Giao trinh Điện Tử Thông Tin

PHẦN I LÝ THUYẾT Trang Chương 1: MẠCH LỌC TÍCH CỰC 1.1Hàm truyền có đáp ứng phẳng tối đa: Còn gọi hàm Butterworth Khi bậc lọc tăng lên, tần số cắt không thay đổi, độ dốc lọc tăng dần đến lý tưởng Khi thiết kế lọc bậc cao: 3, 4, ta dựa vào bảng hàm Butterworth chuẩn hóa 1.2 Mạch lọc tích cực bậc a- Mạch lọc thông thấp bậc nhất: LTT1 R1 + - C1 R3 V2(S) R2 Bộ khuếch đại khong đảo Hàm truyền: H S  A V0 V2  S  V1 S 1 R 1C1S (1) H(S) AV0 C A V 1 (2) R1C1 C1 R2 R1 + - C  R2 R3  Bộ khuếch đại đảo Trang (3) Hàm truyền: H S  (1) R2 R1 (2) R 2C1 (3) A V  C  A V0 V2  S  V1 S 1 R 2C1S b- Mạch lọc thông cao bậc R2 C1 Hàm truyền: H S  + - R1 V2  S  V1 S H(S) V2(S) A V0 1 C1R1S (1) AV0 A V  t  1.3 1  R2 R1 (2) R1C1 (3) Mạch lọc tích cực bậc hai C1 a- Mạch LTT2 R C2 R R C2 + - R V1(S)  C1R1 V2(S) Mạch hồi tiếp âm vòng AV0 = (1) Trang R C1C  20  2 0C1 (3)  R 2C1 C2  (4) R1 V1(S) C2 R2 C1 + - R (2) R3 V2(S) Mạch hồi tiếp aâm voøng A V  R2 R1 (1) C1C 2R 2R  20  Nếu chọn: (2) C 4b2 1 A V   C1 b12 (3) R2  b1 4f0C1 (4) R1  R2 A V0 (5) R3  b2 4 f C1C 2R (6) 2 C2 R1 R2 C1 + V1(S) R3 V2(S) R4 Mạch LTT2 dùng hồi tiếp dương Trường hợp 1: AV0 = (R3 = 0) Trang Nếu chọn C 4b2  C1 b1 (1) b1 4f0C1 (2) Thì R1 R  R 1R 2C1C  20  (3) Trường hợp 2: R1 = R2 = R; C1 = C2 = C;  AV0  1 RC 0  A V 3   (1) 1 R3 2  R4 R3 R4 (2) 0,59 (3) b- Maïch LTC2 R2 V1(S) C C2 R1 + - R3 V2(S) R4 Bộ LTC dùng hồi tiếp dương Trường hợp 1: AV0 = C1 = C2 = C  20  C R 1R (1) R1   0C (2) R1 (3) R2  Trường hợp 2: C1 = C2 = C; R1 = R2 = R; Trang 0  RC A V 1  (1) R3 3 R4 R3 2  R4 (2) 0,59 (3) c- Maïch LTD2: V1(S) R1 R3 C1 + - C2 R2 V2(S) Bộ LTD hồi tiếp âm vòng Xét trường hợp C1 = C2 = C ta có: f0  R1  R1 1  2C R1R 2R 2C R'R A V0  (1) R Q  R1C 2R (2) 1 R  R1  R  Q   0R 3C  2 R1R D (3) f0  Q R 3C (4) H Q min  max  D R' R1R R1  R (5) Trang Điều kiện: A0L > 2Q2 R2 C2 R1 + - C1 LTD bậc Hàm truyền: H S  Z2 SC1R  Z1 1 SC1R1 1 SC2R  (1) H(dB) A f3 40d f2 B f f1 2R1C1 (2) f2  2R 2C (3) f3  2C1R (4) f1  A V  dB 10lg f1 f3 Trang Chương 2: KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT CAO TẦN (KĐCSCT) 2.1 Góc cắt KĐCSCT: iC ib D Imax t Imax Vb C A 0V B  Vmin Vmax Vm Vm t0 T Hình 2-1 Dạng đặc tuyến động giản đồ thời gian dòng điện chế độ T C  t0 Góc cắt tính theo độ:  1800 T (1) Các thành phần dòng điện tính dựa theo hệ số phân giải xung dòng điện Transistor: - Thành phần trung bình chieàu: I I max.   I m    - Thành phần hài bậc nhất: I I max. 1  I m 1  - Thành phần hài bậc n: I n I max. n   I m n   2.2Caùc mode Transistor hoạt động 0 = 0,707 hFE 0 KĐCSCT hfe lớp C dùng 0,3f fthấp f ftrungbình 3f fT fcao Dải tần số làm việc Transistor chia làm đoạn: Trang f - f0  f: tần số thấp, tham số coi không thay đổi; hfe = 0; - 0,3f  f0  f: tần số trung bình, tham số Transistor thay đổi xuất điện trở ký sinh (r bb’), điện dung ký sinh (Cb’e, Cb’c) * 0    1       - hfe  f  1   f    (3) f0  f: tần số cao, tham số Transistor thay đổi, xuất rbb’, Cb’e, Cb’c điệm cảm ký sinh Lks    j  0  j f (4) f0 Trong giáo trình Điện tử thông tin chủ yếu nghiên cứu KĐCSCT tần số thấp tần số trung bình xét chế độ áp (Transistor mộ nguồn dòng) 2.3 Bộ KĐCSCT dùng Transistor Bộ KĐCSCT dùng Transistor chế độ áp mắc Emitter chung Cng Rn Cng Lch Lch LC CC Rb en + Cng RE Cng VBB - I’n R1 rb’e C * b’e * CM Cb’e L C |hfe|i’b Rtđ1 C’ C Các bước thiết kế KĐCSCT chưa kể đến ảnh hưởng mạch ghép đầu vào đầu (Chú ý: bước thiết kế không thiết theo trình tự đưa ra) 0- Xác đònh phạm vi làm việc Transistor theo (2-2) để vẽ sơ đồ tương đương tín hiệu nhỏ chó 1- VCC = (0,5  0,8)VCEmax cho phép 2- Chọn góc cắt:  = 600  900 Trang 3- Chọn hệ số lợi dụng điện áp: 1 = 0,85  0,95 = VCm1/VCC 4- Xác đònh biên độ hài bậc Collector: VCm1 = 1VCC 5- Xác đònh dòng điện: I 'n  I Cm1 * 1   ; I n I 'n 1  T C b'c1  R tñ1  i B I 'n cost  I BO ; I 'n I bm; I BO  * * * * 6- C'b C b'e  C M ; C b'e  C'*b  I CO *  ; I CO  0    I Cm1 1  C b'e  T C b'eC b'cR tñ11  * ; CM  1    1    C b'e 1  T C b'cR tñ1   1    ZiEC  *   * * ; C b'e C b'c 1  1     jC b'   Nếu kể rb’e ta có: Z’iEC = rb’e//ZiEC Nếu rb’e >> ZiEC ta có Z’iEC  ZiEC Nếu rb’e so sánh với ZiEC ta coù: ZiEC  rb'e 1  rb'eC b'e   rb'e   1       7- Biên độ điện áp kích thích vào: Vbm1 = I’n|ZiEC| 8- Công suất vào nguồn kích thích: Pi  I '2n ZiEC 9- Xác đònh trở kháng nguồn tương đương  n R nC b'e    rb'eC b'e  hfe    T Để dòng điện đầu vào không bò méo thì:  n   Trang 10 Vì sơ đồ làm việc tần số thấp nên hệ số hồi tiếp chọn 3.2 Đây sơ đồ B.C nên chọn n = 0,1 C1.C V C  C2 C1   BE   0,1 VBC C2 C1  C Giống 3.3 ta có C tđ = 253,5pF; chọn C0 = 270pF ta coù: C1  C 1 2,41.108    C 41,4nF C1.C n.C 0,1C  C1 = 0,1C1 + 0,1C2 = 0,1C1 + 4,14.10-9  0,9C1 = 4,14nF  C1 = 4,6nF Heä số khuếch đại sơ đồ mắc B.C h  h  A SZC  21b  p2R K // 112b  h11b  n  h21b  hfb  1; h 500 h11b  ie  5 hfe 100 h Zifaû 112b  500 n  0,1 Như trên: RK = 0LQ0 = 6,28.108.10-6.100 = 62,8K VCE C tñ 253,5.10 12 253,5.10 12 p    61.10  C1C VK 4,15.10 C1  C 2,41.10 A  3721.10 6.62,8.103 // 500 0,2 234// 500 31,88 Điều kiện biên độ để mạch dao động tự kích:  *  * * | A | |  | | A |.n 31,88x0,1 3,188 Suy mạch dao động II Dao động thạch anh: Bài 3.6: Mạch dao động tần số thấp kiểu Colpits Chú ý giả thiết giống 3.2 chưa biết L Cng Lch +VCC Cb C C1 RE Ce C2 B Trang 55 Điều kiện pha: để mạch dao động theo kiểu điểm C Colpits, thạch anh phải tương đương cuộn cảm, nghóa là: fq > f0 > fp Để đơn giản ta coi f0 nằm fq fp: f/2 f/2 fq f0 fp Mạch Colpits E.C  Cq   10 13      1,005fq fp fq 1 fq  1  11    C 10 p    fq  fp fq  1,005fq Mặt khác: f0   1,0025fq 2 f 107 9,975MHz Suy ra: fq   1,0025 1,0025 fp 1,005fq 10,025MHz fT 3500.106  35MHz f  hfe 100 f0 = 10MHz < 0,3f = 10,5MHz Suy sơ đồ làm việc tần số thấp Điện cảm riêng thạch anh: 1 10 Lq    2,55mH 12  13 3924 2fq C q 4.9,86.99,5.10 10   Trở kháng tương tương thạch anh tần số f0: Ztđ = j0Ltđ nên:  20L qC q  L tñ   C p  C q   20L qC qC p   20L qC q 4 2f02C qL q 4.9,86.1014.10 13.2,55.10 1,00572  L tñ  1,00572 4.9,86.10 10  10 13  1,00572 10 11  14   11 5  572.10 33,89H 34H 39,44.1014.0,428.10 13 C1C 1  2  7,5pF C1  C 4 f0 L tñ 4.9,86.1014.34.10 6 Chọn hệ số hồi tiếp: n= 0,01 V C   BE   n VCE C2 Suy C1 = 0,01C2 hoaëc C2 = 100C1 C1.100C1 7,5pF  100C1 757,5pF Suy ra: C tñ  C1  100C1 Vậy C2 = 100C1  75,75nF C1  7,75pF Hệ số khuếch đại sơ đồ maéc E.C * *   | h21e |  | h11 | A  SZC  p R K // *  n  | h11e |   C tñ  Trang 56 h21e = hfe = 100; h11e = rb’e = 500 h 500 Zifaû 11   5M  n 10 RK = 0LtñQ0 = 6,28.107.9,226.10-7.100 Suy RK = 57,94.100 = 5794 VCE C2 1    0,99 p  VK C1  C 1 n 1 0,01  100  0,99 2.5794.103 // 5M   0,2.5678 1135 A 10 500 11 Điều kiện biên độ để mạch tự kích:  * *  * | A | |  | | A |.n 1135 x0,0111,35 Suy mạch dao động Bài 3.5: Mạch làm việc ftrung bình mắc kiểu Clapp C C’1 E C’2 Điều kiện pha: tính trên, lưu ý VK thạch anh phải tương cuộn cảm, mà thạch anh C S phải tương đương cuộn cảm nghóa là: q’ < q < 0 < p CS=C0 fq = 9,975MHz vaø fp = 10,025MHz B fT 350.106 f   3,5MHz hfe 100 f0 = 10MHz < 3f = 10,5MHz Suy sơ đồ làm việc tần số trung bình phải kể CKS Các bước 3, 4, trên: Lq = 2,55mH; Ltđ = 34H Ctđ = 7,5pF = C1 nối tiếp C2 nối tiếp CS Để CS đònh tần số cộng hưởng mạch ta chọn CS