2.1. Trình bày về giao diện
2.1.2. Biến thế cao tần
2.1.2.1. Nguyên lý
Biến thế cao tần của N-Sine là biến thế cao tần loại mini-circuits ADT-1WT. Còn biến thế được sử dụng trong giao diện thứ hai là biến thế cao tần loại Bourns 2 -1- 6D. Sự sử dụng biến thế cao tần là sự phối hợp trở kháng để truyền cơng suất cực đại và loại bỏ tín hiệu khơng mong muốn.
Để bảo vệ sự quá áp hoặc đoản mạch (q dịng)
Để cơ lập điện áp một chiều giữa các mạch điện tử khi truyền AC giữa các mạch điện này.
Giao diện giữa mạng cân bằng và không cân bằng
Một biến thế cao tần có hai cuộn dây liên kết với nhau bằng từ trường hỗ cảm. Khi chúng ta tác động một thế xoay chiều lên một cuộn, chẳng hạn như cuộn sơ cấp thì khi đó sản sinh ra một từ trường biến đổi, biên độ của từ trường phụ thuộc vào thế tác động và số vịng trên mỗi cuộn. Từ thơng hỗ cảm liên kết cuộn sơ cấp làm sinh ra một điện áp. Điện áp này cũng phụ thuộc vào số vòng của cuộn sơ cấp. Sự liên kết hỗ cảm có thể thực hiện dễ dàng nhờ khơng khí. Tuy nhiên sẽ hiệu quả hơn nếu ta sử dụng một loại sắt hoặc sắt từ như nam châm hoặc Ferrist. Các loại vật liệu từ này có hệ số từ thẩm rất cao so với khơng khí.
Mối liên hệ giữa dòng điện, điện áp và trở kháng giữa cuộn sơ cấp và thứ cấp là.
Hình 2.5: Biến thế cao tần.
2 . 1 V n V 1 2 i i n 2 2 2 1 1 2 1 1 2 1 . . . V n V V Z n n Z i i i n
Bộ ghép nối với mạng sử dụng biến thế cao tần để tránh nối đất khi thực hiện các phép đo trên mạng vì các ổ cắm BNC nối với vỏ máy và vỏ máy nối với đất. Trong sơ đồ tỷ số các cuộn dây là 1:1.
3.1.2.2. Các thông số vật lý của một biết thế cao tần
Sơ đồ trong hình 2.6 là mơ hình tương đương của một biến thế cao tần
Hình 2.6: Sơ đồ tương đương của một biến thế cao tần
Sơ đồ tương đương này bao gồm
L1 và L2 là các cuộn cảm rò do liên kết từ trường khơng hồn hảo giữa hai cuộn dây. Trở kháng của nó tỷ lệ với tần số và hệ số tự cảm làm tăng độ mất mát và vì thế làm giảm công suất thu ở tần số cao.
R1 và R2 là các điện trở thuần của các cuộn dây sơ cấp và thứ cấp.
Các điện dung C1 và C2 cũng như các điện dung liên kết giữa các cuộn dây C sẽ làm hạn chế các hoạt động về phía tần số cao. Mặc dù vậy ưu điểm của
mơ hình tương đương đã sử dụng các biến thế cao tần là các điện dung giữa các cuộn dây và các điện cảm rò được hấp thu bởi các thơng số của mơ hình của một đường truyền. Ưu điểm này cho phép dải thông lớn hơn nếu như các cuộn dây của biến thế được chọn lựa một cách hợp lý.
Lp là độ cảm ứng từ. Cảm ứng này hạn chế hiệu suất ở phía tần số thấp của biến thế. Giá trị của nó phụ thuộc vào hệ số từ thẩm và phụ thuộc vào kích thước của lõi vật liệu từ cũng như của số vòng dây
Rp là độ mất mát trong lõi sắt từ.
Sự thay đổi về nhiệt độ cũng làm biến đổi các giá trị, điện dung, điện cảm và điện trở của mơ hình tương đương. Có nghĩa là các đặc tính mất mát và độ rộng của dải thơng của biến thế có thể bị biến đổi theo những sự thay đổi này.
2.1.2.3. Các đặc tính của một biến thế cao tần.
Việc lựa chọn một biến thế cao tần được thực hiện dựa trên độ rộng dải và các mất mát. Các mất mát của biến thế cao tần là phần công suất phát mất đi khi biến thế được đưa vào hệ thống truyền có phối hợp trở kháng. Thơng thường các nhà sản xuất chỉ ra ba dải tần mà trong đó độ mất mát thấp hơn hoặc bằng 1dB, 2dB và 3dB. Phụ lục A chỉ ra các mất mát do biến thế đã được sử dụng trong giao diện. Mất mát của biến thế tăng theo nhiệt độ. Ở phía tần số thấp các mất mát này là do cuộn cảm song song Lp, cịn ở phía tần số cao là do các điện dung của các cuộn dây C và do các cuộn cảm mất mát L1 L2. Vì thế các nhiệt độ thấp làm giảm hệ số từ thẩm của vật liệu sắt từ do đó là tăng giá trị của Lp, do vậy làm tăng mất mát. Còn khi nhiệt độ cao làm tăng hệ số từ thẩm của lõi sắt làm giảm giá trị của Lp. Do vậy làm giảm mất mát đối với tần số thấp và tăng lên với tần số cao. Hình 2.7 minh hoạ điều này
Hình 2.7: Đáp ứng tần số tiêu biểu của biến thế cao tần ở các nhiệt độ khác
nhau.
Mất mát của biến thế cũng có thể là do dịng điện mạnh. Cơng suất cực đại có thể chấp nhận được là 25mW. Nếu dịng điện q mạnh thì biến thế có thể bị bão hồ sẽ làm giảm dải thông và sự chuyển đổi công suất. Sự bão hồ này có thể do
Dịng một chiều ( 250mA) chạy trong cuộn dây. Công suất phát ( 250mW)
Tần số phát nằm trong vùng (30kHz fphát 30MHz)
(Các giá trị trong mạng là các giá trị tiêu biểu cho biến thế Bourns 2-1-6D được dùng trong giao diện)