Tài liệu Soạn giáo trình môn Kỹ Thuật Truyền Thanh, chương 10 pptx

Chương 10: Mạch tự động điều chỉnh độ lợi AGC (Automatic Gain Control) Mạch tự động điều chỉnh độ lợi (AGC) chỉ làm thay đổi một phần nhỏ mức tín hiệu RF thu được. Mạch AGC tự động tăng độ lợi của máy thu khi tín hiệu RF vào yếu và tự động giảm độ lợi của máy thu. Khi tín hiệu RF thu được mạnh. Tín hiệu yếu có thể bò tác động bởi nhiễu trong máy thu, thường không thể tách ra được. Tín hiệu mạnh có thể vượt qua mức kích thích của mạch khuếch đại RF và IF và phát sinh méo phi tuyến ngay cả trạng mạch bão hoà. Có nhiều loại mạch AGC như: AGC trực tiếp, AGC đơn giản, AGC trễ, AGC thuận, AGC đơn giản: Hình 3.18 : Sơ đồ khối của máy thu AM với mạch AGC đơn giản. Mạch AGC điều chỉnh mức tín hiệu RF thu được và phản hồi trở về mạch khuếch đại RF và IF để điều chỉnh độ lợi giữa các tầng RF vá IF một cách tự động. AGC là một hình thức tái tạo lại hoặc phản hồi âm mức tín hiệu. Nhiệm vụ của AGC là cho phép máy thu tách và giải điều biến tín hiệu bằng với tín hiệu phát từ nhiều đài phát khác nhau. Công suất ra loa, khoảng cách thu sóng thay đổi theo từng máy thu khác nhau. Ví dụ máy thu đặt trong xe không Loa Mạch tiền lựa chọn & KĐ RF Mạch khuếch đại âm thanh Mạch tách sóng âm thanh Mạch khuếch đại IF Mạch trộn /chuyển đổi Mạch dao động nội AGC Antena thu Hình 3.19 : Mạch AGC đơn giản. thể thu được những tín hiệu khác nhau từ tất cả các đài phát trong vùng hoặc đối với các “master” phát tin, khi điện thoại di động đang di chuyển. Mạch AGC tạo ra một giá trò điện ápV AGC và giữ cho công suất sóng mang IF tại ngõ vào mạch tách sóng AM ở một mức tương đối ổn đònh. Mạch AGC không phải là mạch tự động điều chỉnh volume AVC (Automatic Volume Control). AGC là mạch giải điều biến độc lập và không bò ảnh hưởng bởi những thay đổi thông thường trong biên độ tín hiệu điều biến. Hình 3.19 trình bày sơ đồ nguyên lý của mạch AGC đơn giản, thực chất mạch AGC này là mạch tách sóng đỉnh. Trong thực tế điện áp điều chỉnh độ lợi thường bò mất tại ngõ ra của mạch tách sóng âm thanh. Nếu biên độ sóng mang tăng thì điện áp AGC tăng và ngược lại nếu biên độ sóng mang giảm thì điện áp AGC cũng giảm. Mạch điện vẽ trên hình 3.19 là mạch tách sóng đỉnh âm và tạo điện áp âm tại ngõ ra của nó. Biên độ sóng mang vào càng lớn thì điện áp ngõ ra càng âm. Điện áp âm từ mạch tách sóng AGC được phản hồi trở về tầng IF. Tại đây nó sẽ điều khiển điện áp phân cực trên cực B của Q 1 . Khi biên độ sóng mang tăng thì điện áp trên cực B của Q 1 trở nên ít dương hơn, làm dòng cực phát giảm. Độ lợi giảm làm cho biên độ sóng mang giảm theo. Khi biên độ sóng mang giảm điện áp AGC trở nên ít âm hơn, dòng cực thu Ngõ ra IF Vcc Đến mạch KĐ âm thanh Ngõ vào IF Ngõ vào IF Điện áp phản hồi AGC T1 D1 R1 Cc C3 R4 Q1 R2 C2 R3 R5 C1        tăng, R c giảm làm độ lợi mạch KĐ tăng.Tụ C 1 là tụ thoát âm thanh, ngăn chặn sự thay đổi điện áp AGC, vì quá trình điều biến ảnh hưởng đến độ lợi của Q 1 .  Mạch AGC trễ: Mạch AGC đơn giản được sử dụng hầu hết trong các máy thu rẻ tiền. Tuy nhiên, với AGC đơn giản, điện áp AGC bắt đầu tăng khi mức tín hiệu thu được chòu tác động cuả nhiễu nhiệt độ trong máy thu. Điều này làm cho máy thu kém nhạy hơn ( mạch này còn gọi là mạch tự động làm giảm độ nhạy). Mạch AGC trễ ngăn điện áp AGC phản hồi từ mạch khuếch đại RF và IF trong khi mức tín hiệu RF đã được xác đònh trước. Khi tín hiệu sóng mang đạt được mức ngưỡng thì điện áp AGC trễ tỷ lệ với tín hiệu sóng mang. Hình 3.20 : Tự động điều chỉnh độ lợi (AGC). (a) Hình dạng đặc tuyến. (b) Quan hệ giữa độ lợi IF với mức tín hiệu vào RF. Hình 3.20a trình bày đặc tuyến của AGC đơn giản và AGC trễ. Mạch AGC đơn giản xem như mạch AGC trễ và nó không ảnh hưởng đến độ lợi của máy thu khi mức ngưỡng AGC vượt quá lớn. Nhưng đối với AGC đơn giản sẽ làm ảnh hưởng tức thời đến độ lợi của máy thu.AGC trễ thường sử dụng trong những máy thu hiện đại. Hình 3.20b vẽ đặc tuyến độ lợi IF với mức tín hiệu RF của AGC đơn giản và AGC trễ. Mức tín hiệu IF vào Không cóAGC AGC đơn giản AGC trễ Mức tín hiệu RF vào (a) 60 50 40 30 20 10 0 -35 -30 -25 -20 -15 10 -5 0 Mức tín hiệu RF vào (dB) AGC trễ AGC đơn giản (b) Độ lợi (dB)  Mạch AGC thuận : Do thừa hưởng các đặc điểm của AGC đơn giản AGC trễ nên thực tế AGC thuận có dạng “Post-AGC”. Với Post-AGC mạch giảm sát mức tín hiệu sóng mang và cung cấp đúng điện áp AGC đặt sau mạch khuếch đại IF. Như vậy điện áp AGC chỉ thay đổi khi nó quá trễ (mức sóng mang sẵn sàng thay đổi và được truyền đến máy thu). Cho nên AGC trễ có thể cảm nhận được sự thay đổi nhanh chóng của biên độ sóng mang. Mạch AGC thuận cũng giống như sự chuyển đổi AGC, ngoại trừ tín hiệu thu giám sát kỹ tầng RF của máy thu và mức điện áp đúng được đưa vào mạch khuếch đại IF. Thông thường, khi mức tín hiệu thay đổi sẽ bò tách ra, những thay đổi này được hiệu chỉnh ngay trong tầng kế tiếp. Hình 3-21 Trình bày sơ đồ khối của máy thu thanh đổi tầng với mạch AGC thuận. Hình 3-21 : Mạch AGC thuận (Forward AGC )  Mạch triệt nhiễu : Hình 3.22 : Sơ đồ nguyên lý mạch triệt nhiễu. Mạch tiền lựa chọn & KĐ RF Mạch trộn & chuyển đổi Mạch khuếch đại IF Mạch tách sóng âm thanh Mạch khuếch đại âm thanh Tách sóng AGC Mạch dao động nội Loa Điện áp điều khiển mạch AGC thuận Antena Thu Ngõ ra IF Ngõ vàoIF Điện áp thực điều khiển mạch AGC Ngõvào Ngõ ra Vcc Vcc Cc R1 Q1(Khuếch đại IF) R2 C2 Re R4 R3 Q1 C3       Chức năng của mạch triệt nhiễu là làm cho máy thu không bò ồn khi nhận được tín hiệu sóng mang. Nếu máy thu AM được điều chỉnh đến một vò trí nào đó trong phổ tầng RF mà không có tín hiệu KF thì mạch AGC điều chỉnh độ lợi của máy thu đến giá trò nhỏ nhất. Trong hệ thống AM nội hạt, mỗi đài phát sẽ phát sóng mang liên tục không để ý đến tín hiệu đều biến có hay không. Tuy nhiên, trong hệ thống radio 2 chiều, sóng mang trong máy đựơc làm tắt đi trừ khi có tín hiệu điều biến hiện diện. Như vậy trong suốt thời gian truyền không có tín hiệu thông tin, máy thu chỉ khuếch đại và giải điều biến nhiễu. Mạch triệt nhiễu giữ cho khối âm tần của máy thu im lặng hoặc bò câm khi không có tín hiệu thông tin. Bất lợi của mạch triệt nhiễu là làm yếu tín hiệu RF hoặc không nhận được tín hiệu âm thanh tại ngỏ ra. Hình 3-22 Trình bày sơ đồ nguyên lý của mạch triệt nhiễu tiêu biểu. Mạch này dùng điện áp AGC giám sát mức tín hiệu RF thu được. Khi điện áp AGC lớn hơn thì tín hiệu RF nhanh hơn. Khi điện áp AGC giảm xuống thấp hơn mức điện áp đặt trước thì mạch triệt nhiễu hoạt động và làm vô hiệu hóa khối âm thanh của máy thu. Mạch điện hình 3-22 là một bộ triệt nhiễu dùng biến trở chia áp để giám sát điện áp AGC. Khi tín hiệu RF thấp hơn ngưỡng triệt nhiễu Q 2 dẫn và tắt mạch KĐ âm thanh. Khi tín hiệu RF tăng cao hơn ngưỡng triệt nhiễu điện áp AGC trở nên âm hơn, Q 2 ngưng dẫn và cho phép mạch khuếch đại âm thanh hoạt động. Ngưỡng triệt nhiễu có thể điều chỉnh bằng R 3 6. Mạch dao động nội: Mạch dao động nội thường sử dụng phổ biến trong máy thu là mạch dao động Hartley và mạch dao động Colpitts  Mạch dao động Hartley : Hình 3-23a vẽ sơ đồ nguyên lý của mạch dao động Hartley. Transtor khuếch đại Q 1 cung cấp sự khuếch đại cần thiết cho độ lợi áp vòng tại tần số cộng hưởng. Tụ ghép (C c ) tạo đường phản hồi âm. L a , L b , C 1 để xác đònh các thành phần tần số. Vcc là nguồn cung cấp điện áp DC. Hình 3-23b trình bày hoạt động của mạch với thành phần điện áp DC. Cc là tụ điện chắn, nó cách ly điện áp phân cực DC của cực nền và ngăn nó ngắn mạch với “mass” thông qua Lb.C 1 cũng là tụ điện chắn (blocking capacitor) nó ngăn điện áp cung cấp cực thu ngắn mạch với “mass” thông qua La.Cuộn cảm cao tầng (RFC) ngắn mạch thành phần DC. Hình 3-23c trình bày hoạt động của mạch điện với thành phần AC. C c là tụ điện giúp thành phần AC và tạo đường phản hồi từ mạch dao động đến cực nền của Q 1 . C 2 liên lạc tín hiệu AC từ cực thu Q 1 tới mạch dao động RFC xem như hở mạch đối với thành phần AC, thường nó cách ly nguồn cung cấp DC với mạch dao động AC. Mạch dao động Hartley hoạt động như sau: Tại cực thu Q 1 xuất hiện rất nhiều tần số và được ghép thông qua C 2 trong mạch dao động. Ban đầu nhiễu sẽ cung cấp năng lượng cần thiết để nạp tụ C 1 . Vcc RFC ngắn mạch Vout R1 La Q1 R2 Lb C2 Hở mạch C1 Hở mạch Cc Hở mạch (b) Vcc RFC Vout C2 R1 La Q1 R2 Lb Cc (a)  Vcc RFC hở mạch Vout R1 La Q1 R2 C1 Lb C2 ngắn mạch Cc ngắn mạch (c) C1                        Hình 3-23:Mạch dao động Hartley. (a) Sử dụng nguyên lý (b) Hoạt động của mạch với thành phần DC (c) Hoạt động của mạch vợi thành phần AC. Khi tụ C 1 được nạp thì mạch dao động bắt đầu hoạt động. Mạch dao động chỉ dao động tại tần số dao động của nó. Trước tiên điện áp mạch dao động được đặt trên L b và phản hồi trở về cực nền Q 1 ,tại đây nó sẽ được khuếch đại lên. Tín hiệu đã được khuếch đại xuất hiện tại cực thu không bò lệch pha 180 0 so với cực nền, sau đó dòch pha thêm 180 0 khi đi ngang qua L. Như vậy,tín hiệu phản hồi về cực nền của Q 1 được khuếch đại bò dòch pha 360 0 . Cho nên mạch sẽ tự dao động mà không cần tín hiệu bên ngoài đưa vào. Năng lượng dao động được phản hồi về cực nền của Q 1 được xác đònh, bởi tỷ số giữa trở kháng của L b với trở kháng tổng (L a + L b ). Nếu năng lượng phản hồi quá yếu thì mạch dao động sẽ tắt dần. Nếu năng lượng phản hồi quá mạnh thì transistor sẽ vẫn bão hòa. Cho nên, vò trí của chổi quét trên L phải được điều chỉnh sao cho năng lượng phản hồi vừa đủ để mạch tiếp tục dao động Tần số dao động của mạch dao động Hartley được xác đònh theo biểu thức sau: f LC 0 1 2   Trong đó : L = La + Lb C = C 1 Mạch dao động Colpitts Vcc RFC ngắn mạch C2 hở mạch Vout R1 Vcc RFC Vout C2 R1     Hình 3-24 : Mạch dao động Colpitts. (a) Sơ đồ nguyên lý. (b) Mạch điện hoạt động với thành phần DC. (c) Mạch điện hoạt động với thành phần AC. Hoạt động của mạch cũng tương tự như mạch dao động Hartley, ngoại trừ bộ chia điện dung thay cho đầu nối của cuộn dây. Q 1 có nhiệm vụ khuếch đại, C c tạo đường phản hồi L 1 ,C 1a ,C 1b là những thành phần xác đònh tần số dao động,Vcc nguồn cung cấp điện áp DC. RFC hở mạch Vout Vcc R1 Q1 R2 C1a L1 C1b C2 Ngắn mạch Cc Ngắn mạch (c)         Hình 3-24b trình bày nguyên lý hoạt động của mạch với thành phần DC. C 2 là tụ điện chắn ngăn chặn điện áp một chiều tại cực thu xuất hiện tại ngõ ra. RFC ngắn mạch đối với thành phần DC. Hình 3-24c trình bày nguyên lý hoạt động của mạch với thành phần AC. C c là tụ điện ghép thành phần AC và tạo đường phản hồi từ mạch dao động tới cực nền của Q 1 . RFC hở mạch đối với thành phần AC và ngăn sự dao động đối với nguồn nuôi DC.  Mạch dao động Colpitts hoạt động như sau : Đầu tiên, tín hiệu nhiễu xuất hiện tại cực thu của Q 1 và cung cấp năng lượng cho mạch dao động và mạch bắt đầu hoạt động. C 1a ,C 1b tạo thành bộ phận áp AC. Điện áp rơi trên C 1b được phản hồi trở về cực nền của Q 1 thông qua tụ C c . Có một sự dòch pha 180 0 từ cực nền đến cực thu của Q 1 bò dòch pha thêm 180 0 khi đi ngang qua C 1a . Như vậy, sự dòch pha tổng cộng là 360 0 và tín hiệu phản hồi được tái tạo lại. Tỷ số C 1a với C 1a + C 1b xác đònh biên độ của tín hiệu phản hồi. Tần số dao động của mạch dao động Colpitts được xác đònh như sau: f LC 0 1  Trong đó : L = L 1 C C C C C a b a b   1 1 1 1 7. Máy thu AM sử dụng vi mạch tổ hợp tuyến tính : Mạch tổ hợp tuyến tính có những thông số do nhà chế tạo quy đònh, nó có đầy đủ tính năng của máy thu. Ngoại trừ mạch lọc RF & IF, mạch điều chỉnh volume trên một chóp đơn. Hình 3-25 vẽ sơ đồ nguyên lý của máy thu AM sử dụng một chip radio AM tổ hợp tuyến tính National semicondctor corporation LM1820 có board khuếch đại RF, mạch trộn, mạch dao động nội, tầng khuếch đại IF. Tuy nhiên, tính chọn lọc RF và [...]... khuếch đại âm thanh như : (M386 và loa là hoàn thành chức năng của một máy thu ) Cuộn tinh chỉnh Vcc       13 1 3 7 2 14 Mạch trộn RF ampp   IF ampp Mạch dao động 11     Diode tách sóng AGC 9 10  Audio out 12     Antena       5 I 4 8 LM 182 6 Hình 3.25 : Hệ thống Radio AM sử dụng vi mạch tổ hợp tuyến tính LM1820   . Chương 10: Mạch tự động điều chỉnh độ lợi AGC (Automatic Gain Control) Mạch tự. giảm làm độ lợi mạch KĐ tăng.Tụ C 1 là tụ thoát âm thanh, ngăn chặn sự thay đổi điện áp AGC, vì quá trình điều biến ảnh hưởng đến độ lợi của Q 1 .  Mạch