C L
2.2.4Ph ng pháp tính toán m chu biên:
Hai nguyên t c xây d ng m ch u biên :
- Dùng ph n t phi tuy n : c ng t i tin và tín hi u u ch trên c tuy n c a ph n t phi tuy n ó.
- Dùng phân t tuy n tính có tham s u khi n c : Nhân t i tin và tín hi u i u ch nh ph n t tuy n tính ó.
2.2.4.1. i u biên dùng ph n t phi tuy n
Ph n t phi tuy n c dùng u biên có th là èn i n t , bán d n, các èn có khí, cu c c m có lõi s t ho c n tr có tr s bi n i theo n áp t vào.
Tùy thu c vào i m làm vi c c ch n trên c tuy n phi tuy n, hàm s c tr ng c a ph n t phi tuy n có th bi u di n g n úng theo chu i Taylo khi ch làm vi c c a m ch là ch A ( = 1800) ho c phân tích theo chu i Fourrier khi ch làm vi c c a m ch có góc c t < 1800 ( ch AB, B, C). Ph ng pháp tính toán cho 2 tr ng h p
ó nh sau :
a, Tr ng h p 1 : i u biên ch A ( = 1800)
Hình 2.6. M ch u ch dùng Diode M ch làm vi c ch A n u th a mãn i u ki n:
V i VD: i n áp trên Diode D và trên t i Rt V i:
Hình 2.7. c tuy n c a Diode và th th i gian c a tín hi u vào ra
Hình 2.8. Ph tín hi u u biên khi làm vi c ch A Thay UD vào bi u th c (1) ta nh n c :
Khai tri n (2) và b qua các s h ng b c cao n ≥ 4 s có k t qu mà ph c a nó c bi u di n nh hình 3.8.
Khi a3 = a4 = a4 =...a2n+1 = 0 (n = 1,2,3) ngh a là ng c tính c a ph n t phi tuy n là 1 ng cong b c 2 thì tín hi u i u biên không b méo phi tuy n.
b, Tr ng h p 2 : i u biên ch AB, B ho c C ( < 1800)
Khi < 1800, n u biên n áp c vào diode l n thì có th coi c tuy n c a nó là
m t ng g p khúc.
Ph ng trình bi u di n c tuy n c a diode lúc ó : ID = 0 khi VD 0
SVD khi vD > 0, S : H d n c a c tuy n
Ch n m làm vi c ban u trong khu t t c a Diode (ch C).
Hình 2.9. M ch u ch dùng Diode
Hình 2.10. c tuy n c a Diode và th c a tín hi u vào ra khi làm vi c ch C Dòng qua diode là 1 dãy xung hình sin, nên có th bi u di n iD theo chu i Fourier nh sau:
I0 : thành ph n dòng i n m t chi u.
I1: biên thành ph n dòng i n c b n i v i t i tin
I2, I3...In : biên thành ph n dòng i n b c cao i v i t i tin I0, I1, I2...In : c tính toán theo bi u th c c a chu i Fourrier:
Theo bi u th c (*) ta có th vi t:
Khi tt = thì iD= 0:
L y (3) – (4) =>
T bi u th c (6) và (7) biên c a thành ph n dòng i n c b n bi n thiên theo tín hi u i u ch (VS).
2.2.4.2. i u biên dùng ph n t tuy n tính có tham s thay i
Th c ch t quá trình i u biên này là quá trình nhân tín hi u t ng t . ây là quá trình nhân tín hi u dùng b nhân t ng t . Trong m ch n này,quan h gi a n áp ra Vb và i n áp vào Vt là quan h tuy n tính. Tuy nhiên, khi Vs bi n thiên thì i m làm vi c chuy n t c tuy n này sang c tuy n khác làm cho biên tín hi u ra thay i có (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
i u biên.
Hình 2.11. M ch u biên dùng ph n t tuy n tính
n c vào tính ch t c a m ch nhân,ta vi t c bi u th c c a n áp ra sau ây:
2.2.5. Các m ch u biên c th : 2.2.5.1. M ch u biên dùng 1 Diode
Khai tri n dòng iD theo chu i Taylor:
V i VD: i n áp trên Diode D và trên t i Rt VD = Vtcos tt + Vscos st
Hình 2.13. c tuy n c a Diode và th th i gian c a tín hi u vào ra
Hình 2.14. Ph tín hi u u biên khi làm vi c ch A Thay UD vào bi u th c (1) ta nh n c :
ID= a0+ a1(Vscos st + Vtcos tt ) + a2(Vscos st + Vtcos tt)2+ a3(Vscos st + Vtcos tt)3 +….
= a1Vscos st + a1Vtcos tt + a2Vs2cos2 st + 2Vscos stVtcos tt + a2Vt2cos2 tt+
a3Vs3cos3 st + 3 a3Vs2cos2 stVtcos tt + 3a3Vt2cos2 tt Vscos st +a3Vt3cos3 tt +…
ID =a1Vscos st + a1Vtcos tt + a2Vs21 os2 t
2 s c ω + + VsVt(cos ( t+ s)t + cos ( t- s)t ) 21+cos2ωt 3 3 3 2
+ 3
2 a3Vt2Vs(cos ( t+ s)t + cos ( t- s)t ) + a3Vt3cos3 tt +…. Bi n i ti p t c ta s có k t qu sau:
ID =A cos tt + Bcos st + Ccos2 st + D cos2 tt + E(cos ( t+ s)t + cos ( t- s)t ) + F(cos ( t+ 2 s)t + cos ( t- 2 s)t ) + G(cos (2 t+ s)t + cos (2 t- s)t ) +…. Ta th y dòng ra g m các thành ph n hài: t, s,2 t,2 s ……
t+ s, t- s, t+ 2 s, t- 2 s …. 2 t+ s,2 t+ s …….
Nh v y l c l y 3 thành ph n c a tín hi u u biên thông th ng t- s, t, t+ s thì chúng ta s d ng m ch l c lý t ng. Nh ng m ch l c th c t l i có d ng hình chuông và t n s c ng h ng cao nên b r ng ph c a m ch là r ng nên ta thu c c các thành ph n hài khác n a ( t-2 s, t-3 s ). i u này gây ra hi n t ng méo tín hi u u biên.
Nh n xét:
- V i m ch u biên dùng 1D có nh c m là méo tín hi u u biên là l n vì không lo i b c các thành ph n hài b c cao c a tín hi u u ch
2.2.5.2. M ch u biên dùng 2 Diode
Hình 2.15. M ch u ch cân b ng dùng Diode i n áp t lên D1,D2:
Dòng i n ra: i = i1– i2..
Thay (1), (2) vào (3) và ch l y 4 s h ng u.
Bi n i t ng t nh m ch u biên dùng 1 Diode ta nh n c bi u th c dòng i n ra:
Trong ó:
Hình 2.16. Ph tín hi u u biên cân b ng.
Theo hình v ta th y các thành ph n ch n s b lo i b . Nh v y không có thành ph n hài b c 2×n c a s ( nh 2 s, 4 s, 6 s …) và không có thành ph n t i tin t, 2 t,3 t…Nh v y trong tr ng h p u biên dùng 2D thì méo i u biên gi m i h n so v i u biên dùng 1D.
2.2.5.3. M ch u biên vòng
iII là dòng i n ra c a m ch u ch cân b ng g m D3, D4 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hình 2.18. Ph tín hi u u biên vòng
Theo công th c (4) m c u biên cân b ng dùng diode, ta có c bi u th c tính iI :
Ta có:
Trong ó:
V i v3, v4 là i n áp t lên D3, D4 và c xác nh nh sau :
Thay (3) vào (2) và sau ó thay vào (1), ng th i l y 4 s h ng u ta c k t qu :
Nh n xét:
- M ch u ch vòng có th kh c các hàm b c l c a S và các biên t n c a
St, tín hi u ra ch có 2 biên t n trên và biên t n d i do ó méo phi tuy n r t nh , nh h n i u biên dùng 1 diot và i u biên cân b ng.
- Thành ph n t i tin b lo i b .Mu n có thành ph n t i tin ta ph i c ng thêm thành ph n t i tin tr c khi phát i.
Hình 2.19. S u biên dùng m ch nhân . Ta có: vs = Vscos st vt= Vtcos tt Ta th y :Vb= k VsVt = k (Vscos st + E0 ) ( Vtcos tt ) = 1
2 k VsVt[cos ( t+ s)t + cos ( t- s)t ] +k E0 Vtcos tt. Nh v y V b g m các thành ph n t i tin, hai biên t n trên và d i. N u nh E0=0 thì suy ra:
V b= 1
2 k VsVt[cos ( t+ s)t + cos ( t- s)t ]
V y ch có 2 thành ph n biên t n trên và biên t n d i. Mu n có t i tin ta c n ph i thêm vào tr c khi phát.
Hình 2.20. Ph tín hi u u biên dung m ch nhân
2.2.6. i u ch n biên 2.2.6.1. Khái ni m
Ph tín hi u ã i u biên g m t i t n và hai d i biên t n, trong ó ch có các biên t n mang tin t c. Vì hai d i biên t n mang tin t c nh nhau (v biên và t n s ) nên ch c n truy n i m t biên t n là thông tin v tin t c, còn t i t n thì c nén tr c khi truy n
i. Quá trình ó g i là i u ch n biên.
- Công su t phát x yêu c u th p h n v i cùng m t c ly thông tin. - T p âm u thu gi m do d i t n c a tín hi u h p h n
2.2.6.2. Các ph ng pháp i u ch n biên.
V i u ch n biên ta ch phát i m t biên t n. Ta ch phát i biên t n ( t+ s ). V y ta v n dùng m ch u ch 1D, 2D, 4D, i u ch vòng ã nêu trên nh ng ch c n thay m ch c ng h ng ra thành ( t s ).
a, M ch u ch n biên 1 Diode:
Theo i u biên thông th ng ta có k t qu :
ID = Acos tt + Bcos st + Ccos2 st + D cos2 tt + E(cos ( t+ s)t + cos ( t- s)t ) + F(cos ( t+ 2 s)t + cos ( t- 2 s)t ) + G(cos (2 t+ s)t + cos (2 t - s)t ) +…. Nh ng do i u ch n biên ch phát i biên t n trên nên ta có k t qu :
ID = Acos tt + Bcos2 tt + C(cos ( t+ s)t ) + D(cos ( t+ 2 s)t ) + E(cos (2 t+ s)t )+….
Ph u biên c a tín hi u là:
Hình 2.21. Ph tín hi u c a u ch n biên 1 Diode
b, M ch u ch n biên 2 Diode:
Theo i u biên thông th ng ta có k t qu : (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Nh ng do i u ch n biên ch phát i biên t n trên nên ta có k t qu : iD= Acos( t + s)t + Bcos(2 t + s)t
Hình 2.22. Ph tín hi u c a u ch n biên 2 Diode
c, M ch u ch n biên 4 Diode:
Theo i u biên thông th ng ta có k t qu :
Nh ng do i u ch n biên ch phát i biên t n trên nên ta có:
idB= iI+ iII= 2Acos( s + t)t Ph u biên c a tín hi u: Hình 2.23. Ph tín hi u c a u ch n biên 4 Diode d, i u ch n biên theo ph ng pháp l c Hình 2.24. S kh i m ch u ch theo ph ng pháp l c t: ft1: T n s c a t i t n th nh t
x: H s l c c a b l c
Trong s kh i trên ây, tr c tiên ta dùng m t t n s dao ng ft1 khá nh so v i d i t n yêu c u ft2 ti n hành i u ch cân b ng tín hi u vào VS(t). Lúc ó h s l c t ng lên có th l c b c m t biên t n d dàng. Trên u ra b l c th nh t s nh n c m t tín hi u có d i ph b ng d i ph c a tín hi u vào.
fs = fSmax – fSmin , nh ng d ch m t l ng b ng ft1 trên thang t n s , sau ó a n b i u ch cân b ng th hai mà trên u ra c a nó là tín hi u ph g m hai biên t n cách nhau m t kho ng f’ = 2 (ft1 + fSmin ) sao cho vi c l c l y m t d i biên t n nh b l c th hai th c hi n m t cách d dàng.
L c l n 1:
Hình 2.25. Ph tín hi u trong i u biên vòng l n 1 L c l n 2:
Hình 2.26. Ph tín hi u trong u biên vòng l n 2
Nh n xét:
- u biên vòng l n 1, do t n s c ng h ng th p nên d i thông m ch c ng h ng h p nên d dàng lo i b biên t n d i.Kho ng cách gi a hai biên t n là 2 s.
- u biên vòng l n 2, t n s c ng h ng cao. Kho ng cách gi a hai biên t n l n = 2( t1+ s). Do v y ta d dàng lo i b c biên t n d i.
e, i u ch n biên theo ph ng pháp quay pha
Tín hi u ra c a hai b u ch cân b ng:
Hình 2.27. S m ch u ch n biên theo ph ng pháp quay pha
Ta có:
Vs = Vscos st Vt= Vtcos tt Ta th y :Vb1= k VsVt
= 1 2 k VsVt[cos ( t+ s)t + cos ( t- s)t ] V b2= k VsVt = k Vs Vtsin st sin tt = k Vs Vtcos( st + 2 π )cos( tt + 2 π ) = 1 2 k VsVt[cos ( t+ s)t - cos ( t- s)t ] Hi u hai n áp ta s có hai biên t n trên:
V b= V b1- V b2
= k VsVt[cos st cos tt – cos st +
2 π )cos tt + 2 π ) ] = 1
2 k VsVt[cos ( t- s)t + cos ( t s)t - cos ( t- s)t - cos ( t+ s+ π )t ] = 1
2 k VsVt .2 cos ( t+ s)t = k VsVt . cos ( t+ s)t
T ng hai n áp ta s có hai biên t n d i: V b= V b1 + Vb2
= k VsVt[cos st cos tt + cos( st +
2 π )cos( tt + 2 π ) ] = 1
2 k VsVt[cos ( t- s)t + cos ( + s)t + cos ( t- s)t + cos ( t+ s+ π )t ] = 1 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
2 k VsVt .2 cos ( t- s) = k VsVt . cos ( t- s)t
Nh n xét: ph ng pháp quay pha yêu c u quay pha chính xác 2 tín hi u trên úng
0
90 i v i t i tin là tín hi u u hòa thì vi c quay pha tín hi u 900 là d dàng th c hi n. N u tín hi u phi u hòa có d i t n smin – smax thì ng i ta không th quay pha chính xác v i m i t n s c a tín hi u u ch . Vì v y ph ng pháp ch dùng v i u ch n biên khi tin hi u u ch là dao ng u hòa. i v i tín hi u u ch phi i u hòa ta dùng ph ng pháp l c và quay pha thích h p.
Hình 2.28. kh i m ch u ch n biên theo ph ng pháp l c và quay pha k t h p Vs = Vscos st Vt1= Vtcos t1t Tín hi u ra c a hai b u ch cân b ng1: V’ b1= k VsVt1 = k VsVt1cos st cos t1t = 1 2 k VsVt1[cos ( t1 s)t + cos ( t1- s)t ] V’’ b1= k VsVt1 = k VsVt1cos st sin t1t = 1 2 k VsVt1[sin ( t1+ s)t + sin ( t1- s)t ]
Sau b l c 1, còn l i biên t n trên c a hai b u biên dùng m ch nhân 1 l ch pha nhau 90 . Có th coi ây là tín hi u u ch ã quay pha. i u ch này cùng v i t i tin t2 c a n b b u biên dùng m ch nhân 2 l ch pha nhau 90 . i n áp ra sau hai
b u biên dùng m ch nhân 2: Ta có: Vt2= Vt2cos t2t V’ b1= 1 2 k VsVt[cos ( t1+ s)t T ó ta suy ra: V’ b2= k Vb1Vt2 = k 1 2 k VsVt1cos ( t1+ s)t Vt2cos t2t
=1 4 k2 VsVt1Vt2 [ cos ( t2+ t1+ s)t + cos ( t2- t1- s)t] L i có: Vt2= Vt2 sin t2t V’’ b1= 1 2 k VsVt[sin ( t1+ s)t V’’ b2= k V b1Vt2 = k 1 2 k VsVt1sin ( t1+ s)t Vt2cos t2t =1 4 k2 VsVt1Vt2 [- cos ( t2+ t1+ s)t + cos ( t2- t1- s)t] Qua m ch hi u ta có: V b2 = V’ b2- V’’ b2 = 1 4k2 VsVt1Vt2 [ cos ( t2+ t1+ s)t + cos ( t2- t1- s)t] - 1 4k2 VsVt1Vt2 [- cos ( t2+ t1+ s)t + cos ( t2- t1- s)t] = 1 2 k2 VsVt1Vt2 [ cos ( t2+ t1+ s)t]
Hình 2.29. Ph c a dao ng u ch n biên theo ph ng pháp l c – quay pha k t h p (a) Ph tín hi u u ch (b) Ph tín hi u ra trên b CCB1 (c) Ph tín hi u ra b l c (d) Ph tín hi u ra m ch hi u 2.3. Gi i u biên
2.3.1. Gi i u biên v i tín hi u u biên thông th nga. kh i: a. kh i:
- Gi i u biên có nhi m v l y ra theo quy lu t thay i biên c a tín hi u u biên ngh a là l y ra tín hi u i u ch Vs(t).
Hình 2.30. S kh i quá trình gi i u biên v i tín hi u u biên thông th ng
Hình 2.31. S nguyên lý gi i u biên v i tín hi u u biên thông th ng - D ng sóng:
Hình 2.32. D ng sóng gi i u biên v i tín hi u u biên thông th ng
b . Nguyên lý ho t ng :
- Tín hi u u tiên khi qua b ch nh l u s c t i m t n a tín hi u và nó có m t thành