Thiết kế mạch điều tần Analog

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