Đồ án Nghiên cứu và thực hiện mạch mã hóa RDS (Radio Data System)

Luận Văn Group viết luận văn thạc sĩ,chuyên đề,khóa luận tốt nghiệp, báo cáo thực tập,
Assignment, Essay
Zalo/Sdt 0967 538 624/ 0886 091 915 Website:lamluanvan.net
MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU.............................................................................................................................................1
CHƯƠNG I: LÝ THUYẾT VÀ CHỨC NĂNG MẠCH MÃ HÓA RDS..........2
1.1. Lý thuyết cơ sở về công nghệ RDS ...................................................................................... 2
1.1.1. Giới thiệu................................................................................................................................. 2
1.1.1.1. Tổng quan............................................................................................................................ 2
1.1.1.2. Sự phát triển ....................................................................................................................... 3
1.1.2. Cách hoạt động của mạch mã hóa RDS..................................................................... 4
1.2. Chức năng mạch mã hóa RDS................................................................................................ 5
1.2.1. Bộ điều chỉnh tần số tự động (vòng khóa pha) sử dụng IC 4046........................ 5
1.2.1.1. Bộ điều khiển tần số bằng điện áp (VCO) ............................................................ 6
1.2.1.2. Bộ so pha (comparator)................................................................................................. 7
1.2.1.3. Bộ lọc thông thấp (LPF)................................................................................................ 7
1.2.1.4. Hoạt động của vòng khóa pha.................................................................................... 7
1.2.2. Bộ chia tần số sử dụng IC 4060......................................................................................... 8
1.2.3. Bộ điều chế hai biên triệt sóng mang (DSBSC) sử dụng IC 4066................... 11
1.2.4. Bộ khuếch đại tín hiệu sử dụng OPAMP.................................................................... 12
CHƯƠNG II: THỰC HIỆN MẠCH MÃ HÓA RDS..................................................16
2.1. Mạch nguyên lý và mô phỏng.............................................................................................. 16
2.1.1. Bộ tổng hợp tần số sử dụng IC 4046......................................................................... 16
2.1.2. Bộ chia nhiều ngõ ra sử dụng IC 4060..................................................................... 20
2.1.3. Bộ điều chế 2 biên triệt sóng mang (DSBSC) sử dụng IC 4066................... 20
2.1.4. Bộ khuếch đại sử dụng OPAMP ................................................................................. 23
2.2. Layout............................................................................................................................................. 24
2.3. Rửa mạch và lắp linh kiện...................................................................................................... 25
CHƯƠNG III: ĐO THỬ..................................................................................................................27
3.1. Sử dụng dao động nội (thạch anh)...................................................................................... 27
3.1.1. Kiểm tra vòng khóa pha (PLL) ....................................................................................... 27
3.1.2. Kiểm tra bộ điều chế 2 biên triệt sóng mang ............................................................ 28
3.2. Sử dụng dao động ngoài kiểm tra vòng khóa pha (PLL) ......................................... 29
KẾT LUẬN................................................................................................................................................31
i

Assignment, Essay
DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1: Giao diện đài FM khi không có RDS............................................................................... 2
Hình 1.2: Giao diện đài FM có RDS với một số thông tin chương trình.............................. 2
Hình 1.3: Giao diện đài FM với đầy đủ thông tin về bài hát đang hát ................................... 2
Hình 1.4: Sơ đồ khối của RDS tại đầu phát ....................................................................................... 4
Hình 1.5: Phổ tổng hợp của FM stereo................................................................................................. 4
Hình 1.6: Sơ đồ khối bộ điều chế tín hiệu stereo............................................................................. 5
Hình 1.7: Sơ đồ khối vòng khóa pha..................................................................................................... 5
Hình 1.8: Sơ đồ khối của IC 4046.......................................................................................................... 6
Hình 1.9: Đặc tuyến điện áp vào - tần số ra của VCO .................................................................. 7
Hình 1.10: Tần số phách............................................................................................................................. 8
Hình 1.11: Sơ đồ chân ................................................................................................................................. 8
Hình 1.12: Sơ đồ khối cấu tạo của IC 4060 ....................................................................................... 9
Hình 1.13: Bộ chia 2.................................................................................................................................. 10
Hình 1.14: Dao động RC......................................................................................................................... 10
Hình 1.15: Dao động thạch anh............................................................................................................ 10
Hình 1.16: Sơ đồ chân của IC 4060.................................................................................................... 11
Hình 1.17: Điều chế biên độ .................................................................................................................. 11
Hình 1.18: Phổ tín hiệu trước khi điều chế trước và sau điều chế DSBSC....................... 12
Hình 1.19: OPAMP.................................................................................................................................... 12
Hình 1.20: Đặc tính truyền đạt vòng hở............................................................................................ 13
Hình 1.21: Đặc tính truyền đạt khi có hồi tiếp âm ....................................................................... 13
Hình 1.22: Mạch khuếch đại đảo......................................................................................................... 14
Hình 1.23: Mạch khuếch đại không đảo........................................................................................... 14
Hình 2.1: Mạch nguyên lý bộ tổng hợp tần số............................................................................... 16
Hình 2.2: Quan hệ giữa C5, R6 và fmin........................................................................................... 16
Hình 2.3: Quan hệ giữa tỷ số điện trở và tỷ số fmin và fmax ................................................. 17
Hình 2.4: Bộ chia 3 tần số....................................................................................................................... 17
Hình 2.5: Mô phỏng bộ chia 3 tần số................................................................................................. 18
Hình 2.6: Tần số ngõ ra VCO khi không có tín hiệu vào.......................................................... 18
Hình 2.7: Ngõ ra VCO được khóa ở tần số 57kHz khi tín hiệu vào 19kHz...................... 19
Hình 2.8: Ngõ ra VCO được khóa ở tần số 54kHz khi tín hiệu vào 18kHz...................... 19
Hình 2.9: Bộ chia tần số........................................................................................................................... 20
Hình 2.10: Bộ điều chế 2 biên triệt sóng mang ............................................................................. 20
Hình 2.11: Bộ mã hóa vi sai................................................................................................................... 21
Hình 2.12: Tín hiệu sau khi qua bộ tạo trễ và bộ mã hóa NRZ.............................................. 21
Hình 2.13: Tín hiệu trước và sau khi điều chế DSBSC ............................................................. 22
Hình 2.14: Phóng to................................................................................................................................... 22
Hình 2.15: Ghép lại.................................................................................................................................... 23
Hình 2.16: Bộ khuếch đại không đảo................................................................................................. 23
Hình 2.17: Layout mặt trước của mạch RDS sử dụng linh kiện SMD................................ 24
Hình 2.18: Layout mặt sau...................................................................................................................... 24
Hình 2.19: Mạch test rửa thủ công (mặt trước) ............................................................................. 25
ii

Assignment, Essay
Hình 2.20: Mạch test rửa thủ công (mặt sau) ................................................................................. 25
Hình 2.21: Mạch đặt công ty (mặt trước)......................................................................................... 25
Hình 2.22: Mạch đặt công ty (mặt sau)............................................................................................. 26
Hình 2.23: Hàn linh kiện (mặt trước)................................................................................................. 26
Hình 2.24: Hàn linh kiện (mặt sau)..................................................................................................... 26
Hình 3.1: Tần số chuẩn thạch anh 4.864 Mhz và tần số ngõ ra VCO.................................. 27
Hình 3.2: Ngõ ra bộ chia 3 (chân 3 của IC 4046)......................................................................... 28
Hình 3.3: Sử dụng máy phát tần số để làm tín hiệu RDS.......................................................... 28
Hình 3.4: Tín hiệu trước khi điều chế DSBSC .............................................................................. 29
Hình 3.5: Tín hiệu sau khi điều chế DSBSC .................................................................................. 29
Hình 3.6: Dùng máy phát tần số để lấy tần số 19kHz ................................................................ 29
Hình 3.7: Tương tự, VCO khóa tại tần số 57kHz......................................................................... 30
DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1: Bộ chia tương ứng với ngõ ra Flip Flop......................................................................... 9
iii

Assignment, Essay
LỜI MỞ ĐẦU
LỜI MỞ ĐẦU
Công nghệ truyền dữ liệu số qua hệ thống phát thanh FM tương tự (RDS) được thiết
kế để truyền những gói dữ liệu kích thước nhỏ trên kênh truyền FM tần số từ 87.5
MHz tới 108 MHz. Chức năng chính của RDS là cung cấp thêm các thông tin hữu ích
cho máy thu như loại chương trình, tên chương trình, các cảnh báo giao thông… Hiện
tại ở Việt Nam các đài phát thanh chưa triển khai các dịch vụ giá trị gia tăng dựa trên
công nghệ RDS, tiềm năng ứng dụng cho các lĩnh vực quảng bá thông tin, điều khiển
các thiết bị từ xa thông qua các dữ liệu gửi qua RDS là rất lớn. Vì vậy em quyết định
chọn đề tài “Nghiên cứu và thực hiện mạch mã hóa RDS (Radio Data System)”
nhằm mục đích tìm hiểu về công nghệ RDS và thiết kế mạch mã hóa RDS để truyền đi
các dữ liệu dạng kí tự đến đầu thu.
Em xin chân Thành cảm ơn đến thầy Nguyễn Tấn Nhân – giáo viên hướng dẫn đề
tài đã nhiệt tình giúp đỡ và cho em những lời dạy quý báu, giúp em định hướng tốt
trong khi thực hiện đề tài này. Và em củng xin cảm ơn đến tất cả bạn bè đã giúp đỡ và
động viên trong suốt quá trình làm đồ án tốt nghiệp.
Vì thời gian, tài liệu và trình độ còn hạn chế nên việc thực hiện đề tài còn nhiều
thiếu sót. Kính mong nhận được sự chỉ dẫn và góp ý của tất cả quý thầy cô cùng các
bạn.
Nội dung bài báo cáo gồm 3 chương:
- Chương I: Lý thuyết và chức năng mạch mã hóa RDS
- Chương II: Thực hiện mạch mã hóa RDS
- Chương III: Đo thử

Assignment, Essay
SVTH: NGUYỄN QUỐC THÀNH LỚP: D13CQVT01-N 1

Assignment, Essay
CHƯƠNG I: LÝ THUYẾT CƠ SỞ VÀ CHỨC NĂNG MẠCH MÃ HÓA RDS
CHƯƠNG I: LÝ THUYẾT VÀ CHỨC NĂNG MẠCH MÃ HÓA RDS
1.1. Lý thuyết cơ sở về công nghệ RDS
1.1.1. Giới thiệu
1.1.1.1. Tổng quan
RDS hay Radio Data System, hệ thống dữ liệu qua sóng ra-đi-ô. Đây là giao thức
chuẩn cho việc gửi thêm các thông tin kỹ thuật số trên các chương trình phát thanh qua
sóng FM. Hệ thống RDS sẽ chuẫn hóa các thông tin được truyền đi ví dụ như tên bài
hát, ca sĩ thể hiện và thông tin về đài phát thanh.
Hình 1.1: Giao diện đài FM khi không có RDS
Hình 1.2: Giao diện đài FM có RDS với một số thông tin chương trình
Hình 1.3: Giao diện đài FM với đầy đủ thông tin về bài hát đang hát
Thông thường những thông tin sau sẽ được bao gồm trong dữ liệu RDS gửi tới:
- AF (Alternative Frequencies): Giúp người dùng chuyển qua tần số khác của đài
phát thanh đó để tiếp tục kết nối kênh ra-đi-ô, nhất là tín hiệu ra-điô yếu hoặc bị
mất
- PS (Programme Service): Tên đài phát thanh đang nghe.
- CT (Clock Time): Xem giờ qua thông số này.
- TA, TP (Traffic Announcement, Traffic Programme): Thường hữu dụng với các
tài xế lái xe ô tô, ra-đi-ô sẽ tắt và chuyển sang nhận tín hiệu từ các bản tin giao
thông.
- EON (Enhanced Other Networks): Người dùng cho phép tự kiểm tra các đài
phát thanh có bản tin mới không, nếu có ra-đi-ô tự chuyển sang kênh này.

Assignment, Essay

Assignment, Essay
- RT (Radio Text): Hiển thị thông tin của đài, có thể là slogan hoặc tên bài hát,
tên ca sĩ đang hát bản nhạc này.
Dù RDS có mang lại ít thông tin đối với người dùng thông thường, tuy nhiên với
các tài xế xe ô tô, tính năng này giúp họ nhận thông tin từ các bản tin giao thông một
cách nhanh chóng và kịp thời nhất để điều khiển xe an toàn hơn. Công nghệ RDS đã
rất phổ biến tại các quốc gia khác, đặc biệt tại Châu Âu và Hoa Kì. Tại Việt Nam,
công nghệ này được nhiều nhà phát thanh hỗ trợ nhưng một số dữ liệu như TA, TP
không được chú ý nhiều.
1.1.1.2. Sự phát triển
Quá trình phát triển RDS diễn ra chủ yếu ở Châu Âu, nơi mà nó được đề xuất và
triển khai lần đầu tiên.
Những phát triển đầu tiên đã diễn ra ở Đức, nơi hệ thống được phát triển để đưa
thông tin giao thông lên phát sóng FM bằng một sóng mang phụ với tần số 57 kHz.
Sự phát triển thử nghiệm náy được Liên minh phát thanh truyền hình Châu Âu
(EBU) đưa ra khi vào năm 1974, ủy ban kỹ thuật của họ đã đề xuất một dự án phát
triển của Đức nhằm cung cấp thông tin củng như các dữ liệu khác. Nó cũng cho phép
tự động điều chỉnh lại máy thu khi nó đi ra ngoài phạm vi của một máy phát, và nó sẽ
cung cấp các tiện nghi như thông tin chương trình, v.v.
Sử dụng kinh nghiệm từ sơ đồ ban đầu cũng như định dạng điều chế từ hệ thống
phân trang của Thụy Điển và mã hóa băng tần gốc được phát triển bởi Liên đoàn phát
thanh truyền hình nước Anh (BBC) và đài Ai-len (IRT). Bản chi tiết kỹ thuật của RDS
đầu tiên đã được phát hành vào năm 1984.
Tiêu chuẩn này sau đó đã được nâng vào năm 1991 với các tính năng bao gồm chức
năng thay đổi tần số và nó đã được xuất bản dưới sự bảo trợ của Ủy ban Châu Âu về
Tiêu chuẩn Kỹ thuật Điện (CENELEC).
Tại Bắc Mỹ, ý tưởng này được đưa ra và Ủy ban Hệ thống Vô tuyến Quốc gia Hoa
Kỳ đã ban hành phiên bản của họ được gọi là Hệ thống Dữ liệu Phát thanh Vô tuyến
(RBDS) năm 1992.
Tiêu chuẩn CENELEC được cập nhật vào năm 1992 với việc bổ sung kênh thông
báo giao thông (TMC) và các ứng dụng dữ liệu mở (ODA) năm 1998 và đến năm
2000, RDS đã được xuất bản trên toàn thế giới theo tiêu chuẩn IEC 62106.

Assignment, Essay

Assignment, Essay
1.1.2. Cách hoạt động của mạch mã hóa RDS
Hình 1.4: Sơ đồ khối của RDS tại đầu phát
Hình 1.5: Phổ tổng hợp của FM stereo
RDS hoat động bằng cách cộng tín hiệu dữ liệu vào tín hiệu băng tần gốc được sử
dụng để điều chế sóng mang ra-đi-ô. Tín hiệu băng tần gốc bao gồm một số thành
phần. Đầu tiên là âm thanh mono bao gồm âm thanh bên trái + âm thanh bên phải
(L+R) chiếm khoảng tần số từ 0-15kHz của phổ tần số truyền. Khi tín hiệu stereo được
truyền, thì tín hiệu mono (L+R) vẫn giữ ở khoảng tần số 0-15kHz của tín hiệu FM
stereo và thêm một kênh phụ (sub-chanel), tín hiệu âm thanh bên trái – bên phải (L-R)
được điều chế hai biên triệt sóng mang với sóng mang 38kHz. Một tín hiệu sóng mang
điều khiển tại 19kHz cũng được truyền đi. Tín hiệu này được đồng bộ hóa để triệt sóng
mang 38kHz.
Ở đầu thu FM-stereo tín hiệu sóng mang 19kHz cho biết đầu phát là stereo. Đầu thu
tái tạo sóng mang 38kHz và sử dụng bộ tách sóng liên tục cho kênh phụ. Bộ tách sóng

Assignment, Essay

Assignment, Essay
liên tục chỉ làm việc khi có sóng mang ở đầu thu. Tất nhiên đầu thu không thể thu
được sóng mang 38kHz từ tín hiệu băng tần gốc (bởi vì sóng mang đã bị triệt trong quá
trình truyền. Sóng mang thu được ở đầu thu là tín hiệu sóng mang 19kHz.
Hình 1.6: Sơ đồ khối bộ điều chế tín hiệu stereo
Tín hiệu (L-R) sẽ đi qua bộ điều chế hai biên triệt sóng mang với sóng mang
38kHz. Tần số 38kHz được lấy từ bộ dao động ngoài (thạch anh). Ngõ ra bộ điều chế
gồm có 3 tín hiệu: kênh chính (L+R), kênh phụ (L-R) và sóng mang 19kHz.
Tín hiệu sóng mang 19kHz được đưa đến mạch mã hóa RDS. Cụ thể là làm tần số
tham chiếu cho bộ so pha của bộ điều chỉnh tần số tự động (vòng khóa pha).
1.2. Chức năng mạch mã hóa RDS
1.2.1. Bộ điều chỉnh tần số tự động (vòng khóa pha) sử dụng IC 4046
Hình 1.7: Sơ đồ khối vòng khóa pha

Assignment, Essay

Assignment, Essay
Hình 1.8: Sơ đồ khối của IC 4046
1.2.1.1. Bộ điều khiển tần số bằng điện áp (VCO)
VCO là bộ dao động có tần số ổn định phu thuộc vào điện áp ngoài. Tín hiệu ra của
VCO là tần số, còn tín hiệu vào là điện áp điều khiển (có thể là DC hoặc AC). Đặc tuyến
điều khiển điển hình của VCO như hình 1.8. Tần số ra khi điện áp vào bằng 0(V) là tần số
tự nhiên , còn khi điện áp thay đổi gây nên sự lệch tần số ∆f. Do đó, ta có = + ∆f. Để ∆f
đối xứng, tần số tự nhiên của VCO phải nằm ở giữa của đoạn tuyến tính đặc tuyến vào-ra.
Hàm truyền đạt của VCO là: 0 = ∆f /∆V, trong đó ∆V là sự thay đổi điện áp điều khiển, ∆f
là sự thay đổi tần số ra.

Assignment, Essay
Hình 1.9: Đặc tuyến điện áp vào - tần số ra của VCO
1.2.1.2. Bộ so pha (comparator)
Bộ so pha là thiết bị phi tuyến có 2 tín hiệu vào: tín hiệu chuẩn ( 0) và tín hiệu ra của VCO ( ). Tín hiệu ra của bộ so pha là tích của 2 tín hiệu vào, vì thế
có chứa các thành phần 0 ± .
1.2.1.3. Bộ lọc thông thấp (LPF)
Bộ lọc thông thấp là bộ lọc chỉ cho các tín hiệu có tần số thấp nằm trong khoảng 0- và loại bỏ các tín hiệu có tần
số > . Vì thế bộ lọc thông thấp sẽ loại bỏ các thành phần tần số tổng, nên sau khi lọc chỉ còn lại tín hiệu 0 - .
1.2.1.4. Hoạt động của vòng khóa pha
Khi không có tín hiệu chuẩn bên ngoài, điện áp (t) = 0, VCO dao động ở tần số tự nhiên của
nó . Khi có tín hiệu chuẩn, tại bộ so pha sẽ thực hiện trộn 2 tín hiệu vào. Ban đầu, 2 tần số không
bằng nhau ≠ 0 và vòng không khóa. Vì bộ so pha là thiết bị phi tuyến nên sau khi trộn ta có các
thành phần tần số VCO, tần số chuẩn và các thành phần tần số tổng và hiệu của chúng. LPF chặn
2 tần số vào và tần số tổng nên lối ra bộ lọc chỉ còn thành phần điện áp tần số hiệu 0 - = (tần số
phách) đưa đến lối vào VCO. Điện áp điều khiển này làm thay đổi tần số VCO một lượng tỉ lệ với
cực tính và biên độ của nó. Khi tần số VCO thay đổi, biên độ và tần số phách cũng thay đổi tương
ứng.

Assignment, Essay
Hình 1.10: Tần số phách
Sau vài chu kì, tần số VCO bằng với tần số chuẩn và vòng được khóa. Khi đã khóa
thì tần số phách tại lối ra LPF bằng 0 Hz (điện áp DC), điều này là cần thiết để định
thiên VCO và giữ nó được khóa vào tần số chuẩn Một khi vòng được khóa, bất khì sự
thay đổi nào của tần số vào đều được nhìn nhận như sai pha, và bộ so pha tạo nên sự
thay đổi tương ứng ở điện áp ra của nó để tái lập khóa.
1.2.2. Bộ chia tần số sử dụng IC 4060
Hình 1.11: Sơ đồ chân

Assignment, Essay

Assignment, Essay
Hình 1.12: Sơ đồ khối cấu tạo của IC 4060
IC 4060 dùng để chia tần số từ dao động nội hoặc tần số của tín hiệu ngoài. Được
cấu tạo bởi 14 Flip Flop (FF), ứng với mỗi ngõ ra của FF tần số sẽ bị chia 2 so với ngõ
vào. IC có 1 ngõ vào và có đến 10 ngõ ra ứng với tần số được chia.
Ngõ ra Flip Flop Chân Bộ chia
4 7 ÷2 4 = 16
5 5
6 4 ÷25 = 32
7 6 ÷26 = 64
8 14 ÷27=128
9 13 ÷28=256
10 15 ÷29=512
12 1 ÷210=10 24
13 2 ÷212=4096
14 3 ÷213=8192
÷214=16384
Bảng 1.1: Bộ chia tương ứng với ngõ ra Flip Flop
Không có ngõ ra cho Flip Flop số 11 cho nên không có bộ chia 11 trong IC này.
Và nếu muốn sử dụng bộ chia 11 ta phải nối thêm 1 con Flip Flop D từ ngõ ra Flip
Flop số 10 như hình 1.13.

Assignment, Essay

Assignment, Essay
s
Hình 1.13: Bộ chia 2
Ta có thể dùng dao động RC hoặc dao động thạch anh để làm dao động nội cho IC.
Hình 1.14: Dao động RC
Hình 1.15: Dao động thạch anh

Assignment, Essay

Assignment, Essay
1.2.3. Bộ điều chế hai biên triệt sóng mang (DSBSC) sử dụng IC 4066
Hình 1.16: Sơ đồ chân của IC 4060
Điều chế biên độ: biên độ sóng mang cao tần biến thiên theo tín hiệu dải nền (tín
hiệu tin) m(t). Nói cách khác, thông tin được chứa trong biên độ của sóng mang.
Hình 1.17: Điều chế biên độ
- Tín hiệu dải nền (tín hiệu tin tức): m(t)
- Sóng mang: (t) = cos t
- Điều chế hai biên triệt sóng mang (DSBSC): biên độ tức thời của tín hiệu
điều chế tỷ lệ với tín hiệu tin tức.
(t) = m(t)cos t (1.1)
DSBSC là từ viết tắt của Double SideBand Suppressed Carrier
Biến đổi Fourier ta được biểu thức:
(f) = 1[M(f + )+M(f - )] (1.2)
2

Assignment, Essay

Assignment, Essay
Hình 1.18: Phổ tín hiệu trước khi điều chế trước và sau điều chế DSBSC
- LSB: Low sideband
- USB: Upper sideband
Để tránh chồng phổ: ≥
1.2.4. Bộ khuếch đại tín hiệu sử dụng OPAMP
Khuếch đại là quá trình biến đổi một đại lượng (dòng điện hoặc điện áp) từ biên độ
nhỏ thành biên độ lớn mà không làm thay đổi dạng tín hiệu.
Khuếch đại thuật toán (OPAM) là bộ khuếch đại DC có hệ số khuếch đại rất
cao thường được chế tạo dưới dạng tích hợp.
Hình 1.19: OPAMP

Assignment, Essay

Assignment, Essay
Hình 1.20: Đặc tính truyền đạt vòng hở
Hình 1.21: Đặc tính truyền đạt khi có hồi tiếp âm

Assignment, Essay

Assignment, Essay
Hình 1.22: Mạch khuếch đại đảo
Xét mạch OPAMP lý tưởng:
= ∞, = 0 nên:
―= +≈0
Dòng qua 1: I = 1 = - 0
0
Hệ số khuếch đại vòng kín: = = - 1

0
= -
1
Tổng trở vào: = = 1
Hình 1.23: Mạch khuếch đại không đảo
(1.3)
(1.4)

Assignment, Essay
Xét mạch OPAMP lý tưởng:
= ∞, = 0 nên: ―= + ≈
― 0
Dòng qua 1: I = 1 = 1 +
Mặt khác, coi: ―= + ≈ . Ta có hệ số khuếch đại vòng kín:
=0 = 1
+
=1+
1 1
 0=(1+ )
1
(1.5)
(1.6)

Assignment, Essay
CHƯƠNG II: THỰC HIỆN MẠCH MÃ HÓA RDS
2.1. Mạch nguyên lý và mô phỏng
2.1.1. Bộ tổng hợp tần số sử dụng IC 4046
Hình 2.1: Mạch nguyên lý bộ tổng hợp tần số
Ta cài đặt khoảng dao động cho IC 4046 dựa vào R5, R6 và C3. Ở đây em chọn
khoảng tần số từ 50kHz – 60kHz. Bây giờ ta đi tìm các giá trị R5, R6 và C3 để phù
hợp với dải tần. Ta có đặc tuyến quan hệ như sau:
Hình 2.2: Quan hệ giữa C5, R6 và fmin

Assignment, Essay

Assignment, Essay
Fmin = 50kHz, Fmax = 60kHz;
Đường (1), (4) và (7): Vdd = 15V;
Đường (2), (5) và (8): Vdd = 10V;
Đường (3), (6) và (9): Vdd = 5V;
Đường (1), (2) và (3): R6 = 10k ;
Đường (4), (5) và (6): R6 = 100k ;
Đường (7), (8) và (9): R6 = 1M ;
Dựa vào Hình 2.2 ta xác định được R2 và C1. Và sử dụng tỷ lệ để tính tỷ lệ 6
5 dựa vào Hình 2.3. Rồi từ đó suy ra R5.
Hình 2.3: Quan hệ giữa tỷ số điện trở và tỷ số fmin và fmax
Hình 2.4: Bộ chia 3 tần số

Assignment, Essay
Hình 2.5: Mô phỏng bộ chia 3 tần số
Khi không có tín hiệu vào (tín hiệu tham chiếu, chân 14) thì VCO dao động với
tần số tự do trong dải 50kHz – 60kHz.
Hình 2.6: Tần số ngõ ra VCO khi không có tín hiệu vào

Assignment, Essay

Assignment, Essay
Hình 2.7: Ngõ ra VCO được khóa ở tần số 57kHz khi tín hiệu vào 19kHz
Hình 2.8: Ngõ ra VCO được khóa ở tần số 54kHz khi tín hiệu vào 18kHz

Assignment, Essay

Assignment, Essay
2.1.2. Bộ chia nhiều ngõ ra sử dụng IC 4060
Hình 2.9: Bộ chia tần số
Với ngõ vào 19kHz thì tín hiệu ngõ ra tại chân số 7 (bộ chia 16) có chu kì T =
842.5us tương đương với tần số 1.1875kHz. Theo thứ tự thì tần số ngõ ra các chân còn lại
lần lượt được chia 2. Tần số 1.1875kHz sẽ được sử dụng để làm xung clock cho bộ mã
hóa vi sai. Hay nói cách khác các bit dữ liệu được truyền đi với tốc độ 1.1875 kb/s.
Nếu ta sử dụng dao động thạch anh để làm tín hiệu vào (ở đây em sử dụng thạch
anh 4.864MHz) thì ta phải lấy tín hiệu ở ngõ ra chân số 1 (bộ chia 4096) để thu được
tần số 1.1875kHz. Xem lại bảng 1.1. Vì tần số thạch anh lớn cho nên phần mềm mô
phỏng không thể mô phỏng được.
2.1.3. Bộ điều chế 2 biên triệt sóng mang (DSBSC) sử dụng IC 4066
Hình 2.10: Bộ điều chế 2 biên triệt sóng mang

Assignment, Essay

Assignment, Essay
Tín hiệu vào là tín hiệu RDS sau khi qua bộ mã hóa vi sai và bộ mã hóa NRZ (L).
Hình 2.11: Bộ mã hóa vi sai
Hình 2.12: Tín hiệu sau khi qua bộ tạo trễ và bộ mã hóa NRZ

Assignment, Essay

Assignment, Essay
Hình 2.13: Tín hiệu trước và sau khi điều chế DSBSC
Hình 2.14: Phóng to

Assignment, Essay

Assignment, Essay
Hình 2.15: Ghép lại
Tín hiệu RDS được lấy từ máy tính. Hay nói cách khác ta dùng máy tính để gửi
các dữ liệu tin nhắn, thông báo đến mạch mã hóa RDS. Sau khi được điều chế thì tín
hiệu RDS sẽ được truyền đến đầu thu, đầu thu sẽ giải điều chế và thu được tín hiệu
RDS.
2.1.4. Bộ khuếch đại sử dụng OPAMP
Hình 2.16: Bộ khuếch đại không đảo Bộ
khuếch đại có độ lợi Av = 1 + 10 9 = 4.

Assignment, Essay
2.2. Layout
Hình 2.17: Layout mặt trước của mạch RDS sử dụng linh kiện SMD
Hình 2.18: Layout mặt sau

Assignment, Essay

Assignment, Essay
2.3. Rửa mạch và lắp linh kiện
Hình 2.19: Mạch test rửa thủ công (mặt trước)
Hình 2.20: Mạch test rửa thủ công (mặt sau)
Hình 2.21: Mạch đặt công ty (mặt trước)

Assignment, Essay

Assignment, Essay
Hình 2.22: Mạch đặt công ty (mặt sau)
Hình 2.23: Hàn linh kiện (mặt trước)
Hình 2.24: Hàn linh kiện (mặt sau)

Assignment, Essay

Assignment, Essay
CHƯƠNG III: ĐO THỬ
3.1. Sử dụng dao động nội (thạch anh)
3.1.1. Kiểm tra vòng khóa pha (PLL)
Hình 3.1: Tần số chuẩn thạch anh 4.864 Mhz và tần số ngõ ra VCO
Sau khi đi qua bộ chia 16 (IC 4060) ta thu được tần số 19kHz, tần số này được
đưa tới bộ tổng hợp tần số ( chân 14 của IC 4046) để làm tần số tham chiếu. VCO
khóa ở tần số 57kHz. Tín hiệu này sẽ đi qua bộ chia 3 để lấy tần số 19kHz (chân 3 của
IC 4046) so pha với tín hiệu tham chiếu, nếu có sự sai pha VCO sẽ thay đổi tần số một
lượng tỷ lệ với độ lệch pha đó. Sau 1 vài chu kì thì tần số VCO/3 = tần số tham chiếu
và vòng được khóa.

Assignment, Essay

Assignment, Essay
Hình 3.2: Ngõ ra bộ chia 3 (chân 3 của IC 4046)
3.1.2. Kiểm tra bộ điều chế 2 biên triệt sóng mang
Hình 3.3: Sử dụng máy phát tần số để làm tín hiệu RDS

Assignment, Essay

Assignment, Essay
Hình 3.4: Tín hiệu trước khi điều chế DSBSC
Hình 3.5: Tín hiệu sau khi điều chế DSBSC
3.2. Sử dụng dao động ngoài kiểm tra vòng khóa pha (PLL)
Hình 3.6: Dùng máy phát tần số để lấy tần số 19kHz

Assignment, Essay

Assignment, Essay
Hình 3.7: Tương tự, VCO khóa tại tần số 57kHz
Đo kiểm tra bộ điều chế 2 biên triệt sóng mang cũng tương tự phần 3.1.2

Assignment, Essay

Assignment, Essay
KẾT LUẬN
KẾT LUẬN
Trong thời gian nghiên cứu đồ án tốt nghiệp, với sự hạn chế về thời gian và tài
liệu vì vậy đòi hỏi bản thân em phải cố gắng tìm tòi và nhiệt tính trong công việc
nghiên cứu đồ án. Và cuối cùng đồ án đã hoàn thành một cách trọn vẹn. Đó là kết quả
của một thời gian dài nổ lực nghiên cứu của em và dưới sự hướng dẫn tận tình của
giáo viên hướng dẫn cùng với sự giúp đỡ của bạn bè nên đồ án đã hoàn thành đúng
thời hạn.
Với đề tài này, yêu cầu phải có kiến thức tổng quát về nhiều mặt: kiến thức về vô
tuyến, điện tử tương tự, điện tử số và có kĩ năng về phần cứng …

Assignment, Essay

Assignment, Essay
TÀI LIỆU THAM KHẢO
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. The new RDS IEC 62106:1999 standard.
2. Introduction to FM-stereo-RDS Modulation.
3. Spectrum Analysis Amplitude & Frequency Modulation.
4. PowerPoint, Chương 2: Điều chế biên độ của Hà Hoàng Kha.
5. https://www.electronics-notes.com/articles/audio-
video/broadcast-audio/rds-radio-data-system-basics-tutorial.php
6. https://www.thegioididong.com/hoi-dap/cong-nghe-rds-tren-radio-725650
7. http://www.circuitlib.com/index.php/tutorials/product/42-how-to-build-
an-fm-stereo-generator
8. Datasheet IC 4046
9. Datasheet IC 4060
10.Datasheet IC 4066
14.Datasheet IC NE5532
15.Datasheet transistor 2N2222

Assignment, Essay
SVTH: NGUYỄN QUỐC THÀNH LỚP: D13CQVT01-N

Đồ án Nghiên cứu và thực hiện mạch mã hóa RDS (Radio Data System)

Recommended

Recommended

More Related Content

Similar to Đồ án Nghiên cứu và thực hiện mạch mã hóa RDS (Radio Data System)

Similar to Đồ án Nghiên cứu và thực hiện mạch mã hóa RDS (Radio Data System) (20)

More from lamluanvan.net Viết thuê luận văn

More from lamluanvan.net Viết thuê luận văn (20)

Đồ án Nghiên cứu và thực hiện mạch mã hóa RDS (Radio Data System)