Vị trí mạch điều biến biên độ trong máy phát cho biết mạch máy phát thuộc loại được điều biên ở mức thấp hay mức cao. Đối với máy điều biên mức thấp, mạch điều biến ở phía trước điện cực ra của tầng khuếch đại công suất phát sóng, tức là điện cực trước cực thu của transistor khuếch đại công suất cao tần phát công suất như cực khiển hay cực phát. Nếu là đèn điện tử thì phải trước anode (tức là lưới khiển), lưới màn cathode, nếu là transistor trường thì phải trước cực thoát là cổng hay nguồn.
Ưu điểm của kỹ thuật điều biên mức thấp là không yêu cầu công suất tín hiệu điều biến cao để có tỉ số điều biên cao. Máy điều biến mức cao có mạch điều biến ở ngay điện cực ra của tầng khuếch đại công suất cao tần phát sóng tức là ở ngay cực thu của transistor công suất cao tần anode đèn khuếch đại công suất cao tần hay cực thoát transistor trường khuếch đại công suất cao tần. Nhược điểm của kỹ thuật này là phải có công suất tín hiệu điều biến cao.
1/. Mạch điều biến mức thấp:
a. Mạch điều biến cực phát transitor: có sơ đồ mạch như sau:
Tín hiệu điều biến : em = Emcosωmt
R1 C1 R2 Sóng mang Ec = Ec SinWct Rc = 10K Q1 C3 Re n1 n2 Cm (t) = Em CosWmt n1 = n2 Rtải RC1
Mạch điều biến cực phát: Sóng mang ec = Ecsinωct Điện áp tại cực thu Vc:
Sóng đã điều biến tại ngõ ra:
Nguyên lý làm việc của mạch:
Tín hiệu điều biến vào cực phát làm thay đổi điện trở mặt tiếp giáp giữa cực phát với cực khiển re vì :
E
e I
r = 2,6
, với IE là dòng cực phát tính bằng (mA).
Hệ số khuếch đại sóng mang của transistor bằng:
ie c
V h
R
A = −β
mà hie = βre. Do vậy hệ số khuếch đại biến thiên theo dòng tín hiệu điều biến vào cực phát.
Điện áp tín hiệu điều biến tăng lên, dòng ie giảm do điện áp phân cực transistor ổn định, Av giảm, re tăng. Ngược lại, khi tín hiệu điều biến giảm, ie tăng, re giảm, βre giảm, Av tăng lên. Do đó ta có điện áp ra tại cực thu và sóng đã điều biến tại ngõ ra. Mạch này đạt yêu cầu đối với máy phát công suất nhỏ, nhưng không đạt ở máy công suất cao do transistor làm việc ở chế độ lớp A, mạch có hiệu suất kém.
b. Mạch điều biến cực thu transistor:
Nếu mạch này là tầng khuếch đại công suất cuối cùng của máy phát thì đây là mạch điều biến mức cao vì điện áp điều biến đặt vào cực thu là ngõ ra của mạch khuếch đại cao tần phát sóng. Nếu là tầng khuếch đại đặt trước mạch khuếch đại công suất cuối cùng thì đây là mạch điều biến mức thấp. Ta xét sơ đồ mạch như sau:
t
t
t
Với L: cuộn cảm cách ly cao tần.
Nguyên lý làm việc của mạch: transistor Q1 khuếch đại sóng mang ec ở chế độ C, sóng mang ec được đưa vào cực khiển khi ec nhỏ hơn 0,6V, Q1 không dẫn, khi ec > 0,6V thì Q1 dẫn, mỗi chu kỳ sóng mang Q1 chỉ dẫn trong một góc nhỏ hơn 180o. Tín hiệu điều biến làm thay đổi điện áp nuôi transistor vì được mắc nối tiếp với điện áp một chiều Vcc.
- Tín hiệu điều biến :
- Sóng mang : ec = Ec sinωct
- Điện áp ra :
Như vậy điện áp ra có tín hiệu điều biến sóng mang và thành phần một chiều VCC.
Do Q1 làm việc không tuyến tính nên các thanh phần khác như: fc = f(m), 2fc, 2fm. Re là mạch tự phân cực, cũng là mạch điện áp âm vào cực khiển
Sóng mang ec = Ec SinWct n 1 n2 R1 C L Q1 Ra n2 n1 VOC n1 = n2 em (t) = Em CosWmt t em t ic ec t VCE bh = 0 VCE 2VCC VCC t
Q1 làm việc ở chế độ lớp C. Ngày nay, người ta đã cải thiện mạch có thêm mạch cộng hưởng L, C, thay cho cuộn cảm L để loại các thành phần không cần thiết.
Sơ đồ mạch minh hoạ như sau:
2. Mạch điều biến mức cao:
Mạch điều biến cực thu vừa nói trên được phân vào loại mạch điều biến mức cao nếu cực thu là ngõ ra của máy phát, transistor Q1 là transistor công suất khuếch đại cao tần cuối cùng. Để có hiệu suất cao thì transistor làm việc ở chế độ C tức là chỉ dẫn trong thời gian ngắn hơn một nửa chu kỳ sóng. Với mạch điều biến cực thu, ta có tỉ số điều biến m cao hơn, tín hiệu gốc ít biến dạng hơn, nhưng nếu là mạch ở mức cao tức là mạch phát sóng ra thì tín hiệu điều biến cần có công suất tương ứng với sự phân bố công suất.
Để có thể điều biến sâu hơn với tín hiệu gốc ít méo, ta có thể sử dụng mạch điều biến đồng thời cực khiển và cực thu sau đây:
Anten
Sóng đã điều biến Sóng mang
ec = Ec Sinωct
chưa điều biến
n1 n2 R 1 C2 Q 1 Ra n2 n1 VCC với n1 = n2 C3 L1 C1 Cth
Cth : tụ điện trung hoà chống dao động 1 1 2 1 C L fc π =
Sóng chưa điều biến eC = ECSinωCt Q1 Sóng đã điều biến tại cực thu Q1 Q3 Q2 Sóng ra đã điều biến e
Tín hiệu điều biến đã được đưa vào cực thu của hai transistor khuếch đại công suất cao tần phát sóng Q2 và Q3 và cực thu của transistor khuếch đại sóng cao tần Q1. Như vậy, ở các cực khiển của Q2 và Q3 là các sóng đã điều biên một phần phát ra từ Q1. Các sóng này lại được điều biến tần thứ hai bởi cùng một tín hiệu tại các cực khiển và cực thu của Q1 và Q3. Mạch này ít làm méo tín hiệu điều biến và sóng được điều biến với tỉ lệ cao hơn.
3. Vi mạch điều biến:
Vi mạch tạo hàm có thể dùng làm mạch điều biên phù hợp với các đặc tính máy phát tần số rất ổn định, rất ít gây méo tín hiệu điều biến, nếu gọn nhẹ và thiết kế giản đơn.
Tuy nhiên có nhược điểm là công suất ra thấp, phạm vi tần số hữu ích hẹp.
Một trong các vi mạch tạo hàm đơn khối là vi mạch XR – 2206 của EXAR CORPORATION, có thể tạo các sóng Sin, vuông, tam giác, tạo hàm dốc với độ chính xác và ổn định cao.
Ngõ ra sóng lại có thể điều khiển biến tần số hay biên độ. Tần số làm việc ở trong phạm vi từ 0,01Hz ÷ 1MHz.