lý thuyết điện tử thông tin

Trang 1 PHAÀN I LYÙ THUYEÁT Trang 2 Chương 1: MẠCH LỌC TÍCH CỰC 1-1 Hàm truyền có đáp ứng phẳng tối đa: Còn gọi là hàm Butterworth. Khi bậc của bộ lọc tăng lên, tần số cắt không thay đổi, nhưng độ dốc của bộ lọc tăng dần đến lý tưởng. Khi thiết kế các bộ lọc bậc cao: 3, 4, 5 ta dựa vào bảng các hàm Butterworth đã chuẩn hóa. 1-2 Mạch lọc tích cực bậc nhất a- Mạch lọc thông thấp bậc nhất: LTT1 Hàm truyền: ( ) ( ) ( ) SCR1 A SV S V SH 11 0V 1 2 + == (1) 3 2 0V R R 1A += (2) 12 C CR 1 =ω (3) C 1 V 2 (S) R 1 + - R 2 R 3 Bộ khuếch đại đảo ω ω C 0 A V0 H(S) C 1 R 1 R 2 + - Bộ khuếch đại không đảo Trang 3 Hàm truyền: ( ) ( ) ( ) SCR1 A SV S V SH 12 0V 1 2 + == (1) 1 2 0V R R A −= (2) 12 C CR 1 =ω (3) b- Mạch lọc thông cao bậc nhất Hàm truyền: ( ) ( ) ( ) SRC 1 1 A SV S V SH 11 0V 1 2 + == (1) 1 2 0V R R A −= (2) 11 t CR 1 =ω (3) 1-3 Mạch lọc tích cực bậc hai a- Mạch LTT2 C 1 V 2 (S) R 1 R 2 + - ω 11 1 RC 1 =ω 0 A V0 H(S) C 1 V 2 (S) R + - V 1 (S) R R R C 2 C 2 Mạch hồi tiếp âm một vòng Trang 4 A V0 = 1 (1) 21 2 2 0 CCR 1 =ω (2) 10 C2 2 R ω = (3) 1 22 0 2 CR 1 C ω = (4) 1 2 0V R R A −= (1) 3221 2 0 RRCC 1 =ω (2) Nếu chọn: ( ) 2 1 0V2 1 2 b A1b4 C C + = (3) 10 1 2 Cf4 b R π = (4) 0V 2 1 A R R = (5) 221 2 0 2 2 3 RCCf4 b R π = (6) C 1 V 2 (S) R 1 V 1 (S) R 3 R 2 C 2 + - Mạch hồi tiếp âm 2 vòng C 1 V 2 (S) R 1 R 4 V 1 (S) R 3 R 2 C 2 + - Mạch LTT2 dùng hồi tiếp dương Trang 5 Trường hợp 1: A V0 = 1 (R 3 = 0). Nếu chọn 2 1 2 1 2 b b 4 C C = (1) Thì 10 1 21 Cf4 b RR π == (2) 2121 2 0 CCRR 1 =ω (3) Trường hợp 2: R 1 = R 2 = R; C 1 = C 2 = C; ⇒ A V0 ≠ 1. RC 1 0 =ω (1) 4 3 0V R R 123A +=−= (2) ⇒ 59,022 R R 4 3 =−= (3) b- Mạch LTC2 Trường hợp 1: A V0 = 1 và C 1 = C 2 = C. 21 2 2 0 RRC 1 =ω (1) C 2 R 0 1 ω = (2) 2 R R 1 2 = (3) C 1 V 2 (S) R 1 R 4 V 1 (S) R 3 R 2 C 2 + - Bộ LTC dùng hồi tiếp dương Trang 6 Trường hợp 2: C 1 = C 2 = C; R 1 = R 2 = R; RC 1 0 =ω (1) 23 R R 1A 4 3 0V −=+= (2) ⇒ 59,022 R R 4 3 =−= (3) c- Mạch LTD2: Xét trường hợp C 1 = C 2 = C ta có: 3 321 11 0 R'RC2 1 RRR RR C2 1 f π = + π = (1) 1 3 01 0V R2 R CR Q A = ω = (2) ( ) 21 213 30 RR RRR 2 1 CR 2 1 Q + =ω= (3) CR 1 Q f D 3 0 π == (4) C 1 V 2 (S) R 1 V 1 (S) R 3 R 2 C 2 + - Bộ LTD hồi tiếp âm 2 vòng ω min ω max ω D ω Q H Trang 7 21 21 RR R R 'R + = (5) ẹieu kieọn: A 0L > 2Q 2 . Haứm truyen: ( ) ( )( ) 2211 21 1 2 RSC1RSC1 R SC Z Z SH ++ == (1) 11 1 CR2 1 f = (2) 22 2 CR2 1 f = (3) 21 3 RC2 1 f = (4) ( ) 3 1 0V f f lg10dBA = C 1 R 1 R 2 C 2 + - LTD baọc 2 f 1 f 0 A H(dB) f 2 f 3 - 40dB Trang 8 Chương 2: KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT CAO TẦN (KĐCSCT) 2-1 Góc cắt của bộ KĐCSCT: Góc cắt tính theo độ: T t T 180 0 00 − =θ (1) Các thành phần dòng điện ra được tính dựa theo hệ số phân giải xung dòng điện ra của Transistor: - Thành phần trung bình một chiều: ( ) ( ) θα=θα= 0m0max0 I . I I - Thành phần hài bậc nhất: ( ) ( ) θα=θα= 1m1max1 I . I I - Thành phần hài bậc n: ( ) ( ) θα=θα= nmnmaxn I . I I 2-2 Các mode hoạt động của bộ KĐCSCT lớp C dùng Transistor V m V m V min C A 0 i b V θ B D V max V b i C I max T t 0 ω θ t I max Hình 2 - 1 Dạng đặc tuyến động và giản đồ thời gian của dòng điện ở chế độ C h fe f cao β 0 = h FE 0,707 β 0 f 1 0 0,3f β 3f β f β f T f trungbình f thấp Trang 9 Dải tần số làm việc của Transistor được chia làm 3 đoạn: - f 0 ≤ f β : tần số thấp, các tham số được coi là không thay đổi; h fe = β 0 ; - 0,3f β ≤ f 0 ≤ 3 f β : tần số trung bình, các tham số của Transistor thay đổi và xuất hiện điện trở ký sinh (r bb’ ), điện dung ký sinh (C b’e , C b’c ) 2 0 fe 2 0 0 * f f 1 h 1         + =         ω ω + β =β ββ (3) - f 0 ≥ 3 f β : tần số cao, các tham số của Transistor thay đổi, xuất hiện r bb’ , C b’e , C b’c và các điệm cảm ký sinh L ks . 0 0 0 0 f f jj ββ β−= ω ω β−=β (4) Trong giáo trình Điện tử thông tin chủ yếu chúng ta sẽ nghiên cứu bộ KĐCSCT ở tần số thấp và tần số trung bình và chỉ xét ở chế độ kém áp. (Transistor như mộ nguồn dòng) 2-3 Bộ KĐCSCT dùng Transistor 1. Bộ KĐCSCT dùng Transistor ở chế độ kém áp mắc Emitter chung. Các bước thiết kế bộ KĐCSCT khi chưa kể đến ảnh hưởng của mạch ghép đầu vào và đầu ra (Chú ý: các bước thiết kế không nhất thiết theo trình tự đưa ra) 0- Xác đònh phạm vi làm việc của Transistor theo (2-2) để vẽ sơ đồ tương đương tín hiệu nhỏ chó đúng. 1- V CC = (0,5 ÷ 0,8)V CEmax cho phép 2- Chọn góc cắt: θ = 60 0 ÷ 90 0 3- Chọn hệ số lợi dụng điện áp: ξ 1 = 0,85 ÷ 0,95 = V Cm1 /V CC. C C L C + V BB - L ch C ng C ng L ch C ng R E e n R b R n C ng L C |h fe |i’ b C’ C C b’e r b’e C * M R tđ1 I’ n R 1 C * b’e Trang 10 4- Xác đònh biên độ hài bậc nhất trên Collector: V Cm1 = ξ 1 V CC . 5- Xác đònh các dòng điện: ( ) * 1 1Cm n I 'I βθγ = ; ( ) [ ] 1tđ1c'bTnn R C 1 ' I I θγω+= BOnB I t cos ' I i −ω= ; bmn I ' I = ; * CO BO I I β = ; ( ) ( ) 1Cm 1 0 CO II θγ θγ = 6- * M * e'b * b CC'C += ; ( ) θ−πγ = 1 e'b * e'b C C ; ( ) ( ) θ−πγ θγω = 1 11tđc'be'bT * M R C C C ( ) [ ] ( ) θ−πγ θγω+ = 1 1tđc'bTe'b * b R C 1 C 'C * 'b iEC Cj 1 Z ω = ; ( )       θγβ+= 1 * c'b * e'b 1CC Nếu kể cả r b’e ta có: Z’ iEC = r b’e //Z iEC Nếu r b’e >> Z iEC ta có Z’ iEC ≈ Z iEC Nếu r b’e so sánh được với Z iEC ta có: ( ) 2 0 e'b 2 0e'be'b e'b iEC 1 r Cr1 r Z         ω ω + = ω+ = β 7- Biên độ điện áp kích thích vào: V bm1 = I’ n |Z iEC | 8- Công suất vào của nguồn kích thích: iEC 2 ni Z.'I 2 1 P = 9- Xác đònh trở kháng nguồn tương đương e'bnn C R =τ T fe e'be'b h 1 Cr ω = ω ==τ β β Để dòng điện đầu vào không bò méo thì: β τ=τ n [...]... e n (1) + Cin: điện dung ban đầu khi e = 0 + ϕ: hiệu điện thế tiếp xúc ϕsi ≈ 0,7V Trang 27 + 1 1 n: hệ số phụ thuộc loại varicap n = , ,1,2 3 2 + e = Vpc + ∆e (2) với Vpc: điện áp phân cực ban đầu cho varicap ∆e = VΩ cos Ωt + Vω0 cos ω 0 t (3) CV VC1 VC0 VC2 Vpc V 0 VΩ Trong thực tế ta phải tìm mọi cách để giảm ảnh hưởng của điện áp cáo tần trên varicap, khi đó: ∆e = VΩ cos Ωt (4) Gọi điện áp AC trên... Công suất tải tin: Pω0 V02 = 2R L (6) Trang 24 Công suất hai biên tần: Pbt = Pω 0 - m2 2 (7)  m2   + Pbt = Pω0 1 +  2    - Công suất điều biên: PAM = Pω0 - Hệ số lợi dụng công suất: k = - Công suất điều biên lớn nhất: PAM max = Pω0 (1 + m ) Pbt PAM (8) (9) 2 (10) Đây là điều kiện để chọn Transistor sao cho PAMmax < PCmax b- Điều biên Collector Điện áp Collector biến đổi theo điện áp âm tần:... và điều hưởng tần số trung tâm - Những linh kiện bên ngoài ít ∗ Khả năng làm việc ở tần số cao Dễ dàng trong việc điều hưởng Khuyết điểm: - Sự thiếu thốn thông tin về biên độ tín hiệu - Tự động điều chỉnh hệ số khuếch đại khó 5-2 Sơ đồ khối và nguyên lý hoạt động của PLL Vi(t) = Visinωit Bộ so pha Vp(t) Vo(t) = Vocos(ωot + ϕ) LTT KĐ Vd(t) VCO Sơ đồ khối của PLL ∗ Vòng điều khiển pha có nhiệm vụ phát... tính toán đơn giản do ωp ≈ ωq ta coi ω 0 =  Cq   ω p = ω q 1 +  2C  p   Ltđ ωq ω0 Ctđ 2 (1) (2) jXq 0 ωp + ωq ωp ω Ctđ Biết ω 0 , Cq, Cp ta tính được ωq Trang 21 1 ω C q - Điện cảm riêng của thạch anh: L q = - (3) Điện cảm tương đương của thạch anh: 2 q 2  ω0    −1 ω   q L tđ = 2 ω0 C p + C q − ω2 L q C q C p 0 [ (4) ] Z tđTA = jω 0 L tđ - C tđ = (5) C1C 2 1 = ω L tđ C1 + C 2 (6) 2 0... gây ra theo điện áp điều chế VΩ L CV0 L a C3 CV0 CV0 L C4 c b  VΩ  ∆fa ≈ 0,5nf 0    ϕ + Vpc    (8) Trang 28  VΩ   C V 0  ∆f b ≈ 0,5nf 0     ϕ + Vpc   C V 0 + C 3    (9)  VΩ   C V 0  ∆f c ≈ 0,5nf 0     ϕ + Vpc   C V 0 + C 4    (10) Mắc Varicap đơn: +VCC Ra LK R2 R Cng R1 C RE Lch CV0 C C R LK E RE CV0 B VCC V thì VRE = CC tạo phân cực ngược cho varicap Điện trở R thường... mắc varicap đẩy kéo triệt tiêu được hoàn toàn sóng cao tần trên varicap nên các công C V1 C V 2 C C = V1 = V 2 nếu C V1 = C V 2 thức 8, 9, 10 ở trên được tính chính xác hơn C V 0 = C V1 + C V 2 2 2 Về lý thuyết C V 0 (1 ÷ 100 pF ) , trên thực tế giá trò hay gặp C V 0 = 10 ÷ 50 pF ; ví dụ C V1 = C V 2 = 50 pF ⇒ C V 0 = 25 pF Các bước thiết kế được tiến hành như 2 phần ở trên d- Ổn đònh tần số trung tâm... bộ dao động: độ di tần hẹp - Ổn đònh nguồn cung cấp, sử dụng các điện trở bù nhiệt - Hạ thấp tần số trung gian của bộ điều tần để nâng cao độ ổn đònh tần số - Sử dụng hệ thống tự động điều chỉnh tần số AFC-F: chỉ điều chỉnh thô - Sử dụng hệ thống tự động điều chỉnh tần số hỗn hợp AFC-F và AFC-P: AFC-F điều chỉnh thô, còn AFC-P điều chỉnh tinh đưa ∆f → 0 Trang 30 Chương 5: VÒNG GIỮ PHA PLL 5-1 Những... 1- VCC = (0,5 ÷ 0,8)VCEmax cho phép 2- Chọn góc cắt tối ưu: θ TƯ = 180 k 3- Chọn hệ số lợi dụng điện áp: ξk = ξ1 =0,85 ÷ 0,95 = VCm1/VCC = VCmk/VCC VCmk = ξkVCC 4- Xác đònh xung dòng hài bậc k * * ICmk = γ k (θ ) β I'm = γ k (θ ) β I bm1 5- Xác đònh công suất hữu ích trên tải ứng với hài bậc k PLk = 6- Điện R tđk 1 1 γ k (θ) 1 γk 1 αk I Cmk VCmk = I Cm1 VCm1 = PL1 = PL1 2 2 γ 1 (θ) 2 γ1 2 α1 trở cộng... Thiết kế phần điều biên: VΩ = mV0 = mVCm1 Trang 25 - Phổ của điều biên VAM (t ) (theo 3) và vẽ phổ - Tính công suất hai biên tần (theo 7) - Tính hệ số lợi dụng công suất k (theo 9) - Kiểm tra điều kiện điện áp (theo 12) - Kiểm tra điều kiện công suất (theo 14) 4-2 Điều tần và điều pha a- Quan hệ giữa điều tần và điều pha Dao động điều hòa sóng mang: V0 (t ) = V0 cos(ω 0 t + ϕ 0 ) = V0 cos ϕ(t ) (1) Tín... 0,3fβ ≤ f0 ≤ 3fβ dùng Transistor + LC hoặc dùng Transistor + thạch anh - Bộ tạo dao động ở tần số siêu cao: dùng Diode Tunel, Diode Gunn - Các tham số cơ bản của mạch dao động: tần số dao động, biên độ điện áp ra, độ ổn đònh tần số, công suất ra, hiệu suất - Trong chương 3 ta chỉ xét mạch dao động LC, dao động thạch anh và chỉ xét điều kiện dao động của mạch Bộ khuếch đại A V1 Bộ hồi tiếp β - Hệ số khuếch . C b’c và các điệm cảm ký sinh L ks . 0 0 0 0 f f jj ββ β−= ω ω β−=β (4) Trong giáo trình Điện tử thông tin chủ yếu chúng ta sẽ nghiên cứu bộ KĐCSCT ở tần số thấp và tần số trung bình và chỉ xét. Góc cắt tính theo độ: T t T 180 0 00 − =θ (1) Các thành phần dòng điện ra được tính dựa theo hệ số phân giải xung dòng điện ra của Transistor: - Thành phần trung bình một chiều: ( ) ( ) θα=θα= 0m0max0 I . I I . f 0 ≤ 3 f β : tần số trung bình, các tham số của Transistor thay đổi và xuất hiện điện trở ký sinh (r bb’ ), điện dung ký sinh (C b’e , C b’c ) 2 0 fe 2 0 0 * f f 1 h 1         + =         ω ω + β =β ββ