Thế hệ sóng mang FM


10

Tôi đang cố gắng hiểu làm thế nào sơ đồ đài FM sau hoạt động.

nhập mô tả hình ảnh ở đây

Cụ thể, tôi muốn biết làm thế nào sóng mang được tạo ra. Tôi hiểu khái niệm về một chiếc xe tăng LC và tôi nghĩ rằng tôi nhìn thấy nó ở phía trên bên phải, nhưng điều tôi không hiểu là làm thế nào sự dao động / cộng hưởng bắt đầu. Tất cả các ví dụ mà tôi đang xem trực tuyến cho thấy việc sử dụng bộ tạo tần số để tạo ra một bể LC "đi". Rõ ràng là không có máy phát tần số gắn liền với mạch nhỏ (đơn giản) này.

Tôi đã hỏi một người bạn và anh ta nói với tôi rằng anh ta nghi ngờ rằng (các) bóng bán dẫn có liên quan, điều này có ý nghĩa, nhưng tôi hy vọng ai đó có thể giải thích điều đó cho tôi chi tiết hơn hoặc nếu nó quá liên quan để trả lời ở đây, hãy chỉ cho tôi một số tài nguyên (sách, trang web, video, v.v.) để giúp tôi đi đúng hướng.

Cảm ơn!

Cập nhật
Rất cám ơn cho tất cả các thông tin tuyệt vời. Sau khi biết rằng đây là Bộ tạo dao động Colpitts, tôi đã có thể tìm thấy các tài nguyên sau đây cung cấp nhiều chi tiết hơn nữa. Tôi đang đăng bài ở đây để tham khảo trong tương lai và cho những người có thể thấy câu hỏi này hữu ích:
Wikipedia
Tìm hiểu về Điện tử
Video YouTube
Một ví dụ dựa trên bảng
mạch bánh mì Falstad Circuit Simulator
Tìm hiểu về điện tử


Đối với các mạch đơn giản như vậy thường có ý nghĩa mô phỏng nó để hiểu chúng.
PlasmaHH

1
Bạn đang đề nghị mô phỏng nó bằng phần mềm? Nếu vậy, bạn đề nghị gói nào? Gia vị?
Matt Ruwe

Tôi đã có một số câu hỏi tương tự. điện
tử.stackexchange.com / q / 86100/22607

@ParthParikh Câu hỏi của bạn tương tự nhưng tập trung vào điều chế tần số trong khi câu hỏi của tôi là về việc tạo sóng mang.
Matt Ruwe

@MattRuwe: Tôi không chắc người khác có thể sử dụng phần mềm nào. Và sử dụng bất cứ điều gì hợp lý thực tế, hầu hết các gói gia vị sẽ hoạt động, cá nhân tôi thường sử dụng ltspice.
PlasmaHH

Câu trả lời:


5

Q2 và mạch xung quanh nó tạo thành một bộ dao động Colpitts . Điều này sử dụng thực tế là một bóng bán dẫn trong cấu hình cơ sở chung có thể có mức tăng điện áp từ bộ phát đến bộ thu. Hãy xem xét mạch đơn giản này:

Khi IN bị sai lệch sao cho OUT ở gần giữa phạm vi của nó, thì sự thay đổi điện áp nhỏ trong IN gây ra sự thay đổi điện áp lớn trong OUT. Mức tăng một phần tỷ lệ thuận với R1. R1 càng cao, thay đổi điện áp dẫn đến thay đổi dòng điện càng lớn. Cũng lưu ý rằng sự phân cực được bảo tồn. Khi IN đi xuống một chút, OUT đi xuống rất nhiều.

Bộ tạo dao động Colpitts khai thác giá trị này lớn hơn mức tăng đơn nhất của bộ khuếch đại cơ sở chung. Thay vì tải là R1, một mạch bể cộng hưởng song song được sử dụng. Một bể cộng hưởng song song có trở kháng thấp ngoại trừ tại điểm cộng hưởng, tại đó nó có trở kháng vô hạn trong lý thuyết. Do mức khuếch đại phụ thuộc vào trở kháng gắn với bộ thu, nó sẽ có rất nhiều mức tăng ở tần số cộng hưởng, nhưng mức tăng đó sẽ nhanh chóng giảm xuống dưới 1 bên ngoài dải hẹp xung quanh tần số đó.

Cho đến nay, điều đó giải thích Q2, C4 và L1. C5 cung cấp một chút điện áp đầu ra của bộ khuếch đại cơ sở chung từ OUT đến IN. Vì mức tăng tại điểm cộng hưởng lớn hơn một, điều này làm cho hệ thống dao động. Một số thay đổi trong OUT xuất hiện tại IN, sau đó được khuếch đại để tạo ra thay đổi lớn hơn trong OUT, được đưa trở lại IN, v.v.

Bây giờ tôi có thể nghe bạn nghĩ, nhưng cơ sở của Q2 không được gắn với một điện áp cố định như trong ví dụ trên . Những gì tôi trình bày ở trên hoạt động ở DC và tôi đã sử dụng DC để giải thích vì điều đó dễ hiểu hơn. Trong mạch của bạn, bạn phải suy nghĩ về những gì xảy ra ở AC, đặc biệt là ở tần số dao động. Ở tần số đó, C3 là một đoạn ngắn. Vì nó được gắn với một điện áp cố định, cơ bản của Q2 về cơ bản được giữ ở một điện áp cố định theo quan điểm của tần số dao động . Lưu ý rằng ở 100 MHz (ở giữa dải FM thương mại), trở kháng của C2 chỉ là 160 mΩ, đây là trở kháng mà cơ sở của Q2 được giữ cố định.

R6 và R7 cho mạng thiên vị DC thô để giữ cho Q2 đủ gần giữa phạm vi hoạt động của nó để tất cả các mục trên có hiệu lực. Nó không đặc biệt thông minh hay mạnh mẽ, nhưng có lẽ sẽ hoạt động với sự lựa chọn đúng đắn của Q2. Lưu ý rằng trở kháng của R6 và R7 là các bậc có cường độ cao hơn trở kháng của C3 ở tần số dao động. Chúng không quan trọng với các dao động cả.

Phần còn lại của mạch chỉ là một bộ khuếch đại thông thường và không đặc biệt thông minh hoặc mạnh mẽ cho tín hiệu micrô. R1 thiên vị micro điện tử (có lẽ). C1 ghép tín hiệu micrô vào bộ khuếch đại Q1 trong khi chặn DC. Điều đó cho phép các điểm thiên vị DC của micrô và Q1 độc lập và không can thiệp lẫn nhau. Vì ngay cả âm thanh HiFi chỉ giảm xuống 20 Hz, chúng tôi có thể làm những gì chúng tôi muốn với điểm DC. R2, R3 và R5 tạo thành một mạng thiên vị thô, hoạt động chống lại tải của R4. Kết quả là tín hiệu micrô được khuếch đại, với kết quả xuất hiện trên bộ thu của Q1.

Sau đó, C2 ghép tín hiệu âm thanh này vào bộ tạo dao động. Do tần số âm thanh thấp hơn nhiều so với tần số dao động, tín hiệu âm thanh truyền qua C2 có hiệu quả vượt qua điểm sai lệch của Q2 một chút. Điều này thay đổi trở kháng lái xe hơi được nhìn thấy bởi xe tăng, điều này làm thay đổi một chút tần số cộng hưởng mà bộ dao động chạy.


Tôi nghĩ rằng tôi sẽ phải đọc điều này một vài lần để hiểu đầy đủ, nhưng đây có vẻ là câu trả lời tôi muốn. Các câu trả lời khác cũng tốt, nhưng than ôi, tôi chỉ có thể chấp nhận một.
Matt Ruwe

@Matt: Nếu bạn giải thích chính xác những gì bạn không hiểu, tôi có thể giải thích về điểm đó.
Olin Lathrop

Tất cả đều có ý nghĩa, tôi chỉ cần thực hiện một số thử nghiệm để áp dụng mọi thứ bạn đã đề cập. Tôi sẽ cho bạn biết nếu tôi vẫn còn thắc mắc sau đó.
Matt Ruwe

4

Trong lược đồ đó Q1 là bộ khuếch đại âm thanh loại A với mức tăng khoảng 50 - 100. Nó được sử dụng để điều khiển giai đoạn dao động - Tôi chưa bao giờ rất giỏi trong việc nhận ra các loại dao động [hóa ra Q2 là một bộ dao động Colpitts] với C4 / L1 @ ~ 110 MHz. Nếu bộ nhớ của tôi phục vụ cho tôi đúng thì C5 làm tăng hiệu ứng cối xay để đưa Q2 ở trạng thái không ổn định, tự dao động.

EDIT : Xem phản hồi của Kevin White về cách điều chế hoạt động trong mạch này.


Nó không phải là một oscilator collpits? hartley là 2L 1C. collpits là 2C và 1L.
Bruce

Do đó tại sao tôi không giỏi nhận ra các loại dao động :-D.

1
mẹo để nhớ chúng: colpits bắt đầu bằng C (apacity) nên 2 * C và Hartley bắt đầu bằng H (enry) nên 2 * L
Bruce

3

Q2 được cấu hình như những gì được gọi là bộ dao động Colpitts. C5 cấp tín hiệu từ bộ thu đến bộ phát. Một thành phần quan trọng trong bộ tạo dao động của Colpitt là một tụ điện thứ hai không tồn tại như một thành phần vật lý và là bộ phát cho điện dung cơ sở của Q2.

Như bạn đã đề cập, bể LC tạo thành một mạch cộng hưởng ở tần số truyền.

Để tạo ra một bộ tạo dao động không chỉ cần một mạch cộng hưởng, nó cần một bộ khuếch đại để bù cho tổn thất do điện trở của cuộn cảm và thực tế là một phần năng lượng bị bức xạ đi.

Transitor Q2 tạo thành một bộ khuếch đại bằng cách đưa một số tín hiệu qua C5 đến bộ phát một phiên bản khuếch đại của tín hiệu sau đó xuất hiện ở bộ thu trở lại vào bể LC. Tín hiệu này sau đó được đưa trở lại bộ phát để được khuếch đại hơn nữa và cứ thế.

Điều này được gọi là phản hồi tích cực và tín hiệu sẽ tiếp tục tăng cho đến khi bị giới hạn bởi một số thứ như đạt biên độ của đường ray công suất hoặc phi tuyến tính trong Q2 làm giới hạn biên độ. Nó chỉ cần một tín hiệu vô hạn để bắt đầu mọi thứ và các dao động sẽ nhanh chóng tích tụ.

Làm thế nào để mọi thứ bắt đầu? Như Martin tuyên bố, nó có thể bắt đầu từ sự xáo trộn gây ra khi bật nguồn nhưng điều đó là không cần thiết. Bất kỳ mạch điện tử thực tế nào cũng tạo ra cái được gọi là nhiễu (ví dụ tiếng rít trong nền âm thanh). Ngay cả khi đây chỉ là một vài phần triệu volt, nó sẽ được xây dựng như tôi đã mô tả trong đoạn trước.

Q1 làm gì?

Q1 khuếch đại tín hiệu từ micrô đến mức 10 hoặc 100 millivol được đưa đến bộ dao động Q2. Mặc dù tôi đã nói tần số dao động được xác định bởi bể LC, nó cũng bị ảnh hưởng bởi các đặc tính của bóng bán dẫn Q2. Khi điện áp đầu vào từ Q1 được cấp đến Q2, nó thay đổi các đặc tính của nó một chút và sẽ thay đổi tần số dao động gây ra FM.

Nó cũng sẽ thay đổi biên độ dao động cũng như điều chế biên độ (AM) nhưng một máy thu FM sẽ bỏ qua điều đó.


Bạn có chắc chắn điều chế nhỏ gây ra bởi các đặc điểm quý 2 khác nhau là một bộ chỉnh sẽ bắt được không? Từ những gì tôi nhớ về các khóa học lý thuyết tín hiệu của mình (và nó đã gây ấn tượng với tôi vào thời điểm đó), giáo viên nói với chúng tôi vì quang phổ FM và băng hẹp giống hệt nhau (tôi nhớ nghiên cứu các phương trình mặc dù tôi không còn nhớ chúng nữa, tôi chỉ nhớ chúng giống hệt nhau ) bạn thực sự có thể giải điều chế tín hiệu điều chế biên độ trên bộ thu sóng FM chuyển sang băng tần hẹp.

Phổ của AM và FM băng hẹp rất giống nhau nhưng không giống nhau; hai dải biên đối diện cùng pha với FM. Tôi nghi ngờ rằng bạn có thể nhận được tín hiệu AM trên máy thu FM vì nó không có khả năng loại bỏ AM rất tốt hoặc bạn phải nhầm lẫn một chút.
Kevin White

2

Về sự khởi đầu của mạch dao động, tôi nghi ngờ C3 là phần quan trọng. Trong khoảnh khắc đầu tiên trong khi nguồn được áp dụng, C3 về cơ bản là ngắn mạch và bật Q2. Điều này cung cấp năng lượng cho dao động ban đầu. C5 sau đó cung cấp thông tin phản hồi tích cực để duy trì dao động.

Khi sử dụng trang web của chúng tôi, bạn xác nhận rằng bạn đã đọc và hiểu Chính sách cookieChính sách bảo mật của chúng tôi.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.