1. 2: SƠ ĐỒ KHỐI MÁY PHÁT
2.2.2. Nguyên lý hoạt động của bộ khuếch đại công suất
Tầng khuếch đại công suất có nhiệm vụ khuếch đại tín hiệu với công suất đủ lớn theo yêu cầu để đưa ra Anten. Trong JSS – 800 tầng khuếch đại công suất là tuyến tính.
2.2.2.1. Tầng khuếch đại đệm.
Tầng này có nhiệm vụ khuếch đại tín hiệu ra từ khối kích thích khoảng ( 5÷ 10mW) lên (15 ÷ 20mW) đủ để đệm cho 2 khối khuếch đại công suất. Bộ khuếch đại đệm bao gồm mạch phối hợp đầu vào, tầng khuếch đại công suất thứ nhất và thứ hai, tầng khuếch đại cuối, mạch chia công suất, mạch kết hợp công suất kép , bộ cảm biến vào/ra , mạch điều khiển khuếch khuếch đại công suất (CMC – 806), mạch tự động điều khiển công suất và mạch hiệu chỉnh nhiệt.
Mạch phối hợp đầu vào
Mạch này bao gồm TR1, R2 ÷ R4. Transistor được lắp theo kiểu mạch lắp emitter nên có hệ số khuếch đại điện áp là Ku = 1 và có dải động lớn, méo phi tuyến nhỏ. Mạch có nhiệm vụ phối hợp trở kháng đầu vào của tầng khuếch đại đệm với trở kháng ra của khối kích thích và ấn định trở kháng tại J1 là 50Ω.
Tầng khuếch đại thứ nhất
Tín hiệu từ bộ kích thích sẽ đưa tới tầng khuếch đại thứ nhất của tầng khuếch đại đệm thông qua mạch phối hợp đầu vào tức là tín hiệu được lấy ra từ chân E của TR1 sẽ được đưa tới TR2 thông qua tụ ghép C4. Mạch này gồm TR2 và các thành phần ngoại vi của nó. Tầng khuếch đại này hoạt động như một mạch khuếch đại chế độ A. Mạch thực hiện khuếch đại tín hiệu lên tới ≈ 0,1W. Tín hiệu sau khi được khuếch đại sẽ được lấy ra tại chân C của TR2 và được chia làm hai đường. Một đường được hồi tiếp âm thông qua R6 và L1 nhằm cải thiện đặc tính tần số và ổn định thiên áp. Đường thứ hai sẽ được đưa tới tầng khuếch đại thứ hai thông qua C7 và T1.
Tầng khuếch đại thứ hai
Tầng khuếch đại thứ hai gồm TR3 và các thành phần ngoại vi . Tầng này khuếch đại trở kháng đầu ra đã được biến đổi của biến áp T1 lên một giá trị công suất ≈ 1,5W, nhằm bảo đảm công suất ra đủ để kích thích cho tầng khuếch đại cuối. Tầng khuếch đại này có trang bị một mạch bù pha. Mạch này bao gồm CD3, C14, R13 và C15. Nó có tác dụng sửa bất kỳ sự khác pha nào giữa tín hiệu đầu vào và tín hiệu đầu ra. Quá trình bù pha như sau:
Tín hiệu từ đầu ra của TR3 sẽ được trích một đường đưa về CD3 thông qua C13 và C14. Tại CD3 tín hiệu sẽ được nắn lại và san bằng bởi C15 và R13. Như vậy tín hiệu ra của TR3 đã được cảm biến thành tín hiệu một chiều để điều khiển điện dung của Diole biến dung CD1 và CD2 để thay đổi mức biên độ đưa vào TR3. Tín hiệu ra của TR3 đã điều pha để bù méo.
Tín hiệu sau khi đã được khuếch đại ở tầng khuếch đại thứ hai sẽ được đưa tới tầng khuếch đại cuối thông qua T2.
Tâng khuếch đại cuối
Tầng khuếch đại cuối bao gồm TR31 và TR32, hai transistor MOS FET này hình thành nên mạch khuếch đại đẩy kéo song song hoạt động với nguồn điện áp 80V DC.
Tín hiệu từ TR3 sẽ được đưa tới TR31 và TR32 thông qua biến áp T2. Biến áp này có nhiệm vụ phối hợp trở kháng và đảo pha tín hiệu để đưa tới TR31, TR32. Tín hiệu sẽ được hai transistor thay nhau khuếch đại ở mỗi nửa chu kỳ. Các tín hiệu sau khi được khuếch đại bởi TR31 và TR32 sẽ được kết hợp tại T6 để tạo ra công suất từ 15 đến 20W.
Mạch này chia công suất ra đã được khuếch đại từ bộ khuếch đại đệm thành hai tín hiệu cùng pha. Mỗi tín hiệu là một đầu ra đưa tới hai bộ khuếch đại công suất. Để tạo ra được công suất lớn đảm bảo cho máy phát, trong tầng khuếch đại công suất người ta sử dụng bộ chia công suất. Ngoài nhiệm vụ phân chia công suất của nguồn tín hiệu vào thành hai phần có cùng biên độ và cung pha, bộ chia công suất còn làm nhiệm vụ phối hợp trở kháng với đầu vào với các bộ khuếch đại công suất.
Mạch cung cấp thiên áp
Tín hiệu KEY ON từ khối điều khiển công suất sẽ tác động tới chuyển mạch TR4 và TR5 thông qua ghép quang của IC1 để cấp thiên áp cho cực B của TR2, TR3 và cực cửa của TR31, TR32.
Mạch điều khiển thiên áp
Bộ điều khiển khuếch đại công suất cung cấp thiên áp cho hai mạch khuếch đại công suất được điều chỉnh để ấn định điện áp bởi RV3 ÷ RV6 và IC2 của một bộ khuếch đại đệm.
Mạch cảm biến vào/ra
Bộ khuếch đại đệm phát một tín hiệu tới để điều khiển khuếch đại công suất sau khi phân chia tín hiệu vào/ra. Nếu tỷ lệ tín hiệu vào/ra thay đổi vì lỗi, mạch điều khiển khuếch đại công suất sẽ đưa ra tín hiệu chuông.
Mạch đệm
Hai mạch khuếch đại công suất tạo ra các tín hiệu HEAT( phân chia vùng tỏa nhiệt)
Vin( cảm biến công suất vào ), Vt ( cảm biến công suất ra sóng tới), Vt’ (cảm biến công suất sóng phản xạ) và tín hiệu cảm biến vào/ra như đã mô tả ở trên, các tín hiệu này được gửi tới mạch điều khiển khuếch đại công suất thông qua IC3 và IC4( các mạch đệm ) để làm giảm nhiểu tần cao.
Mạch tự động điều khiển công suất
Mạch tự động điều khiển công suất cung cấp độ ổn định công suất ra đến bộ điều hưởng Anten bằng cách thay đổi hệ số công suất cuat TR2 ở tầng khuếch đại thứ 2 xuống công suất ră nhỏ nhất, việc thay đổi này được thực hiện bằng cách thay đổi trở kháng tải tương đương với trở kháng Antenna.
Mạch điều chỉnh nhiệt
Mạch điều chỉnh nhiệt dùng “ Thermistor” âm để ổn định công suất ra giống như thay đổi công suất ra nhỏ nhất bằng cách thay đổi nhiệt độ môi trường hoặc biến đổi nhiệt độ tại mỗi tầng khuếch đại của bộ khuếch đại đệm và hai mạch khuếch đại công suất.
2.2.2.2. Tầng khuếch đại công suất.
Bộ khuếch đại công suất là mạch khuếch đại công suất tuyến tính băng rộng. Mạch khuếch đại công suất sẽ khuếch đại công suất khoảng 8W từ bộ phận chia công suất lên 160W. Nó bao gồm các biến áp rộng, các MOSFET công suất và mạch chia vào/ra công suất vào từ đầu vào J1. Mạch này bao gồm các biến áp RF băng rộng, các MOSFET công suất và mạch chia vao/ra công suất vào được lấy từ J1, và nguồn cung cấp 80V DC
Trong tầng khuếch đại công suất các phần tử tích cực là các Transistor MOSFET.
- TR11 ÷ TR13. TR21 ÷ TR23 là các MOSFET công suất 2SK 408 - TR14, TR15, TR24, TR25 là các MOSFET công suất 2SK 409
- TR11 ÷ TR15, TR21 ÷ TR25 làm việc song song và hình thành đẩy kéo đầu cuối đơn ( SEP)
Nguyên lý hoạt động của tầng khuếch đại công suất sẽ được nói rõ ở chương sau.
Mạch LPF
Tín hiệu từ tầng khuếch đại công suất sẽ được đưa tới mạch thông thấp. Mạch này làm suy giảm thành phần hài của công suất ra lớn hơn 30dB, 8 mạch lọc khác nhau được sử dụng cho các tần số phát tương ứng. Đầu ra của mạch lọc được đưa tới bộ điêug hưởng antenna với thành phần hài thấp.
Bảng chỉ ra các tần số đối với mỗi bộ loc Thứ tự bộ lọc Băng tần Hàng Hải F1 1MHz F2 2MHz F3 3MHz F4 4MHz F5 6MHz, 8MHz F6 12MHz F7 16MHz, 18MHz F8 22MHz, 25MHz
Mạch lọc thông bao gồm có rơ le K1 ÷ K16, L1 ÷ L16 , C1 ÷ C40. Mỗi một mạch lọc tương ứng với một tần số hoặc một dải tần số. Khi một tần số nào đó được chọn để phát xạ thì mạch lọc tương ứng với dải tần số đó sẽ được đưa vào thực hiện việc lọc hài bằng cách đóng rơ le. Sau đó tín hiệu sẽ đưa đến mạch phân chia công suất ra.
Mạch phân chia công suất ra:
Mạch này phân chia thành các mức sóng tới và sóng phản xạ và đưa chúng tới mạch điều khiển điều hưởng ( CDC – 800 ). Mạch này bao gồm T201, CD201, CD202, C201, C202. T201 sẽ cảm biến dòng và C201, C202 cảm biến áp để đưa ra tín hiệu Vf , Vr.
2.2.2.3. Bộ điều khiển của tầng khuếch đại công suất CMC – 806
Mạch này có nhiệm vụ thu tín hiệu từ mạch khuếch đại công suất và các mạch khác để điều khiển bộ khuếch đại công suất.
Tín hiệu KEY điều khiển:
Mạch điện tín hiệu KEY từ bộ điều khiển điều hưởng sẽ điều khiển mạch KEY trong bộ khuếch đại đệm thông qua IC3 và điều khiển IC20, IC21 để bật/tắt nguồn cấp thiên áp cho mạch khuếch đại công suất. Các tín hiệu BATT và DASELF sẽ điều khiển nguồn cấp thiên áp.
Mạch báo động:
Các mạch báo động đối với mạch khuếch đại đệm và hai mạch khuếch đại công suất làm việc độc lập. Tín hiệu báo động được giữ bởi một nút D để đóng mở IC. Tín hiệu RESET từ bộ điều khiển tại chổ sẽ khởi động lại mạch báo động.
+ “DA” tín hiệu báo động của tầng khuếch đại đệm
Bộ so sánh IC11 sẽ so sánh điện áp DC giữa các mức vào và mức ra phân chia bởi mạch phân chia vào/ra trong bộ khuếch đại đệm. Bình thường thì mức công suất ra cao hơn và bộ so sánh chỉ ra mức thấp. Nếu hệ số khuếch đại của bộ khuếch đại giảm vì lỗi như lỗi của transistor bán dẫn hoặc FET thì công suất bộ so là mức cao và tạo một tín hiệu báo động bằng chuyển mạch bật D để IC14 làm sang đèn LED “DA”
Tín hiệu báo động DA ALM được đưa tới CDJ 1800 ( bộ điều khiển tại chỗ ) khi tín hiệu báo động được tạo ra.
+. Tín hiệu báo động của hai bộ khuếch đại công suất “PA –A”, “PA – B” Bộ so sánh IC11 ( hoặc IC12 ) sẽ so sánh điện áp DC giữa mức công suất ra và công suất vào được phân chia bằng mạch chia vao/ra trong bộ khuếch đại công suất giảm vì lỗi như lỗi của FET, bộ so pha sẽ đưa ra mức cao và tạo một tín hiệu báo động bằng cách để chuyển mạch D ở IC14 (hoặc IC16) để LED sáng “PA –A”, “PA – B”.
Khi phát tín hiệu báo động, công suất ra ở chân 6 ( hoặc chân 9 ) của IC18 sẽ ở mức cao và đưa tín hiệu báo động “PA – ALM(A)” hoặc “PA – ALM(B)” để mạch
điều khiển tại chổ lúc này TR11 ( hoặc TR12 ) sẽ cắt nguồn 80 VDC cho bộ khuếch đại công suất.
+. Tín hiệu báo động bộ khuếch đại công suất “LOAD – A”, “LOAD – B” Bộ so sánh IC11 ( hoặc IC12 ) sẽ so sánh mức công suất sóng tới và sóng phản xạ được phân chia bởi mạch phân chia vào/ra trong bộ khuếch đại công suất. Nếu xuất hiện một trở kháng tải không bình thường của bộ khuếch đại công suất. Bộ so sánh sẽ tạo ra một tín hiệu báo động bằng việc đưa ra mức cao và chuyển mạch D của IC15 ( hoặc IC16 ) để làm LED sáng “LOAD – A” hoặc “LOAD – B” khi phát ra tín hiệu báo động, công suất ra ở chân 6 ( hoặc chân 9 ) ở IC18 ở mức cao và đưa ra tín hiệu báo động “PA ALM(A)” hoặc “PA ALM(B)” đến bộ điều khiển tại chổ. Lúc này TR1, hoặc TR2 sẽ ngắt nguồn 80 VCD cấp cho bộ khuếch đại công suất.
+. Tín hiệu báo động bộ khuếch đại công suất “HEAT – A”, “HEAT – B”. Nếu trong khi phát, do nhiệt độ được phân chia bởi bộ chia nhiệt TR30 trong bộ khuếch đại công suất vượt quá 800C vì hỏng quạt làm nguội ở khối khuếch đại công suất hoặc quá dòng bị kéo xuống bởi bộ khuếch đại công suất. Chân D của IC15 ( hoặc IC17) sẽ tắt. Lúc này sẽ tạo một tín hiệu báo động để bật LED “HEAD – A” hoặc “HEAD – B”
Khi phát tín hiệu báo động, đầu ra ở chân 6 hoặc là ( chân 9) của IC18 sẽ ở mức cao và đưa tín hiệu cảnh báo “PA ALM(A)” hoặc “PA ALM(B)” đến bộ điều khiển tại chổ. Lúc này, TR1 hoặc TR2 sẽ ngắt nguồn 80 VDC cấp cho bộ khuếch đại công suất.
+. Tín hiệu báo động của bộ kết hợp công suất.
Nếu công suất ra từ hai bộ khuếch đại công suất không cân bằng thì “thermistor” chia cân bằng hệ số nhiệt dương R42 trong bộ khuếch đại đệm sẽ điều chỉnh D của IC17. Điều này tạo một tín hiệu báo động làm sang LED “BAL”.
Khi tạo tín hiệu báo động, tín hiệu báo động BALANACE được đưa đến bộ điều khiển tại chỗ.
Mạch điều khiển APC:
Mạch điều khiển APC dùng tín hiệu Vf từ mạch điều hưởng để điều khiển công suất phát là một mức cố định ( tối đa là 50W ) trong khi điều chỉnh.
Mạch bất hiển thị công suất phát:
Cách mức công suất phát khác nhau ( LPF, PA(A), PA(B) và DA ) có thể đọc trực tiếp bởi một đồng hồ chuyển mạch bằng cách chuyển mạch S1 và trượt đến S2. Bình thường đồng hồ được đặt ở mức công suất LPF.
Dòng điện từ nguồn +80V của mỗi mạch khuếch đại công suất có thể đọc trực tiếp trên đồng hồ bằng cách nối tiếp bộ nối đi kèm P14 đến P11, P12 hoặc P13 và dòng tiêu thụ không thể đọc trực tiếp được.