Thiết kế bộ bảo mật điện thoại, chương 11

Chia sẻ: Nguyen Van Dau | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:14

0
66
lượt xem
20
download

Thiết kế bộ bảo mật điện thoại, chương 11

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Để điều chế hay giải điều chế đòi hỏi phải có sóng mang. Sóng mang được tạo bởi mạch dao động. Việc tạo ra mạch dao động có thể thực hiện bằng nhiều phương pháp. Ở đây, người thiết kế chọn mạch dao bằng thạch anh để tạo ra sóng vuông chứ không tạo ra sóng sin vì sóng vuông dễ tạo, dễ kiểm soát biên độ, dễ chia tần số và cũng vì mạch dao động bằng thạch anh có nhiều ưu điểm hơn các mạch dao động khác sẽ được nói ở phần phụ lục. Xét mạch dao...

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Thiết kế bộ bảo mật điện thoại, chương 11

  1. Chương 11: THIEÁT KEÁ MAÏCH 1. THIEÁT KEÁ MAÏCH DAO ÑOÄNG CHUAÅN: Ñeå ñieàu cheá hay giaûi ñieàu cheá ñoøi hoûi phaûi coù soùng mang. Soùng mang ñöôïc taïo bôûi maïch dao ñoäng. Vieäc taïo ra maïch dao ñoäng coù theå thöïc hieän baèng nhieàu phöông phaùp. ÔÛ ñaây, ngöôøi thieát keá choïn maïch dao baèng thaïch anh ñeå taïo ra soùng vuoâng chöù khoâng taïo ra soùng sin vì soùng vuoâng deã taïo, deã kieåm soaùt bieân ñoä, deã chia taàn soá vaø cuõng vì maïch dao ñoäng baèng thaïch anh coù nhieàu öu ñieåm hôn caùc maïch dao ñoäng khaùc seõ ñöôïc noùi ôû phaàn phuï luïc. Xeùt maïch dao ñoäng duøng coång ñaûo:  R1   R2   C1 C2 HÌNH 2 Taàn soá dao ñoäng ñöôïc quyeát ñònh bôûi thaïch anh. Trong thieát keá, ngöôøi thieát keá choïn: Thaïch anh coù taàn soá 4,43Mhz vì deã tìm thaáy treân thò tröôøng. Maïch dao ñoäng söû duïng coång ñaûo CMOS laø IC 4049 (Inverting Buffer) Ñieän trôû R1 ñoùng vai troø laø ñieän trôû hoài tieáp aâm töø ngoõ ra ñeán ngoõ vaøo cuûa taàng ñaûo CMOS. Ñeå maïch hoaït ñoäng oån ñònh thì: 5M  R1  100M Choïn R1 = 10M Coång ñaûo CMOS coù ñoä lôïi 104. Ñoä lôïi naøy ñöôïc ñieàu chænh vôùi bieán trôû R2. R2 = (2  10) Rthaïch anh Choïn R2 = 2K
  2. Tuï C1, C2 duøng ñeå ñieàu chænh nhoû trong taàn soá vaø duøng ngaên caûn thaïch anh dao ñoäng vôùi taàn soá khaùc taàn soá cô baûn. Thöôøng choïn C1 = C2 = 60 pF Trong thieát keá maïch dao ñoäng taïo soùng mang ñoøi hoûi taàn soá f0=4,3KHz. Thaïch anh dao ñoäng taïo ra taàn soá 4,43MHz. Vì vaäy phaûi ñöa qua maïch chia taàn soá söû duïng IC CD4040. Ngoõ ra laø Q10, nhö vaäy taàn soá seõ laø: 4 , 43  10 6 f0   4 , 3 KHz 2 10 Maïch dao ñoäng thaïch anh taïo soùng mang: IC 4049 IC 4049 16 CLK Q10 14 OUT  CD 4040 10M   16 + 6V 2K   60 pF 60 pF HÌNH 3 : MAÏCH DAO ÑOÄNG THAÏCH ANH 2. THIEÁT KEÁ MAÏCH HYBRID: Sô ñoà maïch : R1 R2  - V3 V1    + R3 V2 R0
  3. HÌNH 4 :MAÏCH HYBRID Yeâu caàu thieát keá cho maïch Hybrid treân: - Tín hieäu töø 1 sang 2 maø khoâng sang 3. - Tín hieäu töø 2 sang 3 maø khoâng sang 1. Xaây döïng haøm truyeàn cuûa maïch:  Tính V3 khi chæ coù V1 (noái taét V2): Ta coù :   R0 V  V  V1 R0  R 3   V1  V V  V  3 R2 R1 V1  1 1  V3  V    R  R    R2  2 1  R1 R0 R1  R2 R2 V1  V1  V 3 R0  R3 R1 R1  R0 R1  R  R1 V 3    R  R  2  1  R V1  0 3 R1  2  Tính V3 khi chæ coù V2 (noái taét V1): Ta coù:   R3 V  V  V2 Ro  R3  V  V V  3 R2 R1 V  V  V   3 R2 R1 R1 R1  R 2  V3  V R2 R3 R  R2 V3   1 V2 R0  R3 R2  Khi coù caû V1 vaø V2: Ta coù :  R0 R  R2  R1  R3 R  R2  V3   R R  1  1 V1   R R R  1 V2  0 3 R1  2  0 3 R2 
  4. Ñeå tín hieäu töø 1 khoâng sang 3, ta phaûi coù: R0 R  R2  1 1  0 R0  R3 R1 R 0 R 1  R 2   R 1  R 0  R 3  0 R 0 R 2  R1R 3 R1 R0  R 3   R2 Thay (*) vaøo bieåu thöùc V3 ta ñöôïc: V3 = V 2 Ta thaáy neáu ñieàu kieän treân ñöôïc thoõa maõn thì tín hieäu töø 2 khoâng sang 1 Vì bieán aùp phoái hôïp trôû khaùng 600:600 (R0 = 600) neân ta choïn: R1 = R2 =10K Suy ra : R2 1000 R3  R 0  600  600  R1 1000 Choïn : R3 = 560 3. THIEÁT KEÁ MAÏCH ÑIEÀU CHEÁ – GIAÛI ÑIEÀU CHEÁ CAÂN BAÈNG (DSB): Ñieàu cheá – giaûi ñieàu cheá DSB ñöôïc thöïc hieän baèng vi maïch LM 1496 (LM1596) vaø MC 1496. Taát caû ñeàu nhö nhau. ÖÙng duïng laø ñieàu cheá caân baèng trieät soùng mang, ñieàu cheá taùch ñoàng boä, taùch FM, PM, hay nhaân taàn daûi roäng. Caùc giaù trò danh ñònh:  P tieâu taùn : 500mW  Ñieän aùp nguoàn : 30V  Tín hieäu vaøo vi sai(V7 – V8) :  5V  Tín hieäu vaøo vi sai(V4 – V1) :  (5+I5R0)V  Tín hieäu vaøo (V2 – V4 , V3 – V4) : 5V
  5. Doøng thieân aùp (I5)  : 12mA  Nhieät ñoä söû duïng : 00 - 700 Caáu taïo beân trong LM1496: Chöùc naêng caùc chaân: 1 : signal in (+) 8 : carrier in (+) 2 : gain adjust 9 : NC 3 : gain adjust 10 : carrier in (-) 4 : signal in (-) 11 : NC 5 : bias 12 : output (-) 6 : output (+) 13 : NC 7 : NC 14 : -VEE Sô ñoà maïch ñieàu cheá :   SOÙNG MANG - 6V 51  6V 1K 1K     51 3,9K TÍN HIEÄU TÍN HIEÄU DSB + 1 6 +    14 8 10    LM 1496 - 6V 4 5 2 3 12  3,9K 6,8K RE    6V 1K 1K
  6. HÌNH 5 :MAÏCH ÑIEÀU CHEÁ DSB Tính caùc giaù trò linh kieän phaân cöïc cho IC ñaõ choïn : 6  0 ,7 I 5   0 , 726 mA 6 ,8  0 ,5  V5 = - 0,7266,8= - 4,9V Doøng cöïc phaùt Q7 : 6  4,9  0,7 IE7   0,8mA 0,5 Doøng cöïc phaùt Q5 , Q6 ,Q8 : IEÏ5 = IE6 = IE8 = IE7 = 0,8mA Doøng cöïc thu Q1 , Q2 , Q3 , Q4 : IC1 = IC2 = IC3 = IC4 = IE7/2 = 0,4mA Doøng chaân 6 vaø chaân 12 : I6 = I12 = 2IC1 = 0,8mA Aùp chaân 6 vaø chaân 12 : V 6 = V12 = 6 – 0,8 3,9 = 2,88V Aùp chaân 1 vaø chaân 4 : V1 = V4 = -6/2 = -3V Aùp chaân 2 vaø chaân 3 : V2 = V3 = V1 – 0,7 = - 3,7V Aùp chaân 8 vaø chaân 10 : V8 = V10  0V Nhaø saûn xuaát khuyeán caùo neân söû duïng möùc soùng mang ñöa vaøo laø 300mV. Vì ôû möùc bieân ñoä naøy taïo ra ñoä trieät soùng mang toát. Ñoä lôïi cuûa maïch ñöôïc ñònh bôûi: VC R L Km  KT 2 2 R E  2 re  q Trong ñoù: RE : ñieän trôû ñieàu chænh ñoä lôïi KT  26 mV q 26 mV 26 mV re    36  I5 0 , 726 mA
  7. VC : bieân ñoä soùng mang RL : ñieän trôû chaân 6 Ñoä lôïi naøy ñaït giaù trò toái ña khi noái taét RE: VC R L 0 ,3  3,9  10 3 K m max    221 KT 2 2  26  10 3  2  36 2 2 2 re q Khuyeán caùo cuûa nhaø saûn xuaát: Km = 10  15 Choïn Km = 15, ta tính ñöôïc RE = 1K Maïch giaûi ñieàu cheá ñöôïc thöïc hieän ngöôïc laïi, nghiaõ laø khi cho tín hieäu SSB vaøo chaân 1 thì nhaän ñöôïc tín hieäu AF ôû chaân 6. 4. THIEÁT KEÁ MAÏCH LOÏC TAÀN THAÁP: Tín hieäu ñieän thoaïi coù taàn soá töø 300Hz – 3400Hz, taàn soá soùng mang ñöa vaøo maïch ñieàu cheá caân baèng laø 4300Hz neân sau khi ñieàu cheá coù bieân taàn: Bieân taàn döôùi : 900Hz  4000Hz Bieân taàn treân : 4600Hz  7700Hz Trong boä Telephone Scrambler naøy söû duïng bieân taàn döôùi neân duøng maïch loïc taàn thaáp noái ôû ñaàu ra cuûa maïch ñieàu cheá vaø giaûi ñieàu cheá. Taàn soá caét treân cuûa maïch loïc taàn thaáp naøy laø 4000Hz, chaát löôïng tín hieäu caøng toát neáu söû duïng baäc cuûa maïch loïc caøng cao, nhöng maïch loïc coù baäc caøng cao seõ gaëp raát nhieàu khoù khaên trong vieäc thieát keá tính toaùn, hôn nöõa trong thoâng tin ñieän thoaïi thì chæ tieâu nghe roõ laø haøng ñaàu, Coøn chaát löôïng thì yeâu caàu vöøa phaûi cho neân ôû ñaây seõ choïn maïch loïc taàn thaáp baäc 3. Maïch loïc goàm coù hai loaïi laø maïch loïc thuï ñoäng vaø maïch loïc tích cöïc. Maïch loïc thuï ñoäng ñôn giaûn nhöng nhöôïc ñieåm laø laøm suy giaûm naêng löôïng qua noù maø khoâng coù khaû naêng khueách ñaïi, khoù phoái hôïp trôû khaùng vôùi caùc maïch gheùp. Cho neân ngöôøi thieát keá choïn maïch loïc tích cöïc do nhöõng öu ñieåm laø heä soá truyeàn ñaït taêng, aûnh höôûng vôùi taûi khoâng ñaùng keå. Maïch loïc tích cöïc coù nhieàu loaïi. ÔÛ ñaây ngöôøi thieát keá choïn maïch loïc Butterworth vì maïch ñieän ñôn giaûn, coøn caùc tính naêng cuûa noù gaàn nhö thoûa maõn caùc tính öu vieät cuûa maïch loïc Bessel vaø Chebyshev. Thöïc hieän maïch loïc taàn thaáp baäc 3 baèng caùch gheùp noäi lieân tieáp hai maïch loïc taàn thaáp baäc 2 vaø baäc 1 ñeå coù ñöôïc boä suy giaûm –60dB/D Maïch ñieän :
  8. C2 RNF2 RNF1  R1 R2 R3 - -  +  V0 VI +    V01 C1 C3 HÌNH 6 : MAÏCH LOÏC TAÀN THAÁP BAÄC 3 AV  AV dB 1 0 0,707 -3 - 60  c 10 c HÌNH 7 : ÑAËC TUYEÁN BIEÂN ÑOÄ CUÛA MAÏCH LOÏC BUTTERWORTH TAÀN THAÁP BAÄC 3
  9. Haøm truyeàn cuûa maïch loïc naøy baèng tích soá heä soá truyeàn ñaït cuûa 2 maïch loïc taàn thaáp : baäc 2 vaø baäc 1 neân ta coù: U 0 U 0 U 01 AV    U I U 01 U I A(P) = A1(P)  A2(P) Maïch loïc taàn thaáp baäc 1: A02 A2  P   1  a2 P A02 A2  P   1   C R3C3 P Heä soá truyeàn ñaït 1 chieàu A02 = 1 Döïa vaøo baûng 1 ta coù a2 = 1 a2 = CR3C3 1 C  R3 C 3 1 2 f C  R3 C 3 1 C3  2 f C R3 Taàn soá caét fC = 4KHz Choïn R3 = 18K  C3 = 0,0022 ( F ) Maïch loïc taàn thaáp baäc 2: A01 A1 P   1  a1P  b1P 2 A01 A1 P   1   C C1 R1  R2 P   C R1R2C1C 2 P 2 2 Döïa vaøo baûng 1 ta coù : a1 = b1 = 1 Heä soá truyeàn ñaït 1 chieàu A01 = 1 a1 = cC1(R1 + R2) b1 = c2C1C2R1R2 Ñeå deã cho vieäc tính toaùn ta choïn :
  10. R1 = R2 = R3 = R = 18K C C1 2 R  1 1 1  C1   C3  0,0011F  2 C R 2 C C1C2 R 2  1 2 1  C2  2  2C3  0,0044F   C C1R 2 Thöôøng choïn ñieän trôû hoài tieáp RNF baèng vôùi ñieän trôû ngoõ vaøo (RNF : ñieän trôû buø dòch pha luùc taàn soá baèng 0) RNF1 = R1 + R2 = 36K RNF2 = R3 = 18K Vaäy : R1 = R2 = R3 = 18K C1 = 0,001F = 102 C2 = 0,0047F = 472 C3 = 0,0022F = 222 RNF1 = 39K RNF2 = 18K 5. MAÏCH ÑIEÀU KHIEÅN RELAY: +VCC  OPTRON    D2 RL D1 RC RB    Q C SCR  SCRAMBLER    -VCC HÌNH 8: MAÏCH ÑIEÀU KHIEÅN RELAY Nguoàn cung caáp VCC =  6V
  11. Choïn Relay OMRON G2R-2 coù : - Giaù trò söû duïng : 12VDC , 120VAC - Giaù trò ñònh möùc : 5A 250VAC 5A 30VDC Ño noäi trôû cuûa cuoän daây ta coù : RL = 250 Doøng söû duïng qua Relay: 2VCC 12 RL    0,048 A RL 250 Töø soå tay tra cöùu, diode coù ñoä troâi nhieät toái thieåu 10mA neân ta choïn doøng qua Led laø ID2 = 10mA.  IC = IRL + ID2 = 48 + 10 = 58mA Khi choïn Q thì choïn thoâng soá lôùn hôn K laàn thoâng soá tính toaùn. K : heä soá an toaøn K = 1,5  3 IC = 58mA  3 = 174mA Töø doøng IC ta choïn Q laø D468 D468 coù : - Pmax = 900mW - VCE = 30V - IC = 1A -  = 60 Q hoaït ñoäng ôû cheá ñoä ñoùng ngaét (baõo hoaø) neân caùch tính IB IB = aIB’ a : heä soá baûo hoaø a = 4  10 (thöôøng choïn a = 6) I C 58mA IB  '   O,97mA  1mA  60 I B  aI B  6  1mA  6mA ' Döïa vaøo IB ta choïn OPTRON laø CNY 17 Thoâng soá CNY 17:  Emitter (GaAs IRED ): Ñieän aùp ngöôïc : 6V Doøng thuaän : 60mA Doøng taêng voït : 2.5A Coâng suaát : 100mW
  12.  Detector (Phototransitor): Ñieän aùp ngöôïc VCE : 70V Ñieän aùp ngöôïc VBE : 7V Doøng IC : 50mA Coâng suaát : 150mW Doøng cung caáp cho Led hoàng ngoaïi töø toång ñaøi choïn 10mA maø CNY17 coù Led hoàng ngoaïi doøng cöïc ñaïi ñeán 60mA neân coù theå chòu ñöïng ñöôïc. IE = IB + IC = 6mA + 58mA = 64mA Döïa vaøo IE ta choïn SCR laø 2N2009 2N2009 coù : - Ñieän aùp ngöôïc lôùn nhaát laø 25V - Doøng kích laø 20mA - Ñieän aùp kích laø 1V - Suït aùp chieàu thuaän laø 1,2V - Doøng thoâng daãn lôùn nhaát laø 1A
  13. VCC  VCEQ  VD 2  VGK  VCC  RC  I D2 12  0,2  0,6  1,2 RC   103   1K 10  10 3  PRC  RC I D 2  103  10  103 2  2  0,1W Choïn RC = 1K / 0,25W VCC  VCEOT  VBEQ  VGK  VCC  RB  IB 12  0,2  0,6  1,2 RB  3  1,67.103   1,67K 6.10  2 PRB  RB .I B  1,67.103  6.103  0,06012 2 W VCEOT : ñieän aùp VCE cuûa OPTRON Choïn RB = 1,8K / 0,25W Ñeå tuï naïp xaû hoaït ñoäng toát ôû taàn soá 3400Hz vôùi chu kyø T = 1/ f = 0,03ms Neân choïn thôøi haèng naïp xaõ cuûa tuï C vaø RB nhoû hôn T raát nhieàu  = 0,01ms  = RB.C  C =  / RB = 0,0056F Choïn C = 472 6. THIEÁT KEÁ NGUOÀN CUNG CAÁP : Khoái nguoàn ñoùng vai troø raát quan troïng trong caùc maïch ñieän. Trong kyõ thuaät ñieän töû ñoøi hoûi giaù trò ñieän aùp nguoàn cung caáp phaûi oån ñònh. Do vaäy, ngöôøi thieát keá söû duïng nguoàn oån aùp. Yeâu caàu ñoøi hoûi ñoái vôùi nguoàn oån aùp DC: - Ñieän aùp ôû ngoõ ra phaûi luoân luoân oån ñònh khi ngoõ vaøo thay ñoåi. - Doä mieãn nhieãu cao. Tröôùc khi thieát keá nguoàn oån aùp ta phaûi xeùt doøng tieâu thuï cho toaøn maïch. Sau khi tính toaùn caùc linh kieän tieâu thuï ngöôøi thieát keá thaáy doøng tieâu thuï khoaûng vaøi traêm mA neân coù theå choïn IC oån aùp hoï 7800 vaø 7900. HOÏ Dung sai ñieän Ñieän aùp sai Doøng ñònh Ñieän aùp ra
  14. aùp ra bieät MIN möùc khaõ duïng A7800 4% 2V  3V 1,5A 5V  24 V A7900 5% 2V  3V 1,5A 5V  24 V Trong thieát keá ñoøi hoûi nguoàn ñoâi  6V neân duøng 2 IC: A7806 vaø A7906 ñeå coù ñöôïc nguoàn DC oån ñònh cho maïch hoaït ñoäng. Sô ñoà maïch ñieän:  7806   + 6V + C1 C3 AC    0V 220V + C2 C4  7906   - 6V HÌNH 9 : MAÏCH NGUOÀN CUNG CAÁP C1 = C2 =1000F/16V C3 = C4 = 0,1F
Đồng bộ tài khoản