Thiet Ke Radio AM

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH

KHOA CÔNG NGHỆ

ĐỀ TÀI: Thiết kế máy thu radio AM

Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Thị Minh Sinh viên thực hiện : Nguyễn Đình Tuấn Lớp : 46k, Điện tử - Viễn thông

Vinh, 2009

Đồ án kỹ thuật tương tự GVHD: Nguyễn Thị Minh

Đề tài: Thiết kế máy thu radio AM SVTH : Nguyễn Đình Tuấn 2

Môc lôc

Më ®Çu ............................................................................................................... 3

Ch−¬ng 1: Tæng quan ®Ò tμi ....................................................... 4

1 kh¸i niÖm chung vÒ thu radio ................................................... 4 1.1 Kh¸i niÖm ....................................................................................................... 4 1.2 §iÒu chÕ tÝn hiÖu radio ................................................................................... 4 1.3 Sö dông tÇn sè trung tÇn trong m¸y thu thanh ................................................ 4 1.4 Ph©n lo¹i m¸y thu Radio vµ s¬ ®å khèi cña m¸y thu ..................................... 5

1.5 ThiÕt kÕ m¸y thu Radio AM ........................................................................... 6 2 Lý thuyÕt vÒ m¸y thu radio AM ............................................... 6 2.1 M¹ch céng h−ëng tÇn sè ................................................................................ 6 2.2 M¸y biÕn ¸p .................................................................................................... 7 2.3 M¹ch khuÕch ®¹i ........................................................................................... 10 2.4 M¹ch dao ®éng ba ®iÓm ................................................................................ 19 2.5 M¹ch trén tÇn ................................................................................................ 20 2.6 M¹ch t¸ch sãng.............................................................................................. 21

Ch−¬ng 2: Ph©n tÝch, thiÕt kÕ vμ tÝnh to¸n .............. 24

3 S¬ ®å khèi cña m¸y thu radio AM ............................................ 24 4 S¬ ®å m¹ch thùc hiÖn ...................................................................... 24 5 Ph©n tÝnh, thiÕt kÕ vμ tÝnh to¸n chi tiªt tõng khèi .. 25 5.1 Khèi anten ....................................................................................................... 25 5.2 khèi m¹ch vµo.................................................................................................. 25 5.3 Khèi khuÕch ®¹i cao tÇn, khèi tù t¹o dao ®éng vµ khèi trén tÇn ..................... 26

5.4 Khèi khuÕch ®¹i trung tÇn ............................................................................... 29 5.5 Khèi t¸ch sãng ................................................................................................. 30 5.6 Khèi khuÕch ®¹i ©m tÇn ................................................................................... 31 KÕt luËn .......................................................................................................... 33 Tμi liÖu tham kh¶o .................................................................................. 34 ................................................................................................................................. .................................................................................................................................



më ®Çu

gµy nay, khoa häc kü thuËt trªn thÕ giíi cã nhiÒu tiÕn bé, nhiÒu thµnh tùu ®¸ng kÓ. NhÊt lµ çc lÜnh vùc kü thuËt, c«ng nghÖ th«ng tin, kü thuËt viba, truyÒn h×nh sè, tæng ®µi ®iÖn tho¹i v« tuyÕn, kü thuËt ph¸t

thanh, ®· vµ ®ang ph¸t triÔn v−ît bËc. Çc thiÕt bÞ ®iÖn tö ngµy cµng ®−îc tinh gän, siªu nhá nh−ng tÝnh n¨ng vµ hiÖu qu¶ lµm viÖc cña chóng th× r©t cao vµ rÊt bÒn

Trong lÜnh vùc ph¸t thanh, truyÒn h×nh ë n−íc ta, ngµy nay ®· cã nhiÒu tiÕn bé ®¸ng kÓ do cã nhiÒu nhµ khoa häc, nhiÒu chuyªn gia, nhiÒu kü s− giái vÒ khoa häc kü thuËt cïng tham gia nghiªn cøu vµ triÓn khai øng dông. KÕt qu¶ cã rÊt nhiÒu thiÕt bÞ míi ®−îc ®−a vµo thay thÕ çc thiÕt bÞ, m¸y mãc cò mang l¹i hiÖu qu¶ kinh tÕ cao. Tuy vËy, vÒ ph¸t thanh truyÒn h×nh cÇn cã nhiÒu lÜnh vùc cÇn tiÕp tôc nghiªn cøu, häc hái vµ ph¸t triÔn thªm ®èi víi ng−êi lµm kü thuËt ph¸t thanh truyÒn h×nh nãi riªng vµ çc kü s− ®iÖn tö nãi chung.

Trong ®å ¸n kü thuËt t−¬ng tù nµy nhãm thùc hiÖn xin tr×nh bµy vÒ vÊn ®Ò thu sãng radio AM qua ®Ò tµi: “ThiÕt kÕ m¸y thu radio AM”. Trong chõng mùc thêi gian ng¾n ngñi vµ l−îng kiÕn thøc tÝch luü cßn h¹n chÕ, tµi liÖu ch−a nhiÒu, ng−êi thùc hiÖn chØ kh¶o s¸t m¸y thu radio AM trªn khÝa c¹nh nhËp m«n “kü thuËt ph¸t thanh truyÒn h×nh”. Hi väng víi ®Ò tµi nµy nhãm nh÷ng ng−êi thùc hiÖn sÏ cã thªm hiÓu biÕt vÒ kü thuËt thu sãng radio vµ tÝch luü thªm kiÕn thøc phôc vô cho qu¸ tr×nh häc tËp

Tuy cã nhiÒu cè g¾ng thùc hiÖn thµnh c«ng ®å ¸n nh−ng kh«ng tr¸nh khái nh÷ng h¹n chÕ thiÕu sãt, nÕu cã ®iÒu kiÖn nhãm thùc hiÖn sÏ nghiªn cøu s©u h¬n vµ hoµn thiÖn h¬n. Mong nhËn ®−îc sù gãp ý chØ b¶o thªm cña thÇy c« vµ b¹n bÌ ®Ó ®Ò tµi cã thÓ hoµn thiÖn tèt h¬n.

Em xin ch©n thµnh c¶m ¬n c« gi¸o NguyÔn ThÞ Minh ®· chØ b¶o tËn t×nh trong qu¸ tr×nh thùc hiÖn ®Ò tµi nµy, c¶m ¬n tÊt c¶ çc ý kiÕn ®ãng gãp cña çc thÇy c« vµ b¹n bÌ.

Nhãm sinh viªn thùc hiÖn!

N



Ch−¬ng I

Tæng quan ®Ò tμi

1 kh¸i niÖm chung vÒ thu radio

1.1 Kh¸i niÖm

M¸y thu radio hay cßn gäi lµ m¸y thu thanh lµ mét thiÕt bÞ hoµn chØnh dïng ®Ó thu nhËn sãng radio mang th«ng tin, phôc håi l¹i tÝn hiÖu th«ng tin vµ khuÕch ®¹i ®Õn gi¸ trÞ ban ®Çu vµ ®−a ra loa

1.2 §iÒu chÕ tÝn hiÖu radio

Trong kü thuËt radio cã hai çch ®iÒu chÕ tÝn hiÖu c¬ b¶n:

1.2.1 §iÒu chÕ biªn ®é – AM (Amplitude Modulation)

Ph−¬ng ph¸p ®iÒu chÕ biªn ®é (®iÒu biªn) AM sö dông mét sãng cã tÇn sè cao (rÊt lín h¬n tÇn sè tÝn hiÖu – gäi lµ sãng mang) phèi hîp víi tÝn hiÖu ®Ó t¹o ra mét d¹ng sãng cã tÇn sè lµ tÇn sè sãng mang, nh−ng biªn ®é thay ®æi theo d¹ng sãng tÝn hiÖu. Sãng AM ®−îc ph¸t ra ngoµi kh«ng gian.

Sãng AM trong radio ®−îc chia thµnh çc d·i tÇn:

- Sãng trung – MW (medium wave) cã tÇn sè tõ 530 KHz – 1600 KHz.

- Sãng ng¾n 1 – SW1 (short wave) cã tÇn sè tõ 2.3 MHz – 7 MHz.

- Sãng ng¾n 2 – SW2 (short wave) cã tÇn sè tõ 7 MHz – 22 MHz.

Khi nãi ®Õn d¶i tÇn cña mét b¨ng sãng, tøc lµ nãi ®Õn tÇn sè sãng mang cña d¶i tÇn ®ã.

1.2.2 §iÒu chÕ tÇn sè – FM (Frequency Modulation)

Kh¸c víi ®iÒu biªn, ®iÒu chÕ tÇn sè (®iÒu tÇn) FM lµ lµm thay ®æi tÇn sè sãng mang theo biªn ®é tÝn hiÖu. TÇn sè sãng mang FM rÊt lín h¬n tÇn sè sãng mang trong AM. D¶i tÇn FM tõ 88 MHz – 108 MHZ. Khi ®iÒu chÕ FM .

Trong hai çch ®iÒu chÕ, th× ph−¬ng ph¸p ®iÒu chÕ FM cho tÝn hiÖu ®Õn n¬i thu trung thµnh h¬n, Ýt sai lÖch h¬n lµ ®iÒu chÕ AM, bëi v× ®−êng truyÒn ¶nh h−ëng rÊt Ýt ®Õn tÇn sè sãng truyÒn, nh−ng l¹i t¸c ®éng rÊt lín lªn biªn ®é cña nã. Tuy nhiªn, sãng FM v× tÇn sè rÊt lín h¬n tÇn sè AM nªn kh«ng truyÒn ®−îc xa nh− sãng AM.

1.3 Sö dông tÇn sè trung tÇn trong m¸y thu thanh



Trong phÇn thu radio, tÝn hiÖu lèi vµo rÊt bÐ, cÇn ph¶i khuÕch ®¹i nhiÒu lÇn. Mét m¹ch khuÕch ®¹i víi hÖ sè khuÕch ®¹i lín vµ kh«ng g©y mÐo trong suèt toµn gi¶i tÇn lµ ®iÒu kh«ng thÓ thùc hiÖn ®−îc. V× vËy ng−êi ta ®−a tÝn hiÖu cÇn khuÕch ®¹i RF (Radio frequency) vÒ mét tÇn sè trung gian cè ®Þnh, gäi lµ tÇn sè trung tÇn IF (Intermediate frequency). Trong AM th× IF lµ 455 KHz, cßn trong FM th× IF lµ 10.7 MHz.

1.4 Ph©n lo¹i m¸y thu radio vµ s¬ ®å khèi cña m¸y thu

C¨n cø vµo cÊu tróc s¬ ®å mµ ng−êi ta chia m¸y thu thanh thµnh hai lo¹i

1.4.1 M¸y thu thanh khuÕch ®¹i th¼ng

TÝn hiÖu cao tÇn thu tõ Anten ®−îc khuÕch ®¹i th¼ng vµ ®−a ®Õn m¹ch t¸ch sãng, m¹ch khuÕch ®¹i ©m tÇn mµ kh«ng qua m¹ch ®æi tÇn. §èi víi d¹ng nµy, cÊu tróc s¬ ®å cña m¸y ®¬n gi¶n nh−ng chÊt l−îng thu sãng kh«ng cao, ®é chän läc kÐm, kh«ng æn ®Þnh vµ kh¶ n¨ng thu kh«ng ®ång ®Òu trªn c¶ b¨ng sãng. V× vËy lo¹i m¸y thu nµy gÇn nh− kh«ng cßn ®−îc sö dông.

1.4.2 M¸y thu thanh ®æi tÇn

TÝn hiÖu cao tÇn ®· ®iÒu chÕ thu tõ Anten ®−îc khuÕch ®¹i lªn vµ biÕn ®æi vÒ mét tÇn sè trung gian kh«ng ®æi gäi lµ tÇn sè trung tÇn IF. Trung tÇn nµy ®−îc chän thÊp h¬n cao tÇn. TÝn hiÖu trung tÇn nµy sau khi ®i qua vµi bé khuÕch ®¹i trung tÇn sÏ ®−îc ®−a ®Õn m¹ch t¸ch sãng, m¹ch khuÕch ®¹i ©m tÇn vµ ®−a ra loa. S¬ ®å khèi cña mét m¸y thu ®æi tÇn cã d¹ng nh− sau:

H×nh 1.1 S¬ ®å m¸y thu ®æi tÇn

M¸y thu ®æi tÇn cã nh÷ng −u ®iÓm lµ ®é khuÕch ®¹i ®ång ®Òu h¬n trªn tÊt c¶ c¸c b¨ng sãng v× tÇn sè trung t©n t−¬ng ®èi thÊp vµ æn ®Þnh khi tÝn hiÖu vµo thay ®æi.

M¹ch vµo

K§ RF

K§IF

K§©m tÇn

Trén tÇn

Dao ®éngnéi

T¸ch sãng



- M¹ch vµo: lµm nhiÖm vô chän läc çc tÝn hiÖu cÇn thu vµ lo¹i trõ çc tÝn hiÖu kh«ng cÇn thu còng nh− çc nhiÔu kh¸c nhê cã m¹ch céng h−ëng, tÇn sè céng h−ëng ®−îc ®iÒu chØnh ®óng b»ng tÇn sè cÇn thu f0.

- KhuÕch ®¹i cao tÇn: nh»m môc ®Ých khuÕch ®¹i b−íc ®Çu cho tÝn hiªu cao tÇn thu ®−îc tõ Anten.

- Bé ®æi tÇn: gåm m¹ch dao ®éng néi vµ m¹ch trén tÇn. Khi trén hai tÇn sè cña tÝn hiÖu dao ®éng néi fn vµ tÝn hiÖu cÇn thu f0 ta ®−îc tÇn sè trung gian hay cßn gäi lµ trung tÇn IF gi÷a tÇn sè dao ®éng néi vµ tÇn sè cÇn thu.

ftt = fn – f0 = const.

Khi tÇn sè tÝn hiÖu tõ ®µi ph¸t thay ®æi tõ f0min ®Õn f0max th× tÇn sè dao ®éng néi còng ph¶i thay ®æi tõ fnmin ®Õn fnmax ®Ó b¶o ®¶m hiÖu sè gi÷a chóng lu«n lu«n b»ng h»ng sè.

§èi víi m¸y thu ®iÒu biªn (AM): fn = 455 KHz hoÆc 465 KHz.

§èi víi m¸y thu ®iÒu tÇn (FM): fn = 10.7 MHz.

- Bé khuÕch ®¹i trung tÇn: cã nhiÖm vô khuÕch ®¹i tÝn hiÖu trung tÇn ®Õn mét gi¸ trÞ ®ñ lín ®Ó ®−a vµo m¹ch t¸ch sãng. §©y lµ mét tÇn khuÕch ®¹i chän läc t¶i lµ mét tÇn sè céng h−ëng cã tÇn sè céng h−ëng b»ng tÇn sè trung tÇn.

- T¸ch sãng: cã nhiÖm vô t¸ch tÝn hiÖu ©m tÇn ra khái tÝn hiÖu sãng mang cao tÇn sau ®ã ®−a qua m¸ch khuÕch ®¹i ©m tÇn tr−íc khi ®−a qua loa.

1.5 ThiÕt kÕ m¸y thu radio AM

Trong ph¹m vi ®Ò tµi nµy ng−êi thùc hiÖn chØ thiÕt kÕ mét m¸y thu sãng radio ®iÒu chÕ biªn ®é AM. M¸y thu radio AM nµy ho¹t ®éng theo nguyªn lý m¸y thu ®æi tÇn, cã s¬ ®å khèi nh− ë h×nh 1.1. §Ó ®¬n gi¶n, m¸y thu radio AM ®−îc thiÕt kÕ ®Ó thu ®−îc sãng trung – MW (medium wave) cã tÇn sè tõ 530 KHz – 1600 KHz. M¸y thu ph¶i ho¹t ®éng æn ®Þnh, cã ®é chèng nhiÔu cao, chÊt l−îng ©m thanh t−¬ng ®èi.

2 Lý thuyÕt m¸y thu radio AM

2.1 M¹ch céng h−ëng tÇn sè

Dïng m¹ch dao ®éng LC m¾c song song ®Ó t¹o sù cæng h−ëng víi tÇn sè cÇn thu. Ta th−êng sö dông s¬ ®å sau ®©y:



H×nh 1.2 M¹ch LC dïng lµm m¹ch céng h−ëng tÇn sè.

Trë kh¸ng t−¬ng ®−¬ng cña m¹ch:

tZ = CL

CL

ZZZZ

+ =

1LCL

2 +ωω ≈

LCL

2ωω =

C1

ω

ω VLC Tr¹ng th¸i

0 V L ®ãng m¹ch

0ω 0 ZL = Zc

V« h¹n V C ®ãng m¹ch

B¶ng 1.1 B¶ng tr¹ng th¸i cña m¹ch LC

Khi ZL = Zc, m¹ch ®iÖn cæng h−ëng tai tÇn sè ω = 0ω vµ ®−îc tÝnh

b»ng:

ωL = C

1ω

hay 0ω = LC1

TÇn sè céng h−ëng: f 0 = LC2

1∏

Khi gi¸ trÞ tô xoay C thay ®æi ta sÏ cã çc tÇn sè céng h−ëng kh¸c nhau. §iÒu nµy ®−îc øng dông ®Ó thu ®−îc nhiÒu kªnh trong m¸y thu thanh.

2.2 M¸y biÕn ¸p

2.2.1 §Þnh nghÜa vµ ký hiÖu

BiÕn ¸p lµ thiÕt bÞ ®Ó biÕn ®æi ®iÖn ¸p xoay chiÒu, cÊu t¹o gåm mét cuén cÊp (®−a ®iÖn ¸p vµo) vµ mét hay nhiÒu cuén thø cÊp (lÊy ®iÖn ¸p ra sö dông) cïng quÊn trªn mét lái tõ cã thÓ lµ l¸ thÐp hoÆc lâi ferit. §Ó tr¸nh dßng ®iÖn Fuco ch¹y trong m¹ch vµ lµm nãng m¹ch çc l¸ thÐp lµm lâi ®−îc d¸t máng vµ ghÐp çch ®iÖn víi nhau.

Trong m¹ch ®iÖn biÕn ¸p ®−îc ký hiÖu nh− sau:



H×nh 1.3 KÝ hiÖu cña biÕn ¸p.

Trong ®ã:

N1: Sè vßng d©y cuén s¬ cÊp U1: §iÖn ¸p vµo cuén s¬ cÊp

N2: Sè vßng d©y cuén thø cÊp U2: §iÖn ¸p ra cuén thø cÊp

2.2.2 Nguyªn lý lµm viÖc

Khi ®Æt vµo cuén s¬ cÊp mét ®iÖn ¸p xoay chiÒu h×nh sin U1, trong lâi thÐp xuÊt hiÖn mét tõ tr−êng biÕn thiªn theo quy luËn ®iÖn ¸p vµo. Tõ tr−êng biÕn thiªn lµm xuÊt hiÖn tõ th«ng biÕn thiªn, tõ th«ng biÕn thiªn nµy c¶m øng sang cuén thø cÊp lµm xuÊt hiÖn mét ®iÖn ¸p xoay chiÒu h×nh sin. §iÖn ¸p, sè vßng d©y cuén s¬ cÊp vµ ®iÖn ¸p, sè vßng d©y cuén thø cÊp liªn hÖ theo c«ng thøc sau:

2

1

UU

= 2

1

NN

= 1

2

II

2.2.3 C«ng suÊt

C«ng suÊt cña m¸y biÕn ¸p phô thuéc vµo tiÕt diÖn cña lâi tõ, vµ phô thuéc vµo tÇn sè cña dßng ®iÖn xoay chiÒu, biÕn ¸p ho¹t ®éng ë tÇn sè cµng cao th× c«ng suÊt cµng lín. C«ng suÊt vµo ra cña m¸y biÕn ¸p ®−îc tÝnh theo c«ng thøc sau:

P1 = U1I1; P2=U2I2

Khi hiÖu suÊt cña m¸y biÕn ¸p cao th×: P1 ≈ P2 suy ra U1I1 ≈ U2I2

2.2.4 Ph©n lo¹i m¸y biÕn ¸p

- BiÕn ¸p nguån vµ ©m tÇn



H×nh 1.4 BiÕn ¸p nguån

BiÕn ¸p nguån th−êng gÆp trong Cassete, ¢mly, ... biÕn ¸p nµy ho¹t ®éng ë tÇn sè ®iÖn l−íi 50 Hz lâi biÕn ¸p sö dông çc l¸ T«nsilic h×nh ch÷ E vµ I ghÐp l¹i biÕn ¸p nµy cã tû sè vßng / vol lín

BiÕn ¸p ©m tÇn sö dông lµm biÕn ¸p ®¶o pha vµ ra loa trong çc m¹ch khuÕch ®¹i c«ng suÊt ©m tÇn. BiÕn ¸p sö dông çc l¸ T«nsilic lµm lâi tõ nh− biÕn ¸p nguån nh−ng l¸ T«nsilic trong biÕn ¸p ©m tÇn máng h¬n ®Ó tr¸nh tæn hao, biÕn ¸p ©m tÇn ho¹t ®éng ë tÇn sè cao h¬n cho nªn cã tû sè vßng / vol thÊp h¬n Khi thiÕt kÕ biÕn ¸p ©m tÇn ng−êi ta th−êng lÊy gi¸ trÞ tÇn sè trung b×nh kho¶ng 1 KHz ®Õn 3 KHz.

- BiÕn ¸p xung vµ cao ¸p

H×nh 1.5 BiÕn ¸p xung vµ cao ¸p

BiÕn ¸p xung lµ biÕn ¸p ho¹t ®éng ë tÇn sè cao kho¶ng vµi chôc KHz nh− biÕn ¸p trong çc bé nguån xung, biÕn ¸p cao ¸p. Lâi biÕn ¸p xung lµm b»ng ferit do ho¹t ®éng ë tÇn sè cao nªn biÕn ¸p xung cho c«ng suÊt rÊt m¹nh, so víi biÕn ¸p nguån th«ng th−êng cã cïng träng l−îng th× biÕn ¸p xung cho c«ng suÊt m¹nh gÊp hµng chôc lÇn.

2.2.5 TÝnh sè vßng d©y, diÖn tÝnh lâi tõ, ®−êng kÝnh d©y quÊn

DiÖn tÝch lâi tõ: S = )3.18.0( ÷ 2P

§èi víi tÇn sè thÊp 50 Hz diÖn tÝch cña lâi tõ ®−îc tÝnh theo c«ng thøc: S

= 2mm/A3)A(I



§−êng kÝnh cña d©y quÊn theo chØ tiªu mËt ®é dßng 3 A/mm2: 4dS

2∏=

suy ra ∏

= S2d

Sè vßng d©y ®−îc tÝnh theo c«ng thøc: sè vßng d©y / vol = )cm(S

452 . Nªn

suy ra:

11 UN =)cm(S

452 ; 22 UN =

)cm(S45

2

2.3 M¹ch khuÕch ®¹i

2.3.1 M¹ch ph©n cùc vµ khuÕch ®¹i tÝn hiÖu nhá dïng BJT

Ta biÕt BJT cã thÓ ho¹t ®éng trong 3 vïng:

- Vïng t¸c ®éng (Vïng khÕch ®¹i hay tuyÕn tÝnh): líp tiÕp gi¸p BE ph©n cùc thuËn, líp BC ph©n cùc thuËn.

- Vïng b¶o hoµ: líp tiÕp gi¸p BE ph©n cùc thuËn, líp BC ph©n cùc thuËn.

- Vïng ng−ng: líp BE ph©n cùc nghÞch

Tuú theo nhiÖm vô mµ ho¹t ®éng cña transistor ph¶i ®−îc ®Æt trong vïng nµo. Nh− vËy, ph©n cùc çc transistor lµ ®−a çc ®iÖn thÕ mét chiÒu vµo çc cùc cña transistor nh− thÕ nµo ®Ó transistor ho¹t ®éng ë vïng mong muèn. DÜ nhiªn ta cßn ph¶i thùc hiÖn mét sè biÖn ph¸p kh¸c ®Ó æn ®Þnh ho¹t ®éng cña transistor nhÊt lµ khi nhiÖt ®é cña transistor thay ®æi.

a. Ph©n cùc cè ®Þnh (Fixed Bias):

Ph−¬ng ph¸p chung ®Ó ph©n gi¶i m¹ch cùc gåm ba b−íc:

- B−íc 1: Dïng m¹ch ®iÖn ngâ vµo ®Ó x¸c ®Þnh dßng ®iÖn ngâ vµo (IB hoÆc IE).

- B−íc 2: Suy ra dßng ®iÖn ngâ ra tõ quan hÖ IC = β IB, IC = α IE.

- B−íc 3: Dïng m¹ch ®iÖn ngâ ra ®Ó x¸c ®Þnh çc th«ng sè cßn l¹i (®iÖn thÕ t¹i çc ch©n, gi÷a çc ch©n cöa BJT... ).

¸p dông vµo m¹ch ®iÖn h×nh 1.6 ta cã:

H×nh 1.6 S¬ ®å ph©n cùc cè ®Þnh.



- M¹ch ngâ vµo:

CCV - BR BI - BEV = 0 , suy ra B

BECCB R

VVI −= . Víi VBE = 0.7V nÕu BJT lµ

Si vµ VBE = 0.3V nªu BJT lµ Ge. Suy ra IC = β IB.

- M¹ch ngâ ra:

CECCCC VIRV += hay CCCCCE IRVV −=

Sù liªn hÖ gi÷a IC vµ IB sÏ quyÕt ®Þnh xem BJT cã ho¹t ®éng trong vïng tuyÕn tÝnh hay kh«ng. §Ó BJT ho¹t ®éng trong vïng tuyÕn tÝnh th× VC > VB =

VBE. Suy ra VC = VCC – RCIC = VCE >VBE = 0.7. Hay C

CCC R

V7.0VI

−< , nÕu CI dÇn

tíi C

CC

RV7.0V − BJT sÏ ®i dÇn vµo ho¹t ®éng ë vïng b¶o hoµ. Tõ ®iÒu kiÖn nµy vµ

liªn hÖ IC = β IB ta t×m ®−îc trÞ sè tèi ®a cña IB, tõ ®ã chän ®−îc trÞ sè RB sao cho

thÝch hîp.

NÕu VCE = 0 khi ®ã C

CCC R

VI = (thùc ra VCE = 0.2V) suy ra VC < VB tøc lµ

líp tiÕp gi¸p BC ph©n cùc thuËn nªn BJT ho¹t ®éng trong vïng b¶o hoµ. Lóc nµy dßng IC ®−îc gäi lµ dßng b¶o hoµ, kÝ hiÖu lµ ICsat.

b. Ph©n cùc b»ng cÇu chia ®iÖn thÕ (Voltage Divider Bias):

M¹ch c¬ b¶n cã d¹ng nh− h×nh 1.7. Dïng ®Þnh lý Thevenin biÕn ®æi thµnh m¹ch t−¬ng.

Trong ®ã:

RBB = R1 // R2 = 21

21

RRRR

+

VBB = VCC21

21

RRRR

+

- M¹ch ngâ vµo:

VBB = RBBIB + VBE + REIE Thay IE = (1+β )IB. Suy ra

EBB

BEBBB R)1(R

VVIβ++

−= , ta tÝnh ®−îc IC = β IB .

- M¹ch ngâ ra:

H×nh 1.7 S¬ ®å ph©n cùc b»ng cÇu chia thÕ



VCE = VCC - RCIC - REIE, v× IC ≈ IE suy ra VCE = VCC – (RC + RE)IC. Ngoµi ra:

VC = VCC – RCIC; VB = VBB – RBIB; VE = REIE ≈ REIC.

Dßng b¶o hoµ trong tr−êng hîp nµy IC = ICSat = EC

CC

RRV

+.

c. Ph©n cùc æn ®Þnh cùc ph¸t (Emitter Stabilized Bias):

M¹ch c¬ b¶n gièng m¹ch ph©n cùc cè ®Þnh, nh−ng ë cùc ph¸t m¾c thªm mét ®iÖn trë RE x−íng mass.

- M¹ch ngâ vµo:

VCC = RBIB + VBE + REIE.

Thay IE = (1 +β )IB, suy ra

EB

BECCB R)1(R

VVI

β++−

= . Suy ra IC = β IB

- M¹ch ngâ ra:

VCC = RCIC + VCE + REIE, trong ®ã IE ≈ IC

Suy ra VCE = VCC – (RC + RE)IC.

Trong m¹ch ph©n cùc cè ®Þnh, b»ng c¸ch cho nèi t¾t gi÷a cùc thu vµ cùc ph¸t ta t×m ®−îc dßng ®iÖn cùc thu b¶o hoµ ICsat

EC

CCCSat RR

VI

+= . Ta thÊy khi thªm RE vµo ICSat nhá h¬n trong tr−êng hîp

ph©n cùc cè ®Þnh, tøc BJT dÔ b¶o hoµ h¬n.

d. Ph©n cùc víi håi tiÕp ®iÖn thÕ (Dc Bias With Voltage Feedback):

- M¹ch ngâ vµo:

VCC = RC I’C + VBE + RBIB + REIE víi

I’C = IC + IB = IE ≈ IC = β IB. Suy ra ta tÝnh ®−îc:

)RR(RVV

IECB

BECCB +β+

−= . TÝnh ®−îc IC = β IB

- M¹ch ngâ ra:

VCE = VCC – (RC + RE)IC.

H×nh 1.8 S¬ ®å ph©n cùc æn ®Þnh cùc ph¸t

H×nh 1.9 S¬ ®å ph©n cùc víi håi tiÕp ®iÖn thÕ



2.3.2 TÝnh khuÕch ®¹i cña BJT

Xem m¹ch ®iÖn h×nh 1.10

Gi¶ sö ®−a mét tÝn hiÖu xoay chiÒu cã d¹ng sin, biªn ®é nhá vµo ch©n B cña BJT nh− h×nh vÏ. §iÖn thÕ ë ch©n B ngoµi thµnh phÇn ph©n cùc VB cßn cã thµnh phÇn xoay chiÒu cña tÝn hiÖu vi(t) chång lªn: VB(t) = VB + vi(t).

Çc tô C1, C2 ë ngâ vµo vµ ngâ ra ®−îc chän nh− thÕ nµo ®Ó cã thÓ xem nh− nèi t¾t – Dung kh¸ng rÊt nhá ë tÇn sè tÝn hiÖu. Nh− vËy t¸c dông cña çc tô liªn l¹c C1, C2 lµ cho thµnh phÇn xoay chiÒu cña tÝn hiÖu ®i qua vµ ng¨n thµnh phÇn ph©n cùc mét chiÒu.

- Khi vB(t) < VB, tøc b¸n kú d−¬ng cña tÝn hiÖu VBE t¨ng tøc dßng IB t¨ng vµ do ®ã IC = β IB

nªn dßng cùc thu IC còng t¨ng. Do ®ã ®iÖn thÕ t¹i cùc thu vC(t) = VCC – RCiC(t) gi¶m h¬n trÞ sè tÜnh VC.

- Khi vB nhá h¬n VB, tøc b¸n kú ©m cña tÝn hiÖu, dßng IB gi¶m ®−a ®Õn dßng IC còng gi¶m vµ dßng vC(t) t¨ng.

Nh− vËy ë m¹ch trªn ta thÊy vC(t) biÕn thiªn ng−îc chiÒu víi vB(t) tøc v0(t) ng−îc pha víi vi(t)

2.3.3 M¹ch khuyÕch ®¹i c«ng suÊt

a, ChÕ ®é c«ng t¸c vµ ®Þnh ®iÓm lµm viÖc cho tÇn khuÕch ®¹i c«ng suÊt

Tuú thuéc vµo chÕ ®é c«ng t¸c cña transistor, ng−êi ta ph©n biÖt: bé khuÕch ®¹i chÕ ®é A, AB, B, vµ C. §å thÞ trªn h×nh 1.12 minh ho¹ çc chÕ ®é kh¸c nhau cña tÇn khuÕch ®¹i vµ d¹ng dßng ®iÖn ra trªn colecto øng víi çc chÕ ®é ®ã. H×nh 1.12 cßn cho thÊy miÒn lµm viÖc cho phÐp cña mét transistor khuÕch ®¹i. Víi çc chÕ ®é kh¸c nhau, gãc c¾t θ còng kh¸c nhau.

H×nh 1.10

H×nh 1.11 gi¶n ®å thêi gian tÝn hiÖu

vµo vµ ra



H×nh 1.12 §Æc tuyÕn ra cña transistor vµ d¹ng sãng ra cña transistor øng víi chÕ ®é c«ng t¸c kh¸c nhau.

ChÕ ®é A tÝn hiÖu ®−îc khuÕch ®¹i gÇn nh− tuyÕn tÝnh, gãc θ = T/2 = 1800. Khi tÝn hiÖu vµo h×nh sin th× ë chÕ ®é A dßng tÜnh colecto lu«n lu«n lín h¬n biªn ®é dßng ra. V× vËy hiÖu suÊt cña bé khuÕch ®¹i chÕ ®é A rÊt thÊp (<50%). Do ®ã chÕ ®é A chØ dïng trong tr−êng hîp c«ng suÊt nhá (Pr < 1W).

ChÕ ®é AB cã gãc c¾t 900 < θ < 1800. ë chÕ ®é nµy cã thÓ ®¹t hiÖu suÊt

cao h¬n chÕ ®é A (< 70%), v× dßng tÜnh IC0 lóc nµy nhá h¬n dßng tÜnh ë chÕ ®é A. §iÓm lµm viÖc n»m trªn ®Æc tuyÕn t¶i gÇn khu vùc t¾t cña transistor.

ChÕ ®é B cã gãc c¾t θ = 900. §iÓm lµm viÖc tÜnh ®−îc x¸c ®Þnh t¹i UBE = 0. ChØ mét n÷a chu kú ©m (hoÆc d−¬ng) cña ®iÖn ¸p vµo ®−îc transistor khuÕch ®¹i.

ChÕ ®é Ccã gãc c¾t θ < 900. HiÖu suÊt chÕ ®é C kh¸ cao (lín h¬n 78%), nh−ng mÐo rÊt lín. Nã th−êng ®−îc dïng trong c¸c bé khuÕch ®¹i tÇn sè cao vµ

IC

PCmax

Hypebol c«ng suÊt

B

AB

A

0UCE MAX Khu vùc t¾t

Khu vùc b¶o hoµiC

UCE

iC

ICO

A

t2 t1 t

iC

ICO

AB

t2 t1 t

B

t2 t1 t

iC iC

C

t2t1 t



dïng víi t¶i céng h−ëng ®Ó cã thÓ läc ra d−îc hµi bËc nhÊt nh− mong muèn. ChÕ ®é C cßn ®−îc dïng trong m¹ch logic vµ m¹ch kho¸.

§iÓm lµm viÖc tÜnh ®−îc x¸c ®Þnh trong khu vùc cho phÐp trªn ®Æc tuyÕn transistor (h×nh 1.12). Khu vùc ®ã ®−îc giíi h¹n bëi: hyperbol c«ng suÊt, ®−êng th¼ng øng víi dßng colecto cùc ®¹i, ®−êng th¼ng øng víi ®iÖn thÕ colecto – emito cùc ®¹i, ®−êng cong ph©n çch víi khu vùc b¶o hoµ vµ ®−êng th¼ng ph©n

çch víi khu vùc t¾t cña transistor. ë chÕ ®é ®éng (khi cã tÝn hiÖu vµo), ®iÓm lµm viÖc cã thÓ v−ît ra ngoµi hyperbol c«ng suÊt (nÕu vÉn ®¶m b¶o ®−îc ®iÒu kiÖn c«ng suÊt tæn hao nhá h¬n c«ng suÊt tæn hao cho phÐp), nh−ng kh«ng ®−îc v−ît qu¸ çc giíi h¹n kh¸c.

b. M¹ch khuÕch ®¹i ®Èy kÐo

- Nh÷ng vÊn ®Ò chung vÒ tÇng khuÕch ®¹i ®Èy kÐo:

§Ó t¨ng c«ng suÊt, hiÖu suÊt vµ gi¶m mÐo phi tuyÕn, ng−êi ta dïng tÇng khuÕch ®¹i ®Èy kÐo. TÇng khuÕch ®¹i ®Èy kÐo lµ tÇng gåm cã hai phÇn tö tÝch cùc m¾c chung t¶i. §Ó biÓu diÔn vµ ph©n lo¹i çc s¬ ®å ®Èy kÐo, cã thÓ dïng s¬ ®å cÇu nh− h×nh 1.13

H×nh 1.13 Ph©n lo¹i çc tÇng khuÕch ®¹i ®Èy kÐo.

a) s¬ ®å ®Èy kÐo song song; b) s¬ ®å ®Èy kÐo nèi tiÕp.

Trong s¬ ®å ®Èy kÐo song song, çc phÇn tö tÝch cùc ®−îc m¾c trong çc nh¸nh bªn tr¸i cña cÇu. Trong çc nh¸nh ph¶i cña cÇu lµ ®iÖn trë t¶i, cã ®iÓm gi÷a nèi víi nguån cung cÊp cã ®iÓm gi÷a nèi víi t¶i, t¶i n»m trong nh¸nh chÐo cña cÇu. Ng−îc l¹i, trong s¬ ®å ®Èy kÐo nèi tiÕp nguån cung cÊp cã ®iÓm gi÷a nèi víi t¶i, t¶i n»m n»m trong nh¸nh chÐo cña cÇu. Tãm l¹i s¬ ®å ®Èy kÐo song song cã çc phÇn tö tÝch cùc ®Êu song song vÒ mÆt mét chiÒu vµ s¬ ®å ®Èy kÐo nèi tiÕp cã çc phÇn tö tÝch cùc ®Êu nèi tiÕp vÒ mÆt mét chiÒu.

PhÇn tö K§

PhÇn tö K§

UCC

tt

PhÇn töK§

PhÇn töK§

Rt UCC

a) b)



Çc tÇng ®Èy kÐo cã thÓ lµm viÖc ë chÕ ®é A, AB hoÆc B, nh−ng th«ng

th−êng ng−êi ta hay dïng chÕ ®é AB hoÆc B. ë chÕ ®é B, ®iÓm lµm viÖc ®−îc chän sao cho dßng ®iÖn ra ë chÕ ®é tÜnh Ir0 b»ng kh«ng vµ ®iÖn ¸p ra ë chÕ ®é tÜnh Ur0 b»ng ®iÖn ¸p nguån cung cÊp. Mçi transistor chØ khuÕch ®¹i mét n÷a d−¬ng hoÆc mét n÷a ©m tÝn hiÖu vµo. Hai n−a tÝn hiÖu nµy sÏ ®−îc tæng hîp l¹i thµnh tÝn hiÖu hoµn chØnh trªn ®iÖn trë t¶i.

Tuy nhiªn, ë chÕ ®é B ph¶i l−u ý ®Õn mÐo tÝn hiÖu sinh ra khi ®iÓm lµm viÖc chuyÓn tiÕp tõ transistor kh¸c, MÐo nµy ®−îc kh¾c phôc b»ng çch cho tÇng ra lµm viÖc ë chÕ ®é AB.

- S¬ ®å ®Èy kÐo song song:

TÊt c¶ çc s¬ ®å ®Èy kÐo song song ®Òu ph¶i dïng biÕn ¸p ra ®Ó phèi ghÐp gi÷a hai n÷a ®iÖn trë t¶i Rt. M¹ch ®iÖn nguyªn lý biÓu diÔn trªn h×nh 1.14. §Ó cã ®iÖn ¸p ®Æt vµo hai transistor ng−îc pha, dïng biÕn ¸p BA1.

H×nh 1.14 TÇng c«ng suÊt ®Èy kÐo song song

§−êng t¶i xoay chiÒu

UCC

UCE

IC

UCER

UCE

t

0

UCE

P0, Pr, PC

Ur/ Ur max 10,5 0,64

Pr

PC max

P0 max

0,78P0max

RtUr N2

IrX

UV Na

IC1

N1

BA2

BA1

IC2

T2

T1

Nb

R1

R2

b)

a)

c)



NÕu ®iÖn ¸p ®Æt vµo cã d¹ng sin th× hai transistor thay nhau khuÕch ®¹i hai n÷a h×nh sin, v× ®iÖn thÕ ®Çu cuén thø cÊp BA1 ng−îc pha. C¸c ®iÖn trë R1, R2 ®−îc chän sao cho dßng tÜnh qua chóng nhá (chÕ ®é AB). Khi cho R2 = 0 th× UB = 0, do ®ã bé khuÕch ®¹i lµm viÖc ë chÕ ®é B. ë chÕ ®é AB dßng tÜnh colecto n»m trong kho¶ng (10 ÷100)μ A. Hai n÷a h×nh sin cña ®iÖn ¸p ®−îc phèi hîp l¹i

trªn biÕn ¸p BA2. §iÖn trë cña mçi transistor ®−îc x¸c ®Þnh nh− sau: R’t = n2Rt,

trong ®ã n lµ hÖ sè cña m¸y biÕn ¸p: n = N1/N2, N1, N2 theo thø tù lµ sè vßng d©y cña mét n÷a cuén s¬ cÊp vµ sè vßng cña cuén thø cÊp. VËy ta cã quan hÖ:

IC = UCE/R’t vµ UCE = nUr

C«ng suÊt ra cña m¹ch:

t2

2CE

t

2r

r Rn2U

R2U

P ==

Biªn ®é ®iÖn ¸p ra cùc ®¹i gi÷a colecto vµ emito cña mét transistor (h×nh 1.14b): UCEMAX = UCC - UCER

Do ®ã nhËn ®−îc c«ng su©t cùc ®¹i: t

2

2CERCC

maxr Rn2)UU(

P−

=

NÕu gi¶ thiÕt bé khuÕch ®¹i lµm viÖc ë chÕ ®é B, ta tÝnh ®−îc dßng colecto

trung b×nh: ∏

== ∫ C2/T

0CC

Idt)t(i

T1i .

Do ®ã c«ng suÊt cung cÊp mét chiÒu: t

2CCCE

CCC0 RnUU2UI2P

∏=

∏=

VËy c«ng suÊt cung cÊp mét chiÒu phô thuéc vµo møc ®iÖn ¸p ra UCE (xem h×nh 6.10c). C«ng suÊt tiªu hao trªn colecto lµ hiÖu c«ng suÊt cung cÊp P0 víi c«ng suÊt ra t¶i Pr. Thay P0 vµ Pr vµo ta cã:

t2

2CE

t2

CCCEr0C Rn2

URnUU2PPP −

∏=−= .

PC thay ®æi theo UCE vµ ®¹t cùc ®¹i khi: CCCE U2U∏

= .

ë chÕ ®é B, c«ng suÊt tæn hao cùc ®¹i lµ: maxr2maxC P4P∏

= .

HiÖu suÊt cùc ®¹i cña m¹ch: %5,78%1004

%100PP

max0

maxrmax ≈∏≈=η

- S¬ ®å ®Èy kÐo nèi tiÕp dïng transistor cïng lo¹i:



Trªn h×nh 1.15 lµ hai s¬ ®å nèi tiÕp dïng transistor cïng lo¹i.

H×nh 1.15 TÇng ra m¾c theo s¬ ®å ®Èy kÐo nèi tiÕp.

§Ó t¹o tÝn hiÖu ng−îc pha ®−a vµo bazo hai transistor T1 vµ T2, dïng tÇng

khuÕch ®¹i ®¶o pha T3. ë ®©y thay cho nguån cung cÊp cã ®iÓm gi÷a nèi ®Êt, ng−êi ta dïng nguån ®èi xøng CCU± . Trong s¬ ®å, T1 ®−îc m¾c theo kiÓu m¹ch

colecto chung vµ T2 theo kiÓu m¹ch emito chung. T3 ngoµi nhiÖm vô khuÕch ®¹i ®¶o pha, cßn lµm nhiÖu vô ®Þnh ®iÓm lµm viÖc cho T1 vµ T2 nhê ®iÖn ¸p tÜnh trªn colecto vµ emito cña nã. Trong çc m¹ch rêi r¹c th−êng dïng ghÐp ®iÖn dung gi÷a tÇng khuÕch ®¹i ®¶o pha vµ tÇng ra, b»ng çch ®ã cã thÓ ®Þnh ®iÓm lµm viÖc riªng cho T1 vµ T2, çc ®iÖn trë RC vµ RE lóc nµy chØ chän theo yªu cÇu ®èi víi biªn ®é ®iÖn ¸p kÝch cho tÇng ra. Trong kü thuËt tÝch hîp kh«ng thùc hiÖn ®−îc ®iÒu ®ã, v× vËy s¬ ®å trªn h×nh 1.15a th−êng gÆp khã kh¨n trong viÖc chän RE ®Ó tho¶ m·n yªu cÇu vÒ ®é mÐo vµ c«ng suÊt ra. §Ó kh¾c phôc phÇn nµo khã kh¨n ®ã, ng−êi ta thay ®iÖn trë RE bëi mét ®iot nh− trªn h×nh 1.15b. §iot lµm nhiÖm vô h¹n chÕ ®iÖn ¸p bazo – emito cña T2, nhê ®ã kh¾c phôc ®−îc hiÖn t−îng qu¸ t¶i cña T2. §Ó gi¶m mÐo cßn dïng m¹ch håi tiÕp ©m gåm Rht1 vµ Rht2. Trong

m¹ch håi tiÕp ta tÝnh ®−îc: v

vht

'vv R

UIII =+= ; vht

'v

'v URIU += .

Suy ra: vuv1htth'v UKURIU =+= . Do ®ã hÖ khuÕch ®¹i ®iÖn ¸p cña m¹ch

khi tÝnh ®Õn håi tiÕp ©m ®−îc x¸c ®Þnh nh− sau:

v1ht2ht1htu

u

2ht

1ht'v

'r'

u R/RR/R1KK

RR

UU

K+++

−== , trong ®ã Ku vµ RV lµ hÖ sè

khuÕch ®¹i ®iÖn ¸p vµ ®iÖn trë vµo cña m¹ch khi ch−a cã håi tiÕp.

-UCC -UCC

+UCC

Rt

Ur

T1

T2

RE

RC R1

R2

T3

Uv

+UCC

RtU’r

T1

T2

D

RC

T3

U’v

Rht1

Iht

Rht2

Uv

Iv

a) b)



2.4 M¹ch dao ®éng ba ®iÓm

Çc m¹ch t¹o dao ®éng LC nãi chung ®Òu cã thÓ vÒ kÕt cÊu chung theo h×nh 1.16. Trong dã A1 lµ mét bé khuÕch ®¹i bÊt kú (transistor, Fet, khuÕch ®¹i thuËt to¸n, ...).

H×nh 1.16 S¬ ®å tæng quan cña m¹ch t¹o dao ®éng ba ®iÓm

HÖ sè håi tiÕp: 31

1ht

ZZZK+

=

HÖ sè khuÕch ®¹i khi cã t¶i cña m¹ch: tr

t1

d

r

ZrZ

KUUK

+−==

Víi: 2t ZZ = )ZZ//( 31 +

LËp tÝch )ZZ(Z)ZZZ(r

ZZKKK

312321r

121ht

++++−=

Gi¶ thiÕt çc trë kh¸ng Z1, Z2, Z3, thuÇn kh¶ng:

11 jXZ = ; 22 jXZ = vµ 33 jXZ =

Thay Z1, Z2, Z3 vµo tÝch htKK ta cã:

)XX(X)XXX(r

XXKKK

312321r

121ht

++++−=

Khung dao ®éng gåm çc phÇn tö X1, X2 vµ X3. Th−êng tÇn sè dao ®éng gÇn b»ng tÇn sè céng h−ëng riªng cña khung, nªn t¹i tÇn sè dao ®éng:

X1 + X2 + X3 = 0

Do ®ã suy ra: 31

11ht XX

XKKK

+−= . Ta l¹i cã: X1 + X3 = - X2

Do ®ã viÕt l¹i lµ: 2

11ht X

XKKK −=

A1

Z2

ZZ

Z3

Z1

E

C Ud

B

-

+



Theo ®iÒu kiÖn c©n b»ng pha, ®Ó cã håi tiÕp d−¬ng, t«ng di pha do m¹ch khuÕch ®¹i vµ m¹ch håi tiÕp g©y nªn ph¶i b»ng kh«ng tøc KKht > 0, do ®ã X1X2 > 0 vµ X3 tr¸i dÊu víi X1 vµ X2. Tõ ®ã suy ra:

- M¹ch ba ®iÓm ®iÖn c¶m: X1, X2 > 0 vµ X3 < 0.

- M¹ch ba ®iÓm ®iÖn dung: X1, X2 < 0 vµ X3 > 0.

2.5 M¹ch trén tÇn

2.5.1 §Þnh nghÜa

Trén tÇn lµ qu¸ tr×nh t¸c ®éng lªn hai tÝn hiÖu sao cho trªn ®Çu ra bé trén tÇn nhËn ®−îc çc thµnh phÇn tæng vµ hiÖu cña hai tÝn hiÖu ®ã.

Th«ng th−êng mét trong hai tÝn hiÖu vµo lµ tÝn hiÖu ®¬n ©m (cã mét v¹ch phæ), tÝn hiÖu ®ã gäi lµ tÝn hiÖu ngo¹i sai vµ cã tÇn sè lµ fns. TÝn hiÖu cßn l¹i lµ tÝn hiÖu höu Ých víi tÇn sè fth cè ®Þnh hoÆc biÕn thiªn trong mét ph¹m vi nµo ®ã. TÝn hiÖu cã tÇn sè mong muèn ®−îc t¸ch nhê mét bé läc, tÇn sè cña nã th−êng ®−îc gäi lµ tÇn sè trung gian ftg.

2.5.2 Nguyªn lý trén tÇn

Gi¶ sö ®Æc tuyÕn cña phÇn tö phi tuyÕn ®−îc biÔu diÔn theo chuæi Taylor sau ®©y:

i = a0 + a1u + a2u2 + ... + anu

n + ...

trong ®ã, u lµ ®iÖn ¸p ®Æt lªn phÇn tö phi tuyÕn ®−îc dïng ®Ó trén tÇn. Trong tr−êng hîp nµy u = uns + uth.

Gi¶ thiÕt: uns = Unscos ωnst

uth = Uthcos ω tht

Thay vµo i ta cã:

i = a0 + a1(Unscos ωnst + Uthcos ω tht) + 2

a 2 (U2ns + U2

th) +

2a 2 (U2

nscos ωnst + U2thcos ω tht) + a2UnsUth[cos( ωns + ω th)t + cos( ωns - ω th)t]+ ...

VËy tÝn hiÖu ra gåm cã thµnh phÇn mét chiÒu, thµnh phÇn c¬ b¶n: ωns, ω th; çc thµnh phÇn tÇn sè tæng vµ hiÖu ωns ± ω th, çc thµnh phÇn bËc cao: 2 ωns, 2 ω th. TÝnh çc vÕ tiÕp theo cña biÓu thøc trªn ta thÊy trong dßng ®iÖn ra cßn cã çc thµnh phÇn bËc cao:

ω = thns mn ω±ω± ,



trong ®ã m, n lµ nh−ng sè nguyªn d−¬ng.

NÕu trªn ®Çu ra cña bé trén tÇn, lÊy tÝn hiÖu cã tÇn sè ω = ωns ± ω th, nghÜa lµ chän m = n =1 th× ta cã trén tÇn ®¬n gi¶n. Tr−êng hîp chän m, n > 1 th× cã trén tÇn tæ hîp.

Th«ng th−êng ng−êi ta hay dïng trén tÇn ®¬n gi¶n. Trong ®o¹n sãng mÐt vµ desimet, ®Ó n©ng cao ®é æn ®Þnh tÇn sè ngo¹i sai vµ gi¶m ¶nh h−ëng t−¬ng hæ gi÷a m¹ch ngo¹i sai vµ m¹ch tÝn hiÖu, ng−êi ta cã thÓ dïng trén tÇn tæ hîp víi tÝn hiÖu ra: ω = n ωns - ω th (n ≥ 2).

2.5.3 Ph©n lo¹i

Cã thÓ ph©n lo¹i m¹ch trén tÇn theo nhiÒu çch.

- Khi ph©n lo¹i theo phÇn tö tÝch cùc dïng ®Ó trén tÇn, ng−êi ta ph©n biÖt trén tÇn dïng phÇn tö tuyÕn tÝnh tham sè (m¹ch nh©n) vµ trén tÇn dïng phÇn tö phi tuyÕn (®iot, transistor l−ìng cùc, Fet, ...).

- Còng cã thÓ ph©n lo¹i theo s¬ ®å trén tÇn (trén tÇn ®iot, trén tÇn transistor, ...) hoÆc theo çch chuyÓn phæ t−c chuyÓn phæ vÒ phÝa tÇn sè cao hoÆc tÇn sè thÊp tuú thuéc vµo vÞ trÝ t−¬ng ®èi gi÷a tÇn sè tÝn hiÖu fth ë ®Çu vµo vµ tÇn sè trung gian ftg ë ®Çu ra.

2.5.4

2.6 M¹ch t¸ch sãng

2.6.1 Kh¸i niÖm vÒ t¸ch sãng

T¸ch sãng lµ qu¸ tr×nh t×m l¹i tÝn hiÖu ®iÒu chÕ. TÝn hiÖu sau khi t¸ch sãng ph¶i gièng d¹ng tÝn hiÖu ®iÒu chÕ ban ®Çu. Thùc tÕ tÝn hiÖu ®iÒu chÕ us sau khi qua ®iÒu chÕ vµ qua kªnh truyÒn ®−a ®Õn bé t¸ch sãng ®· bÞ mÐo d¹ng thµnh u’

s. Do mÐo phi tuyÕn trong bé t¸ch sãng, nªn sau khi t¸ch sãng ta nhËn ®−îc u’’

s kh¸c d¹ng víi u’

s. Nh− vËy tÝn hiÖu thu ®−îc sau t¸ch sãng th−êng kh¸c víi d¹ng tÝn hiÖu nguyªn thuû (tin tøc) us. V× vËy mét trong nh÷ng yªu cÇu c¬ b¶n ®èi víi qu¸ tr×nh t¸ch sãng lµ yªu cÇu vÒ mÐo phi tuyÕn.

T−¬ng øng víi çc ®iÒu chÕ, ng−êi ta còng ph©n biÖt çc lo¹i t¸ch sãng sau ®©y: t¸ch sãng biªn ®é vµ t¸ch sãng tÇn sè.

2.6.2 T¸ch sãng biªn ®é

T¸ch sãng biªn ®é ®−îc thùc hiÖn nhê m¹ch chØnh l−u (dïng phÇn tö phi tuyÕn) hoÆc çc m¹ch dïng phÇn tö tuyÕn tÝnh tham sè.

a. T¸ch sãng biªn ®é b»ng chØnh l−u



Cã hai s¬ ®å t¸ch sãng dïng m¹ch chØnh l−u: s¬ ®å t¸ch sãng nèi tiÕp vµ s¬ ®å t¸ch sãng song song. Trong s¬ ®å t¸ch sãng nèi tiÕp (h×nh 1.17a), ®iot t¸ch sãng m¾c nèi tiÕp víi t¶i, cßn s¬ ®å t¸ch sãng song song, ®iot t¸ch sãng m¾c song víi t¶i (h×nh 1.17b).

NÕu tÝn hiÖu vµo ®ñ lín sao cho ®iot lµm viÖc trong ®o¹n t−¬ng ®èi th¼ng cña ®Æc tuyÕn vµ ®Æc tuyÕn cña ®iot cã thÓ coi lµ mét ®−êng gÊp khóc th× ta cã qu¸ tr×nh t¸ch sãng tÝn hiÖu lín. Lóc ®ã quan hÖ volt – ampe cña ®iot ®−îc biÓu diÔn bëi ph−¬ng tr×nh sau:

⎪⎩

⎪⎨⎧

≤

≥=

0UKhi0

0UKhiSui

D

DDD

Trong c¸c s¬ ®å d−íi ®iot chØ th«ng ®èi víi n÷a chu kú d−¬ng cña dao ®éng cao tÇn ë ®Çu vµo. H×nh bao cña dao ®éng cao tÇn nhËn ®−îc nhê sù phãng n¹p tô C (h×nh 1.18).

H×nh 1.17 S¬ ®å t¸ch sãng biªn ®é b»ng m¹ch chØnh l−u.

Sau ®©y ta sÏ ph©n tÝch tÝnh to¸n s¬ ®å t¸ch sãng nèi tiÕp råi tõ ®ã suy réng ra cho s¬ ®å t¸ch sãng song song.

Theo h×nh 1.17 vµ theo biÓu thøc iD ta viÕt ®−îc dßng ®iÖn qua ®iot:

iD = S(u®b - uc)

víi u®b = UT(1 + mcos ωSt )cosω tt, hoÆc u®b = U®b = U®bcos ω tt

trong ®ã U®b = UT(1 + mcosωSt)

Thay biÓu thøc u®b vµo biÓu thøc iD ta cã: iD = S(U®bcos ωSt)

BiÕt r»ng khi ω tt = θ th× iD = 0, thay vµo biÓu thøc iD ta cã:

0 = S(U®bcos θ - uC)

Tõ c«ng thøc trªn ta tÝnh ®−îc gãc dÉn ®iÖn cña ®iot: cos θ = uC/U®b

Qu¸ tr×nh t¸ch sãng ®−îc m« t¶ chi tiÕt trªn h×nh 1.18

R C

a)

U”s U’

s U®b R D

C

U”s U’

s U®b

b)



H×nh 1.19 §å thÞ thêi gian ®iÖn ¸p ra uC trªn t¶i bé t¸ch sãng nèi tiÕp.

Trong c¸c s¬ ®å 1.17 ph¶i chän h»ng sè thêi gian RC=τ ®ñ lín sao cho d¹ng ®iÖn ¸p ra gÇn víi d¹ng h×nh bao cña ®iÖn ¸p cao tÇn ë ®Çu vµo. Th«ng th−êng, biªn ®é ®iÖn ¸p vµo lín h¬n 1V hiÖu dông vµ R > Ri, RV th× cã thÓ t¸ch sãng ®−îc ®iÖn ¸p ®Ønh. Tuy nhiªn còng kh«ng ®−îc chän τ qu¸ lín ®Ó tr¸nh

mÐo do ®iÖn dung t¶i g©y ra. §iÒu kiÖn tæng qu¸t ®Ó chän τ : st

1RC1ω

<<<<ω

Thùc tÕ th−êng chän RC theo ®iÒu kiÖn: maxst

1RC10ω

<<<<ω

UC

O t

UC

iD

o UD o

iD

o

Uđb

t

H×nh 1.18 Qu¸ tr×nh t¸ch sãng tÝnhiÖu lín nhê m¹ch chØnh l−u dïng®iot



Ngoµi ra, trªn t¶i cña s¬ ®å t¸ch sãng song song cßn cã ®iÖn ¸p cao tÇn, do ®ã ph¶i dïng bé läc bá nã. V× nh÷ng lý do ®ã, nªn s¬ ®å t¸ch sãng song song chØ ®−îc dïng trong tr−êng hîp cÇn ng¨n thµnh phÇn mét chiÒu ë tÇn tr−íc.

Ch−¬ng II

Ph©n tÝch, thiÕt kÕ vμ TÝnh to¸n

3 S¬ ®å khèi cña m¸y thu Radio AM

H×nh 2.1 S¬ ®å khèi cña m¸y thu ra Radio AM

4 S¬ ®å m¹ch thùc hiÖn

M¹ch vµo

K§ Trung tÇn

K§ Cao tÇn

Trén TÇn

Tù dao ®éng

T¸ch sãng AM

K§ ©m thanh

loa

IF

455 KHz



H×nh 2.2 S¬ ®å m¹ch thùc hiÖn cña Radio AM

5 Ph©n tÝch, thiÕt kÕ vμ TÝnh to¸n chi tiÕt tõng khèi

5.1 Khèi Anten

Anten lµ phÇn tö biÕn ®æi n¨ng l−îng sãng ®iÖn tõ thµnh tÝn hiÖu cao tÇn, ë ngá vµo cña m¸y thu.

5.2 Khèi m¹ch vµo

M¹ch vµo lµ m¹ch ®iÖn nèi liÒn anten víi ®Çu vµo cña m¸y thu. Nã cã ®Æc ®iÓm nh− sau:

- TruyÒn ®¹t tÝn hiÖu tõ anten vµo m¸y thu.

- Lµ tÇn quan träng quyÕt ®Þnh chÊt l−îng m¸y thu.

- B¶o ®¶m hÖ sè truyÒn ®¹t lín vµ ®ång ®Òu trong c¶ d·i b¨ng sãng.

Trong ®å ¸n nµy ta thiÕt kÕ m¸y thu radio AM cho b¨ng sãng MW 530KHz-1600KHz, vo=20μV .

M¹ch vµo cã 3 thµnh phÇn:

530KHz 1600KHz

vo=20µv

H×nh 2.3 HÖ sè truyÒn ®¹t ®ång ®Òu c¶ b¨ng sãng MW



- HÖ thèng céng h−ëng, cã thÓ ®iÓu chØnh ®Õn tÇn sè cÇn thu.

- M¹ch ghÐp víi nguån tÝn hiÖu tõ anten (ë ®©y kh«ng nghiªn cøu s©u).

- M¹ch ghÐp víi tÇng sau (TÇng khuÕch ®¹i cao tÇn).

S¬ ®å thùc hiÖn nh− sau: (h×nh 2.4)

§Ó ®iÒu chØnh céng h−ëng m¹ch vµo, ng−êi ta th−êng sö dông c¸c tô ®iÖn cã ®iÖn dung biÕn ®æi v× chóng dÔ chÕ t¹o chÝnh x¸c h¬n lµ cuén d©y cã ®iÖn c¶m biÕn ®æi (®Æc biÖt trong tr−êng hîp cÇn ®ång chØnh nhiÒu m¹ch céng h−ëng). MÆt kh¸c, ph¹m vi biÕn ®æi cña tô ®iÖn lín, bÒn chÆt, æn ®Þnh (C Ýt biÕn ®æi theo ®iÒu kiÖn bªn ngoµi). Tô ®iÖn ®−îc kÕt hîp víi cuén d©y L1 cña biÕn ¸p T1 ®Ó t¹o thµnh m¹ch céng h−ëng tÇn sè. BiÕn ¸p T1 lµm thªm mét nhiÖm vô nòa lµ ghÐp tÇng gi÷a m¹ch vµo vµ tÇng tiÕp theo (khuÕch ®¹i cao tÇn).

TÇn sè céng h−ëng cña m¹ch: f0 = 11CL2

1π

.

Radio AM thu ®−îc tÝn hiÖu trong d·y tÇn sè 530 ÷1600 K Hz. Chän L1 = 1 mH, khi f0 = 530 KHz, ta tÝnh ®−îc:

C1 = 1

20

2 Lf41

π = 9,175.10-11 F = 91,175.10-12 F ≈ 91 pF.

Khi f0 = 1600 KHz ta tÝnh ®−îc C1 = 9,8946.10-12 F ≈ 10 pF.

VËy tô xoay cã gi¸ trÞ thay ®æi trong kho¶ng: 10 ÷100 pF.

§iÖn ¸p lèi ra cña m¹ch vµo ph¶i cã gi¸ trÞ nhá ®Ó tÇn tiÕp theo ho¹t ®éng tèt. V× thÕ trong thùc tÕ ng−êi ta th−êng chän L2 = 1/(10L1) = 0,1 mH.

Cho sãng AM ë d·i tÇn lµm viÖc vµo d·i tÇn ta thu ®−îc kÕt qu¶ sau: (h×nh 2.5):

H×nh 2.5 TÝn hiÖu vµo vµ ra ë khèi m¹ch vµo.

5.3 Khèi khuÕch ®¹i cao tÇn, khèi tù t¹o dao ®éng vµ khèi trén tÇn

Transistor U1 thùc hiÖn ba nhiÖm vô sau (h×nh 2.6):

- KhuÕch ®¹i tÝn hiÖu cao tÇn nhËn ®−îc tõ m¹ch vµo.

H×nh 2.4 M¹ch vµo



- Transistor ®æi tÇn, trén tÝn hiÖu thu ®−îc tõ m¹ch vµo vµ tÝn hiÖu ngo¹i sai (tÝn hiÖu ®−îc lÊy tù tô C3 ®−a vµo cùc E cña U1) ®Ó lÊy ra tÝn hiÖu trung tÇn IF = 455 kHz.

- Cung cÊp n¨ng l−îng cho khèi m¹ch tù d¹o ®éng, do biÕn ¸p T2 kÕt hîp víi tô xoay C4 ®¶m nhËn.

5.3.1 M¹ch khuÕch ®¹i cao tÇn

Cã thÓ rót gän khèi khuÕch ®¹i cao tÇn nh− h×nh 2.7:

H×nh 2.6 S¬ ®å khuÕch ®¹i cao tÇn, tù dao ®éng vµ trén tÇn.

§iÖn ¸p tÝn hiÖu do m¹ch vµo chän läc (mµ ta muèn thu) cã trÞ sè rÊt bÐ, tÇn sè rÊt cao cÇn ph¶i khuÕch ®¹i tÝn hiÖu tíi møc cÇn thiÕt ®Ó sö dông ë tÇng sau. TÇng khuÕch ®Ëi cao tÇn kh«ng nh÷ng n©ng ®é nh¹y cña m¸y thu mµ cßn n©ng ®é chän läc. Ngoµi ra tÇng khuÕch ®¹i cao tÇng cßn lµm gi¶m ¶nh h−ëng

H×nh 2.7 M¹ch khuÕch ®¹i cao tÇn



gi÷a m¹ch vµo vµ m¹ch ngo¹i sai. T¹o thuËn lîi h¬n cho m¹ch ®æi tÇn.

Do U1 ho¹t ®éng trong vïng tÇn sè cao nªn transistor ®−îc chän lµ lo¹i transistor cao tÇn. U1 ®−îc lµ 2SC829. Ta ph©n cùc cho U1 ho¹t ®éng ë chÕ ®é A ®Ó tÝn hiÖu kh«ng bÞ mÐo.

Ta sö dông VCC = 9V (sÏ gi¶i thÝch ë phÇn sau), VCE =1/2 Vcc =9/2 =4.5 V, chän β = 160, Ic = 5.4 mA

§Ó Q lµm viÖc æn ®Þnh ta chän VE = 1/10Vcc = 0.9V. Suy ra R3 = VE /IC = 160 Ω (v× IC = IE).

Ω=−−=−−

= − 66610*4.5

9.05.49I

VVVR 3

C

ECECC4 , chän R4 = 660 Ω.

VB = VBE + VE = 0.7 + 0.9 = 1.6 V.

§iÖn trë R1, R2 kh«ng thÓ tÝnh trùc tiÕp tõ ®iÖn thÕ ch©n B vµ ®iÖn thÕ nguån, ®Ó m¹ch ho¹t ®éng tèt ta chän R1, R2 sao cho cã VB mong muèn vµ sao cho dßng qua R1, R2 gÇn nh− b»ng nhau vµ rÊt lín ®èi víi IB, lóc ®ã:

Ω=Ω==β≤ K5.22560160*160*101R

101R 32

Ta cã thÓ chän R2 = 2 KΩ, ta cã VB= Vcc V6.12R1R

2R =+

suy ra:

Ω=Ω=−=−

= K992506.1

)6.19(10*2V

)VV(RR

3

B

BCC21

Khi chän gi¸ trÞ cña tô C2 ph¶i tho¶ m·n ®iÒu kiÖn ZC << R2 ®Ó tÝn hiÖu xoay chiÒu cã thÓ tho¸t xuèng tô.

2RCj

1 <<ω

suy ra 2RfC2

1 <<∏

nF159.0F10*59.110*500*2*10*2

1f2R

1C 1033

2

==∏

=∏

>> − .

VËy chän C2 = 40 nF, t−¬ng tù chän C3 = 40 nF

5.3.2 M¹ch tù dao ®éng

TÇn sè ®Çu vµo thay ®æi tõ 530 ÷ 1600 kHz, nªn nhiÖm vô cña m¹ch tù dao ®éng lµ ph¶i t¹o ra ®−îc tÇn sè thay ®æi tõ 985 ÷ 2055 kHz (530 + 455 ÷1600 + 455, 455 kHz lµ tÇn sè trung tÇn ®èi víi sãng AM) ®Ó khi trén tÇn (lÊy hiÖu hai tÇn sè) ta thu ®−îc tÝn hiÖu trung

H×nh 2.8 M¹ch tù dao ®éng



tÇn cã tÇn sè æn ®Þnh 455 kHz (985 – 530 = 455, 2055 – 1600 = 455). §Ó thùc hiÖn ®iÒu ®ã ta dïng cuén d©y L3 cña biÕn ¸p T2 kÕt hîp víi tô xoay C4 ®Ó ®iÒu chØnh tÇn sè thay ®æi theo ý muèn.

S¬ ®å m¹ch tù dao ®éng xem h×nh 2.8. N¨ng l−îng tõ cùc C cña U1 ®−îc ®−a tíi ®Çu vµo cña m¹ch ®Ó duy tr× sù dao ®éng, ®Çu ra ®−îc nèi víi cùc E cña U1 ®Ó tiÕn hµnh trén tÇn víi tÝn hiÖu thu ®−îc tõ m¹ch vµo.

TÇng sè dao ®éng néi n»m trong kho¶ng 985 ÷ 2055 kHz, Chän L3 = 1mH, chän f0 = 985 ta tÝnh ®−îc:

C4 = pF26F10*6.210*1*)10*985*(4

13Lf4

1 1132322

02

==∏

=π

−− .

Víi f0 = 2055KHz, ta tÝnh ®−îc C4 = 6 pF. VËy tô xoay cã gi¸ trÞ thay ®æi trong kho¶ng: 6 ÷26 pF. §Ó tô xoay C4 xoay ®−îc gi¸ trÞ t−¬ng øng víi tô xoay C1 th× trong thùc tÕ ng−êi ta sö dông tô xoay ®ång trôc.

§Ó ®¶m b¶o tÝn hiÖu ®−a vµo trén tÇn ta chän L4 = 1/3L3 = 0.33 mH.

5.3.3 M¹ch trén tÇn

M¹ch trén tÇn lµ m¹ch biÕn ®æi tÝn hiÖu cao tÇn ®iÒu chÕ thµnh c¸c tÝn hiÖu cã tÇn sè thÊp h¬n vµ kh«ng ®æi gäi lµ trung tÇn.

D¹ng tÝn hiÖu sau khi ®æi tÇn mµ chØ thay ®æi tÇn sè sãng mang. NhiÖm vô nµy ®−îc U1 thùc hiÖn, tÝn hiÖu vµo ®−îc ®−a tíi ch©n B cña U1, tÝn hiÖu tõ m¹ch tù dao ®éng ®−a ®Õn ch©n E cña U1. Hai tÇn sè kh¸c nhau ®−îc ®−a ®Õn mét phÇn tö phi tuyÕn nªn ë lèi ra ngoµi hai tÝn hiªu lèi vµo, cßn xuÊt hiÖn thªm c¸c tÝn hiÖu cã tÇn sè lµ hiÖu vµ tæng:

HiÖu: 985 – 530 = 455 kHz vµ 2055 – 1600 =455 kHz

Tæng: 985 + 530 = 1515 kHz vµ 2055 + 1600 = 3655 kHz

Dïng d¹ng m¹ch läc céng h−ëng ta dÔ dµng nhËn ®−îc tÝn hiÖu hiÖu, tÝn hiÖu trung tÇn IF = 455 kHz. C5 vµ mét n÷a cuén d©y s¬ cÊp cña biÕn ¸p T3 thùc hiÖn nhiÖm vô läc céng h−ëng.

Chän C5 = C6 = 10 nF, ta cã '55

3

LC2110*455

∏= (L’

5 lµ n÷a trªn cña L5),

suy ra: mH122.0H10*22.110*)10*455(4

1C)10*455(4

1L 49232

5232

'5 ==

∏=

∏= −

−

Cã thÓ chän L5 = 2L’5 = 0.244 mH.

5.4 Khèi khuÕch ®¹i trung tÇn



Khèi khuÕch ®¹i trung tÇn lµ mét m¹ch khuÕch ®¹i céng h−ëng cã nhiÖm vô khuÕch ®¹i tÝn hiÖu trung tÇn ®Õn mét tÝn hiÖu ®ñ lín ®Ó ®−a vµo m¹ch t¸ch sãng, bé khuÕch ®¹i trung tÇn quyÕt ®Þnh phÇn lín ®é chän läc vµ ®é nh¹y cña m¸y thu.

S¬ ®å khèi khuÕch ®¹i trung tÇn xem h×nh 2.9.

TÇng khuÕch ®¹i trung tÇn lµm viÖc ë tÇn sè 455 kHz nªn chän U2 lµ transistor 2SC829, Chän

V5.429V

21V CCCE === , chän 160=β ,

mA4.5IC = . §Ó Q lµm viÖc æn ®Þnh ta chän:

V9.0109V

101V CCE ===

mV4.5II EC == , suy ra:

Ω≈Ω=== − 16016610*4.59.0

IV

R 3E

E6

Ω≈−−=−−

= − 66010*4.5

9.05.49I

VVVR 3

C

ECECC7

VB= VBE + VE = 0.7 + 0.9 = 1.6V

IB = IC/β = 0.0375mA

R5 = (VCC - VB )/IB = 197KΩ .

Tô C8 tho¸t tÝn hiÖu xoay chiÒu xuèng ®Êt, ®Ó tr¸nh håi tiÕp ©m t−¬ng tù nh− C2 ta chän C8 = 40 nF.

Sau khi khuÕch ®¹i tÝn hiÖu trung tÇn xong tÝn hiÖu ®−îc chuyÓn sang tÇng tiÕp theo qua qua m¹ch läc céng h−ëng L7C9 ®Ó lo¹i bá nh÷ng t¹p ©m. C9 = C10 = C5 = C6 = 10 nFs

5.5 Khèi t¸ch sãng

§©y lµ m¹ch t¸ch sãng AM kh«ng ®ång bé ®¬n gi¶n, hay cßn gäi lµ m¹ch t¸ch sãng ®Ønh. Bëi v× ®ièt lµ linh kiÖn phi tuyÕn nªn sù trén tÇn kh«ng tuyÕn tÝnh x¶y ra trªn ®iot D1. Khi hai hay nhiÒu tÝn hiÖu cïng ®−a tíi ngâ vµo cña nã, t¹i ngâ ra cña

H×nh 2.10 Bé t¸ch sãng AM

H×nh 2.9 S¬ ®å khèi khuÕch ®¹i trung tÇn



®iot bao gåm nh÷ng tÝn hiÖu cã tÇn sè sau: çc tÇn sè ban ®Çu, çc hµi vµ çc thµnh phÇn tæng hiÖu cña çc tÇn sè vµo (trong ®ã cã tÇn sè cña tÝn hiÖu ©m thanh ta cÇn thu). Sãng mang cña chóng ta cã tÇn sè 455 kHz, gi¶ sö tÝn hiÖu ©m thanh cã tÇn sè 20 kHz, th× sãng ®−îc ®iÒu biªn bao gåm: tÊn sè biªn d−íi, tÇn sè biªn trªn, tÇn sè sãng mang: 455 – 20 = 435 kHz, 455 + 20 = 475 kHz vµ 455 kHz. NÕu çc tÝn hiÖu nµy ®−a ®Õn çc ngâ vµo cña m¹ch t¸ch sãng AM th× ngâ ra bao gåm ba tÇn sè ngâ vµo, çc d¹ng hµi c¬ b¶n, tæng vµ hiÖu cña çc tÇn sè v× vËy C11R8 lµ m¹ch läc th«ng thÊp nªn chØ cho çc thµnh phÇn tÇn sè hiÖu ®i qua ®Õn khèi ©m tÇn.

M¹ch t¸ch sãng AM ®−îc coi nh− mét m¹ch trén tÇn ®¬n gi¶n vµ cã gi¶n ®å thêi gian nh− sau:

(b): D¹ng tÝn hiÖu AM ngâ vµo

(c): D¹ng tÝn hiÖu dßng ®iÖn trªn ®iot

(d): D¹ng sãng tÝn hiÖu ra trªn ®iÖn trë.

TÝn hiÖu vµo qua ®iot D1, t¹i thêi ®iÓm tÝn hiÖu h×nh bao ë biªn tÇn d−íi th× ®iot th«ng, tøc tÝn hiÖu ®−îc chØnh l−u. T¹i thêi ®iÓm t0 ®iot ph©n cùc ng−îc vµ ng−ng dÉn tô ®iÖn ®−îc x· hoµn toµn vÒ ®iÖn ¸p 0V. §i«t tiÕp tôc ng−ng cho ®Õn khi ®iÖn ¸p vµo ®¹t ®Õn ng−ìng, th× ®ièt b¾t ®Çu th«ng, vµ tô ®iÖn b¾t ®Çu n¹p cho ®Õn khi ®¹t ®−îc 0.6V thÊp h¬n ®iÖn ¸p vµo khi ®iÖn ¸p vµo ®¹t tíi ®Ønh cña nã. Khi ®iÖn ¸p vµo b¾t ®Çu gi¶m th× ®ièt l¹i ng−ng, tô ®iÖn b¾t ®Çu phãng qua ®iÖn trë R8. Nh−ng h»ng sè thêi gian RC t−¬ng ®èi lín, v× vËy tô ®iÖn kh«ng thÓ x· nhanh, vµ qu¸ tr×nh lÆp ®i lÆp l¹i theo chu kú tÝn hiÖu vµ kÕt qu¶ ta thu ®−îc tÝn hiÖu h×nh bao cña sãng AM ®ã chÝnh lµ tÝn hiÖu ©m thanh mµ ta cÇn thu.

5.6 Khèi khuÕch ®¹i ©m tÇn

Khèi khuÕch ®¹i ©m tÇn khuÕch ®¹i tÝn hiÖu tõ khèi t¸ch sãng ®−a ®Õn th«ng qua biÕn trë R9 (lµ volume thay ®æi trë kh¸ng ®Çu vµo) ®Ó ®ñ cung cÊp cho loa. Tr−êng hîp nµy ta sö dông loa cã ®iÖn trë Rt = 8Ω, c«ng suÊt cùc ®¹i PM = 8W nªn ta tÝnh ®−îc ®iÖn ¸p nguån cung cÊp cho toµn m¹ch:

H×nh 2.11 gi¶n ®å thêi gian cña bé t¸ch sãng



V85.0

8*8*2PR2V Mt

CC ==η

= , Chän VCC = 9V. Nguån nµy ®i qua m¹ch läc

nguån (R13, C14) ®Ó cung cÊp cho çc tÇng ®Çu ho¹t ®éng.

H×nh 2.12 lµ m¹ch khuÕch ®¹i ©m tÇn sö dông nguån ®¬n cùc:

Transistor U3 ®−îc chän lµ 2SC828 lµm nhiÖm vô tiÒn khuÕch ®¹i.

Transistor U4 vµ U5 lµm nhiÖm vô khuÕch ®¹i c«ng suÊt. §iÓm lµm viÖc cña U3 ®−îc chän sao cho emitor cña U4/U5 cã ®iÖn thÕ VCC/2. Tô C13 nèi gi÷a emitor cña U4/U5 vµ ®iÖn trë t¶i Rt ®−îc n¹p ®iÖn ®Õn gi¸ trÞ VCC/2. Trong n÷a chu kú ©m cña ®iÖn ¸p ®Æt vµo baz¬ U4/U5 U5 ng¾t, U4 th«ng. Do ®ã C13 phãng ®iÖn vµ nã ®ãng vai trß nh− nguån cung cÊp cho U4. Trong n÷a chu kú d−¬ng cña tÝn hiÖu th× U5 th«ng U4 ng¾t, do ®ã C13 l¹i ®−îc n¹p. Nh− vËy, do sù phãng n¹p cña tô, trªn Rt h×nh thµnh ®iÖn ¸p Ur tû lÖ víi Uv vÒ mÆt ®é lín.

Trong çc m¹ch ®Èy kÐo nèi tiÕp, bao giê còng cã Ýt nhÊt mét transistor m¾c theo s¬ ®å lÆp emitor, do ®ã hÖ sè khuÕch ®¹i ®iÖn ¸p cña m¹ch b»ng mét, çc ®iot D2 vµ D3 m¾c nèi tiÕp ®Ó bõ nhiÖt cho líp VBE cña U4 vµ U5.

Chän IC U3 = 1 mA, hÖ sè khuÕch ®¹i β U3 = 100, tacã UB U5 = 4.5 + 0.7 =

5.2V, suy ra Ω=−= − K8.310*1

2.59R 312 .

IB U3 = IC U3/β U3 = A1010010 5

3−

−

= , suy ra RB U3 = Ω=− K7010

7.05 .

Chän R10 = 6.8 ΩK , suy ra: Ω=−=−

= K807.0

)7.09(10*8.6V

)VV(RR

3

B

BCC1011

H×nh 2.12 S¬ ®å khèi khuÕch ®¹i ©m tÇn



KÕt luËn

Qua mét thêi gian thùc hiÖn ®Ò tµi: ” ThiÕt kÕ m¸y thu Radio AM” ng−êi thùc hiÖn ®· hoµn thµnh ®óng thêi gian ®−îc giao. Qua ®Ò tµi ng−êi thùc hiÖn ®· cè g¾n nghiªn cøu, thùc hiÖn mét c¸ch nghiªm tóc. Nh− do thêi gian cã h¹n, kiÕn thøc nhiÒu nªn ®Ò tµi chØ mang tÝnh t×m hiÓu nguyªn lý ho¹t ®éng chung, chø kh«ng ®i s©u nghiªn cøu chi tiÕt. Do ®ã rÊt mong quý thÇy c« gãp ý thªm ®Ó ®Ò tµi tiÕp tôc ®−îc hoµn thiÖn h¬n. Mét lÇn n÷a c¶m ¬n c« gi¸o NguyÔn ThÞ Minh ®· h−íng dÉn cô thÓ chi tiÕt trong qu¸ tr×nh thùc hiÖn ®Ò tµi. C¶m ¬n tÊt c¶ c¸c ý kiÕn ®ãng gãp cña thÇy c« vµ b¹n bÌ.



Tμi liÖu tham kh¶o

[1] Kü thuËt m¹ch ®iÖn tö – Ph¹m Minh Hµ.

[2] Tæng hîp m¹ch ®iÖn trong nhµ - NguyÔn §øc ¸nh.

[3] M¹ch ®iÖn tö – Tr−¬ng V¨n T¸m.

[3] M¹ng Internet.

Thiet Ke Radio AM

Documents

Transcript of Thiet Ke Radio AM