Thiết kế mạch điều tần Analog

Lời Mở đầu Hiện nay, ngành Công nghệ thông tin và Điện tử viễn thông đang phát triển với tốc độ nhanh, góp phần không nhỏ trong thời kỳ CNH-HĐH đất nước. Đối với ngành ĐTVT khi nói đến việc truyền thông tin đi xa thì không thể không nhắc đến việc điều chế thông tin. Điều tần là một trong những phương pháp điều chế rất hay được sử dụng, ưu điểm của nó là có khả năng chống nhiễu lớn, hiệu suất truyền tín hiệu lớn . Nội dung bài tập lớn này là thiết kế bộ điều tần với các chỉ tiêu cho trước. Nội dung bao gồm các kiến thức cơ bản về điều chế, sau đó là các phương pháp điều chế. Mục Lục I.Các chỉ tiêu mạch điện. II. Các khái niệm cơ bản. 1. Điều chế. 2. Điều chế biên độ. 3. Điều chế tần số. 4. Điều chế pha. 5. Quan hệ giữa điều tần và điều pha. III. Sơ đồ khối bộ điều tần. IV. Các bộ điều chế tần số. 1.Bộ điều tần dùng tinh thể thạch anh. 2.Bộ điều tần dùng tranzistor điện kháng. 3. Bộ điều tần trong các bộ tạo xung. 4. Bộ điều tần dùng diode biến dung. 5. Mạch in. Tài liệu tham khảo Mục Lục

doc21 trang | Chia sẻ: lvcdongnoi | Ngày: 11/06/2013 | Lượt xem: 1528 | Lượt tải: 0download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Thiết kế mạch điều tần Analog, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Lêi nãi ®Çu HiÖn nay, ngµnh C«ng nghÖ th«ng tin vµ §iÖn tö viÔn th«ng ®ang ph¸t triÓn víi tèc ®é nhanh, gãp phÇn kh«ng nhá trong thêi kú CNH-H§H ®Êt n­íc. §èi víi ngµnh §TVT khi nãi ®Õn viÖc truyÒn th«ng tin ®i xa th× kh«ng thÓ kh«ng nh¾c ®Õn viÖc ®iÒu chÕ th«ng tin. §iÒu tÇn lµ mét trong nh÷ng ph­¬ng ph¸p ®iÒu chÕ rÊt hay ®­îc sö dông, ­u ®iÓm cña nã lµ cã kh¶ n¨ng chèng nhiÔu lín, hiÖu suÊt truyÒn tÝn hiÖu lín... Néi dung bµi tËp lín nµy lµ thiÕt kÕ bé ®iÒu tÇn víi c¸c chØ tiªu cho tr­íc. Néi dung bao gåm c¸c kiÕn thøc c¬ b¶n vÒ ®iÒu chÕ, sau ®ã lµ c¸c ph­¬ng ph¸p ®iÒu chÕ. Do thêi gian cã h¹n nªn em còng kh«ng thÓ tr¸nh khái sai sãt. Em xin ch©n thµnh c¶m ¬n thÇy TS. Ph¹m Minh ViÖt ®· h­íng dÉn, gióp ®ì em hoµn thµnh bµi tËp lín nµy. Hµ néi, 7/2004 Sinh viªn NguyÔn TiÕn Dòng I.C¸c chØ tiªu m¹ch ®iÖn. ThiÕt kÕ bé ®iÒu tÇn víi c¸c chØ tiªu sau: f=210MHz. Df=50kHz. Rt¶i=50W. II. C¸c kh¸i niÖm c¬ b¶n. 1. §iÒu chÕ. Mét trong nh÷ng nguyªn t¾c kü thuËt ®­îc sö dông trong ®iÖn tö viÔn th«ng ®ã lµ ®iÒu chÕ. Th«ng qua qu¸ tr×nh ®iÒu chÕ, tin tøc ë miÒn tÇn sè thÊp ®­îc chuyÓn lªn miÒn tÇn sè cao ®Ó truyÒn ®i xa. §iÒu chÕ lµ qu¸ tr×nh ghi tin tøc vµo mét dao ®éng cao tÇn nhê biÕn ®æi mét th«ng sè nµo ®ã (biªn ®é, gãc pha, ®é réng xung... ) cña dao ®éng theo tin tøc. Trong tr­êng hîp nµy tin tøc gäi lµ tÝn hiÖu ®iÒu chÕ, dao ®éng cao tÇn cao tÇn gäi lµ t¶i tin, cßn dao ®éng cao tÇn mang tin tøc gäi lµ dao ®éng ®· ®iÒu chÕ, tÝn hiÖu nµy ®­îc truyÒn tíi mäi n¬i d­íi d¹ng sãng ®iÖn tõ th«ng qua sãng v« tuyÕn, d©y dÉn hoÆc c¸p quang. Ngµy nay nh­ chóng ta biÕt nÕu kh«ng cã ®iÒu chÕ, th«ng tin kh«ng thÓ truyÒn ®i xa ®­îc. §èi víi t¶i tin ®iÒu hoµ, ng­êi ta ph©n biÖt hai lo¹i ®iÒu chÕ: ®iÒu chÕ biªn vµ ®iÒu chÕ gãc, trong ®iÒu chÕ gãc gåm cã ®iÒu tÇn vµ ®iÒu pha. 2. §iÒu chÕ biªn ®é. §iÒu chÕ biªn ®é lµ qu¸ tr×nh ®iÒu chÕ mµ biªn ®é sãng mang biÕn ®æi theo tÝn hiÖu tin tøc. Nãi c¸ch kh¸c, gi¸ trÞ tøc thêi cña biªn ®é sãng mang thay ®æi phï hîp víi sù biÕn ®æi biªn ®é vµ tÇn sè cña tÝn hiÖu ®iÒu chÕ. 3. §iÒu chÕ tÇn sè. Trong FM, biªn ®é sãng mang kh«ng thay ®æi, trong khi ®ã tÇn sè thay ®æi do tÝn hiÖu ®iÒu chÕ. Khi biªn ®é tÝn hiÖu kh«ng thay ®æi tÇn sè sãng mang thay ®æi t­¬ng øng, khi biªn ®é tÝn hiÖu ®iÒu chÕ t¨ng, tÇn sè sãng mang t¨ng, nÕu biªn ®é tÝn hiÖu ®iÒu chÕ gi¶m, tÇn sè sãng mang gi¶m. Khi biªn ®é tÝn hiÖu ®iÒu chÕ thay ®æi lµm cho tÇn sè sãng mang thay ®æi lªn xuèng xung quanh tÇn sè trung t©m (tÇn sè trung t©m lµ tÇn sè sãng mang khi kh«ng bÞ ®iÒu chÕ). Sù thay ®æi tÇn sè sãng mang ®­îc t¹o ra do tÝn hiÖu ®iÒu chÕ, coi nh­ sù sai lÖch tÇn sè. Sù sai lÖch cùc ®¹i xuÊt hiÖn khi biªn ®é tÝn hiÖu ®iÒu chÕ cùc ®¹i. (a) sãng mang (b) tÝn hiÖu ®iÒu chÕ (c) tÝn hiÖu FM TÝn hiÖu th«ng tin ®iÒu chÕ trªn lµ mét sãng h×nh sin tÇn sè thÊp. T¹i møc chu kú d­¬ng, khi biªn ®é tÝn hiÖu t¨ng lªn, tÇn sè cña sãng mang còng t¨ng lªn. TÇn sè cao nhÊt xuÊt hiÖn t¹i ®Ønh biªn ®é tÝn hiÖu ®iÒu chÕ. Khi biªn ®é tÝn hiÖu ®iÒu chÕ gi¶m, tÇn sè sãng mang còng gi¶m. Khi tÝn hiÖu ®iÒu chÕ biªn ®é b»ng kh«ng, tÇn sè sãng mang øng víi ®iÓm nµy gäi lµ tÇn sè trung t©m cña nã. Khi tÝn hiÖu chuyÓn sang b¸n kú ©m, tÇn sè sãng mang gi¶m, tíi ®Ønh nöa chu kú ©m, sau ®ã tÝn hiÖu ®iÒu chÕ t¨ng ®Õn 0, tÊn sè l¹i t¨ng lªn, qu¸ tr×nh cø tiÕp tôc vËy. Trong khu«n khæ ®å ¸n chóng ta h·y thiÕt kÕ bé ®iÒu tÇn víi tÇn sè sãng mang lµ : 210MHz, ®é di tÇn Df= 50kHz, t¶i Rt¶i=50W. *C¸c d¶i biªn vµ c¸c tham sè ®iÒu chÕ: BÊt cø quy tr×nh diÒu chÕ nµo còng t¹o ra d¶i tÇn, khi mét sãng h×nh sin tÇn sè kh«ng ®æi ®iÒu chÕ víi sãng mang sÏ cã hai d¶i biªn ®­îc t¹o ra. C¸c biªn tÇn lµ tæng vµ sai lÖch cña sãng mang vµ tÝn hiÖu ®iÒu chÕ. Víi FM, c¸c cÆp biªn tÇn trªn vµ d­íi ®­îc t¹o ra. Phæ cña tÝn hiÖu FM réng h¬n phæ cña tÝn hiÖu AM. Trong tr­êng hîp nµy Sãng mang D¶i biªn trªn D¶i biªn d­íi fc+3fm fc+2fm fc+fm fc fc-5fm fc+4fm fc-fm fc-2fm fc+5fm fc-3fm fc-4fm D¶i biªn cã thÓ ®­îc më réng tõ tÇn sè sãng mang ra hai phÝa b»ng c¸ch céng thªm hoÆc trõ ®i liªn tiÕp c¸c kho¶ng c¸ch b»ng tÇn sè tÝn hiÖu ®iÒu chÕ. Khi biªn ®é cña tÝn hiÖu ®iÒu chÕ biÕn ®æi, ®é lÖch tÇn sè sÏ thay ®æi. L­îng d¶i biªn t¹o ra, biªn ®é vµ kho¶ng c¸ch phæ cña nã phô thuéc vµo sù chªnh lÖch tÇn sè vµ tÇn sè ®iÒu chÕ. TÝn hiÖu FM lµ sù tæng hîp cña c¸c d¶i tÇn sè d¶i biªn, cã thÓ thÊy r»ng ®é réng d¶i biªn b¾t buéc ph¶i biÕn ®æi cïng víi sù chªnh lÖch tÇn sè vµ tÇn sè ®iÒu chÕ. V× vËy ph¶i céng chóng l¹i ®Ó cho tÝn hiÖu FM cã biªn ®é kh«ng ®æi. §iÒu tÇn lµ ph­¬ng ph¸p cho chÊt l­îng tÝn hiÖu tèt h¬n ph­¬ng ph¸p ®iÒu biªn: _TÝnh chèng nhiÔu: NhiÔu do rÊt nhiÒu nguån sinh ra nhiÔu b¸m vµo tÝn hiÖu lµm cho mÊt tÝnh ch©n thùc cña tÝn hiÖu. NhiÔu thùc chÊt lµ sù thay ®æi biªn ®é mµ ®iÒu tÇn cã biªn ®é kh«ng ®æi do v©y nã tr¸nh ®­îc nhiÔu mµ ®iÒu biªn kh«ng thÓ lµm ®­îc. _Kh¶ n¨ng lo¹i bá nhiÔu: khi cã hai hay nhiÒu tÝn hiÖu FM xuÊt hiÖn ®ång thêi ë cïng tÇn sè, nÕu mét tÝn hiÖu cã biªn ®é gÊp ®«i c¸c tÝn hiÖu kh¸c sÏ b¾t gi÷ ®­îc kªnh cã tÝn hiÖu khoÎ h¬n vµ lo¹i bá kªnh cã tÝn hiÖu yÕu h¬n (tÝn hiÖu yÕu h¬n nµy chÝnh lµ nhiÔu). trong khi ®ã ®iÒu biªn th× nhËn c¶ hai tÝn hiÖu do vËy kh«ng lo¹i bá ®­îc nhiÔu. _HiÖu suÊt truyÒn tÝn hiÖu: TÝn hiÖu FM cã biªn ®é kh«ng ®æi do ®ã kh«ng cÇn thiÕt ph¶i sö dông bé khuÕch ®¹i tuyÕn tÝnh ®Ó n©ng c«ng suÊt. 4. §iÒu chÕ pha. §iÒu chÕ pha lµ qu¸ tr×nh ®iÒu chÕ mµ pha cña sãng mang biÕn ®æi theo tÝn hiÖu tin tøc.trong khi ®ã ®iÒu biªn cã biªn ®é thay ®æi nªn cÇn cã bé khuÕch ®¹i c«ng suÊt. Tuy cã nhiÒu ­u ®iÓm so víi ph­¬ng ph¸p ®iÒu biªn nh­ng còng cã nhiÒu ®iÓm kh«ng b¨ng ph­¬ng ph¸p ®iÒu biªn : Trong thùc tÕ FM lo¹i bá ®­îc mét l­îng nhiÔu lín, nh­ng nhiÔu vÉn ¶nh h­ëng ®Õn tÝn hiÖu FM. §iÒu nµy ®Æc biÖt ®óng trong tÝn hiÖu tÇn sè cao. FM sö dông qu¸ nhiÒu kho¶ng phæ. M¹ch ®iÖn dïng ®Ó ®iÒu chÕ vµ t¸ch sãng phøc t¹p h¬n so víi AM, khã thiÕt kÕ h¬n lµm cho gi¸ c¶ m¹ch FM cao h¬n. 5. Quan hÖ gi÷a ®iÒu tÇn vµ ®iÒu pha. V× gi÷a tÇn sè vµ gãc pha cña mét dao ®éng cã quan hÖ do ®ã dÔ dµng chuyÓn ®æi sù biÕn thiªn tÇn sè thµnh biÕn thiªn vÒ pha vµ ng­îc l¹i. §iÓm kh¸c nhau c¬ b¶n gi÷a ®iÒu tÇn vµ ®iÒu pha lµ l­îng di tÇn khi ®iÒu pha tû lÖ víi biªn ®é ®iÖn ¸p ®iÒu chÕ vµ tÇn sè ®iÒu chÕ cßn l­îng di tÇn khi ®iÒu tÇn chØ tû lÖ víi biªn ®é ®iÖn ¸p ®iÒu chÕ mµ th«i. V× vËy tõ mét m¹ch ®iÒu chÕ pha ta cã thÓ lÊy ra tÝn hiÖu ®iÒu chÕ tÇn sè, nÕu tr­íc khi ®­a vµo ®iÒu chÕ tÝn hiÖu ®iÒu chÕ ®­îc ®­a qua mét m¹ch tÝch ph©n. III. S¬ ®å khèi bé ®iÒu tÇn. TÝn hiÖu ®iÒu chÕ tÇn sè TÝn hiÖu ®iÒu chÕ TÝn hiÖu sãng mang M¹ch vµo Bé ®iÒu tÇn Bé t¹o dao ®éng Nguån TÝn hiÖu ®iÒu chÕ : us = Um.sin2Pfm.t. *Nguyªn lý ho¹t ®éng: TÝn hiÖu ®iÒu chÕ th«ng qua m¹ch vµo ®­a vµo bé ®iÒu tÇn ®ång thêi bé t¹o dao ®éng t¹o ra tÝn hiÖu sãng mang (th­êng lµ hinh sin) ®­a trùc tiÕp vµo bé ®iÒu tÇn. Bé ®iÒu chÕ tÇn sè ®­a ra tÝn hiÖu ®iÒu chÕ tÇn sè, tÝn hiÖu nµy chÝnh lµ tÝn hiÖu mang tin ë tÇn sè cao (tÝn hiÖu nay ®­îc khuÕch ®¹o lªn vµ ®­a ra anten ph¸t ®Ó ph¸t tÝn hiÖu ®i xa). §©y lµ s¬ ®å khèi cña bé ®iÒu tÇn trùc tiÕp, ngoµi ra th«ng qua sù liÖn hÖ nh­ ®· ph©n tÝch ë trªn ta co thÓ thiÕt kÕ bé ®iÒu tÇn th«ng qua bé ®iÒu pha (goi lµ bé ®iÒu chÕ tÇn sè gi¸n tiÕp ) nh­ sau: TÝn hiÖu ®iÒu chÕ TÝn hiÖu ®iÒu chÕ tÇn sè M¹ch tÝch ph©n Bé ®iÒu chÕ pha IV. C¸c bé ®iÒu chÕ tÇn sè. VÒ nguyªn t¾c ta cã thÓ ph©n biÖt m¹ch ®iÒu tÇn gi¸n tiÕp hay m¹ch ®iÒu tÇn trùc tiÕp, trong ®ã m¹ch ®iÒu tÇn gi¸n tiÕp lµ m¹ch ®iÒu tÇn th«ng qua m¹ch ®iÒu pha. Khi ®iÒu tÇn trùc tiÕp, tÇn sè dao ®éng riªng cña m¹ch t¹o dao ®éng ®­îc ®iÒu khiÓn theo tÝn hiÖu ®iÒu chÕ. M¹ch ®iÒu tÇn trùc tiÕp th­êng ®­îc thùc hiÖn bëi c¸c m¹ch t¹o dao ®éng riªng cña nã ®­îc ®iÒu khiÓn bëi dßng hay ¸p (VCO : Voltage controlled oscillator vµ CCO : Circuit controlled oscillator) hoÆc bëi c¸c m¹ch biÕn ®æi ®iÖn ¸p tÇn sè. C¸c m¹ch t¹o dao ®éng cã tÇn sè biÕn ®æi theo ®iÖn ¸p ®Æt vµo nã cã thÓ lµ c¸c m¹ch t¹o dao ®éng xung hoÆc c¸c m¹ch t¹o dao ®éng ®iÒu hoµ LC. C¸c m¹ch t¹o dao ®éng t¹o dao ®éng LC cho kh¶ n¨ng biÕn ®æi tÇn sè kh¸ réng vµ cã tÇn sè trung t©m cao. Nguyªn t¾c c¬ b¶n cña FM lµ biÕn ®æi tÇn sè sãng mang theo tÝn hiÖu ®iÒu chÕ. M¹ch dao ®éng LC hoÆc m¹ch dao ®éng th¹ch anh t¹o ra sãng mang. Môc ®Ých tiÕp theo lµ lµm c¸ch thay ®æi tÇn sè cña bé dao ®éng. Trong m¹ch t¹o dao ®éng LC, tÇn sè sãng mang ®­îc x¸c ®Þnh bëi gi¸ trÞ ®iÖn c¶m vµ ®iÖn dung cña m¹ch céng h­ëng. TÇn sè sãng mang thay ®æi tuú theo sù biÕn ®æi ®iÖn dung hoÆc ®iÖn c¶m. §Ó cã tÝn hiÖu ®iÒu chÕ tÇn sè, cÇn t×m m¹ch ®iÖn cã sù biÕn ®æi ®iÖn ¸p theo sù thay ®æi ®iÖn dung hoÆc ®iÖn c¶m. Khi bé t¹o dao ®éng th¹ch anh t¹o ra tÇn sè sãng mang, tinh thÓ th¹ch anh x¸c ®Þnh tÇn sè dao ®éng. Chó ý r»ng m¹ch ®iÖn t­¬ng ®­¬ng cña tinh thÓ th¹ch anh lµ m¹ch LCR víi hai ®iÓm céng h­ëng nèi tiÕp vµ song song. B»ng viÖc kÕt nèi tinh thÓ th¹ch anh víi tô bªn ngoµi sÌ thu ®­îc tÇn sè ho¹t ®éng cña tinh thÓ nµy hoÆc dïng mét m¹ch ®iÖn cã dung kh¸ng thay ®æi theo ®iÖn ¸p ®Æt vµo. Mét thµnh phÇn hay ®­îc sö dông ®ã lµ tô ®iÖn cã gi¸ trÞ biÕn ®æi theo ®iÖn ¸p ®Æt vµo ( voltage-variable capacitor :VVC). Thµnh phÇn nµy chÝnh lµ diode biÕn dung hay varicap, ®©y lµ lo¹i diode cã ®iÖn dung biÕn ®æi theo ®iÖn ¸p ®Æt vµo. C¸c ph­¬ng ph¸p phæ biÕn nhÊt lµ dïng diode biÕn dung (varicap), dïng tinh thÓ th¹ch anh vµ dïng tranzistor ®iÖn kh¸ng. 1.Bé ®iÒu tÇn dïng tinh thÓ th¹ch anh. H×nh vÏ trªn cho thÊy mét bé dao ®éng th¹ch anh tiªu biÓu, khi nèi nèi tiÕp tinh thÓ th¹ch anh víi tô ®iÖn vµ kÝch ®Ó cho phÇn tö th¹ch anh dao ®éng víi tÇn sè tù nhiªn cña nã. B»ng viÖc nèi tiÕp diode biÕn dung víi tinh thÓ th¹ch anh ta thùc hiÖn ®­îc ®iÒu chÕ tÇn sè b»ng tinh thÓ th¹ch anh. TÝn hiÖu ®iÒu chÕ ®­îc ghÐp vµo diode biÕn dung lµm thay dæi tÇn sè dao ®éng. Mét ®iÓm quan träng cÇn chó ý trong bé ®iÒu chÕ tÇn sè dïng phÇn tö th¹ch anh lµ ph¹m vi biÕn ®æi tÇn sè rÊt nhá. M¹ch dïng phÇn tö t¹o dao ®éng lµ LC cã ®é chªnh lÖch tÇn sè cao h¬n. TÇn sè cña bé dao ®éng th¹ch anh chØ thay ®æi tèi ®a lµ 100Hz so víi gi¸ trÞ danh ®Þnh. §é chªnh lÖch tÇn sè thùc tÕ cã thÓ cßn nhá h¬n gi¸ trÞ lý t­ëng. Trong hÖ thèng ®iÒu tÇn víi th«ng sè ®Ò bµi ®· cho (f = 210MHz, Df = 50kHz, Rt¶i = 50W) ph¹m vi thay ®æi tÇn sè lµ 50kHz, do ®ã ta ph¶i sö dông kü thuËt kh¸c. M¹ch ®iÒu chÕ sö dông phÇn tö th¹ch anh chØ ®­îc chÊp nhËn trong hÖ thèng th«ng tin hai ®­êng (b¨ng hÑp) – lµ hÖ thèng cã ®é lÖch tÇn sè nhá h¬n. 2.Bé ®iÒu tÇn dïng tranzistor ®iÖn kh¸ng. Cã trÞ sè biÕn thiªn theo ®iÖn ¸p ®iÒu chÕ ®Æt trªn nã ®­îc m¾c song song víi hÖ dao ®éng cña b« t¹o dao ®éng lµm cho tÇn sè dao ®éng thay ®æi theo tÝn hiÖu ®iÒu chÕ. PhÇn tö ®iÖn kh¸ng thùc hiÖn nhê mét m¹ch di pha m¾c trong m¹ch håi tiÕp cña mét tranzistor. Cã 4 c¸ch m¾c phÇn tö ®iÖn kh¸ng : m¹ch ph©n ¸p RC; m¹ch ph©n ¸p RL; m¹ch ph©n ¸p CR; m¹ch ph©n ¸p LR; ®­îc vÏ nh­ sau: (h×nh vec trªn m« t¶ s¬ ®å bé t¹o dao ®éng ®iÒu tÇn b»ng phÇn tö ®iÖn kh¸ng ph©n ¸p RC) M¹ch ph©n ¸p RC M¹ch ph©n ¸p RL M¹ch ph©n ¸p CR M¹ch ph©n ¸p LR U U U U Râ rµng khi ®iÖn ¸p ®iÒu chÕ ®Æt vµo bazo cña phÇn tö ®iÖn kh¸ng tha ®æi th× hç dÉn S thay ®æi vµ do ®ã c¸c tham sè Lt® hoÆc Ct® thay ®æi lµm cho tÇn sè thay ®æi theo. §iÒu tÇn dïng phÇn tö ®iÖn kh¸ng cã thÓ d¹t l­îng di tÇn t­¬ng ®èi Df/f kho¶ng 2%. Trong khi ®ã yªu cÇu ®Ò bµi th× Df/f=0,24%. Do vËy víi ph­¬ng ph¸p nµy ta còng cã thÓ thùc hiÖn ®­îc m¹ch ®iÖn yªu cÇu víi c¸c linh kiªn lùa chän thÝch hîp. 3. Bé ®iÒu tÇn trong c¸c bé t¹o xung. Trªn s¬ ®å lµ m¹ch dao ®éng ®a hµi mµ d·y xung ra cña nã cã tÇn sè lÆp thay ®æi theo ®iÖn ¸p us. TÇn sè lÆp cña m¹ch dao ®éng trªn ®­îc x¸c ®Þnh bëi qu¸ tr×nh phãng cña tô C qua ®iÖn trë RB sau khi cã mét sôt ¸p trªn ®iÖn trë colect¬ RC. Khi RB ®­îc ®Êu trùc tiÕp víi nguån UCC , qu¸ tr×nh phãng x¶y ra gi÷a c¸c møc b·o hoµ c¶u Transistor T1 vµ T2 gÇn nh­ tuyÕn tÝnh. TÇn sè lÆp cña d·y xung tÝnh nh­ sau: §Ó ®iÒu chÕ tÇn sè lÆp cña d·y xung, ®­a ®iÖn ¸p ®iÒu chÕ us vµo baz¬ cïng víi ®iÖn ¸p nguån +UCC. Lóc nµy tÇn sè lÆp cña d·y xung biÕn thiªn theo ®iÖn ¸p ®iÒu chÕ vµ ®­îc x¸c ®Þnh bëi biÓu thøc: Trong ®ã: IBbh : lµ dßng baz¬ ë tr¹ng th¸i b·o hoµ; IBbh = (UCC + us – UBE0 + IBMRB )/RB UBE0: ®iÖn ¸p c¾t baz¬- emito; IBM : Dßng baz¬ khi tansistor më; DUC : L­îng sôt ¸p trªn colector khi transistor chuyÓn tõ t¾t sang më; DUC = UC – ICMRC - UCebh Víi m¹ch nµy cã thÓ ®¹t di tÇn t­¬ng ®èi kho¶ng vµi % vµ hÖ sè mÐo phi tuyÕn kho¶ng vµi 0/00. M¹ch cã tÇn sè trung t©m (tÇn sè lÆp F) kh«ng cao vµ khã æn ®Þnh. 4. Bé ®iÒu tÇn dïng diode biÕn dung. A H×nh vÏ trªn cho thÊy mét bé ®iÒu chÕ c¬ b¶n dïng diode biÕn dung. Trong ®ã L1C lµ khung céng h­ëng ë tÇn sè sãng mang. Diode D nèi víi tô C3b ngang qua m¹ch céng h­ëng. Gi¸ trÞ tô C3b rÊt lín t¹i tÇn sè ho¹t ®éng do ®ã trë kh¸ng cña nã rÊt nhá, cã thÓ coi nh­ D d­îc nèi ngang qua m¹ch céng h­ëng. Khi ®ã tæ dung kh¸ng cña m¹ch sÏ lµ dung kh¸ng cña diode D song song víi tô C. Nhê ®ã x¸c ®Þnh ®­îc tÇn sè sãng mang trung t©m. Cã hai nh©n tè ®iÒu khiÓn ®iÖn dung cña diode D lµ ph©n cùc mét chiÒu vµ tÝn hiÖu ®iÒu chÕ us. Ph©n cùc ®iÖn ¸p cho D lµ nhê biÕn trë R4, vµ nguån mét chiÒu E0, chÝnh diÒu nµy ®· t¹o nªn sù biÕn ®æi do ®ã tÇn sè sãng mang trung t©m v­ît ra ngoµi ph¹m vÞ hÑp. TÝn hiÖu ®iÒu chÕ ®­îc ghÐp qua biÕn ¸p ®Ó ng¨n kh«ng cho tÇn sè sãng mang ¶nh h­ëng tíi m¹ch ®iÖn tÝn hiÖu ®iÒu chÕ. Khi tÝn hiÖu ®iÒu chÕ thay ®æi nã lµm t¨ng hoÆc gi¶m ®iÖn ¸p ph©n cùc, lµm ®iÖn ¸p cÊp cho diode D biÕn ®æi g©y ra sù biÕn ®æi dung kh¸ng cña diode D. §iÒu nµy lµm thay ®æi tÇn sè sãng mang theo yªu cÇu. Gi¶ sö tÝn hiÖu ®ang ë b¸n kú d­¬ng th× ®iÖn ¸p ph©n cùc t¹i ®iÓm A ®­îc c«ng thªm vµo, lµm diode D bÞ ph©n cùc ng­îc h¬n dÉn ®Õn dung kh¸ng cña nã bÞ gi¶m g©y nªn sù t¨ng tÇn sè sãng mang. Ng­îc l¹i ë b¸n kú ©m cña tÝn hiÖu ®iÖn ¸p ph©n cùc ng­îc cÊp cho diode bÞ gi¶m lµm t¨ng dung kh¸ng dÉn ®Õn tÇn sè sãng mang bÞ gi¶m. Ta cã : (3.1) §iÒu tÇn lµ qu¸ tr×nh ghim tin tøc vµo t¶i tin lµm cho tÇn sè tøc thêi cña t¶i tin biÕn thiªn theo d¹ng tÝn hiÖu ®iÒu chÕ. Víi t¶i tin lµ dao ®éng ®iÒu hoµ : ut(t) =Utcos(wtt + j0) = Utcosy(t) ut(t) = Utcos[] (3.2) Gi¶ thiÕt tÝn hiÖu ®iÒu chÕ lµ tÝn hiÖu ®¬n ©m : us = Uscoswst (3.3) Khi ®iÒu chÕ tÇn sè th× tÇn sè cña dao ®éng cao tÇn biÕn thiªn tû lÖ víi tÝn hiÖu ®iÒu chÕ vµ chóng ®­îc x¸c ®Þnh theo biÓu thøc : w(t) = wt + k®tUscoswst (3.4) Trong tr­êng hîp nµy gäi wt lµ tÇn sè trung t©m cña tÝn hiÖu ®iÒu tÇn.(theo gi¶ thiÕt wt = 210MHz). §Æt : k®tUs = Dwm gäi lµ l­îng di tÇn cùc ®¹i (theo gi¶ thiÕt Dwm = 50KHz). Do vËy biÓu thøc (3.4) ®­îc viÕt l¹i nh­ sau: w(t) = wt + Dwmcoswst (3.5) Khi ®iÒu chÕ tÇn sè th× gãc pha ®Çu kh«ng ®æi, do ®ã j(t) = j0. Thay (3.5) vµo (3.2) vµ tÝch ph©n lªn, ta nhËn ®­îc biÓu thøc cña dao ®éng ®· ®iÒu tÇn : u®t(t) =Utcos(wtt + sinwst + j0) (3.6) Trong biÓu thøc c¶u dao ®éng ®· ®iÒu tÇn (3.6) cho gãc pha ®Çu j0 = 0 vµ ®Æt = Mf Trong ®ã Mf gäi lµ hÖ sè ®iÒu tÇn. BiÓu thøc (3.6) ®­îc viÕt l¹i nh­ sau : u®t(t) =Utcos(wtt + Mfsinwst ) (3.7) Trong tr­êng hîp tÝn hiÖu ®iÒu chÕ lµ tÝn hiÖu phøc t¹p, cã tÇn sè tõ wsmin ®Õn wsmax, Mf ®­îc x¸c ®Þnh nh­ sau: Mf = (3.8) HÖ sè ®iÒu tÇn Mf kh«ng nh÷ng chØ phô thuéc vµo biªn ®é ®iÖn ¸p ®iÒu chÕ mµ cßn phô thuéc vµo tÇn sè ®iÒu chÕ. BiÕn dung cã ®iÖn dung mÆt ghÐp biÕn thiªn theo ®iÖn ¸p ®Æt vµo. Nã cã s¬ ®å t­¬ng ®­¬ng víi h×nh sau: Rd Cd TrÞ sè cña Rd vµ Cd phô thuéc vµo ®iÖn ¸p ®Æt lªn ®ièt. Tr­egg hîp ®ièt ph©n cùc ng­îc, Rd = ¥, cßn Cd ®­îc x¸c ®Þnh theo biÓu thøc sau: Cd = (3.9) Trong ®ã : - k lµ hÖ sè tû lÖ. jk lµ hiÖu ®iÖn thÕ tiÕp xóc c¶u mÆt ghÐp víi ®ièt silic jk » 0,7V. g : lµ hÖ sè phô thuéc vËt liÖu. g = 1/3;….;1/2 M¾c ®ièt song song víi hÖ dao ®éng cña bé t¹o dao ®éng, ®ång thêi ®Æt ®iÖn ¸p ®iÒu chÕ lªn ®ièt th× Cd còng thay ®æi theo ®iÖn ¸p ®iÒu chÕ, do ®ã tÇn sè céng h­ëng riªng cña bé t¹o dao ®éng còng biÕn ®æi theo. Trªn h×nh vÏ lµ bé t¹o dao ®éng ®iÒu tÇn b»ng ®ièt biÕn dung. TÇn sè dao ®éng cña m¹ch gÇn b»ng tÇn sè dao déng riªng cña hÖ t¹o dao déng vµ ®­îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc : fd® = (3.10) Khi ®iÒu tÇn b»ng ®ièt biÕn dung ph¶i chó ý ®Õn nh÷ng ®Æc ®iÓm sau ®©y: + ChØ ph©n cùc ng­îc cho ®ièt ®Ó tr¸nh ¶nh h­ëng cña RD ®Õn phÈm chÊt cña hÖ dao ®éng nghÜa lµ ®Õn ®é æn ®Þnh cña tÇn sè dao ®éng. + Ph¶i h¹n chÕ khu vùc lµm viÖc trong ®o¹n tuyÕn tÝnh cña ®Æc tuyÕn CD(uD) cña ®ièt biÕn dung ®Ó gi¶m mÐo phi tuyÕn. L­îng di tÇn t­¬ng ®èi khi ®iÒu tÇn dïng ®ièt biÕn dung ®¹t ®­îc kho¶ng 1%. UD 0 0 t 0 t CDmax CD CD CDmin US + V× dïng ®ièt diÒu tÇn, nªn thiÕt bÞ ®iÒu tÇn cã kÝch th­íc nhá. Cã thÓ dïng ®ièt b¸n dÉn ®Ó ®iÒu tÇn ë tÇn sè siªu cao, kho¶ng vµi tr¨m MHz. Tuy nhiªn ®é t¹p t¸n cña tham sè b¸n dÉn lín nªn kÐm æn ®Þnh. 5. M¹ch in. Tµi liÖu tham kh¶o - Kü thuËt m¹ch ®iÖn tö : TS. Ph¹m Minh Hµ - HÖ thèng viÔn th«ng : ThÇy ViÖt - Kü thuËt ®iÖn tö 2 : ThÇy §oµn Nh©n Lé - Gi¸o tr×nh vËt liÖu ®iÖn tö : Nhµ xuÊt b¶n b­u ®iÖn. Môc Lôc

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • docThiết kế mạch điều tần Analog.Doc