Như đã xét trong chương 1, quan hệ giữa tần số và pha của dao động như sau:
ω=dϕ/dt và ϕ=∫ ω dt
Từ đó ta thấy có thể tạo tín hiệu
điều pha từ tín hiệu điều tần và ng−ợc lại.Thật vậy nếu đ−a tín hiệu sơ cấp đi qua mạch tích phân rồi thực hiện điều pha thì tín hiệu ra sẽ là tín hiệu điều tần nh− ở hình 7.8a.Còn nếu đ−a tín hiệu sơ cấp đi qua mạch vi phân rồi đ−a vào mạch điều tần nh− ở hình 7.8b thì
sẽ đ−ợc tín hiệu điều pha .Nh− vậy có thể thực hiện điều tần và điều pha trực tiếp hoặc dán tiếp.Ta xét một số cách
®iÒu tÇn trùc tiÕp.
∫dt §iÒu pha
d/dt §iÒu tÇn
uΩ(t) TH ®iÒu tÇn
uΩ(t) TH ®iÒu pha
Hình 7.8 Điều tần và điều pha dán tiếp
Lọc 900 _
§BCB 2
§BCB 1
900
§BCB 2
Lọc Lọc
§BCB 1
uΩ(t) u01(t)
u02(t) u§B
Hình 7.7 Sơ đồ khối điều biên đơn biênkết hợp lọc và quay pha
183 Trong kỹ thuật điện tử hiện đại người ta thực hiện điều tần trực tiếp bằng cách tạo ra các mạch tạo dao động có tần số đ−ợc điều khiển bởi điện áp VCO(voltage controlled oscillator) hoặc dòng điện CCO(Current controlled oscillator),hoặc các mạch tạo dao động theo nguyên lý theo nguyên lý biến đổi điện áp tần số.Thường người ta sử dụng các mạch tạo dao động LC( đã xét trong chương 6) có tần số biến
đổi theo điện áp của tín hiệu sơ cấp vì mạch dao động loại này có dải tần số biến đổi rộng và làm việc ổn định ở dải tần số cao.
7.3.1.Điều tần dùng VARICAP.
Varicap là loại diot biến dung đ−ợc cấu tạo từ một mặt ghép n-p.Nếu cho diot phân cực ngược thì nó sẽ tương đương một tụ điện có điện dung C xác định theo công thức:
h k
o k U
C
C ϕ +
= ϕ (7.23)
Trong đó h=2ữ3-hằng số thực nghiệm ;ϕK -mức hàng rào thế năngcủa vật liệu bán dẫn, U-điện áp đặt lên diot.C0-điện dung của varicap khi U=0. (suy từ 7.3)
Đặc tính của varicap có dạng hình 7.9a .Nếu điện áp đặt lên varicap có dạng hìn sin nh− đồ thị hình 7.9b thì điện dung của varicap cùng có dạng hình sin 7.9C.
Ng−ời ta sử dụng varicap nh− một điện dung trong thành phần của khung cộng hưởng của mạch tạo dao động hình sin để tạo tín hiệu điều tần . Một sơ đồ như vậy có dạng nh− ở hình 7.10.
Đây là một mạch dao động hình sin ghép biến áp.Các điện trở R1,R2,R3 định thiên cho tranzisto,LCh là cuộn chặn tần số cao không lọt vào nguồn,Cn1và Cn2 là các tụ nối tầng.Điot CD đ−ợc cấp nguồn một chiều E0 qua cuộn thứ cấp của biến áp. Điện
áp âm tần uΩ(t) ghép qua biến áp vào điot varicap.Điện dung CD sẽ biến thiên theo
điện áp âm tần uΩ(t) .Nh−
vËy C1 ghÐp song song víi nhánh có CD và Cn2 mắc nối tiếp. Trị số của điện
dung t−ơng đ−ơng là:
1 1+ + 2
=
n D
n td D
C C
C . C C
C . (7.25)
Nếu chọn Cn2 >>CD
thì Ctđ≈C1+C2.Tần số củ
dao động tạo ra sẽ là:
) C f L(C
D
2 1
dt 1
+
= π (7.26)
Trong công thức (7.26) CDbiến thiên theo quy luật của hàm sơ cấp uΩ(t) nên
C C(t) c) a)
U t u(t)
Hình7.9chọn chế độ công tác b) của varicap
t
dao động tạo ra sẽ là dao
động điều tần.
7.3.2.Điều tần dùng tranzisro điện kháng
Ng−ời ta mắc tranzisto so cho nó t−ơng đ−ơng với một
điện dung hoặc một điện cảm.Xét cách mắc nh− ở hình 7.11.Mục đích của cách mắc là tạo ra tổng trở Z=U/I mang tÝnh dung(-jX) hoăc tính cảm(jX). Với mạch này nếu chọn Z1 và Z 2 thích hợp thì sẽ có I≈IC và nh− vậy thì Z≈U/ IC.Nh−ng trong tranzisto ta có quan hệ sau:
IC≈βIB≈ h21 IB= 11
11 21h h
h .IB =g21.UBE=S.UBE (7.27)
Ơ đây g21=S- là hỗ dẫn của tranzisto. Vì vậy nên:
Z=U / IC =
2 2
1 +
= S.Z Z Z U . S
U
BE
(7.28)
Để tạo thành dung kháng hoặc cảm kháng theo (7.28) sẽ có các ph−ơng án sau:
-Ph−ơng án 1:Chọn Z1 là điện trở R,Z2 là điện dung C sao cho R>>
ωC
1 thĩ :
Z≈
S C . j R C S j
R = ω
ω
1 =jωLt®; Lt®= S
C .
R (7.29)
-Ph−ơng án 2: Chọn Z1 là điện dung C,Z2 là điện trở R sao cho R<<
ωC
1 thĩ Z≈
Ctd
j SCR
j ω
= 1 ω
1 ; Ct®=S.C.R (7.30)
-Ph−ơng án 3: Chọn Z1 là điện cảm L,Z2 là điện trở R sao cho R<< ωL thĩ Z≈
R . S
jω L =jω Lt® ; Lt®= R . S
L (7.31)
-Ph−ơng án 4: Chọn Z1 là điện trở R điện ,Z2 là cảm L sao cho R>> ωL thĩ
Hình 7.10 Điều tần dùng VARICAP
Hình7.11.Tranzisto mắc . điện kháng
Z2
Z2
Z1
+Ucc Lch C n1
R2 R1 R3
L C1 D u (t)
. E0
Cn3 Cn2
185 Z≈
Ctd
j L S j
R
ω
= 1
ω
Ct® = R
L .
S (7.32) Có thể sử dụng một trong các ph−ơng án
đã xét trên để tạo mạch
điều tần.Hình 7.12 là một mạch điều tần với T1 là tranzisto điện kháng mắc theo ph−ơng án 1,t−ơng
đ−ơng với một điện cảm (công thức 7.29).Điện cảm Ltđ do T1 tạo ra đ−ợc
được ghép vào khung cộng hưởng của mạch tạo dao động mắc trên T2.Điện áp âm tần uΩ(t) điều khiển hỗ dẫn S (trong công thức 7.29) của tranzisto T1 ,tạo nên tín hệu