đồ án tính toán bộ tiền khuếch đại công suất cho các hệ thống phát tín hiệu truyền hình

Tính toán tiền khuếch đại công suất cho hệ thống phát tín hiệu truyền hình với tham số sau: - Dải tần: 170 - 220 MHz - Pout: 1W (30 dBm) - Pin: 15 dBm - Hệ số sóng đứng đầu vào: sụt áp Rg tăng => kết điện áp chân C giảm, ngược lại điện áp đầu vào giảm điện áp chân C lại tăng => điện áp đầu ngược • pha với tín hiệu đầu vào Mạch mắc theo kiểu E chung ứng dụng nhiều thiết bị điện tử 2.2 - Transistor mắc theo kiểu C chung Mạch mắc theo kiểu C chung có chân C đấu vào mass dương nguồn (Lưu ý: phương diện xoay chiều dương nguồn tương đương với mass), Tín hiệu đưa vào cực B lấy cực E, mạch có sơ đồ sau : Mạch mắc kiểu C chung , tín hiệu đưa vào cực B lấy cực E Đặc điểm mạch khuyếch đại C chung • Tín hiệu đưa vào cực B lấy cực E • Biên độ tín hiệu biên độ tín hiệu vào : Vì mối BE luôn có giá trị khoảng 0,6V điện áp chân B tăng áp chân C tăng • nhiêu => biên độ tín hiệu biên độ tín hiệu vào Tín hiệu pha với tín hiệu vào : Vì điện áp vào tăng => điện áp • tăng, điện áp vào giảm điện áp giảm Cường độ tín hiệu mạnh cường độ tín hiệu vào nhiều lần : Vì tín hiệu vào có biên độ tăng => dòng IBE tăng => dòng ICE tăng gấp β lần dòng IBE ICE = β.IBE giả sử Transistor có hệ số khuyếch đại β = 50 lần dòng IBE tăng 1mA => dòng ICE tăng 50mA, dòng ICE dòng tín hiệu đầu ra, tín hiệu đầu có cường độ dòng điện mạnh • nhiều lần so với tín hiệu vào Mạch ứng dụng nhiều mạch khuyếch đại đêm (Damper), trước chia tín hiệu làm nhiều nhánh, người ta thường dùng mạch Damper để khuyếch đại cho tín hiệu khoẻ Ngoài mạch ứng dụng nhiều mạch ổn áp nguồn (ta tìm hiểu phần sau) 2.3 - Transistor mắc theo kiểu B chung Mạch mắc theo kiểu B chung có tín hiệu đưa vào chân E lấy chân C , chân B thoát mass thông qua tụ Mach mắc kiểu B chung sử dụng thực tế Mạch khuyếch đại kiểu B chung, khuyếch đại điện áp không khuyếch đại dòng điện - Các kiểu ghép tầng 3.1 - Ghép tầng qua tụ điện * Sơ đồ mạch ghép tầng qua tụ điện Mạch khuyếch đại đầu từ - có hai tầng khuyếch đại ghép với qua tụ điện • Ở sơ đồ mạch khuyếch đại đầu từ đài Cassette, mạch gồm hai tầng khuyếch đại mắc theo kiểu E chung, tầng ghép tín hiệu thông qua tụ điện, người ta sử dụng tụ C1 , C3 , C5 làm tụ nối tầng cho tín hiệu xoay chiều qua ngăn áp chiều lại, tụ C2 C4 có tác dụng thoát thành • phần xoay chiều từ chân E xuống mass, C6 tụ lọc nguồn Ưu điểm mạch đơn giản, dễ lắp mạch sử dụng nhiều thiết bị điện tử, nhược điểm không khai thác hết khả khuyếch đại • Transistor hệ số khuyếch đại không lớn Ở mạch khuyếch đại âm tần, tụ nối tầng thường dùng tụ hoá có • trị số từ 1µF ÷ 10µF Trong mạch khuyếch đại cao tần tụ nối tầng có trị số nhỏ khoảng vài nanô Fara 3.2 - Ghép tầng qua biến áp * Sơ đồ mạch trung tần tiếng Radio sử dụng biến áp ghép tầng Tầng Trung tần tiếng Radio sử dụng biến áp ghép tầng • Ở sơ đồ mạch trung tần Radio sử dụng biến áp ghép tầng, tín hiệu đầu tầng ghép qua biến áp để vào tầng phía sau • Ưu điểm mạch phối hợp trở kháng tầng khai thác tối ưu hệ số khuyếch đại , cuộn sơ cấp biến áp đấu song • song với tụ để cộng hưởng mạch khuyếch đại tần số cố định Nhược điểm : mạch hoạt động dải tần số rộng gây méo tần số, mạch chế tạo phức tạp chiếm nhiều diện tích 3.3 - Ghép tầng trực tiếp * Kiểu ghép tầng trực tiếp thường dùng mạch khuyếch đại công xuất âm tần Mạch khuyếch đại công xuất âm tần có đèn đảo pha Q1 ghép trực tiếp với hai đèn công xuất Q2 Q3 - Phương pháp kiểm tra tầng khuếch đại 4.1 - Trong mạch khuyếch đại ( chế độ A ) phân cực Mạch khuyếch đại phân cực Mạch khuyếch đại ( chế độ A) phân cực mạch có UBE ~ 0,6V ; UCE ~ 60% ÷ 70% Vcc Khi mạch phân cực ta thấy , tín hiệu có biên độ lớn không bị méo tín hiệu 4.2 - Mạch khuyếch đại ( chế độ A ) bị phân cực sai Mạch khuyếch đại bị phân cực sai, điện áp UCE thấp Mạch khuyếch đại bị phân cực sai, điện áp UCE cao • Khi mạch bị phân cực sai ( tức UCE thấp cao ) ta thấy tín • hiệu bị méo dạng, hệ số khuyếch đại mạch bị giảm mạnh Hiện tượng méo dạng gây tượng âm bị rè hay bị nghẹt mạch khuyếch đại âm tần Phương pháp kiểm tra tầng khuyếch đại • • • • Một tầng khuyếch đại ta kiểm tra thấy UCE thấp so với nguồn cao sấp sỉ nguồn => tầng khuyếch đại có vấn đề Nếu UCE thấp chập CE( hỏng Transistor) , đứt Rg Nếu UCE cao ~ Vcc đứt Rđt hỏng Transistor Một tầng khuyếch đại tốt thông thường có :UBE ~ 0,6V ; UCE ~ 60% ÷ 70% Vcc Bề rộng đường mạch (Trace Width, gọi tắt TW) KHÔNG ảnh hưởng NHIỀU đến việc chống nhiễu, số ý kiến cho TW nhỏ nhiễu chút xíu so với TW lớn (theo tính toán/mô họ) KHÔNG ĐÁNG KỂ Tuy nhiên, theo công thức tính toán Cross Talk Noise (Nhiễu tín hiệu) không đề cập đến TW, mà đề cập đến Khoảng Cách đường mạch Bề dày lớp cách điện Lớp Tín Hiệu Return Path Referrence (GND) Crosstalk ~ K / (1 + (D/H)*(D/H)) D: distance between two traces = center to center H: height above the reference plane Khoảng cách an toàn tín hiệu: Nếu đường mạch 10 mils khoảng cách tối thiểu đường (cạnh tới cạch) 3x TW = 30 mils, lí tưởng 50 mils Bạn có thắc mắc thấy số PCBs (bảng mạch in- print circuit board), đường mạch 6-8 mils Không phải số, mà HẦU HẾT Single End signals (tín hiệu đơn) sử dụng TW ~ 6-10 mils TW = 10 mils (1 Oz Copper) chịu dc dòng A nhiệt độ 20'C Như vậy, đường mạch to/rộng khoảng cách tín hiệu phải tăng, không gian để chạy, số tín hiệu chạy lớp bị hạn chế, Các yếu tố để chống nhiễu PCB + Tần số tín hiệu hoạt động: Cái định Vật Liệu làm PCB, Mỗi loại vật liệu tương ưng với khoảng tần số riêng đương nhiên giá khác + Dạng thiết kế (RF, High Speed, Analog, Digital, ) Với dạng có yêu cầu cụ riêng biệt Ví dụ: Bạn tke Mạch RF mà GND Fence Via/Plane chạy với tín hiệu RF hỏng toàn + Impedance: (Trở kháng Z) Hầu hết PCBs yêu cầu kiểm soát trở kháng (Impedance Control) để đạt dc hiệu suất cao Các bạn tham khảo định lí :Maximum power transfer theorem - Wikipedia, the free encyclopedia Nôm na này: Để đạt dc công suất lớn trờ kháng Ngõ Vào phải BẰNG Ngõ Ra Hãy tưởng tượng PCB (gồm linh kiện) Device (thiết bị) có INPUT OUTPUT Trong giới hạn viết nói đến Kiểm Soát Trở Kháng Bare PCB (chưa Asembly), không nói đến trở kháng linh kiện (Tụ, Trở, Cuộn, IC, ) dính đến Lí Thuyết Mạch + Impedance: (Trở kháng Z) Chú ý: PCB Bắt Buộc phải từ layers/lớp trở lên (Multilayer), Layer GND Bắt Buộc phải nằm kề Layer Signal/tín hiệu Trước SV, nghe nói đổ đồng để chống nhiễu, chống nhiễu Layer/Lớp thôi, lớp tín hiệu phải chèn lớp GND vào để chống nhiễu, đồng thời kiểm soát trở kháng (Impedance Control) Vậy Z = ?, Theo lí thuyết Z = 25 ~ 75 ohms, thực nghiệm cho thấy, 75 Ohm đạt hiệu suất cực đại xuất dòng điện rò (leakage current), người ta thấy Z ~ 53.3 Ohm lí tưởng Từ người ta làm tròn thành 50 Ohm cho dễ Bên Viễn Thông thường Z = 75 Ohm Mình nói Single End Signal nhé, Diferential Pairs gấp đôi ~ 100 Ohm -Công thức: Search "Impedance Calculator/Formula" công thức (mình ko nhớ công thức xài phần mềm quen rồi, bạn có thề dùng phần mềm miễn phí Impedance Calculator Polar Intrusment, hay dc :PCB Calculator -Các yếu tố ảnh hưởng đến Z (Single End Signal-Tín hiệu đơn hay Net thông thường: Trace Width: Bề rộng TW nhỏ Z lớn (6~10 mils nhỏ rồi) .Trace Thickness: Bề dày TT nhỏ Z lớn (Thường TT = Oz ~ 1.4 mils) Dielectric Thickness: Bề dày lớp cách điện (Prepreg hay Core) DT nhỏ Z nhỏ Min DT = mils .Dielectric Constant: Hằng số điện môi e (phụ thuộc vào vật liệu cấu thành PCB) e nhỏ Z lớn Hầu ta thay đổi thông số: "Trace Width: Bề rộng" "Dielectric Thickness: Bề dày lớp cách điện" Khi tăng DT Z tăng, lại vi phạm đến tổng số lớp bề dày PCB cho trước (Ví Dụ: Bề dày PCB 100 mils, tổng số Lớp 17 Layers, tăng DT (để đạt Z) Maximum Layers bị giảm) Do giảm "Trace Width: Bề rộng" ảnh hưởng mạnh đến trở kháng Tóm Lại: - Trở Kháng Z: Để đạt hiệu suất mong muốn + Chống nhiễu Layer/Lớp - "Trace Width: Bề rộng": Càng nhỏ > Z lớn (là điều mong muốn) Độ ổn định mạch phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bề rộng mạch gọi yếu tố (TW nhỏ: Dễ kiểm soát Z, Khoảng cách tín hiệu rộng, số Layers giảm, ) Ngoài nhiều yếu tố khác Component Placement (đặt linh kiện), Equal Length (cùng chiều dài mach), Splitting Power (Đổ đồng cho Nguồn), Thermal (Nhiệt), … [...]... ảnh hưởng NHIỀU đến việc chống nhiễu, một số ý kiến cho rằng TW nhỏ sẽ nhiễu hơn chút xíu so với TW lớn (theo tính toán/ mô phỏng của họ) nhưng KHÔNG ĐÁNG KỂ Tuy nhiên, theo công thức tính toán Cross Talk Noise (Nhiễu giữa các tín hiệu) thì không đề cập đến TW, mà chỉ đề cập đến Khoảng Cách giữa các đường mạch và Bề dày lớp cách điện giữa Lớp Tín Hiệu và Return Path Referrence (GND) Crosstalk ~ K /... khuyếch đại công xuất âm tần có đèn đảo pha Q1 được ghép trực tiếp với hai đèn công xuất Q2 và Q3 4 - Phương pháp kiểm tra một tầng khuếch đại 4.1 - Trong các mạch khuyếch đại ( chế độ A ) thì phân cực như thế nào là đúng Mạch khuyếch đại được phân cực đúng Mạch khuyếch đại ( chế độ A) được phân cực đúng là mạch có UBE ~ 0,6V ; UCE ~ 60% ÷ 70% Vcc Khi mạch được phân cực đúng ta thấy , tín hiệu ra... Mạch RF mà không có GND Fence Via/Plane chạy cùng với tín hiệu RF thì hỏng toàn bộ + Impedance: (Trở kháng Z) Hầu hết PCBs đều yêu cầu kiểm soát trở kháng (Impedance Control) để đạt dc hiệu suất cao nhất Các bạn tham khảo định lí :Maximum power transfer theorem - Wikipedia, the free encyclopedia Nôm na thế này: Để đạt dc công suất lớn nhất thì trờ kháng Ngõ Vào phải BẰNG Ngõ Ra Hãy tưởng tượng PCB (gồm... bị méo tín hiệu 4.2 - Mạch khuyếch đại ( chế độ A ) bị phân cực sai Mạch khuyếch đại bị phân cực sai, điện áp UCE quá thấp Mạch khuyếch đại bị phân cực sai, điện áp UCE quá cao • Khi mạch bị phân cực sai ( tức là UCE quá thấp hoặc quá cao ) ta thấy rằng tín • hiệu ra bị méo dạng, hệ số khuyếch đại của mạch bị giảm mạnh Hiện tượng méo dạng trên sẽ gây hiện tượng âm thanh bị rè hay bị nghẹt ở các mạch... đó thôi, còn giữa 2 lớp tín hiệu thì phải chèn 1 lớp GND vào giữa để chống nhiễu, đồng thời kiểm soát trở kháng (Impedance Control) Vậy Z = ?, Theo lí thuyết thì Z = 25 ~ 75 ohms, nhưng thực nghiệm cho thấy, tại 75 Ohm thì đạt hiệu suất cực đại nhưng xuất hiện dòng điện rò (leakage current), người ta thấy rằng Z ~ 53.3 Ohm là lí tưởng Từ đây người ta làm tròn thành 50 Ohm cho dễ Bên Viễn Thông thì... 6-10 mils TW = 10 mils (1 Oz Copper) là có thể chịu dc dòng 1 A tại nhiệt độ 20'C Như vậy, nếu đường mạch to/rộng thì khoảng cách giữa 2 tín hiệu phải tăng, ít không gian để chạy, số tín hiệu chạy trên 1 lớp bị hạn chế, 3 Các yếu tố cơ bản để chống nhiễu trong PCB + Tần số tín hiệu hoạt động: Cái này quyết định Vật Liệu làm PCB, Mỗi loại vật liệu sẽ tương ưng với khoảng tần số riêng và đương nhiên giá... trở kháng giữa các tầng do đó khai thác được tối ưu hệ số khuyếch đại , hơn nữa cuộn sơ cấp biến áp có thể đấu song • song với tụ để cộng hưởng khi mạch khuyếch đại ở một tần số cố định Nhược điểm : nếu mạch hoạt động ở dải tần số rộng thì gây méo tần số, mạch chế tạo phức tạp và chiếm nhiều diện tích 3.3 - Ghép tầng trực tiếp * Kiểu ghép tầng trực tiếp thường được dùng trong các mạch khuyếch đại công. .. center H: height above the reference plane Khoảng cách an toàn giữa các tín hiệu: Nếu đường mạch là 10 mils thì khoảng cách tối thiểu giữa 2 đường (cạnh tới cạch) là 3x TW = 30 mils, lí tưởng là 50 mils 2 Bạn có thắc mắc là thấy một số PCBs (bảng mạch in- print circuit board), đường mạch chỉ 6-8 mils Không phải một số, mà là HẦU HẾT các Single End signals (tín hiệu đơn) chỉ sử dụng TW ~ 6-10 mils TW = 10... Width: Bề rộng" là ảnh hưởng mạnh nhất đến trở kháng Tóm Lại: - Trở Kháng Z: Để đạt hiệu suất mong muốn + Chống nhiễu giữa các Layer/Lớp - "Trace Width: Bề rộng": Càng nhỏ > Z càng lớn (là điều mong muốn) Độ ổn định của mạch phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bề rộng mạch cũng có thể gọi là 1 trong những yếu tố đó (TW nhỏ: Dễ kiểm soát Z, Khoảng cách 2 tín hiệu càng rộng, số Layers giảm, ) Ngoài ra còn nhiều... Signal nhé, nếu Diferential Pairs thì gấp đôi ~ 100 Ohm -Công thức: Search "Impedance Calculator/Formula" là ra công thức (mình ko nhớ công thức vì xài phần mềm quen rồi, các bạn cũng có thề dùng phần mềm miễn phí Impedance Calculator của Polar Intrusment, hay tại đây cũng dc :PCB Calculator -Các yếu tố ảnh hưởng đến Z (Single End Signal -Tín hiệu đơn hay 1 Net thông thường: Trace Width: Bề rộng TW ... (theo tính toán/ mô họ) KHÔNG ĐÁNG KỂ Tuy nhiên, theo công thức tính toán Cross Talk Noise (Nhiễu tín hiệu) không đề cập đến TW, mà đề cập đến Khoảng Cách đường mạch Bề dày lớp cách điện Lớp Tín Hiệu. .. Biên độ tín hiệu biên độ tín hiệu vào : Vì mối BE luôn có giá trị khoảng 0,6V điện áp chân B tăng áp chân C tăng • nhiêu => biên độ tín hiệu biên độ tín hiệu vào Tín hiệu pha với tín hiệu vào... lần, • • mạch khuyếch đại điện áp Dòng điện tín hiệu lớn dòng tín hiệu vào không đáng kể Tín hiệu đầu ngược pha với tín hiệu đầu vào : điện áp tín hiệu vào tăng => dòng IBE tăng => dòng ICE tăng