پروژه طراحی مدار و ساخت مدار فرستنده FM

ساخت یک فرستنده FM بی سیم که از ارتباط RF برای انتقال سیگنال FM با قدرت متوسط یا کم استفاده می کند. حداکثر برد انتقال حدود 2 کیلومتر است.

اصل مدار فرستنده FM

انتقال FM با فرآیند مدولاسیون تقویت صوتی قبل و سپس انتقال انجام می شود. در اینجا ما همان فرمول را با تقویت اولین سیگنال صوتی تولید سیگنال حامل با استفاده از نوسانگر و سپس تعدیل سیگنال حامل با سیگنال صوتی تقویت شده تطبیق داده ایم. تقویت توسط تقویت کننده انجام می شود ، در حالی که تولید مدولاسیون و تولید سیگنال حامل توسط یک مدار نوسان ساز فرکانس متغیر انجام می شود. فرکانس در هر جایی بین محدوده فرکانس FM از 88MHz تا 108MHz تنظیم شده است. سپس قدرت سیگنال FM از نوسان ساز با استفاده از یک تقویت کننده نیرو تقویت می شود تا یک خروجی امپدانس کم مطابق با آنتن تولید کند.

نمودار مدار فرستنده FM 

قطعات مدار

قطعات مدار:دانلود ها 

R1 = 18K

R2 = 22K

R3 = 90K

R4 = 5K

R5 = 540.Ohms

R6 = 9K

R7 = 40K

R8 = 1K

R9 = 20 K

C1 = 5uF Electrolyte

C2 = 47uF Electrolyte 

C3 = 0.01uF Electrolyte 

C4 = 15uF Electrolyte 

 C5 = 0.01uF Electrolyte 

C6 = 20pF Varibale Capacitor 

C7 = 10pF Ceramic 

C8 = 20pF Varibale Capacitor 

L1,L2 = 0.2uH

Antenna = 30 Inches Long Wire Or Telescopic Antenna

V1 = 9V Battery 

Audio Input = Microphone 

طراحی مدار فرستنده FM و پیش تقویت کننده صوتی یک آمپلی فایر ساده تک مرحله ای به عنوان پیش تقویت کننده

انتخاب vcc

در اینجا ما ترانزیستور BC109 NPN BPOLAR Junction Transistor BC109 را انتخاب کرده ایم زیرا VCEO برای این ترانزیستور در حدود 40 ولت است ، ما Vcc بسیار کمتری را انتخاب می کنیم ، (درحدود 9V)

 انتخاب بار مقاومت

برای محاسبه مقدار مقاومت در برابر بار ابتدا باید جریان جمع کننده ساکن را محاسبه کنیم. بگذارید فرض کنیم این مقدار در حدود 1 میلی آمپر باشد. ولتاژ جمع کننده تقریباً نیمی از Vcc است. این مقدار مقاومت در برابر بار ، R4 را به این شرح می دهد:

Vc / Iq = 4.5K. برای عملکرد بهتر یک مقاومت 5K انتخاب می کنیم.

انتخاب مقاومت تقسیم کننده ولتاژR2وR3

برای محاسبه مقدار مقاومتهای تقسیم ولتاژ ، باید جریان بایاس و همچنین ولتاژ موجود در مقاومتها را محاسبه کنیم. جریان بایاس 10 برابر جریان پایه تقریبی است. اکنون پایه جریان Ib برابر است با جریان جمع کننده با تقسیم سود فعلی hfe. این مقدار Ib را برابر با 0.008mA می دهد. جریان سوگیری در نتیجه 0.08mA است.

ولتاژ در طول پایه vb 0.7 ولت بیشتر از ولتاژ emiter است. اکنون فرض کنید ولتاژ emitter 12٪ از Vcc ، یعنی 1.08V باشد. این به Vb 1.78V می شود.

انتخاب Emitter Resistor R5:

مقدار R5 توسط Ve / Ie داده می شود که Ie جریان امیتر است و تقریباً برابر با جریان جمع کننده است.این به R5 = (Ve / Ie) = 540 اهم می دهد. در اینجا یک مقاومت 500Ohms را انتخاب می کنیم.این هدف برای دور زدن جریان تابشی است.

انتخاب خازن اتصال C1

مقدار بزرگ فرکانس پایین (باس) را نشان می دهد در حالی که مقدار کمتری باعث افزایش سه برابر (فرکانس بالاتر) می شود در اینجا مقدار 5 UF را انتخاب می کنیم.

انتخاب مقاومت میکروفون R1: هدف از این مقاومت محدود کردن جریان از طریق میکروفون است که باید کمتر از حداکثر جریان یک میکروفون باشد. بگذارید جریان را از طریق میکروفون 0.4 میلی آمپر فرض کنیم.پاین مقدار Rm = (Vcc-Vb) /0.4 = 18.05K می دهد. در اینجا یک مقاومت 18K را انتخاب می کنیم

انتخاب خازن بای پسC4

 نتخاب خازن بای پس C4: در اینجا ما یک خازن الکترولیت 15 UF را انتخاب می کنیم که سیگنال DC را دور می زند

طراحی مدار اسیلاتور

الف) انتخاب اجزای مدار مخزن - L1 و C6: ما می دانیم که فرکانس نوسانات توسط داده شده است f = 1 / (2∏√LC) در اینجا ما نیاز به فرکانس بین 88 مگاهرتز تا 100 مگاهرتز داریم. اجازه بدید سلف 0.2uH را انتخاب کنیم. این مقدار C6 را در حدود 12pF می دهد. در اینجا یک خازن متغیر را در محدوده 5 تا 20pF انتخاب می کنم.

انتخاب خازن مخزنC9

این خازن با هدف حفظ ارتعاش درمدار انجام می شود.از آنجا که در اینجا از BJT 2N222 استفاده شده مقدار C9 را بین 4 تا 10 pF تغییر مدهیم.من خازن 5pF را انتخاب می کنم

انتخاب مقاومت های بایاس R6وR7

با استفاده از همان روش برای محاسبه مقاومتهای بایاس مانند طراحی پیش تقویت کننده مقادیر مقاومتهای بایاس R6 و R7 را به ترتیب 9 K و 40 K انتخاب می کنیم.

انتخاب خازن اتصالC3

در اینجا خازنهای الکترولیت در حدود 0.01 UF را به عنوان خازن اتصال انتخاب می کنیم.

انتخاب مقاومت امیتر R8

با استفاده از همان محاسباتی که برای مدار تقویت کننده وجود دارد ، مقدار مقاومت امیتر را در حدود 1K می کنیم.

طراحی مدار تقویت کننده برق:

از آنجا که به خروجی توان کم نیاز داریم ، ترجیح می دهیم از یک آمپلی فایر قدرت کلاس A با مدار مخزن LC در خروجی استفاده کنیم. مقادیر اجزای مدار مخزن همان مقدار در مدار اسیلاتور است. در اینجا مقاومت مقاومت را انتخاب می کنیم تا حدود 20 K باشد و خازن اتصال 10 pF باشد.

انتخاب آنتن:

از آنجا که دامنه حدود 2 کیلومتر است ، می توانیم با استفاده از آنتن چوب یا سیم 30 اینچی تقریباً 1/4 طول موج انتقال آنتن را آماده کنیم.

نظریه پشت مدار فرستنده FM:

سیگنال صوتی از میکروفون سیگنال سطح بسیار پایینی از سفارش ولتاژ آسیاب است. این ولتاژ بسیار کوچک باید ابتدا تقویت شود. پیکربندی فرستنده مشترک یک ترانزیستور دو قطبی ، مغرضانه برای کار در منطقه کلاس A ، سیگنال معکوس تقویت شده را تولید می کند. جنبه مهم دیگر این مدار ، مدار نوسان ساز colpitt است. این نوسان ساز LC است که در آن انرژی بین سلف و خازن نوسانات تشکیل شده به جلو و عقب حرکت می کند. این است که عمدتا برای برنامه RF استفاده می شود. هنگامی که به این نوسان ساز ورودی ولتاژ داده می شود ، سیگنال خروجی ترکیبی از سیگنال ورودی و سیگنال خروجی نوسان کننده است و سیگنال مدوله شده تولید می کند. به عبارت دیگر ، فرکانس مدار تولید شده نوسان ساز با استفاده از یک سیگنال ورودی متفاوت است و سیگنال مدوله شده با فرکانس تولید می کند.

چگونه مدار فرستنده FM کار کنیم؟

ورودی صوتی از میکروفون یا هر وسیله دیگر ابتدا با استفاده از پیکربندی فرستنده رایج BC109 تقویت می شود. سپس این سیگنال تقویت شده از طریق خازن اتصال به مدار اسیلاتور داده می شود. مدار اسیلاتور سیگنالی با فرکانس تعیین شده توسط مقدار خازن متغیر تولید می کند. سیگنال خروجی از فرستنده ترانزیستور با استفاده از خازن کوپلینگ به ورودی ترانزیستور تقویت کننده نیرو وصل می شود. از آنجا که این سیگنال تقویت می شود ، خازن متغیر در بخش تقویت کننده قدرت تمایل دارد که یک تطبیق خروجی را با نوسان ساز حفظ کند. سپس سیگنال تقویت شده RF با استفاده از آنتن منتقل می شود.