pha Giả sử cĩ sĩng mang được biểu diễn: x0(t)=A.cos(+) Biểu thức tín hiệu gốc :s(t) là tín hiệu nhị phân (0,1) hay là chuỗi NRZ Khi đĩ tín hiệu điều chế PSK : cĩ dạng P(t)= cos(++ [s(t).]/2) Trong đĩ =2/n là sự sai pha giữa các pha lân cận của tín hiệu Điều chế và giải điều chế BPSK : Với n=2 , =, thì ta cĩ kiểu điều chế 2-PSK hay BPSK P(t)= cos(++ s(t) ) Điều chế BPSK Tín hiệu băng gốc là xung lưỡng cực NRZ và sơ đồ điều chế này sử dụng 1 trong 2 pha lệch nhau 1800 và được gọi là BPSK Với bit 1: P(t)= cos(++ ) Với bit -1: P(t)= cos(+-) Như vậy biên độ của tín hiệu BPSK khơng đổi trong quá trình truyền dẫn nhưng bị đổi trạng thái Binary data output Giải điều chế BPSK LPF sinwct BPSK input +/- (sinwct) Balance Modulator Phục hồi sĩng mang nhất quán Tín hiệu BPSK ngõ vào dạng +/-sinwct. Sĩng mang phục hồi sinwct. Giả sử tín hiệu BPSK vào + sinwct (logic1). Ngõ ra bộ điều chế cân bằng : (Sinwct) .(sinwct) = sin2wct = 1/2 – 1/2cos2wct Thành phần tần số cao 2wct bị loại khỏi LPP , chỉ cịn phần một chiều Vdc/2 tương ứng mức logic 1 . Tương tự nếu ngõ vào là – sinwct (logic 0) ; ngõ ra LPF là – Vdc/2 là mức (logic 0). M-ary encoding : Mary là thuật ngữ cĩ được từ chữ “binary”. M cĩ nghĩa là số bit biểu diễn số trạng thái cĩ thể. Ví dụ BPSK,FSK cĩ hai trạng thái ngõ ra tương ứng với mức logic 0 và 1 ngõ vào, M-ary của hệ thống là m=2 .Trong điều chế số thường dùng ưu thế của mã hĩa cao hơn nhị phân (binary). Ví dụ mẫu điều chế PSK cĩ 4 trạng thái pha ngõ ra (M=4) hoặc 8 trạng thái pha (M=8). Gọi N là số bit. M là số trạng thái ngõ ra của N bit vào ta cĩ cơng thức N = log2M DPSK Tạo DPSK DPSK (diferential PSK) – một dạng BPSK, trong đĩ dữ liệu nhị phân ngõ vào điều chế cân bằng chứa đựng dự khác nhau giữa hai tín hiệu liên tiếp. Bản thân DPSK là sĩng mang chuẩn. Giải điều chế DPSK khơng cần phục hồi sĩng mang. Bộ điều chế cân bằng tương tự ở BPSK. Khi ngõ vào của nĩ ở mức logic 1 tạo nên kí hiệu sinwct ngõ ra, khi ngõ vào ở mức logic 0 tạo nên ngõ ra tín hiệu - sinwct . Giải điều chế DPSK PHẦN 3 : TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ Mạch vào Hệ số ghép đầu vào: EA = (P*RA)1/2 = (10-8*50)1/2 = 707 uV m==0.3 = 0,3+0,3 Tầng khếch đại thứ 1: = 3 W = 25 V Chọn TST Q1 : BFP420 fT = 300 MHz = 0,025A =25mA = 100 Khi đĩ : == 3 MHz Suy ra : 0.3=0.9MHz < f0=1MHz < 3=9MHz Do đĩ mạch làm việc ở tần số trung bình Chế độ DC: = 0.5mA = 100 = 0,7 V VR3 = 0.1*VCC=0.1*12=1.2V Suy ra R3 = = = 2400 Ω Chọn R3 = 2.7 K Ω VBB1= *RB1 + VBE1 + VR3 Mà RB1 = R3*hfe1 = *2700*100 = 27000 Ω Suy ra VBB1 = *27000 + 0.7 + 1.2 = 2.035 V → R1 = = = 32513.8 Ω Chọn R1 = 33 KΩ → R2 = *RB1 = *27000 = 159213.8 Ω Chọn R2 = 150 KΩ Chế độ AC : Sơ đồ tương đương : C5 L g02 Vb’e1gm1 rb’e1N21 RB1N21 Ctđ1 go1 L CAm2 gAm2 EAgAm2 Chọn ZC4 << R3 ↔ ZC4 = = = 270 Suy ra C4 >> = = 589.4 pF Chọn C4 = 680 pF Tương tự ZC3 << RB1 ↔ ZC3 = =2700 Suy ra C3 >> = = 58.94 pF Chọn C3 = 68 pF Với f0 = 1 MHZ xem anten siêu cao tần họat động trong khoảng tần số hẹp nên chọn các thơng số anten như sau : CA = 50 pF rA = 50 Ω LA = 10 uH Điện dẫn tương của khung cơng hưởng : g01 = = = = 1,989.10-4 (1/Ω) → Rtđ1 = = 5026.5 Ω Điện dẫn của Anten : gA = = = = 10-3 (1/ Ω) Suy ra RA = 1K Ω Tính tĩan các giá trị tụ trong mạch : Cb’1 = Cb’e1 + CM1 Mà CM1 = Cb’c1*(1 + gm1*Rtđ1) gm1 = 40*ICQ1 = 40*0.5*10-3 = 0.02 Cb’c1 = 1 (pF) → CM1= 10-12(1 + 0.02*5026,5) = 101,53 pF Suy ra Cb’e1 = rb’e1 = = = 5000 Ω → Cb’e1 = = 10,61 pF → Cb’1 = 101,53 + 10,61 = 112,14 pF Theo giả thuyết : C’1 = = = 2533 pF Mà C’1 = Ctđ1 + m2CA + Chọn N1 = 2 Suy ra Ctđ1 = C’1 - m2CA - → Ctđ1 = 2533 – 0.32*50 - = 2500 pF Từ hệ phương trình : (1) Ctđ1 = = 2500 (2) Thế (1) vào (2) ta được : C2 – 2500. =0 → C2 = 42175.56 Suy ra C2 = 8333,3 pF C1 = 19444,4 pF Chọn C1 = 22 nF C2 = 8,2 nF Độ lợi dịng và áp : Độ lợi dịng : Ai1 = -a1*gm1*R’1 = - Mà R’1 = rb’e1*(N1)2//RB1*(N1)2//Rtđ1//RA*m2 ↔ = + + + ↔ = + + + Suy ra R’1 = 88 Ω → Ai1 = -= - 0.88 Dịng vào : ii = EA*m2*gA = 707*10-6*0.32*0.02 = 1,2726.10-6 A Dịng ra : i01 = i1*Aí1 = 1,2726.10-6 *0.88 = 1,2.10-6 A Áp ra : Vo1 = io1*Rtđ1 = 1,2.10-6 *5026.5 = 6,03 mV Tầng khếch đại thứ 2: = 0.5 W = 25 V Chọn TST Q2 : BFP420 = 300 MHz = 25 mA = 100 Khi đĩ : == 3 MHz Suy ra : 0.3 < f0 < 3 Do đĩ mạch làm việc ở tần số trung bình Chế độ DC: = 10 mA = 100 = 0,7v VR6 = 0.1VCC= 0.1*12 = 1.2 V Suy ra R6 = = = 120 Ω Chọn R6= 120 Ω VBB2= *RB2 + VBE2 + VR6 Mà RB2 = R6*hfe2 = *120*100 = 1200 Ω Suy ra VBB2 = *1200 + 0.7 + 1,2 = 2,02 V → R4 = = = 1442,8 Ω Chọn R4 = 1.5 KΩ → R5 = *RB2 = *1200 = 7128,7 Ω Chọn R5 = 7,5 KΩ Chế độ AC : Sơ đồ tương đương : C8 L g03 Vb’e2gm2 rb’e2N22 Rb2N22 C5 g02 L Vb’e1gm1 Chọn ZC7 << R6 ↔ ZC7 = = 12 Suy ra C7 ≥ = = 1,326.10-8 Chọn C7 = 15 nF Tương tự ZC6 << RB2 ↔ ZC6 = = 120 Suy ra C6 >> = = 1,326.10-9 Chọn C6 = 1.5 nF Điện dẫn tương của khung cơng hưởng : g02 = = = = 1,9894.10-4 (1/Ω) → Rtđ2 = = 5026,5 Ω Tính tĩan các giá trị tụ trong mạch : Cb’2 = Cb’e2 + CM2 Mà CM2 = Cb’c2*(1 + gm2*Rtđ2) gm2 = 40*ICQ2 = 0.4 Cb’c2 = 1 (pF) → CM2= 10-12(1 + 0.4*5026,5) = 2011,6 pF Mà Cb’e2 = rb’e2 = = 250 → Cb’e2 = = 212,2 pF → Cb’2 = 2011,6 + 212,2 = 2223,8 pF Theo giả thuyết : C’2 = = = 2533 pF Mà C’2 = C5 + Suy ra C5 = C’2 - = 2533 - Chọn N2 = 2 Suy ra C5 = 2477,05 pF Chọn C5 = 2,2 nF Độ lợi dịng và áp : Độ lợi dịng : Ai2 = -a2*gm2*R’2 = - Mà R’2 = rb’e2*(N2)2//RB2*(N2)2//Rtđ2 ↔ = + + ↔ = + + Suy ra R’2 = 710,6 Ω → Ai2 = - = - 142 Dịng ra : i02 = i01*Aí2 = 1,2.10-6 *142 = 1,704.10-4 Áp ra : Vo2 = io2*Rtđ2=1,704.10-4*5026,5 = 0,85 V Mạch dao động : Chế độ DC Khi transistor hoạt động ở chế độ bảo hoà thì suit áp trên nó là 0,2v = -0,2V=11,8V =>=0,3. =3,3.11,8= 3.45V Chọn: = 10mA Vậy: = = 354 chọn R10 = 390 Với: = 101 x 390 = 3939 VBB3 = *RBQ3 + 0.7 + VR10 = 4,6339 =3939 = 10,03 K Chọn R9 = 10 K =6,48 K Chọn R8 = 6,8 K Chế độ AC: Chọn: = 1 uH =321,44 mặt khác: 4,126.10-10 Chọn = 4,7 nF Ta cĩ w0 = Suy ra Ctđ = = 17,6 nF Chọn C0=40 nF Để mạch hoạt động ổn định ta có thể chọn: = 1nF Ta cĩ : ==> = - - Suy ra C11 = 45,8 nF Chọn C11 = 47 nF Độ lợi hồi tiếp : B = = 0,458 Ta cĩ : A = Với Rc = B2*(RB//hie) = 0,4582*321 = 67,33 Suy ra A = = 19,2 Suy ra A.B=0,458*19,2 = 8,8 > 1 Suy ra thỏa điều kiện là mạch dao động ZC13 << R10 Suy ra C13 = = 3,4n Chọn C13 = 4,7 n BỘ LỌC THƠNG DÃI : Hàm truyền H(s) = H(jwo) = = = Qo Qo = 80 R7 = 330 Suy ra L1 = = 32,8 mH Chọn L2 = 33 mH Mặt khác wo = Suy ra C10 = = = 46,8 pF Chọn C10 = 47 pF Chọn C = 1n TẦNG KHUẾCH ĐAI IF : Tính tốn tương tự như tầng 2 nhưng tần số lúc này là 200 Khz hfe = 100 VCEQ = 2.5 V Chọn TST Q4 Q2N2222 ICQ = 0,5 mA R13 + R14 = = Chọn R13 = 12 K Suy ra R14 = 6,8 K VBB = R13*ICQ4 + 0,7 = 6,7 V RB = 1/10*100*R13 = 120 k R11 = = =270 K R12 = *RB = 200 K Chọn R12 = 220 K Ta cĩ ZC13 << R13 Suy ra C13 = = 66 pF Chọn C13 = 68 pF MẠCH CHỈNH LƯU VL = VS – Vf VS = RL là trở kháng ngõ vào của vịng khĩa pha SIG_IN ( chân 14 ) Chọn RL = 1,2 M chọn N4 = 2 và VL = 2 Suy ra 2 = Suy ra R15 = 1,6 KΩ Chọn R15 = R16 = 1,5 KΩ BỘ SO PHASE: Dùng IC 4046: Chọn băng thơng Điên trở R17 và C15 cho ta xác định bộ lọc thông thấp, ta chọn tần số là 40khz ( 4 lần băng thông) Chọn C15= 1n Suy ra: = 3978,8 Chọn R17 = 5 K R18 và C16 xác định tần số dao động của VCO. Tần số tín hiệu vào là 400 KHz suy ra tần số VCO là 400KHz. Chọn C16=1nF Suy ra: = 397,88 Chọn R18 = 390 Tín hiệu vào là chân 14, được pll biến thành tín hiệu số, mức 0 70%( Vdd-Vss). Qua bộ so phase trong ic cho ra điện áp 1 chiều ở ngỏ comp1 out ( chân 2), qua bộ lọc thông thấp để lấy tín hiệu biến thiên chậm để đưa vào VCO in ( chân 9), tín hiệu được đụ vào khối vco trong ic để tạo tín hiêu có cùng tần số với tín hiệu vào, được dao động bơỉ R8 va C7 (ngỏ 11, 6, 7) và ngỏ ra làVCO out (chân 4) và được đưa vào ngỏ comparator in (chân 3). Ta lấy tín hiệu ngõ ra ở chân VCO out (chân 4), tin hiêu ra là xung vuông có cùng tần số và phase với tín hiệu vào, mức biên độ là 0-5 V Vì tín hiệu là 0 và 5V nên chọn Vdd=5V và Vss= 0 V. BỘ CHIA 2: Ta sử dụng flip flop nối như hình vẽ: Tín hiệu từ VCO vào chân 1 và ngỏ ra là chân 5.Tần số ngõ ra VCO out sẽ được chia 2 = 200 kHZ BỘ DỊCH BIÊN ĐỘ: Do tín hiệu từ pll là 0 và 5V nên ta dịch mức thành +5V và -5V bằng cách cho tín hiệu so sánh với 2.5v nếu > 2.5v là +5v và <2.5v là -5v bằng cách qua opamp Chọn R19 = R20 = 1K để làm cầu phân áp để so sánh áp với 2.5V KHỐI NHÂN TÍN HIỆU : Tín hiệu xung vuơng từ ngõ ra của bộ dịch biên độ (PLL) sẽ được nhân với tín hiệu BPSK ở trung tần BỘ LỌC THƠNG DÃI TỪ 195kHz – 205 KHz ĐỂ LỌC RA DATA : Ta cho tín hiệu của bpsk và từ pll nhân với nhau để được tín hiệu dạng data Ta cĩ ngõ ra của mạch BPSK : sinwat.sinwct Ta cĩ R = 10 Kbps , fc = 200 KHz (tần số trung tần) Suy ra sin2P(10:2 KHz)t + sin2P(200KHz)t = ½[cos2P(200KHz-5KHz)t – cos2P(200KHz + 5KHz)t] Suy ra tần số thấp nhất của BPSK = 200 – 5 = 195 KHz Tần số cao nhất = 200 + 5 = 205 KHz Suy ra băng thơng : 205KHz – 195KHz = 10 KHz Chọn C17 = C18 = 1nF =816,18 Chọn R21 = 820 = 776,36 Chọn R22 = 750 MẠCH SỮA DẠNG : Sử dụng mạch so sánh opamp sa sánh với 0V Chọn R22 = R23 = 1K