kỹ thuật truyền thanh, chương 6

Kỹ thuật truyền thanh Trang 75 CHƯƠNG VI MẠCH DAO ĐỘNG, PHÁT TÍN HIỆU VÀ TỔNG HP TẦN SỐ Các hệ thống truyền thanh và truyền tin hiện đại yêu cầu có dạng sóng sin hay không sin có tần số ổn đònh, có khi còn yêu cầu cả một mạng rất nhiều sóng có tần số vừa ổn đònh, vừa có quan hệ liên kết nhau. Quan hệ hệ tần số liên kết nhau có thể được minh họa bởi một hệ thống nhiều bánh răng có tốc độ quay quan hệ liên kết nhau tỷ lệ nghòch với số răng của mỗi bánh. Do vậy mạch dao động, mạch đồng bộ tần số, mạch tổng hợp tần số là các thành phần quan trọng của kỹ thuật truyền thanh và truyền tin. I. Mạch dao động: 1.Nhắc lại nguyên lý mạch dao động: Nguyên lý mạch dao động có đường hồi tiếp âm đã được nói đến ở môn Điện tử cơ bản. Do vậy, phần này chỉ nhắc lại vấn đề một cách ngắn gọn. Nếu đưa đến ngõ vào của mạch khuếch đại có hệ số khuếch đại điện áp A v một tín hiệu điện áp V i thì lại ngõ ra ta có V o = A v V i . Nếu muốn vẫn có tín hiệu ra V o mà không cần điện áp vào V i thì phải lấy một phần bằng tỷ số  của tín hiệu ra tức V o , đưa trở lại ngõ vào thay thế cho tín hiệu V i . Muốn có điện áp ra V o giống như khi có V i vào mạch khuếch đại thì A v  : khối hồi tiếp Ra V o Vào V i (H.VI-1) Trang 76 Nguyễn Xuân Khai phải thỏa mãn điều kiện (H.VI- 1) V o = V i . Nếu thay V o = A v V i thì: V o = A v V i = V i . Vậy điều kiện là: A v = 1 (Đk Barkhausen) Điều kiện này là điều kiện Barhausen. Nếu  và A v đếu đặc trưng cho quan hệ biên độ lẫn góc pha của các tín hiệu ra và vào khối hồi tiếp và mạch khuếch đại thì điều kiện Barhausen: A v = 1 là điều kiện cân bằng pha và điều kiện cân bằng biên độ:         1 0arg 1 v v v A A A    Điều kiện cân bằng pha không có điều gì cần giải thích thêm nhưng điều kiện cân bằng biên độ cần phải được nói thêm cho phù hợp với thực tế. Khi cấp điện cho mạch dao động có đường hồi tiếp, nếu điều kiện cân bằng biên độ được thỏa thì mạch không bao giờ khởi động, vì như vậy về lý thuyết biên độ dao động của mạch ổn đònh ở mức khởi động là bằng không. Như vậy để cho mạch có thể khởi động thì |  A| phải lớn hơn một để biên độ có thể tăng từ không cho đến khi biên độ đạt mức cần thiết thì hệ số khuếch đại vòng hở |A| giảm xuống bằng 1 để có biên độ dao động ổn đònh. Để hiểu rõ điều kiện cân bằng pha và biên độ ta nghiên cứu mạch dao động cầu Wien và mạch dao động dòch pha. 2.Mạch dao động cầu Wien (H.VI-2): (điều kiện cân bằng pha) (điều kiện cân bằng biên độ) Mạch dao động gồm mạch khuếch đại có hệ số khuếch đại bằng: i if v R RR A   Khối hồi tiếp có hàm truyền hồi tiếp bằng: 2 21 Z ZZ    Ra Vào mạch khuếch đại Ra mạch khuếch đại Vi Vo R1 C1 R2 C2 Rf Ri + Khối hồi tiếp Kỹ thuật truyền thanh Trang 77 với jC RZ  1 11 1  ; jCR R Z  22 2 2 1  ; jC R jC R Z   2 2 2 2 2 1 1   Thông thường ta chọn C 1 = C 2 = C; R 1 = R 2 = R. Vậy: j C CRR R            1 3 2 . Vậy điều kiện Barhausen là: 1. 1 3 2           i if v R RR j C CRR R A    Điều kiện cân bằng pha là: Arg(  A v ) = 0; vậy 0 1 2    C CR hay RC f  2 1  ; RC 1   Điều kiện cân bằng biên độ là: khi 0 1 2    C CR 3 1 3  R R  |  A v | = 1 hay 3  v i if A R RR Để |  A v | > 1 tức A v > 3, lúc khởi động R i được thay bằng một mạch điện trở phụ thuộc vào biên độ dao động. Khi biên độ dao động bằng không lúc khởi động thì 3   i if v R RR A . Khi biên độ dao động tăng và đạt mức yêu cầu thì R i tăng đến mức 3   i if v R RR A . Mạch khuếch đại H.VI-2 Trang 78 Nguyễn Xuân Khai 3. Mạch dao động lệch pha: H.VI-3 Nút có điện áp V 2 : 0 . 2 . . 2 . 2 . 1                jCVV R V jCVV ra   (2) Nút có điện áp V ra  : 0 1 . 2           ra VjCVV (3) Sau khi loại V 1 và V 2 ta có hàm truyền của khối  bằng: j CR R CR C C V V vao ra         2232 . . 165       . Điều kiện Barhausen là: 1. 165 2232                   i f v R R j CRRCR C C A     . Điều kiện cân bằng pha cho biết tần số dao động: 0 16 223   CRR hay 62 1 RC f   . Điều kiện cân bằng biên độ cho biết hệ số khuếch đại tối thiểu của mạch khuếch đại: |  A v | = 1 tức |  | = 1/29 hay A v = -29. Mạch dao động gồm: - Mạch khuếch đại đảo pha có hệ số khuếch đại bằng: i f v R R A  . - Khối hồi tiếp  có hàm truyền hồi tiếp được tính từ ba phương trình Kirchoff (H.VI-3) Nút có điện áp V 1 : 0 . 1 . 2 . 1 . 1 .                jCVV R V jCVV vao   Ra Vi Vo R C R C R C RfRi + V ra  V vào  V 2 V 1 Kỹ thuật truyền thanh Trang 79 4. Mạch dao động ba điểm: Các mạch dao động có khung dao động ba điểm theo sơ đồ tổng quát sau đây: (H.VI-4a, b). H.VI-4 Ta có: to t io ZR Z VKV   . ; R o đặc trưng cho tổng trở ra của mạch khuếch đại.     231 231 231 231 . )( ZZZ ZZZ R ZZZ ZZZ K ZR ZK jA o to t v                231 231 231 21 231 231 231 231 31 1 .)( ZZZ ZZZ R ZZZ ZZ K ZZZ ZZZ R ZZZ ZZZ K ZZ Z jA oo v              Theo điều kiện Barhausen:     1 . )( 231231 21    ZZZZZZR ZZK jA o v  Thay Z = Xj, ta có:     1 . 231231 21    XXXXXXR XXK o K K.V i V i Z 3 Z 1 Z 2 V i V o R o ngõ vào mạch khuếch đại ngõ ra khối hồi tiếp ngõ vào khối hồi tiếp ngõ ra mạch khuếch đại K Z 3 Z 1 Z 2 R o V o b) K.V i V i khối hồi tiếp Z t   321 231 ZZZ ZZZ Z t    31 1 ZZ Z    Trang 80 Nguyễn Xuân Khai Điều kiện cân bằng pha: X 1 +X 2 +X 3 = 0. Điều kiện cân bằng biên độ:   1 . 2 1 231 21   X X K XXX XXK Vậy: 1 2 X X K  a. Nếu dùng mạch khuếch đại đảo, K < 0 thì: 0 1 2  X X , như vậy X 2 và X 1 phải là cùng một điện kháng. X 1 + X 2 + X 3 = 0. X 1 + X 2 = -X 3 X 3 phải là điện kháng khác loại với X 1 và X 2 nếu X 3 = L 3  thì  1 1 1 C X  ;  2 2 1 C X  ;          C j Z ta có mạch dao động Colpitts có sơ đồ H.VI-5a và H.VI-5b: H.VI-5 Điều kiện cân bằng pha cho: 0 11 3 21    L CC ; 321 21 2 LCC CC    ; 3 21 21 2 1 L CC CC f    Điều kiện cân bằng biên độ cho : Vi Vo b) L3 C2 Vcc CE Co Ci C1 Q RFC RB1 RB2 RE a) Vo Vi C1 L3 C2 Ro -K K.V i Kỹ thuật truyền thanh Trang 81 2 1 1 2 1 2 1 1 C C C C X X K       Khối khuếch đại K có thể là bất cứ mạch khuếch đại dùng linh kiện nào khác lắp thành mạch khuếch đại đảo như transistor trường, mạch khuếch đại thuật toán v.v . Nếu  3 3 1 C X  ;            3 3 C j Z thì X 1 = L 1 ; X 2 = L 2  ta có mạch dao động Hartley như H.VI-6a, b. Điều kiện cân bằng pha cho: X 1 + X 2 + X 3 = 0 . 0 1 3 21    C LL ;   321 2 1 CLL    ;   321 2 1 CLL f    Điều kiện cân bằng biên độ cho: 1 2 1 2 1 2 L L L L X X K    Cũng như mạch Colpitts, khối K có thể là bất cứ linh kiện nào lắp thành mạch khuếch đại đảo như transistor trường, mạch khuếch đại thuật toán v.v . b. Nếu dùng mạch khuếch đại không đảo: K > 0 thì a) Vo Vi C3 Ro L2 L1 -K b) Vo Vi Vcc CE RB1 RB2 RE Co Ci C3 L2 L1 Q RFC H.VI-6 Trang 82 Nguyễn Xuân Khai 1 2 X X K  ; X 2 và X 1 phải khác dấu tức là khác loại điện kháng, kết hợp vơí X 1 + X 2 + X 3 = 0, ta có các mạch sau đây được gọi chung là mạch dao động điều hợp ngõ ra điều hợp ngõ vào: (H.VI-7a, b, c, d) H.VI-7 Bốn sơ đồ trên không phải tất cả đều thực hiện được vì khi thực hiện còn phải nghiên cứu đến vấn đề dung hợp tổng trở với ngõ vào ngõ ra của khối khuếch đại liên quan đến các linh kiện và sơ đồ khuếch đại. Sơ đồ H.VI-7c đã được thực hiện với dạng H.VI-8, được gọi là sơ đồ mạch dao động Colpitts ở một số tài liệu. Một số tài liệu phân loại tất cả các mạch dao động trên thành hai loại, là loại ba điểm dung và loại ba điểm điện cảm. Ở mạch H.VI-8 kiện cân bằng pha cho: b) Vi Vo L1 C2 L3 Ro c) Vo Vi C3 L2 C1 Ro a) Vo Vi L2 C1 L3 Ro +K +K d) Vo Vi C3 L1 C2 Ro +K -K Vi Vo Vcc C3 C1 Q L2 RB1 RB2 RE + Kỹ thuật truyền thanh Trang 83 0 11 2 31    L CC ; 231 31 2 LCC CC    ; 2 31 31 2 1 L CC CC f    Điều kiện cân bằng biên độ cho: 3 31 2 12 1 2 1 2 1 C CC CL C L X X K        Mạch H.VI-8 làm việc tốt ở tần số VHF, thường được thấy ở Micro không dây. 5.Các mạch dao động ghép hỗ cảm: Các máy thu yêu cầu mạch dao động ghép hỗ cảm có một khung dao động LC có thể đổi tần số bằng cách dùng một tụ điện biến đổi có một điện cực nối đất. Sau đây là các mạch dao động dùng trong máy thu thanh. a. Mạch dao động điều hợp cực phát (H.VI-9): Khối khuếch đại dùng transistor nối đất cực khiển, khung dao động LC ở cực phát transistor. Tần số dao động của mạch bằng : 00 2 1 CL f   . C o là điện dung của tụ điện biến đổi C Vo mắc song song với tụ điện tinh chỉnh To của khung dao động L o C o . Khung này được ghép hỗ cảm với cuộn L nối vào cực thu của transistor. Bộ biến áp ghép hỗ cảm là đường hồi tiếp dương đưa tín hiệu hồi tiếp vào cực phát là ngõ vào mạch khuếch đại transistor có cực khiển nối đất. Tụ điện biến đổi H.VI-8 Lo L m Fo Vo Vcc C3 To Q RB1 RB2 RE Cvo H.VI-9 V i Trang 84 Nguyễn Xuân Khai C Vo , tụ điện tinh chỉnh T o và lõi Ferit F o dùng để chỉnh phạm vi thay đổi tần số dao động. (lưu ý cực tính điện áp tại ngõ vào và ra mạch khuếch đại). b. Mạch dao động điều hợp cực phát (H.VI-10): Khung dao động LC xác đònh tần số dao động bằng: 00 2 1 CL f   ; C o : điện dung tương đương với C Vo và T o mắc song song. Tụ điện C vo , T o và lõi Ferit có công dụng như ở khung dao động LC (H.VI-9). Tín hiệu hồi tiếp được ghép từ cực thu (ngõ ra mạch khuếch đại) qua cực khiển của transitor Q (ngõ vào) bằng hồ cảm. (Lưu ý cực tính điện áp ngõ vào và ra mạch khuếch đại C nối đất khác với mạch B nối đất ở H.VI-9). c. Mạch dao động điều hợp cực thu (H.VI-11a, b): - Có hai mạch liên quan đến mạch khuếch đại cực khiển nối đất và mạch khuếch đại cực phát nối đất. Hai sơ đồ này lần lượt giống như H.VI-9 và H.V-10, chỉ khác ở vò trí của khung dao Vi Fo m L Lo Vo To Cvo Vcc CE Ci Q RB1 RB2 RE H.VI-10 Vo m Fo Vi To Cvo Vcc CE Q RB1RB2 RE Lo m Fo Vo Cvo To Vcc CE CB Q RB1RB2 RE H.VI-11a H.VI-11b [...]... phân giải là 10KHz, có thể cho ra 1 06 tần số khác nhau làm sóng mang cho các đài phát thanh AM dải sóng trung bình (từ 540KHz đến 160 0KHz) Độ phân giải tần số là khoảng cách tần số thấp nhất giữa hai tần số ra mạch tổng hợp tần số ra 700KHz  160 KHz 18 19 20 Trang 95 1.6MHz 1.5MHz 1.4MHz 1.3MHz 1.2MHz 1.1MHz 1MHz 900KHz 800KHz 700KHz Kỹ thuật truyền thanh H.VI- 26 2 Mạch tổng hợp tần số một tinh thể... fC P  1 m  n  m P m  fo   n   Pf C Vậy: P   Các mạch tổng hợp gián tiếp được xử dụng trong máy phát và máy thu vô tuyến truyền thanh trong kỹ thuật truyền tin, kỹ thuật đo lường Chúng ta sẽ còn nói đến mạch này ở phần đổi tần số máy thu và phát vô tuyến truyền thanh ... 8 = f 3 + f4 (bước 10Hz) HG6 5 fo fo = f9 + f10 3 10Hz f 4 f3 0 - 9KHz 1KHz f10 f 7 = f 1 + f2 HG2 f10 10KHz f (bước 100KHz) f5 0 - 90Hz (bước 1Hz) f 9 = f 5 + f6 Trang 96 Nguyễn Xuân Khai H.VI-27 f6 0 - 9Hz Mạch có tần số chuẩn là 100KHz từ bộ dao động thạch anh duy nhất, do vậy mạch có thể cho ra nhiều tần số có quan hệ liên kết nhau, rất thuận lợi trong kó thuật truyền nhiều kênh sẽ nói đến... VCo Co I1 I1 VCo t Trang 91 Kỹ thuật truyền thanh Vdk = K.Vdk H.VI-22 Hình H.VI-23 là sơ đồ khối vi mạch dao động phát sóng chuẩn quy mô trung XR-22 06 làm thí dụ Sóng có thể 16 AM vào 1 được điều tần hay 15 2 Nhân tần hoặc +1 điều biên bởi một 14 số và 13 nhân fra 3 chỉnh tín hiệu từ bên dạng sin +Vcc 4 ngoài Sóng ra có 12 GND 11 Đồng bộ ra Tụ điện 5 dạng sin, vuông, VCO 6 đònh thì tam giác hay dốc... tượng này 160 KHz 12 14 15 16 17 10 190KHz 9 180KHz 170KHz 8 Trộn, cộng, trừ tần số, lọc Mạch khuếch đại, dao động 13 7 160 KHz 6 150KHz 140KHz 5 Mạch khuếch đại, dao động 700KHz 11 4 130KHz 3 120KHz 2 110KHz 1 100KHz * Mạch tổng hợp tần số nhiều tinh thể thạch anh: Loại mạch này chọn hai trong nhiều tần số khác nhau đưa vào mạch khuếch đại phi tuyến để có các tần số tổng hay hiệu theo ý muốn H.IV- 26 là mạch... mạch chức năng đặc biệt gọi là vòng khóa pha hay là vòng giữ pha (Phase Locked Loop) Vòng khóa pha giữ nhiều chức năng quan trọng trong kó thuật truyền tin, truyền dữ liệu và đo lường Nó được dùng trong mạch tổng hợp tần số, tách sóng điều tần, điều biến trong kó thuật truyền tin Sau đây làsơ đồ khối của vi mạch này (H.VI-28): Vr = K( i- o), fi, fo, fo-fi,v.v fv tần số vào fra So pha Vr Lọc qua thấp... điện đònh thì Trang 97 Kỹ thuật truyền thanh điện trở đònh thì tần số ra H.VI-28 Khối so pha cho ra điện áp một chiều thay đổi từ âm đến dương, tỷ lệ với góc lệch pha giữa hai tín hiệu là tín hiệu vào và tín hiệu ra khối dao động VCO Có nhiều mạch so pha khác nhau dùng kó thuật khác nhau, cá sinh viên có thể tham khảo các sổ tay mạch điện tử hay tài liệu về điện tử cơ bản, kó thuật số Tài liệu này không...Trang 85 Kỹ thuật truyền thanh động LC ở cực thu, khung LC cũng gồm LoCvoTo và lõi Ferit có cùng công dụng như các sơ đồ trên 6 Mạch dao động thạch anh: Cấu tạo và đặc tính của tinh thể thạch anh đã nói ở chương IV Mạch dao động thạch anh là mạch dao động có khung dao động LC được thay thế bằng tinh thể thạch... 15, 16 là ngõ điều chỉnh dạng sóng ra như hệ số chu kỳ sóng, chỉnh đối xứng v.v Giáo trình chỉ giới thiệu một số vi mạch chức năng phát sóng đặc biệt mà khônngõthể số g vào thay thế tài liệu hướng dẫn sử dụng được Rc 8 hoặc 7 Trên đây là chỉ một trong nhiều XR-22 06 vi mạch quy mô tích hợp lớn có em(t) R điện trở 12 chức năng đặc biệt dùng trong kó đònh thì thuật, viễn thông, đo lường và các kó thuật. .. số cho 10, sáu mạch phát sóng hài từ HG1 đến HG6 là mạch khuếch đại phi tuyến như đã nói ở trên Năm mạch trộn phi tuyến để thực hiện kó thuật liên điều biến cho ra các tần số tổng Sau mỗi mạch phát sóng hài là các mạch lọc thông tần không vẽ trong sơ đồ khối Mạch phát sóng hài HG1 cho các tần số từ 100KHz đến 900KHz (bước 100KHz) các mạch phát HG2 đến HG6 cho các tần số với khoảng cách ghi ở sơ đồ Sơ . Kỹ thuật truyền thanh Trang 75 CHƯƠNG VI MẠCH DAO ĐỘNG, PHÁT TÍN HIỆU VÀ TỔNG HP TẦN SỐ Các hệ thống truyền thanh và truyền tin hiện đại. bộ tần số, mạch tổng hợp tần số là các thành phần quan trọng của kỹ thuật truyền thanh và truyền tin. I. Mạch dao động: 1.Nhắc lại nguyên lý mạch dao động: