Lời cảm ơn Nhóm em xin chân thành gởi lời cảm ơn đến PGS. TS Hoàng Đình Chiến vì sự tâm huyết đối với sinh viên. Tuy chỉ học với thầy một học kì nhưng thầy đã giúp cho chúng em có cách nhìn đúng đắn hơn về cách dạy cũng như cách học. Học đi đôi với hành. Bây giờ chúng em đã dần quen với cách làm mạch và có thể áp dụng một số kiến thức lý thuyết trong việc phân tích mạch, tuy đôi khi kết quả làm ra không như ý muốn theo lý thuyết và và có cảm giác việc học trở nên thú vị hơn. Em cũng xin cảm ơn thầy vì những kiến thức hết sức bổ ích và thực tế mà thầy đã truyền tải cho chúng em. Em kính chúc thầy luôn khỏe mạnh và có nhiều niềm vui trong công việc cũng như trong cuộc sống. Mục lục Phần 1: Lý thuyết tổng hợp tần số 3 1. Tổng hợp tần số gián tiếp dùng PLL 3 1.1 Giới thiệu 3 1.2 Cơ bản về PLL 3 1.3 Tổng hợp tần số dùng PLL cơ bản: 3 1.4 Các dạng tổng hợp tần số dùng PLL 3 2. Tổng hợp tần số số trực tiếp DDS 3 2.1 Giới thiệu 3 2.2 Hoạt động 3 Phần 2: Điều kiện dao động 3 Phần 3: Các loại mạch dao động 3 1. Giới thiệu về mạch cộng hưởng LC 3 1.1 Dao động LC 3 1.2 Mạch cộng hưởng nối tiếp 3 1.3 Mạch cộng hưởng song song 3 2. Dao động thạch anh 3 2.1 Sơ đồ tương đương của Thạch Anh 3 2.2 Một số mạch dao động Thạch Anh 3 3. Mạch dao động Colpitts 3 4. Mạch dao động Clapp 3 5. Mạch dao động Hartley 3 Phần 4: Thực hiện mạch 3 Phần 1: Lý thuyết tổng hợp tần số Tổng hợp tần số là tạo ra nhiều tần số chuẩn từ một (hoặc vài) tần số chuẩn có độ ổn định cao. Phương pháp tổng hợp tần số cổ điển nhất là tổng hợp tần số trực tiếp sử dụng các tổ hợp dao động thạch anh. Ngày nay nó được thay thế bằng tổng hợp tần số gián tiếp dùng PLL. Và phương pháp mới nhất đó là tổng hợp tần số số trực tiếp có sự hỗ trợ của các chip tích hợp. 1. Tổng hợp tần số gián tiếp dùng PLL
ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CHƯƠNG TRÌNH KỸ SƯ CHẤT LƯỢNG CAO VIỆT PHÁP Đề tài: Thực hiện mạch tổng hợp tần số Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 12/2011 !" #$!%&'( )*&+&,!-.!/$!%&'" !"01-&23"! 04!!0!5236704!3&7893:!;;+&* ;<'0=>?3@977!A!04!-3!$;+&:> B2+04!/&&?0*C>D&8!"E/F23"G0!H-I&?J 23A!8!8"B2%/&G8A9F&2+/F23"00*%&!0!H7G.5 ;0K' L&@,!%&'30M8!"E"ENI01"&3:G23=%! ;+& L&8I;3/2A8O+&?0*!=2!=&02!GA0!H@9G 2 #5?!PG?!!HQ !" MDc lDc Phần 1: Lý thuyết tổng hợp tần số /?G!=22RS&TU0!V2R*K 9'!CW/G1!"X>D >?)33*93"NY!!">Z## 9'&4!W*/G1!"*1[G\!I ] Tổng hợp tần số gián tiếp dùng PLL ]] Giới thiệu ^ >Z0_8*##T+/8+>/V9X>DG G:!G!"NKA!0A23"33S!H?!JJG>!J !"NKA!*>-338A>-3`N>!=2X>D## ^ a2!C&\>Z0_8*/?G*K0 I,)!G0_8*_>b>!=28!CNY&?U 0!,X/F ^ )$M92!C&3&>Z0_8*9X>D GN>!\!=2E>D ;_9IG !X>D!H?!JG>!J` #5?!PG?!!Hc !" ]Q Cơ bản về PLL ^ >Z0_8*,3B2I/#### X>D&2R0?>1G5A3 ^ 2&A%'d8!'N%\## ^ G5'dW3##d&c'N% ^ T+&GGV\QI!H2?G!H9' E04!18N!H3 ^ #e!/+G/78\I!H2?!GS8N!H/W3SN -3/8!C&UI0IK\## ^ /+G//+>!//GT fV&?!=28!CI!H2>>10 13!!H ^ Hoạt động ##?NY\QI!H2I!H2S 0/+G//+>!//G0I!H2SG+e+G++!//GNYN2 8!B2N298N!H!MQI!H2I!H23B2/ e!/+G!C28!C0/+G//+>!//GJ/&3!\I!H2" 8!QI!H2*+!2 ]c Tổng hợp tần số dùng PLL cơ bản: ^ C>Z##JN##5&&N!M'd' N%\N>Z##N.!2 #5?!PG?!!Hg !" ^ !/&&?/!/W3I!H2W.200?GI !H2.2G!*C9/hGC*6! 82 ^ 2&A%>?,2\I!H200GN! ^ Hoạt động28!5&N!J?\##*3!## 8A\I!H2S0/+G//+>!//G0I!H2S G+e+G++!//GM&*\I!H2SN!0I !H2SG+e+G++!//GI!H23B2/e!/+GG./?!!=28!C0/+ G//+>!//G)90h3I!H2*9i*W/\ G+e+G++!//G ^ \G+e+G++!//G1"'!JjklJ>m"?G X>D6!82*N94%3/4I>DG+e+G++ !//G*]nnkl04!o]*eo]nnklJoQeoQnnkl0h3 ∆eoQnn^]nno]nnkl/41"&2?9!=22RO' 5'd8!%!!"92 #5?!PG?!!Hp !" ^ 5&&N!KG+e+G++!//GN-3 !$O'58!G"666!\N! ]g Các dạng tổng hợp tần số dùng PLL ]g] Tổng hợp tần số dùng PLL analog ^ !04!/JN!3"NYNG ^ 2&A%'d8!\N>Z##/ #5?!PG?!!Hq !" ^ C*GQpkl*G+e+G++!//G*]nklJ00h3I!H2 EQ0NG%!*]pkl ^ W3i*!=20W=.-3]pkl.-3@%!/2R *Z04!I!H2\G+e+G++!//GJd$!&2*G 8]pkl@%!3!&0!H*38A%! >b ]gQ Tổng hợp tần số dùng PLL multi-loop ^ C*N'X>D!=20_/8"%NG0 N!Y8r2h3*C?G3!G8%G 0*8N!H!MQ/!5!"O ^ 2&A%N>Z##&2/!^/ ^ *!=21!H&2/!^/D203522\H1 "23!5i,s&?Q/9G5C&!7 ^ k?X>DQ0_/0_/2!5N94%3OJ0_/Q N94%3/4' ^ ##2!5X>DN!G8%]t^Qukl \G+e+G++!//G/]kl5N94%3/]kl?GN.! ##3i/!0NG\N##EQ6!\NEQS ]n^]tJ\G+e+G++!//G9!OS]n^]nnC90N JN94%3/;3@O'T]n^]nnvlV #5?!PG?!!Hw !" Q Tổng hợp tần số số trực tiếp DDS Q] Giới thiệu ^ G1!"T>!G+>!!/3+!V/8r2hC?G I!H2*0A23=)*9E>DGG:!G0!x&G./?! -3&320A23"JN?I!H2`a2!C&\/X>DA H&?I5EJ0!H?G!@ '!% ^ 1"33/>?8"\'N%0##!H8"3 Y&h>D92!C&\%Q9'4!AH&?I3 G!C9'/!*i/9'!92C QQ Hoạt động ^ 2&A%'d8!\N ^ ?NY/92!M!C&\>?*>94!>?0/W3 ;GC?>?*&4! ^ ,sB2G3!B2&28y\>?* #5?!PG?!!Hu !" ^ 23C\G50_G_9'E04!23CG5>? *)"2*!=20KGIi*!=2!C&G5>?* ^ K-?!>!H9/92GN+2&2/G3i x28%$!!D2,2/8)90h3?\N+ 2&2/G!9N"&v!*,2/8"&x/5J8!3i G++0"&/?!Snk[!/G++E04!&28yI!H2&4!?G ^ v!*2[!K-\23C!;0KGIG5>?* $ N z0+eG& & z0+eG& & / N 4 /92 GM >? * T!J02A`V00KGI\S!C&E04!***C/N4{fk UN4/hG9L{fkC*>?*I,!C& /92GM!=2!" ^ 28!*2[!K-\0KGI!C&\>?*%!23C; >?*/AB2N23C!>!!//0+GGI !H2/3B2N/7C2&&20/?!!b2 8 #5?!PG?!!Ht !" Phần 2: Điều kiện dao động ^ H82"?! ^ H82"?!&?d!!" ^ !=28!H> ^ C&?> #5?!PG?!!H]n [...]... Việt 15 Báo cáo Dao động & tổng hợp tần số GVHD: PGS TS Hoàng Đình Chiến 3 Mạch dao động Colpitts - Tại tần số cộng hưởng : ZC1 + ZC2 + ZL = 0 - Nếu gọi: SVTH: Lê Thạch Giang – Trần Đại Việt 16 Báo cáo Dao động & tổng hợp tần số GVHD: PGS TS Hoàng Đình Chiến 4 Mạch dao động Clapp - Mạch dao động Clapp là một dạng của mạch dao động Colpitts, cuộn dây trong mạch dao động Colpitts được thay bằng mạch LC... nối tiếp - Tại tần số cộng hưởng : Zc1 + Zc2 + Zc0 + ZL = 0 Nếu gọi: Nếu C1,2>> C3⇒ Ceq ≈ C3 5 Mạch dao động Hartley - Tại tần số cộng hưởng : Zc + ZL1 + ZL2 = 0 SVTH: Lê Thạch Giang – Trần Đại Việt 17 Báo cáo Dao động & tổng hợp tần số GVHD: PGS TS Hoàng Đình Chiến SVTH: Lê Thạch Giang – Trần Đại Việt 18 Báo cáo Dao động & tổng hợp tần số GVHD: PGS TS Hoàng Đình Chiến Phần 4: Thực hiện mạch - - - VCO... 19 Báo cáo Dao động & tổng hợp tần số GVHD: PGS TS Hoàng Đình Chiến - - Mạch thực hiện sử dụng các IC: CD4060, CD4518 và CD4520 - - IC CD4046 chức các khối chức năng phase detector và VCO - IC 4518 và 4520 thực hiện các chức năng chia tần số • 4518: chia tần số với các tỷ lệ 2, 5, 10 • 4520: chia tần số với các tỷ lệ 2, 4, 8, 16 SVTH: Lê Thạch Giang – Trần Đại Việt 20 Báo cáo Dao động & tổng hợp tần. .. trong mạch - Ta có : (1) mà nên - (1).(2) => q = Q0.cos(ωt + ϕ) => I = ωQ0.sin(ωt + ϕ) - Dòng chạy trong mạch là dao động điều hòa hình sin với tần số - (2) Mạch trên gọi là mạch dao động điều hòa 1.2 Mạch cộng hưởng nối tiếp SVTH: Lê Thạch Giang – Trần Đại Việt 11 Báo cáo Dao động & tổng hợp tần số GVHD: PGS TS Hoàng Đình Chiến - Gồm tụ điện và cuộn cảm mắc nối tiếp Tần số cộng hưởng của mạch là tần số. .. đương của thạch anh theo tần số: SVTH: Lê Thạch Giang – Trần Đại Việt 14 Báo cáo Dao động & tổng hợp tần số GVHD: PGS TS Hoàng Đình Chiến - Trong khoảng ωs ωp, thạch anh có tính cảm kháng, dùng trong mạch dao động thạch anh kiểu song song - Tại ωs, thạch anh coi như thuần trở rT rất nhỏ, dùng trong mạch dao động thạch anh kiểu nối tiếp - Ta có tỉ số: 2.2 Một số mạch dao động Thạch Anh SVTH: Lê Thạch... = XC - Thực tế cuộn cảm L luôn có điện trở nội r, do đó tổng trở mạch là : Z = r + j(XL – XC) - Tại tần số cộng hưởng : Z0 = r Băng thông của mạch cộng hưởng: Bw = f2 – f1 f1, f2 là các tần số 2 bên tần số cộng hưởng mà tại đó - Nếu gọi Q = XL / r là hệ số phẩm chất của cuộn dây, ta có: 1.3 Mạch cộng hưởng song song SVTH: Lê Thạch Giang – Trần Đại Việt 12 Báo cáo Dao động & tổng hợp tần số GVHD:... - Số lượng 4 (C1, C2, C5, C6) 1 (C3) 1 (C4) 2 (R1, R2) 1 (R3) 1 (R6) 1 (R5) 1 1 1 - 21 Báo cáo Dao động & tổng hợp tần số GVHD: PGS TS Hoàng Đình Chiến - IC C4518 IC C4520 - - 1 1 - Các giá trị tần số của mạch: • • fmin = • fmax = fmin + • - f0 = 100 kHz fc = =1.2 kHz = 230.7 kHz = 88.16 kHz Sơ đồ layout của mạch: - - Sơ đồ mạch thực tế: SVTH: Lê Thạch Giang – Trần Đại Việt 22 Báo cáo Dao động & tổng. . .Báo cáo Dao động & tổng hợp tần số GVHD: PGS TS Hoàng Đình Chiến Phần 3: Các loại mạch dao động 1 Giới thiệu về mạch cộng hưởng LC 1.1 Dao động LC - Xét mạch như hình sau : - Mạch gồm tụ diện mắc song song với cuộn cảm tạo thành mạch kín - Để mạch hoạt động, đầu tiên khóa ở phía bên trái nguồn cấp năng lượng cho tụ điện.Sau... song song Tổng trở mạch: - Tại tần số cộng hưởng XLs = Xc: 2 Dao động thạch anh 2.1 Sơ đồ tương đương của Thạch Anh - Với : Lq lớn ( cỡ mH ) Cq cỡ 0.01 - 0.1 pF rq nhỏ, tính toán thường cho rq=0 Cp cỡ 10 – 100 pF - Trở kháng tương đương của thạch anh: SVTH: Lê Thạch Giang – Trần Đại Việt 13 Báo cáo Dao động & tổng hợp tần số GVHD: PGS TS Hoàng Đình Chiến - Tần số cộng hưởng nối tiếp: - Tần số cộng... controlled oscillator): điện áp input đầu vào quyết định tần số dao động fosc Điện áp ra của VCO Vosc được đưa vào bộ PD.Khi vòng được khóa thì fosc=fin • Nếu fin còn trong dải fmin và fmax thì PLL vẫn còn có thể khóa được Dải này gọi là dải khóa của PLL • Nếu fin nằm ngoài khoàng dải khóa thì VCO sẽ dao động tự do với tần số f 0 gọi là tần số trung tâm - Việc khóa có thể được bắt đầu lại nếu fi . G+e+G++!//G1"'!JjklJ>m"?G X>D6!82*N 94 %3 /4 I>DG+e+G++ !//G*]nnkl 04! o]*eo]nnklJoQeoQnnkl0h3 ∆eoQnn^]nno]nnkl /4 1"&2?9!=22RO' 5'd8!%!!"92 #5?!PG?!!Hp . k?X>DQ0_/0_/2!5N 94 %3OJ0_/Q N 94 %3 /4 ' ^ ##2!5X>DN!G8%]t^Qukl G+e+G++!//G/]kl5N 94 %3/]kl?GN.! ##3i/!0NGN##EQ6!NEQS ]n^]tJG+e+G++!//G9!OS]n^]nnC90N JN 94 %3/;3@O'T]n^]nnvlV #5?!PG?!!Hw . z0+eG& & / N 4 /92 GM >? * T!J02A`V00KGIS!C&E 04! ***C/N 4 {fk UN 4 /hG9L{fkC*>?*I,!C& /92GM!=2!" ^