Tài liệu Soạn giáo trình môn Kỹ Thuật Truyền Thanh, chương 15 ppt

Chương 15: MÁY THU FM DÙNG VI MẠCH TỔ HP TUYẾN TÍNH Trong những năm gần đây các hãng sản suất linh kiện như: Signetics, RCA, Motorola… đã chế tạo ra nhiều mạch tổ hợp có độ tin cậy cao, mạch tổ hợp công suất thấp. Hầu hết chúng được sử dụng trong tất cả các loại máy thu, đối với cả hai hệ thống truyền thông AM và FM. Dạng mạch tổ hợp này có những ưu điểm sau : độ tin cậy cao, kích thước nhỏ, là linh kiện tích cực, dễ chế tạo. Sự phát triển của những vi mạch tổ hợp này đã thay thế toàn bộ hệ thống thông tin FM hai chiều đơn giản và hệ thống truyền thông vô tuyến hình mạng đã được sử dụng trong những năm trước đây. 1. Hệ thống trung tần IF của máy thu FM sử dụng vi mạch tổ hợp tuyến tính công suất thấp. NE/SA614A là một IC trung tần IF đơn khối công suất thấp của máy thu FM được chế tạo bởi hãng Sinetic Corporation. NE/SA 614A là linh kiện có hệ số khuếch đại lớn, hoạt động ở tần số cao có công suất tiêu thụ thấp, dòng ngõ vào khoảng 3,3 mA, độ nhạy rất cao (1,5 V tại chân vào của nó) tại tần số 455Khz. NE/SA 614A có 2 ngõ ra âm thanh (1 ngõ bò làm câm và 1 ngõ không). NE/SA 614A không yêu cầu nhiều linh kiện bên ngoài và đáp ứng được yêu cầu kỹ thuật của Radio hình mạng (Radio Cellular). NE/SA614A được ứng dụng trong những lónh vực sau đây: Máy thu sóng vô tuyến FM hình mạng. Máy thu sóng FM chất lượng cao. Mạch khuếch đại IF và mạch tách sóng trên 25 Mhz. Đồng hồ đo cường độ tín hiệu RF ng dụng trong máy phân tích quang phổ. Thu-phát dữ liệu Sơ đồ khối của NE/SA614A được vẽ trên hình (5-12). NE/SA614A bao gồm 2 mạch khuếch đại trung tần giới hạn, mạch tách sóng vuông góc FM, mạch làm câm tín hiệu âm thanh, mạch chỉ báo logic cường độ tín hiệu thu được và một bộ ổn áp. NE/SA614A có hệ thống xử lý tín hiệu trung tần IF đối với những tần số rất cao 21,4 Mhz. Hình 5-12: Sơ đồ khối của mạch tổ hợp NE/SA 614A.  Mạch khuếch đại trung tần IF: Hình 5-13 vẽ sơ đồ mạch tương đương của NE/SA614A. Khối khuếch đại IF bao gồm 2 mạch khuếch đại logic giới hạn. Tầng đầu bao gồm 2 mạch khuếch đại vi sai có độ lợi 39 dB và băng thông tín hiệu nhỏ AC là 41 Mhz được điều chỉnh bằng biến trở 50 . Ngõ ra của mạch giới hạn thứ nhất có một bộ lặp lại tổng trở thấp với điện trở tương đương nối tiếp 1K. Tầng giới hạn thứ hai bao gồm 3 mạch khuếch đại vi sai với độ lợi tổng là 62 dB và băng thông tín hiệu nhỏ AC là 28 Mhz. Ngõ ra của mạch khuếch đại vi sai cuối cùng được đệm bởi mạch tách sóng vuông góc bên trong. Một ngõ ra dùng để điều khiển tụ điện dòch pha và mạch dòch pha L,C. Cả 2 tần giới hạn đều được phân cực DC có phản hồi. Mạch đệm ngõ ra của mạch khuếch đại vi sai cuối cùng trong mỗi tầng được phản hồi trở về ngõ vào của tần số đó thông qua biến trở 41K . Vì mạch giới hạn có hệ số khuếch đại cao, băng thông rộng, trở kháng vào lớn nên các tầng hạn biên có điện thế không ổn đònh tại tần số trung tần IF lớn hơn 455Khz. Tính ổn đònh có thể được cải thiện bằng cách giảm hệ số khuếch đại của mạch. Điều này được thực hiện bằng cách mắc thêm bộ suy giảm giữa các tầng khuếch đại. Mạch khuếch đại IF cũng có độ lệch pha thấp (khoảng vài độ trên khoảng rộng của tần số vào).  Mạch tách sóng vuông góc: 16 15 14 13 12 11 10 9 1 2 3 4 5 6 7 8 Cường độ tín hiệu Bộ nguồn ổn áp X X GND IF amp GH Vcc GND Hình 5-14: Sơ đồ khối mạch tách sóng vuông góc Mạch tách sóng vuông góc trong NE/SA614A trên hình (5-14) là một bộ nhân cũng tương tự như mạch trộn nhưng thay vì trộn 2 tần số khác nhau, mạch tách sóng vuông góc trộn 2 tín hiệu cùng tần số nhưng khác nhau về pha. Một tín hiệu có biên độ cố đònh được đưa đến ngõ vào của bộ nhân, tín hiệu này cũng được đặt vào đầu cuối của tụ điện bên ngoài kết nối với chân (9) của NE/SA 614A tạo nên sự lệch pha 90 0 thông qua 2 bản cực của tụ điện. Tín hiệu được làm lệch pha này sẽ đặt vào đầu dương của bộ nhân chân (8). Mạch dòch pha ( mạng LC mắc song song ) cho phép lựa chọn những tần số đang bò dòch pha tại tần số IF. Mạch tách sóng vuông góc tạo 1 tín hiệu ra mà biên độ tỷ lệ với giá trò của độ lệch tần số của tín hiệu FM vào.  Ngõ ra âm thanh : NE/SA614A có 2 ngõ ra âm thanh, cả 2 đều có transistor PNP chuyển đổi dòng thành áp với một điện trở tải danh đònh 55K  bên trong. Ngõ ra không bò làm câm luôn hoạt động để cho phép sử dụng những tín hiệu âm thanh như vô tuyến hình mạng. Ngõ ra còn lại bò làm câm với sự suy giảm đặc trưng là 70 dB. Hai ngõ ra có hiệu số pha 180 0 , vì thế có thể đưa đến ngõ vào vi sai của mạch khuếch đại op-amp hoặc mạch so sánh. Một giá trò ngưỡng của tần số chuẩn chưa được ổn đònh nên biên độ của 2 ngõ ra sẽ dòch pha theo hướng ngược lại so với sự dòch tần số vào. X 42K  40K  40K  30K  V + 9 11 12 10 8       2. Hệ thống trung tần IF với mạch trộn chất lượng cao, điện áp thấp: NE/SA616 là một hệ thống trung tần FM đơn khối chất lượng cao. Điện áp thấp cũng tương tự như NE/ SA 614A ngoại trừ có thêm mạch trộn / mạch dao động. NE/SA616 hoạt động tại những tần số lớn hơn 150 Mhz với nguồn nuôi thấp hơn 2,7VDC. NE/SA616 có ưu điểm là tiêu thụ công suất thấp, hệ số khuếch đại công suất của mạch trộn / chuyển đổi là 17dB tại tần số 45Mhz. Hệ số khuếch đại của mạch khuếch đại IF / mạch ghim là 102 dB, băng thông tín hiệu nhỏ AC của mạch khuếch đại IF và mạch giới hạn là 2 Mhz. NE/SA616 được ứng dụng trong những lónh vực sau : Vô tuyến hình mạng FM xách tay. Điện thoại không dây. Hình 5-15: Sơ đồ khối của signetic NE/ SA 616 đơn khối dùng trong hệ thống trung tần của máy thu FM. Hệ thống truyền thông không dây. Máy đo cường độ tín hiệu RF. ng dụng trong máy phân tích quang phổ. 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 RSSI Mạch dao động Vreg IF - amp G.hạn - - + + X X Mạch trộn Audio T.S vuông góc Mạch thu - phát dữ liệu. Mạch khuếch đại logaric Máy thu VHF đổi tần đơn. Sơ đồ khối của NE/ SA616 được vẽ trên hình 5-15. Nó cũng tương tự như NE/SA614A nhưng có thêm tầng trộn và tầng dao động nội. Đặc tính tiêu biểu của mạch trộn gồm: Hệ số nhiễu 6,2 dB, hệ số khuếch đại chuyển đổi 17dB, ngõ vào chặn thứ ba là 9dB. Mạch dao động sẽ làm việc trong khoảng tần số 200Mhz đối với mạng cộng hưởng LC. Trở kháng ngõ ra của mạch trộn là điện trở 15K cho phép liên lạc trực tiếp với mạch lọc gốm 455Khz. Mạch khuếch đại IF có hệ số khuếch đại là 43dB và băng thông là 5,5Mhz. Mạch giới hạn IF có hệ số khuếch đại là 60dB và băng thông là 4,5Mhz. Mạch tách sóng cũng sử dụng nguồn pin Gilbert, một cực của pin được điều khiển bởi nguồn tín hiệu IF bên trong và ngõ ra còn lại của IF được nối trực tiếp AC với mạng dòch pha điều hưởng được. Tại đây nó được dòch pha 90 0 trước khi phản hồi về cực còn lại của pin. Ngõ ra của mạch giải điều biến của mạch tách sóng vuông góc để điều khiển op-amp bên trong, op-amp giống như một mạch khuếch đại đệm có hệ số khuếch đại bằng 1 hoặc hệ số khuếch đại đồng thời đối với mạch lọc và thành phần nhiệt độ ở tầng thứ hai nếu cần thiết. 3. Hệ thống vô tuyến FM sử dụng vi mạch: TDA7000 là mạch tổ hợp đơn khối của hệ thống vô tuyến FM, TDA7000 là máy thu radio FM hoàn chỉnh trên một mạch tổ hợp đơn chip. TDA7000 có đặc điểm là kích thước nhỏ dễ tích hợp, tiêu thụ công suất thấp. Bên ngoài IC chỉ có mạch cộng hưởng LC điều hưởng được để làm mạch dao động nội. TDA7000 được ứng dụng trong những thiết bò như: điện thoại không dây, các mạch điều khiển vô tuyến hoặc những kênh âm thanh trong máy thu hình. Sơ đồ khối của TDA700 được vẽ trên hình (5-16), TDA7000 bao gồm những khối chức năng sau: tầng RF, mạch trộn, mạch dao động nội, mạch khuếch đại, mạch hạn biên IF, mạch giải điều biến pha, mạch tách sóng và các công tắc. TDA7000 có vòng khóa tần số FLL có tần số trung tần là 70Mhz. FLL được sử dụng để làm giảm méo sóng hài tổng (THD) bằng cách nén sự biến thiên tần số IF. Tức là nén độ lệch tần số 75Khz xuống còn khoảng 15Khz. Điều này làm hạn chế méo sóng hài tổng đến 0,7% với độ lệch tần số là  21,5Khz và đến 3,3% khi độ lệch tần là  75Khz. Tính chọn lựa của IF phụ thuộc vào hoạt động của mạch lọc RC Sallen - Key. Hình 5-16: Sơ đồ khối của mạch tổ hợp radio FM signetic TDA7000 . Chương 15: MÁY THU FM DÙNG VI MẠCH TỔ HP TUYẾN TÍNH Trong những năm gần đây các. NE/SA 614A không yêu cầu nhiều linh kiện bên ngoài và đáp ứng được yêu cầu kỹ thuật của Radio hình mạng (Radio Cellular). NE/SA614A được ứng dụng trong