Tài liệu học tập môn thiết kế mạch Điện tử

CHƯƠNG I: BỘ LỌC RF.................................................................................. 1 I. LÝ THUYẾT................................................................................................. 1 Câu 1: Nêu các bước thiết kế mạch điện tử hay mạch RF?............................ 1 Câu 2: Khái niệm về bộ lọc RF? Nêu các chỉ tiêu kỹ thuật của bộ lọc RF? .. 3 Câu 3: Khái niệm hàm truyền, nêu các đặc trưng biên độ tần số và đặc trưng pha tần số?....................................................................................................... 4 Câu 4: Tiêu hao chèn là gì? Nêu bài toán tổng hợp bộ lọc?........................... 5 Câu 5: Nêu sơ đồ mạch và dạng đặc trưng của tiêu hao chèn trên bộ lọc mẫu thông thấp phần tử tập trung? ......................................................................... 7 Câu 6: Phân tích dạng đặc trưng theo đa thức Butterworth?.......................... 8 Câu 7: Nêu quy trình tính toán, thiết kế bộ lọc RF?..................................... 11 Câu 8: Nêu các bước thiết kế bộ lọc thông thấp trên phần tử tập trung? ..... 12 Câu 9: Nêu các bước thiết kế bộ lọc thông cao trên phần tử tập trung?....... 13 Câu 10: Nêu các bước thiết kế bộ lọc thông dải trên phần tử tập trung? ..... 15 Câu 11: Nêu các bước thiết kế bộ lọc chắn dải trên phần tử tập trung?....... 18 II. BÀI TẬP .................................................................................................... 20 Câu 1: Thiết kế bộ lọc thông thấp dạng đặc trưng Chebyshev có độ gợn sóng La1= 0,01dB trong dải thông, tần số cắt fC= 100MHz và mức suy giảm ít nhất là 5dB ở tần số 400MHz. Biết rằng trở nguồn và trở tải của bộ lọc bằng nhau là 75Ω. Chọn sơ đồ điện cảm nối tiếp. ......................................................... 20 Câu 3: Thiết kế bộ lọc thông dải có độ giảm bằng 0,5 dB trong dải thông với tần số trung tâm 1 GHz, độ rộng dải tần tương đối là 10%. Tín hiệu suy giảm ít nhất 30 dB tại các tần số 800 MHz và 1,2 GHz. Biết trở tải và trở nguồn bằng nhau và bằng 75Ω. Chọn sơ đồ mạch điện bộ lọc mẫu thông thấp chuẩn hóa là điện cảm nối tiếp. ............................................................................... 23 Câu 4: Thiết kế một bộ lọc chắn dải có độ gợn 1 dB trong dải thông. Bộ lọc chắn tất cả tín hiệu có tần số từ 1,45 GHz đến 1,6 GHz và cho qua tín hiệu có tần số ngoài dải này. Tín hiệu bị suy giảm ít nhất 30 dB tại các tần số 1,5 GHz và 1,55 GHz. Biết trở tải và trở nguồn bằng nhau và bằng 50 Ω. Chọn sơ đồ mạch điện bộ lọc mẫu thông thấp chuẩn hóa là điện cảm nối tiếp.................................... 24 Câu 5: Thiết kế bộ lọc thông dải dạng đặc trưng Chebyshev bậc 3 có độ gợn sóng bằng 0,01dB trong dải thông có tần số từ 10MHz đến 40MHz. Trở tải và trở nguồn của bộ lọc bằng nhau là 75Ω........................................................ 26 Câu 6: Thiết kế bộ lọc chắn dải bậc 3 dạng đặc trưng phẳng cực đại. Bộ lọc chặn tất cả tín hiệu trong dải tần từ 10MHz đến 40MHz và cho qua các tần số ngoài dải trên. Biết rằng trở nguồn và trở tải của bộ lọc đều bằng 75Ω. Suy hao tại tần số cắt là La1=3dB. ....................................................................... 27Câu 7: Thiết kế bộ lọc thông thấp đặc trưng dạng phẳng cực đại có tần số cắt fC =150MHz là La1=3dB và tiêu hao chèn 50dB ở 400MHz. Biết rằng trở tải và trở nguồn bằng nhau và bằng 75Ω........................................................... 27 Bài kiểm tra 1: Thiết kế một bộ lọc thông dải có độ gợn bằng 1dB trong dải thông từ 900MHz đến 1,1GHz. Tín hiệu bị suy giảm ít nhất 30dB tại các tần số 500MHz và 1,3GHz. Biết trở tải và trở nguồn bằng nhau và bằng 50Ω. 28 Bài kiểm tra 2: Thiết kế một bộ lọc chắn dải có độ gợn bằng 1dB trong dải thông với tần số trung tâm dải chắn 2GHz, độ rộng dải chắn tương đối là 10%. Tín hiệu bị suy giảm ít nhất 20dB tại các tần số 1,95GHz và 2,05GHz. Biết trở tải và trở nguồn bằng nhau và bằng 75Ω. ............................................... 29 III. THỰC HÀNH MÔ PHỎNG TRÊN ADS ............................................. 30 CHƯƠNG 2: BỘ KHUẾCH ĐẠI RF.............................................................. 32 I. LÝ THUYẾT............................................................................................... 32 Câu 1: Trình bày khái quát chung về bộ khuếch đại RF?............................. 32 Câu 2: Trình bày các mối quan hệ với ma trận [S] trong bộ KĐ RF?.......... 33 Câu 3: Trình bày nội dung về hệ số KĐCS truyền đạt của bộ khuếch đại? . 35 Câu 4: Trình bày các trường hợp ổn định của bộ khuếch đại và điều kiện để có các trường hợp ổn định đó?...................................................................... 35 Câu 5: Trình bày cách xác định vòng tròn ổn định trên đồ thị Smith?......... 36 Câu 6: Trình bày các thiết kế mạch khuếch đại RF(1 tầng)?........................ 38 Câu 7: Nêu các bước để thiết kế mạch khuếch đại RF đạt được hệ số KĐCS lớn nhất?........................................................................................................ 38 Câu 8: Nêu các bước để thiết kế mạch khuếch đại RF đạt được hệ số KĐCS bất kỳ?........................................................................................................... 39 Câu 9: Trình bày cách phối hợp trở kháng ở đầu vào, đầu ra trên mạch khuếch đại?................................................................................................................ 41 II. BÀI TẬP .................................................................................................... 43 Câu 1: Một transistor lưỡng cực (BJT) có tham số ma trận tán xạ tại tần số 1 GHZ như sau với trở kháng đặc tính bằng 50Ω. Trở kháng nguồn ZS = 25Ω và trở kháng tải ZL = 40Ω. Hãy tính hệ số khuếch đại công suất (G), hệ số khuếch đại công suất cực đại (GA), hệ số khuếch đại công suất truyền đạt (GT). ....................................................................................................................... 43 Câu 2: Một bóng bán dẫn hiệu Triquint T1G6000528 GaN HEMT có các tham số ma trận tán xạ tại tần số 1,9 GHz (Z0 = 50Ω) như sau. Hãy xác định độ ổn định của bóng bán dẫn này sử dụng tiêu chuẩn Rollet và tiêu chuẩn μ. Vẽ vòng tròn ổn định trên đồ thị Smith?..................................................................... 44 Câu 3: Thiết kế một bộ khuếch đại cao tần tại 4 GHz với hệ số KĐCS lớn nhất sử dụng bóng GaAs MESFET có các tham số ma trận tán xạ như sau (Z0=50Ω)? ..................................................................................................... 45Câu 4: Thiết kế một bộ khuếch đại có HSKĐ bằng 11 dB tại 4 GHz. Hãy vẽ họ vòng tròn hệ số KĐ với GS = 2 và 3 dB và GL = 0 và 1 dB. Biết transistor có tham số ma trận tán xạ như sau (Z0 = 50Ω):............................................ 45 Câu 5: Thiết kế một bộ khuếch đại cao tần tại tần số 8 GHz với hệ số KĐCS bằng 15 dB, sử dụng bóng GaAs MESFET của hãng WIN SEMICONDUCTOR có các tham số ma trận tán xạ như sau (Z0=50Ω)? ... 46 III. THỰC HÀNH MÔ PHỎNG TRÊN ADS ............................................. 47Thiết kế mạch điện tử Võ Văn Toàn - TCĐT K56 Page 1 of 60 CHƯƠNG I: BỘ LỌC RF I. LÝ THUYẾT Câu 1: Nêu các bước thiết kế mạch điện tử hay mạch RF? Trả lời: Có 3 bước để thiết kế mạch điện tử Bước 1: Xây dựng bộ chỉ tiêu kỹ thuật, chọn sơ đồ, chọn linh kiện theo tính toán. Xác định khả năng cung cấp từ thị trường - Xây dựng bộ chỉ tiêu kỹ thuật: ở đây thuật ngữ dùng là xây dựng chứ không phải là chọn bộ chỉ tiêu kỹ thuật. Muốn có bộ chỉ tiêu kỹ thuật ta phải xây dựng. Trước hết cần phải nắm được chỉ tiêu của cả hệ thống trước, từ chỉ tiêu đó ta mới tính tới các chỉ tiêu khác. Ta cần phải tìm nên xây dựng những chỉ tiêu gì, những tham số yêu cầu là gì để đáp ứng với bài toán đề ra. Khi xây dựng chỉ tiêu ta cần xem chỉ tiêu nào quan trọng hơn, ưu tiên hơn trong thiết kế. Ta cần xem khối cần thiết kế nằm ở đâu (ở đầu, ở giữa hay ở cuối thiết bị) và nếu có nhược điểm thì có giải pháp ở tầng sau để khắc phục không. Nếu có thể khắc phục ở tầng sau thì ta ưu tiên chỉ tiêu nào trước, nếu khối ở tầng cuối (không có tầng sau) không thể khắc phục thì ta cần ưu tiên chỉ tiêu nào. Ví dụ: Khối KĐ tạp âm thấp LNA có 2 chỉ tiêu là hệ số tạp âm và hệ số KĐCS. Trong trường hợp tín hiệu nhỏ, nếu khối ở đầu hay ở giữa thì ta ưu tiên hệ số tạp âm (ở tầng sau có thể khuếch đại) còn nếu khối ở cuối thì ta sẽ ưu tiên hệ số KĐCS. Khối ở cuối thiết bị ta cần phải ưu tiên các chỉ tiêu kỹ thuật cho dải thông đạt mức tốt nhất. - Từ chỉ tiêu kỹ thuật yêu cầu, chọn sơ đồ mạch điện, tính toán lý thuyết giá trị linh kiện trong mạch. Ví dụ: Khi thiết kế mạch khuếch đại, dải tần công tác là gì, hệ số khuếch đại bằng bao nhiêu, hiệu suất đạt được là bao nhiêu, méo phi tuyến như thế nào? Nếu xây dựng chỉ tiêu sai thì các bước tính toán sau này là vô nghĩa. Để xây dựng được chúng ta phải có kiến thức về hệ thống, có kiến thức về mạch điện mà chúng ta đã được học, ví dụ thiết kế mạch khuếch đại cần phải biết bộ khuếch đại ấy nằm trong hệ thống nào (Rada, tên lửa, thông tin di động 4G 5G, …) - Lựa chọn sơ đồ mạch điện, cân nhắc ưu điểm và nhược điểm của từng sơ đồ. Ví dụ: Yêu cầu thiết kế một bộ khuếch đại, có thể lựa chọn E chung, B chung, C chung… khuếch đại đơn, khuếch đại đẩy kéo, ghép nối nhiều bóng bán dẫn… chúng ta phải lựa chọn. Giả sử đề bài yêu cầu hệ số khuếch đại lớn nhưng dải tần hoạt động ở tần số thấp chúng ta có thể lựa chọn sơ đồ E chung, nếu ở tần số cao có thể cân nhắc sử dụng sơ đồ B chung hay nếu vừa có hệ số khuếch đại lớn và vừa làm việc được ở tần số cao thì ta sử dụng sơ đồ Kascode. - Lựa chọn linh kiện tính toán.Thiết kế mạch điện tử Võ Văn Toàn - TCĐT K56 Page 2 of 60 Ví dụ: Ta nên dùng bóng bán dẫn trường hay bóng bán dẫn lưỡng cực. Nếu không yêu cầu công suất lớn có thể lựa chọn bóng bán dẫn lưỡng cực, nếu yêu cầu công suất lớn thì phải sử dụng bóng bán dẫn trường. Ngoài ra việc lựa chọn linh kiện còn liên quan đến dải tần làm việc, sai số hệ thống của linh kiện ấy có đáp ứng được theo chỉ tiêu kỹ thuật đề ra không? Linh kiện ấy có chịu được công suất làm việc, nhiệt độ làm việc của thiết bị hay không? Có thể xây dựng, tính toán được giá trị linh kiện xong nhưng linh kiện ấy lại không có trên thị trường thì khi đó phải tính toán lại cho phù hợp với khả năng cung cấp của thị trường (Đổi sang giá trị có thật nhưng phải xem chỉ tiêu có nằm trong phạm vi an toàn không? Có đáp ứng yêu cầu kỹ thuật không?) hoặc tính toán ra giá trị gần với giá trị nhà sản xuất cung cấp. Đó chính là xác định khả năng cung cấp linh kiện từ thị trường. Linh kiện có tham số không có trên thị trường thì ta có thể ghép nối chúng. Tuy nhiên ghép nối chỉ dùng ở mạch tần số thấp còn ở mạch tần số cao như RF ta hạn chế ghép nối các linh kiện vì ở tần số cao khi mắc các linh kiện lại với nhau sẽ xuất hiện các phần tử ký sinh ở mối hàn, gây ảnh hưởng tới chỉ tiêu mạch điện. Tính toán linh kiện phải có độ dư, vì trong mạch thật ở ngoài sẽ có suy hao. Ở mạch cao tần, các mối hàn cũng có suy hao, vì vậy cần gọn, càng ít linh kiện càng tốt. Linh kiện đáp ứng tốt cũng cần xem giá thành, số lượng nhiều hay ít, phổ biến hay hiếm? Nếu hiếm hay không phổ biến khi hỏng linh kiện ấy sẽ không đáp ứng kịp thời, đặc biệt là trong trường hợp chiến tranh. Bước 2: Sử dụng công cụ mô phỏng (ADS, AWR, CST, HFSS, …), thực hiện mô phỏng mạch điện ở bước 1 trên 3 cấp độ: cấp độ mạch nguyên lý (Schematic), cấp độ trường điện từ (EM) và cấp độ đồng mô phỏng, kết hợp (co-simulation) kết hợp cấp độ mạch nguyên lý và cấp độ trường điện từ. - Đánh giá kết quả mô phỏng, quyết định giá trị linh kiện và so sánh với chỉ tiêu kỹ thuật ban đầu. Mô phỏng mục đích là để kiểm tra lại bước tính toán linh kiện, kiểm tra xem tính toán có đúng không, bởi vì chúng ta không thể đảm bảo kết quả tính toán là chính xác. Mô phỏng chỉ rút ngắn thời gian tính toán chứ không hoàn toàn làm tất cả. Phải tính tới sai số các linh kiện. Ở mạch cao tần, cần quan tâm tới công suất, ma trận tán xạ. Việc đảo chiều linh kiện ở mạch cao tần cũng sẽ ảnh hưởng tới các chỉ tiêu kỹ thuật. Mạch tần số thấp có thể không ảnh hưởng. - Tinh chỉnh mạch điện, tối ưu hóa tham số và so sánh với chỉ tiêu kỹ thuật ban đầu. Tinh chỉnh, tối đa hóa và xem chúng ta phải sử dụng linh kiện nào, khi chạy linh kiện thì phải chuẩn hóa linh kiện theo nhà sản xuất, tốn khá nhiều thời gian để tinh chỉnh, khi chuẩn hóa theo nhà sản xuất thì giá trị linh kiện rời rạc. Mô phỏng thì cần phải có thư viện thiết kế. Xây dựng thư viện cần dựa trên các tham số, chỉ tiêu kỹ thuật. Đo các chỉ tiêu kỹ thuật, sau đó xây dựng hàm toánThiết kế mạch điện tử Võ Văn Toàn - TCĐT K56 Page 3 of 60 học, mục đích để mô tả hoạt động của linh kiện. Trong trường hợp không có thư viện sử dụng thì ta có thể sử dụng thư viện của các khác khác hoặc tự thiết kế. - Xuất layout, tối ưu hóa cấu trúc mạch điện. - Gửi đi chế tạo mạch điện, in mạch điện PCB. Bước 3: Lắp ráp mạch điện, đo kiểm các tham số, hiệu chỉnh và thực hiện tính toán (trong quá trình học không thực hiện) - Lắp ráp mạch điện, sau khi nhận được linh kiện, linh kiện bé nên khi hàn rất cẩn thận. - Đo kiểm các tham số của mạch điện, so sánh kết quả đo với kết quả mô phỏng và tính toán lý thuyết. - Hiệu chỉnh mạch điện sao cho đạt được chỉ tiêu theo yêu cầu. - Thực hiện tính toán và thiết kế lại mạch điện trong trường hợp xấu nhất Câu 2: Khái niệm về bộ lọc RF? Nêu các chỉ tiêu kỹ thuật của bộ lọc RF? Trả lời: *Khái niệm Bộ lọc RF là một mạng 4 cực dùng để tách tín hiệu RF trong một dải tần đã cho theo đặc tính yêu cầu đề ra, tức là: nó có cấu trúc sao cho sóng trong một dải tần số mong muốn đi qua với suy giảm nhỏ và không cho phép sóng nằm ngoài dải này đi qua. Mạng 4 cực là mạng đặc trưng bởi các ma trận tán xạ. Trong học phần này không nghiên cứu mạch dải mà chỉ nghiên cứu thiết kế trên phần tử tập trung L,C có tần số cao. Ở các mạch cao tần thì có các phần tử ký sinh và các phần tử này gây ảnh hưởng đến tần số làm việc. Khuếch đại công suất là kích năng lượng tín hiệu đến một mức yêu cầu. Đặc tính yêu cầu chính là chỉ tiêu kỹ thuật của bộ lọc. Bộ lọc phải có cấu trúc sao cho sóng trong một dải tần số mong muốn đi qua với suy giảm nhỏ nhất và không cho phép sóng nằm ngoài dải này đi qua. *Chỉ tiêu kỹ thuật chính bao gồm: - Dải tần công tác (được đặc trưng bởi tần số giới hạn): tần số giới hạn được tính tại giá trị modul hay giá trị tuyệt đối của hàm truyền đạt của bộ lọc giảm 3dB tức là giảm một nửa công suất, giảm 1 √2 biên độ. - Độ bằng phẳng trong dải thông: muốn nói đến sự thay đổi của đặc tuyến biên độ tần số trong dải thông của bộ lọc, độ mấp mô của nó, mong muốn dải thông có độ gợn nhỏ (càng phẳng càng tốt), nếu độ mấp mô càng lớn thì tín hiệu bị méo càng nhiều khi truyền qua bộ lọc. Trong dải thông, cần tính tới độ suy hao của bộ lọc. Cần xem khối đó nằm ở vị trí nào? Chỉ tiêu suy hao ở vị trí đó có quan trọng không? Ví dụ khối đó nằm ở đầu bộ lọc thì suy hao không đáng kể vì ta có thể khuếch đại ở tầng sau. Còn nếu nằm ở cuối bộ lọc thì ưu tiên chỉ tiêu về giảm suy hao tín hiệu. Thông thường bộ lọc làm từ cơ khí hoặc bộ lọc có ống dẫn sóng. Vì suy hao trong các thiết bị cơ khí hay ống dẫn sóng là không đáng kể. Mạch dải thì lại tổnThiết kế mạch điện tử Võ Văn Toàn - TCĐT K56 Page 4 of 60 hao hơn so với ống dẫn sóng. Nếu như bộ lọc nằm sau KĐCS thì là bộ lọc cơ khí còn nếu nằm trước KĐCS thì là bộ lọc mạch dải. - Độ dốc ngoài dải thông: loại bỏ các thành phần tần số ngoài dải thông, độ dốc càng lớn thì tín hiệu ngoài dải thông càng bị suy hao nhiều (bộ lọc có chỉ tiêu kỹ thuật tốt). - Bậc của bộ lọc là số phần tử của bộ lọc. Ví dụ số phần tử bộ lọc là 3 thì bậc của bộ lọc là bậc 3. Nếu bậc của bộ lọc càng lớn thì khi đó độ dốc càng lớn, bậc càng lớn đặc trưng lọc ngoài dải thông càng tốt. Tuy nhiên, bậc của bộ lọc càng lớn thì đặc trưng trong dải thông lại xấu đi vì tín hiệu khi ấy truyền qua các phần tử của bộ lọc khác nhau thì càng bị tổn hao nhiều hơn. Do vậy cần tính toán sao cho phù hợp với yêu cầu. Thông thường ta chọn bậc bộ lọc có giá trị từ nhỏ đến lớn. Nếu đặc trưng trong dải thông vẫn trong khoảng an toàn thì ta tiếp tục tăng bậc, cho đến khi ngoài khoảng thì ta dừng. - Hàm truyền: là tỉ số giữa tín hiệu đầu ra trên tín hiệu đầu vào. - Các loại bộ lọc: Butterworth, Chebyshev, Eliptic, Gaussian. Trong học phần này ta sử dụng chủ yếu bộ lọc Butterworth và Chebyshev. Câu 3: Khái niệm hàm truyền, nêu các đặc trưng biên độ tần số và đặc trưng pha tần số? Trả lời: *Khái niệm Hàm truyền của bộ lọc vô tuyến nói chung là hàm mô tả đặc trưng toán học đáp ứng tần số của nó, hàm truyền được định nghĩa bằng tỷ số đáp ứng tần số tín hiệu ra trên đáp ứng tần số tín hiệu vào của bộ lọc. *Đặc trưng đáp ứng biên độ tần số - Module của hàm truyền được gọi là đặc trưng biên độ-tần số (sự phụ thuộc biên độ của hàm truyền đạt theo tần số). Trong nhiều trường hợp thực tiễn kỹ thuật người ta thường sử dụng dạng bình phương biên độ hàm truyền của bộ lọc sẽ thuận tiện hơn trong thiết kế. Vì trong dải siêu cao tần người ta không quan tâm nhiều đến điện áp hay dòng điện mà người ta quan tâm nhiều đến công suất (đặc trưng ở ma trận tán xạ), khi sử dụng dạng bình phương chính là tỷ số giữa công suất ra trên công suất vào, đó chính là thể hiện độ dB (khi nói đến dB chính là quan hệ về mặt năng lượng). |

BỘ LỌC RF

LÝ THUYẾT

Câu 1: Nêu các bước thiết kế mạch điện tử hay mạch RF?

Có 3 bước để thiết kế mạch điện tử

Bước 1: Xây dựng bộ chỉ tiêu kỹ thuật, chọn sơ đồ, chọn linh kiện theo tính toán Xác định khả năng cung cấp từ thị trường

- Xây dựng bộ chỉ tiêu kỹ thuật: ở đây thuật ngữ dùng là xây dựng chứ không phải là chọn bộ chỉ tiêu kỹ thuật Muốn có bộ chỉ tiêu kỹ thuật ta phải xây dựng Trước hết cần phải nắm được chỉ tiêu của cả hệ thống trước, từ chỉ tiêu đó ta mới tính tới các chỉ tiêu khác Ta cần phải tìm nên xây dựng những chỉ tiêu gì, những tham số yêu cầu là gì để đáp ứng với bài toán đề ra Khi xây dựng chỉ tiêu ta cần xem chỉ tiêu nào quan trọng hơn, ưu tiên hơn trong thiết kế Ta cần xem khối cần thiết kế nằm ở đâu (ở đầu, ở giữa hay ở cuối thiết bị) và nếu có nhược điểm thì có giải pháp ở tầng sau để khắc phục không Nếu có thể khắc phục ở tầng sau thì ta ưu tiên chỉ tiêu nào trước, nếu khối ở tầng cuối (không có tầng sau) không thể khắc phục thì ta cần ưu tiên chỉ tiêu nào

Ví dụ: Khối KĐ tạp âm thấp LNA có 2 chỉ tiêu là hệ số tạp âm và hệ số KĐCS Trong trường hợp tín hiệu nhỏ, nếu khối ở đầu hay ở giữa thì ta ưu tiên hệ số tạp âm (ở tầng sau có thể khuếch đại) còn nếu khối ở cuối thì ta sẽ ưu tiên hệ số KĐCS Khối ở cuối thiết bị ta cần phải ưu tiên các chỉ tiêu kỹ thuật cho dải thông đạt mức tốt nhất

- Từ chỉ tiêu kỹ thuật yêu cầu, chọn sơ đồ mạch điện, tính toán lý thuyết giá trị linh kiện trong mạch

Ví dụ: Khi thiết kế mạch khuếch đại, dải tần công tác là gì, hệ số khuếch đại bằng bao nhiêu, hiệu suất đạt được là bao nhiêu, méo phi tuyến như thế nào? Nếu xây dựng chỉ tiêu sai thì các bước tính toán sau này là vô nghĩa Để xây dựng được chúng ta phải có kiến thức về hệ thống, có kiến thức về mạch điện mà chúng ta đã được học, ví dụ thiết kế mạch khuếch đại cần phải biết bộ khuếch đại ấy nằm trong hệ thống nào (Rada, tên lửa, thông tin di động 4G 5G, …)

- Lựa chọn sơ đồ mạch điện, cân nhắc ưu điểm và nhược điểm của từng sơ đồ

Ví dụ: Yêu cầu thiết kế một bộ khuếch đại, có thể lựa chọn E chung, B chung,

C chung… khuếch đại đơn, khuếch đại đẩy kéo, ghép nối nhiều bóng bán dẫn… chúng ta phải lựa chọn Giả sử đề bài yêu cầu hệ số khuếch đại lớn nhưng dải tần hoạt động ở tần số thấp chúng ta có thể lựa chọn sơ đồ E chung, nếu ở tần số cao có thể cân nhắc sử dụng sơ đồ B chung hay nếu vừa có hệ số khuếch đại lớn và vừa làm việc được ở tần số cao thì ta sử dụng sơ đồ Kascode

- Lựa chọn linh kiện tính toán

Ví dụ: Ta nên dùng bóng bán dẫn trường hay bóng bán dẫn lưỡng cực Nếu không yêu cầu công suất lớn có thể lựa chọn bóng bán dẫn lưỡng cực, nếu yêu cầu công suất lớn thì phải sử dụng bóng bán dẫn trường

Ngoài ra việc lựa chọn linh kiện còn liên quan đến dải tần làm việc, sai số hệ thống của linh kiện ấy có đáp ứng được theo chỉ tiêu kỹ thuật đề ra không? Linh kiện ấy có chịu được công suất làm việc, nhiệt độ làm việc của thiết bị hay không?

Có thể xây dựng, tính toán được giá trị linh kiện xong nhưng linh kiện ấy lại không có trên thị trường thì khi đó phải tính toán lại cho phù hợp với khả năng cung cấp của thị trường (Đổi sang giá trị có thật nhưng phải xem chỉ tiêu có nằm trong phạm vi an toàn không? Có đáp ứng yêu cầu kỹ thuật không?) hoặc tính toán ra giá trị gần với giá trị nhà sản xuất cung cấp Đó chính là xác định khả năng cung cấp linh kiện từ thị trường Linh kiện có tham số không có trên thị trường thì ta có thể ghép nối chúng Tuy nhiên ghép nối chỉ dùng ở mạch tần số thấp còn ở mạch tần số cao như RF ta hạn chế ghép nối các linh kiện vì ở tần số cao khi mắc các linh kiện lại với nhau sẽ xuất hiện các phần tử ký sinh ở mối hàn, gây ảnh hưởng tới chỉ tiêu mạch điện

Tính toán linh kiện phải có độ dư, vì trong mạch thật ở ngoài sẽ có suy hao Ở mạch cao tần, các mối hàn cũng có suy hao, vì vậy cần gọn, càng ít linh kiện càng tốt Linh kiện đáp ứng tốt cũng cần xem giá thành, số lượng nhiều hay ít, phổ biến hay hiếm? Nếu hiếm hay không phổ biến khi hỏng linh kiện ấy sẽ không đáp ứng kịp thời, đặc biệt là trong trường hợp chiến tranh

Bước 2: Sử dụng công cụ mô phỏng (ADS, AWR, CST, HFSS, …), thực hiện mô phỏng mạch điện ở bước 1 trên 3 cấp độ: cấp độ mạch nguyên lý (Schematic), cấp độ trường điện từ (EM) và cấp độ đồng mô phỏng, kết hợp (co-simulation) kết hợp cấp độ mạch nguyên lý và cấp độ trường điện từ

- Đánh giá kết quả mô phỏng, quyết định giá trị linh kiện và so sánh với chỉ tiêu kỹ thuật ban đầu Mô phỏng mục đích là để kiểm tra lại bước tính toán linh kiện, kiểm tra xem tính toán có đúng không, bởi vì chúng ta không thể đảm bảo kết quả tính toán là chính xác Mô phỏng chỉ rút ngắn thời gian tính toán chứ không hoàn toàn làm tất cả

Phải tính tới sai số các linh kiện Ở mạch cao tần, cần quan tâm tới công suất, ma trận tán xạ Việc đảo chiều linh kiện ở mạch cao tần cũng sẽ ảnh hưởng tới các chỉ tiêu kỹ thuật Mạch tần số thấp có thể không ảnh hưởng

- Tinh chỉnh mạch điện, tối ưu hóa tham số và so sánh với chỉ tiêu kỹ thuật ban đầu Tinh chỉnh, tối đa hóa và xem chúng ta phải sử dụng linh kiện nào, khi chạy linh kiện thì phải chuẩn hóa linh kiện theo nhà sản xuất, tốn khá nhiều thời gian để tinh chỉnh, khi chuẩn hóa theo nhà sản xuất thì giá trị linh kiện rời rạc

Mô phỏng thì cần phải có thư viện thiết kế Xây dựng thư viện cần dựa trên các tham số, chỉ tiêu kỹ thuật Đo các chỉ tiêu kỹ thuật, sau đó xây dựng hàm toán học, mục đích để mô tả hoạt động của linh kiện Trong trường hợp không có thư viện sử dụng thì ta có thể sử dụng thư viện của các khác khác hoặc tự thiết kế

- Xuất layout, tối ưu hóa cấu trúc mạch điện

- Gửi đi chế tạo mạch điện, in mạch điện PCB

Bước 3: Lắp ráp mạch điện, đo kiểm các tham số, hiệu chỉnh và thực hiện tính toán (trong quá trình học không thực hiện)

- Lắp ráp mạch điện, sau khi nhận được linh kiện, linh kiện bé nên khi hàn rất cẩn thận

- Đo kiểm các tham số của mạch điện, so sánh kết quả đo với kết quả mô phỏng và tính toán lý thuyết

- Hiệu chỉnh mạch điện sao cho đạt được chỉ tiêu theo yêu cầu

- Thực hiện tính toán và thiết kế lại mạch điện trong trường hợp xấu nhất

Câu 2: Khái niệm về bộ lọc RF? Nêu các chỉ tiêu kỹ thuật của bộ lọc RF?

Bộ lọc RF là một mạng 4 cực dùng để tách tín hiệu RF trong một dải tần đã cho theo đặc tính yêu cầu đề ra, tức là: nó có cấu trúc sao cho sóng trong một dải tần số mong muốn đi qua với suy giảm nhỏ và không cho phép sóng nằm ngoài dải này đi qua Mạng 4 cực là mạng đặc trưng bởi các ma trận tán xạ

Trong học phần này không nghiên cứu mạch dải mà chỉ nghiên cứu thiết kế trên phần tử tập trung L,C có tần số cao Ở các mạch cao tần thì có các phần tử ký sinh và các phần tử này gây ảnh hưởng đến tần số làm việc

BÀI TẬP

Câu 1: Thiết kế bộ lọc thông thấp dạng đặc trưng Chebyshev có độ gợn sóng La1= 0,01dB trong dải thông, tần số cắt fC= 100MHz và mức suy giảm ít nhất là 5dB ở tần số 400MHz Biết rằng trở nguồn và trở tải của bộ lọc bằng nhau là 75Ω Chọn sơ đồ điện cảm nối tiếp

*Bước 1: Xây dựng chỉ tiêu kỹ thuật:

La1 = 0,01 dB; fC = 100 MHz, suy giảm ít nhất là La = 5 dB tại tần số f = 400MHz

*Bước 2: Xác định loại bộ lọc: Chebyshev

*Bước 3: Tính bậc của bộ lọc:

Ta thấy: Giá trị trở tải bằng trở nguồn (𝑅 0 = 𝑅 𝑛𝑔 ) → Bậc bộ lọc đặc trưng Chebyshev là bậc lẻ Chọn n = 3

*Bước 4: Chọn sơ đồ lọc thông thấp chuẩn hóa: Sơ đồ điện cảm nối tiếp

*Bước 5: Tính toán giá trị linh kiện chuẩn hóa:

*Bước 6: Tính giá trị các linh kiện bộ lọc:

Sơ đồ mạch thực tế: Đặc trưng lọc:

Câu 2: Thiết kế bộ lọc thông cao dạng đặc trưng Chebyshev có độ gợn sóng La1=0,01 dB trong dải thông Nó cho qua tất cả tín hiệu có tần số trên 100MHz và suy giảm tín hiệu ít nhất 5 dB tại tần số 25 MHz Biết rằng trở tải và trở nguồn của bộ lọc bằng nhau là 75Ω Chọn sơ đồ điện cảm nối tiếp

La1 = 0,01 dB; fC = 100 MHz, suy giảm ít nhất là La = 5 dB tại tần số f = 25 MHz

Trở tải bằng trở nguồn (𝑅 0 = 𝑅 𝑡 ) → Chọn bậc bộ lọc đặc trưng Chebyshev là lẻ Chọn n = 3

Câu 3: Thiết kế bộ lọc thông dải có độ giảm bằng 0,5 dB trong dải thông với tần số trung tâm 1 GHz, độ rộng dải tần tương đối là 10% Tín hiệu suy giảm ít nhất

30 dB tại các tần số 800 MHz và 1,2 GHz Biết trở tải và trở nguồn bằng nhau và bằng 75Ω Chọn sơ đồ mạch điện bộ lọc mẫu thông thấp chuẩn hóa là điện cảm nối tiếp

La1 = 0,5 dB; f0 = 1GHz; ηt= 10%; fC = 100 MHz, suy giảm ít nhất là La = 30 dB tại tần số f1 = 800 MHz; f2 = 1,2 GHz R0 = R4 = 75Ω

*Bước 3: Tính bậc của bộ lọc: η ≈ 2Δ𝜔

Trở tải bằng trở nguồn (𝑅 0 = 𝑅 𝑡 ) → Chọn bậc bộ lọc đặc trưng Chebyshev là lẻ Chọn n = 3

Câu 4: Thiết kế một bộ lọc chắn dải có độ gợn 1 dB trong dải thông Bộ lọc chắn tất cả tín hiệu có tần số từ 1,45 GHz đến 1,6 GHz và cho qua tín hiệu có tần số ngoài dải này Tín hiệu bị suy giảm ít nhất 30 dB tại các tần số 1,5 GHz và 1,55 GHz Biết trở tải và trở nguồn bằng nhau và bằng 50 Ω Chọn sơ đồ mạch điện bộ lọc mẫu thông thấp chuẩn hóa là điện cảm nối tiếp

La1 = 1 dB; f-ch = 1,45 GHz; fch = 1,6 GHz; suy giảm ít nhất là La = 30 dB tại tần số f1 = 1,5 GHz; f2 = 1,55 GHz R0 = R4 = 50Ω

𝐴𝑟𝑐ℎ( 0,131 0,033 ) ≈ 2,35 Trở tải bằng trở nguồn (𝑅 0 = 𝑅 𝑡 ) → Chọn bậc bộ lọc đặc trưng Chebyshev là lẻ Chọn n = 3

Câu 5: Thiết kế bộ lọc thông dải dạng đặc trưng Chebyshev bậc 3 có độ gợn sóng bằng 0,01dB trong dải thông có tần số từ 10MHz đến 40MHz Trở tải và trở nguồn của bộ lọc bằng nhau là 75Ω

La1 = 0,01 dB; f-t = 10MHz; ft = 40MHz; n=3; R0 = R4 = 75Ω

*Bước 3: Tính bậc của bộ lọc: n=3

*Bước 4: Chọn sơ đồ lọc thông thấp chuẩn hóa:

Sơ đồ điện cảm nối tiếp hoặc sơ đồ điện dung song song

Câu 6: Thiết kế bộ lọc chắn dải bậc 3 dạng đặc trưng phẳng cực đại Bộ lọc chặn tất cả tín hiệu trong dải tần từ 10MHz đến 40MHz và cho qua các tần số ngoài dải trên Biết rằng trở nguồn và trở tải của bộ lọc đều bằng 75Ω Suy hao tại tần số cắt là La1=B

La1 = 3dB; f-ch = 10MHz; fch = 40MHz; R0 = R4 = 75Ω

*Bước 2: Xác định loại bộ lọc: Butterworth (dạng đặc trưng phẳng cực đại)

*Bước 3: Tính bậc của bộ lọc: n=3

*Bước 4: Chọn sơ đồ lọc thông thấp chuẩn hóa:

Sơ đồ điện cảm nối tiếp hoặc sơ đồ điện dung song song

Câu 7: Thiết kế bộ lọc thông thấp đặc trưng dạng phẳng cực đại có tần số cắt fC0MHz là La1=B và tiêu hao chèn 50dB ở 400MHz Biết rằng trở tải và trở nguồn bằng nhau và bằng 75Ω

La1 = 3 dB; fC = 150 MHz, suy giảm ít nhất là La = 50 dB tại tần số f = 400 MHz

*Bước 2: Xác định loại bộ lọc: Butterworth (dạng đặc trưng phẳng cực đại)

*Bước 3: Tính bậc của bộ lọc: n ≥ 1

Ta thấy: Giá trị trở tải bằng trở nguồn (𝑅 0 = 𝑅 𝑛𝑔 ) → Bậc bộ lọc đặc trưng Chebyshev là bậc lẻ Chọn n = 7

Bài kiểm tra 1: Thiết kế một bộ lọc thông dải có độ gợn bằng 1dB trong dải thông từ 900MHz đến 1,1GHz Tín hiệu bị suy giảm ít nhất 30dB tại các tần số 500MHz và 1,3GHz Biết trở tải và trở nguồn bằng nhau và bằng 50Ω

La1 = 1 dB; f-t = 900 MHz; ft = 1,1 GHz; suy giảm ít nhất là La = 30 dB tại tần số f1 = 500 MHz; f2 = 1,3 GHz R0 = Rt = 50Ω

103−1 100,1−1 𝐴𝑟𝑐ℎ( 0,8 0,2 ) ≈ 2,34 Trở tải bằng trở nguồn (𝑅 0 = 𝑅 𝑡 ) → Chọn bậc bộ lọc đặc trưng Chebyshev là lẻ Chọn n = 3

Bài kiểm tra 2: Thiết kế một bộ lọc chắn dải có độ gợn bằng 1dB trong dải thông với tần số trung tâm dải chắn 2GHz, độ rộng dải chắn tương đối là 10% Tín hiệu bị suy giảm ít nhất 20dB tại các tần số 1,95GHz và 2,05GHz Biết trở tải và trở nguồn bằng nhau và bằng 75Ω

La1 = 1 dB; f0 = 2 GHz; ηt = 10%; suy giảm ít nhất là La = 20 dB tại tần số f1 1,95 GHz; f2 = 2,05 GHz R0 = Rt = 75Ω

102−1 100,1−1 𝐴𝑟𝑐ℎ( 0,1 0,05 ) ≈ 4,16 Trở tải bằng trở nguồn (𝑅 0 = 𝑅 𝑡 ) → Chọn bậc bộ lọc đặc trưng Chebyshev là lẻ Chọn n = 5

THỰC HÀNH MÔ PHỎNG TRÊN ADS

Đối với mạch thiết kế RF, đường truyền là đường truyền mạch dải (micro strip line) Hiện nay, có rất nhiều loại đường truyền khác nhau như ống dẫn sóng, cáp đồng trục là các đường truyền có phân bố cấu trúc ba chiều, dạng không phẳng Trong khi đó, mạch dải có phân bố cấu trúc hai chiều, dạng phẳng Trên mạch điện tử thì có 3 lớp, lớp trên cùng là lớp đồng (mạch dải), lớp thứ 2 không phủ đồng là tấm điện môi và lớp dưới là lớp đất Đặc trưng tham số của mạch dải gồm có trở kháng đặc tính, độ rộng (W-width- quyết định đến trở kháng đặc tính Z0), chiều dài (L-length-quyết định đến θ=β.L), độ dày lớp điện môi (h-high), độ dẫn điện của đồng (σ=5,8.10 7 ), hằng số điện môi (εr-càng lớn thì kích thước càng nhỏ), hằng số tổn hao trong vật liệu điện môi (tanδ-càng nhỏ càng tốt) Các tham số có thể tra theo datasheet từ hãng cung cấp Trong đó hai tham số W và L là hai tham số cần thiết kế (trong mạch lọc W quan trọng hơn L do W quyết định tới chỉ tiêu bộ lọc còn L thì không) Giá trị thay đổi của nó có thể thay đổi một cách liên tục Nếu W, L lẻ hoặc sau dấu phẩy nhiều chữ số thì phải xem chỉ tiêu sai số có ảnh hưởng nhiều tới chỉ tiêu của mạch hay không? Có chấp nhận sai số trong phạm vi cho phép hay không? Vì chế tạo các giá trị sau dấu phẩy rất khó, kích thước rất nhỏ

Khi thiết kế, cố gắng sao cho chiều dài ngắn nhất có thể nhưng chiều rộng phù hợp với chân linh kiện để hàn linh kiện vừa với đường truyền Tại các điểm nối, sử dụng chạc 3 có kích thước nhỏ nhất có thể để tránh tổn hao trong mạch siêu cao tần Trong mạch SCT có 2 tổn hao đó là tổn hao khi di chuyển trên vật liệu điện môi và tổn hao kim loại do hiệu ứng bề mặt gây ra, ở tham số RS thể hiện qua độ dẫn điện p Độ dẫn điện càng lớn thì R S càng nhỏ Đường truyền mạch dải có ưu điểm là nhỏ gọn, dạng phẳng nên dễ tích hợp với các linh kiện trong mạch, dễ dàng chế tạo với độ chính xác cao nhờ công nghệ mạch in Tuy nhiên, nhược điểm là không làm việc được với tần số rất cao do mạch hở; ở tần số này tín hiệu bức xạ ra bên ngoài, công suất chịu được của mạch dải kém hơn so với ống dẫn sóng

Chọn vật liệu do hãng cung cấp phải chọn vật liệu phổ biến trên thị trường (tần số hoạt động f 1 thì mạch ổn định không điều kiện

Nếu μ càng lớn thì mạch càng ổn định

- Kiểm tra tính ổn định có mục đích: nếu ổn định có điều kiện thì kiểm tra vùng làm việc của ZS và ZL

Câu 5: Trình bày cách xác định vòng tròn ổn định trên đồ thị Smith?

*Các vòng tròn ổn định trên đồ thị Smith

- Nếu thiết kế đơn hướng (S12 = 0): |𝑆 11 | < 1 và |𝑆 22 | < 1

- Nếu thiết kế song hướng (S12 ≠ 0): hai phương trình trên sẽ xác định các giá trị của ΓL và ΓS mà bộ khuếch đại được ổn định

- Vòng tròn ổn định trên đồ thị Smith là quỹ tích các điểm trên các mặt phẳng ΓL và ΓS mà |Γ 𝑖𝑛 | = 1 (hoặc|Γ 𝑜𝑢𝑡 | = 1)

- Vòng tròn ổn định được sử dụng để xác định ranh giới giữa các vùng ổn định và không ổn định tương ứng với các giá trị của ΓL và ΓS

- ΓL và ΓS phải nằm trong đồ thị Smith đối với mạch PHTK thụ động

*Xây dựng họ vòng tròn ổn định

- Xét độ ổn định tải:

→Họ vòng tròn ổn định tải với tâm và bán kính vòng tròn được xác định:

Tương tự độ ổn định tải → họ vòng tròn ổn định nguồn có tâm và bán kính: Tâm vòng tròn:

Vòng tròn ổn định nguồn (bên trái) và vòng tròn ổn định tải (bên phải)

*Xác định vùng ổn định trên đồ thị Smith

- Xét mặt phẳng ΓL khi ZL = Z0 → ΓL = 0 → |Γ 𝑖𝑛 | = |𝑆 11 | do đó:

Nếu |𝑆 11 | < 1→ |Γ 𝑖𝑛 | < 1 nên điểm ΓL = 0 (tâm đồ thị) là điểm ổn định

→ Tất cả các điểm nằm trong đồ thị Smith (|Γ 𝐿 | < 1) không giao với vòng tròn ổn định cũng ổn định (hình a)

Nếu |𝑆 11 | > 1→ |Γ 𝑖𝑛 | > 1 nên điểm ΓL = 0 (tâm đồ thị) là điểm không ổn định

→ Tất cả các điểm nằm trong đồ thị Smith (|Γ 𝐿 | < 1) giao với vòng tròn ổn định cũng không ổn định (hình b)

- Từ mặt phẳng ΓL ta đánh giá tương tự với mặt phẳng ΓS và S22

- Bộ khuếch đại ổn định không điều kiện khi đồ thị Smith không giao với vòng tròn ổn định

- Nếu |𝑆 11 | > 1 hoặc |𝑆 22 | > 1: không tồn tại ổn định không điều kiện

- Thực tế lưu ý: Độ ổn định phụ thuộc vào tần số Độ ổn định phụ thuộc vào điểm làm việc tĩnh của transistor

ZS, ZL càng xa vùng không ổn định càng tốt

Câu 6: Trình bày các thiết kế mạch khuếch đại RF(1 tầng)?

*Thiết kế mạch với hệ số KĐCS lớn nhất (G A )

- Áp dụng cho cả đơn hướng và song hướng

- Đầu vào/ra phối hợp đồng thời

- Chỉ có 1 điểm duy nhất trên đồ thị Smith → Chỉ có 1 nghiệm duy nhất nên các chỉ tiêu khác cũng không thể thay đổi, khó tối ưu các chỉ tiêu khác theo đúng mong muốn → đây cũng là nhược điểm của mạch có hệ số KĐCS lớn nhất

*Thiết kế mạch với hệ số KĐCS bất kỳ (G T ) - đơn hướng

- Tải đầu vào, đầu ra bất kỳ (không phối hợp)

- GT phụ thuộc cả ZS và ZL

- Tính gần đúng hệ số khuếch đại, tính toán đơn giản

- Hy sinh hệ số khuếch đại nhỏ hơn mức lớn nhất để cải thiện dải thông, độ tuyến tính, hệ số tạp âm, độ bằng phẳng của hệ số khuếch đại → đây cũng là ưu điểm của mạch có hệ số khuếch đại công suất bất kỳ

*Thiết kế mạch với hệ số KĐCS bất kỳ (G P ) - song hướng

- Phối hợp đầu vào, đầu ra tải bất kỳ

- GP chỉ phụ thuộc tải đầu ra (ZL)

- Z S và Z L phụ thuộc lẫn nhau

(1 − |Γ 𝑖𝑛 | 2 )|1 − 𝑆 22 Γ 𝐿 | 2 Thường hoạt động ở chế độ A, AB (tuyến tính và phi tuyến)

Câu 7: Nêu các bước để thiết kế mạch khuếch đại RF đạt được hệ số KĐCS lớn nhất?

- Để đạt được hệ số KĐCS lớn nhất thì Γin = Γ 𝑆 ∗ và Γout = Γ 𝐿 ∗

- Hệ số KĐCS lớn nhất đạt được:

Ta thấy hàm này chỉ phụ thuộc vào ma trận [S] và không phụ thuộc ZS và ZL

Vì vậy hệ số khuếch đại công suất lớn nhất đặc trưng riêng cho mỗi transistor

- Giải ra với ΓS và ΓL ta được: Γ 𝑆 = 𝐵 1 ± √𝐵 1 2 − 4|𝐶 1 | 2

- Với các hệ số được tính như sau:

Câu 8: Nêu các bước để thiết kế mạch khuếch đại RF đạt được hệ số KĐCS bất kỳ?

*Đánh giá sai số đơn hướng:

Với U là hệ số đặc trưng đơn hướng và được tính bằng biểu thức:

Sai số đơn hướng thường nhỏ hơn 1 dB

- Nếu sai số đơn hướng không thỏa mãn: sai số hệ số khuếch đại lớn

→ Sử dụng GP, công suất truyền đạt GT không dùng được vì ZS phụ thuộc vào

ZL GP chỉ phụ thuộc vào ZL

- GP đạt cực đại khi RL = 0, khi đó:

- Xác định ZL trên vòng trong gp và GP và nằm trong vùng ổn định tải

- Để có GP ta tính Zin khi thực hiện 𝑍 𝑆 = 𝑍 𝑖𝑛 ∗ trong vùng ổn định nguồn

- Nếu không nằm ở vùng ổn định nguồn → ta chọn lại ZL và thực hiện lại các bước từ đầu với các nghiệm

- Xét hệ số khuếch đại của mạch phối hợp trở kháng vào/ra với trường hợp đơn hướng ta có:

- Các hệ số này cực đại khi ΓS = S 11 ∗ và ΓL = S 22 ∗ Khi đó giá trị GS và GL là:

- Chuẩn hóa hệ số khuếch đại công suất ta có:

- Biến đổi biểu thức ta được:

- Họ vòng tròn GS trên mặt phẳng ΓS:

- Họ vòng tròn GL trên mặt phẳng ΓL:

+ Tâm của họ vòng tròn nằm trên các đường thẳng có hệ số góc là pha của

+ Khi gS (hoặc gL) =1 (có hệ số KĐCS cực đại) thì RS (hoặc RL) = 0 và tâm đồ thị khi đó suy biến thành điểm 𝑆 11 ∗ hoặc 𝑆 22 ∗

+ Các vòng tròn có hệ số KĐCS bằng 0 dB (GS = 1 hoặc GL = 1) luôn đi qua tâm đồ thị Smith

+ Việc chọn Γ 𝑆 và Γ 𝐿 là bất kỳ, tuy nhiên phải chọn trong vùng ổn định (ổn định có điều kiện) và nên chọn Γ 𝑆 , Γ 𝐿 gần nhất với tâm đồ thị Smith để tăng phối hợp

Câu 9: Trình bày cách phối hợp trở kháng ở đầu vào, đầu ra trên mạch khuếch đại?

*Các phương pháp phối hợp trở kháng

- Phương pháp dùng biến áp λg/4

- Phương pháp dùng 1 phần tử kháng thuần

- Cách xác định điểm ZL, ZS trên đồ thị Smith Ta phải chuyển về giá trị chuẩn hóa bằng cách chia ZL, ZS cho Z0 Ví dụ: 𝑍̅̅̅ 𝐿 = a+jb thì a là chỉ số nằm trên trục đơn vị (có đường tròn), b là đường cong trên đồ thị Smith Điểm ZL là giao giữa đường tròn có giá trị a và đường cong có giá trị b Đối với trở kháng (Z): nếu là +jb thì lấy giá trị nửa trên, nếu là -jb thì lấy giá trị nửa dưới đường tròn Smith Đối với dẫn nạp (Y): nếu là +jb thì lấy giá trị nửa dưới, nếu là -jb thì lấy giá trị nửa trên đường tròn Smith

- Mắc stub có 2 điểm mắc là M và N Điểm mắc stub là giao điểm giữa đường tròn Kd = 1 và đường tròn đi qua điểm trở kháng tải ZL Ta cần tìm được khoảng cách giữa tải và điểm mắc stub (d) và độ dài đoạn dây mắc thêm (lS)

Tiêu đề	Tài liệu ôn tập học phần Thiết kế mạch điện tử
Tác giả	Võ Văn Toàn
Trường học	Học viện Kỹ thuật Quân sự
Chuyên ngành	Thiết kế mạch điện tử
Thể loại	Tài liệu ôn tập
Năm xuất bản	2024
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	60
Dung lượng	3,56 MB