Giáo trình Kỹ thuật mạch điện tử - Chương 3: Điều chế
44
CHƯƠNG 3
ĐIỀU CHẾ
3.1. Định nghĩa
Điều chế là quá trình ghi tin tức vào 1 dao động cao tần để chuyển đi xa nhờ biến đổi
một thông số nào đó (ví dụ : biên độ, tần số, góc pha, độ rộng xung...)
Tin tức gọi là tín hiệu điều chế, dao động cao tần gọi là tải tin. Dao động cao tần mang
tin tức gọi là dao động cao tần đã điều chế.
Có 2 loại điều chế; điều biên và điều tần (gồm điều tần và điều pha).
3.2. Điều biên
• Điều biên là quá trình làm cho biên độ tải tin biến đổi theo tin tức.
Giả sử tin tức vs và tải tin vt đều là dao động điều hòa:
vS = VS cosωS t và
Do đó tín hiệu điều biên:
vt = Vt cosωt t
với ωt >> ωS
Vdb = (Vt +VS cosωS t)cosωt t
VS
= Vt (1+ cosωS t )cosωtt
Vt
= Vt (1+ mcosωS t )cosωt t
(1)
Trong đó: m là hệ số điều chế. Để tín hiệu không bị méo trầm trọng hoặc quá điều chế thì
m ≤1
m
m
→ vdb = Vt cos ωtt + Vt cos( ωt − ωs )t + Vt cos( ωt + ωs )t
2
2
Vđb
t
Hình 3.1. Đồ thị thời gian tín hiệu điều biên
vdb
Vt
1/2 mVt
1/2 mVt
ωt - ωs
ω
ωt ωt + ωs
Hình 3.2 Phổ tín hiệu điều biên
45
Phổ của tín hiệu điều biên có dạng như hình 3.2.
Khi tín hiệu điều chế có phổ biến thiên từ ωS min ÷ωS max thì phổ của tín hiệu điều biên có
dạng như hình 3.3
Vđb
Vt
ωt-ωsmax
ωt-ωsmin
ωt+ωsmin ωt+ωsmax
ωt
ω
Hình 3.3 Phổ của tín hiệu điều biên
• Quan hệ năng lượng trong điều biên:
Công suất tải tin là công suất bình quân trong 1 chu kỳ của tải tin:
Vh2d
R
Vt2
T
1 1
P = Ih2d R =
=
Vt2 sin2 ωdt =
~t
∫
0
R T
2R
Vt2
=> P ~
~t
2
mV
2 V 2
1
1
m2
∼ ( t )2 = m
=
P
∼t
t
Tương tự:
P
~bt
2
2
4
2
4
Công suất của tín hiệu đã điều chế biên là công suất bình quân trong một chu kỳ của tín hiệu
điều chế:
m2
P
= P + 2P = P (1+
)
~db
~t
~bt
~t
2
m càng lớn thì P~đb càng lớn
3P
1
~t
Khi m = 1 → P
=
và → P = P
~db
~bt
~t
2
4
Từ biểu thức (1) suy ra:
Vđbmax = Vt (1+m)
1
Do đó
P
∼ (1+ m)2Vt2
~max
2
• Các chỉ tiêu cơ bản của dao động đã điều biên
3.2.1 Hệ số méo phi tuyến
46
I 2 (ωt ± 2ωs ) + I 2 (ωt ± 3ωs ) + ...
I(ωt ± ωs )
K =
ωt ± nωS
I
)
(n ≥ 2 ): Biên độ dòng điện ứng với
hài bậc cao của tín hiệu điều chế.
It
I
ωt ± ωS : Biên độ các thành phần biên tần
)
A
Trong đó: It : biên độ tín hiệu ra
VS : giá trị tức thời của tín hiệu vào
A : giá trị cực đại
B
B : tải tin chưa điều chế
V
Hình 3.4. Đặc tính điều chế tĩnh
Đường đặc tuyến thực không thẳng tạo ra các hài bậc cao không mong muốn. Trong đó
đáng lưu ý nhất là các hài ωt ± 2ωS có thể lọt vào các biên tần mà không thể lọc được. Để
(
)
giảm K thì phải hạn chế phạm vi làm việc của bộ điều chế trong địa thẳng của đặc tuyến. Lúc
đó buộc phải giảm hệ số điều chế m.
3.2.2 Hệ số méo tần số
m
Gọi : mo : hệ số điều chế lớn nhất
m : Hệ số điều chế tại tần số đang xét.
Hệ số méo tần số được xác định theo biểu thức :
mo
m0
m
M =
Hoặc MdB = 20lgM
m
Để đánh giá độ méo tần số này, người ta căn
cứ vào đặc tuyến biên độ và tần số:
m = f(Fs)
Fs
Hình 3.5. Đặc tính biên độ tần số
Vs = cte
• Phương pháp tính toán mạch điều biên :
Hai nguyên tắc xây dựng mạch điều biên :
- Dùng phần tử phi tuyến công tải tin và tín hiệu điều chế trên đặc tuyến của phần tử
phi tuyến đó.
- Dùng phân tử tuyến tính có tham số điều khiển được. Nhân tải tin và tín hiệu điều
chế nhờ phân tử tuyến tính đó.
47
3.2.3 Điều biên dùng phân tử phi tuyến
Phần tử phi tuyến được dùng để điều biên có thể là đèn điện tử, bán dẫn, các đèn có
khí, cuộn cảm có lõi sắt hoặc điện trở có trị số biến đổi theo điện áp đặt vào. Tùy thuộc vào
điểm làm việc được chọn trên đặc tuyến phi tuyến, hàm số đặc trưng của phần tử phi tuyến có
thể biểu diễn gần đúng theo chuỗi Taylo khi chế độ làm việc của mạch là chế độ A (θ =
180o) hoặc phân tích theo chuỗi Fourrier khi chế độ làm việc của mạch có góc cắt θ< 180o (
chế độ AB, B, C)
D
♠ Trường hợp 1: ĐIỀU BIÊN Ở CHẾ ĐỘ A
θ = 180o
Vt
Mạch làm việc ở chế độ A nếu thỏa mãn điều kiện:
Vt + Vs < Eo (*)
Rt
CS
Khai triển dòng iD theo chuỗi Taylor:
+
-
iD = a0 + a1vD + a2vD2 + a3vD3 (1)
EO
Với vD : điện áp trên Diode D và trên tải Rt
Vs
Với:
vD = Eo + Vtcosωt t+ Vscosωst
Hình 3.6. Mạch điều chế dùng diode
iD
iD
ωS
2ωS
3ωS
ω - 3ωS
t
ω - 2ωS
t
ω - ωS
t
ω
vD
t
t
ω + ωS
t
E0
ω + 2ωS
vD
t
ω + 3ωS
t
2ω - 2ωS
t
2ω - ωS
t
2ω
t
2ω + ωS
t
2ω + 2ωS
t
t
Hình 3.7. Đặc tuyến của diode và đồ thị
thời gian của tín hiệu vào ra
Hình 3.8. Phổ tín hiệu điều biên
khi làm việc ở chế độ A
48
Thay vD vào biểu thức (1) ta nhận được :
iD = a1(E0 + Vtcosωtt + Vscosωst) + a2 (E0 + Vtcosωtt + Vscosωst)2 +
+ a3( E0 + Vtcosωtt + Vscosωst )3 +.....
(2)
Khai triển (2) và bỏ qua các số hạng bậc cao n ≥ 4 sẽ có kết quả mà phổ của nó được biểu
diễn như hình 3.8.
Khi a3 = a4 = a5 =.....a2n+1 = 0 (n = 1,2,3) nghĩa là đường đặc tính của phần tử phi tuyến là
1 đường cong bậc 2 thì tín hiệu điều biên không bị méo phi tuyến.
Để thỏa mãn điều kiện (*) mạch làm việc chế độ A thì m phải nhỏ và hạn chế công suất
ra. Chính vì vậy mà người ta rất ít khi dùng điều biên chế độ A.
♠ Trường hợp 2: ĐIỀU BIÊN CHẾ ĐỘ AB, B hoặc C
θ < 180o
Khi θ < 180o, nếu biên độ điện áp đặc vào diode đủ lớn thì có thể coi đặc tuyến của nó là
một đường gấp khúc.
Phương trình biểu diễn đặc tuyến của diode lúc đó :
iD =
0
khi vD ≤ 0
khi vD > 0
= SvD
S : Hỗ dẫn của đặc tuyến
Chọn điểm làm việc ban đầu trong khu tắt của Diode (chế độ C).
iD
iD
vD
vD
Eo
ωt
D
Vt
Rt
CS
- +
EO
ωt
Vs
Hình 3.10. Đặc tuyến của diode và đồ thị
của tín hiệu vào ra khi làm việc ở chế độ C
Hình 3.9. Mạch điều chế dùng Diode
49
Dòng qua diode là 1 dãy xung hình sine, nên có thể biểu diễn iD theo chuỗi Fourier
như sau :
iD = I0 + i1 + i2 + in +
= Io + I1cosωtt + I2cos2ωtt + I3cos3ωtt + .......+ Incosnωtt
I0 : thành phần dòng điện một chiều.
(3)
I1: biên độ thành phần dòng điện cơ bản đối với tải tin
I2, I3.....In : biên độ thành phần dòng điện bậc cao đối với tải tin
I0, I1 I3.....In : được tính toán theo biểu thức của chuỗi Fourrier :
1
I0 =
θ iD .dωt t
∫
c
π
2
I1 =
θ iD .cosωt t.dωt t
∫
c
(4)
π
.....................
θ iD cosnωt t.dωt t
2
In =
∫
c
π
Theo biểu thức (*) ta có thể viết :
iD = S.vD = S( -E0 + VScosωst + Vtcosωtt )
Khi ωtt = θ thì iD = 0 :
0 = S.vD = S( -E0 + VScosωst + Vtcosθ )
Lấy (5) - (6) =>
(5)
(6)
iD = SVt ( cosωt t − cosθ )
2
I1 =
θ SVt ( cosωt t − cosθ ).cosωt t.dωt t
∫
o
π
θ
1+ cos 2ω t
2
⎡
⎤
t
=
SVt .
− cosθ.cosωt t dωt t
∫
⎢
⎥
π 0
2
⎣
⎦
θ
⎛
⎜
⎞
⎟
2SVt
sin2ωt t
1
⎟
=
=
θ +
− cosθ.sinωt t θ
0
⎜
⎝
π
2
4
0
⎠
2SVt
SVt
1
1
1
( θ − sin2θ ) =
( θ − sin2θ )
π
2
4
π
2
SVt
1
i1 =
( θ − sin2θ )cosωt t
π
2
SVt
1
Vậy
i1 =
(θ − sin2θ)cosωtt
(7)
(8)
π
2
− Eo +Vs .cosωst Eo −Vs .cosωst
Ở đây θ được xác định từ biểu thức (6) : cosθ =
=
Vt
Vt
Từ biểu thức (7) và (8) biên độ của thành phần dòng điện cơ bản biến thiên theo tín hiệu điều
chế (Vs).
50
3.2.4 Điều biên dùng phân tử tuyến tính có tham số thay đổi
Đây là quá trình nhân tín hiệu dùng bộ nhân tương tự
E0
vS(t)
~
=
vđb
K = 1
~
vt(t)
Hình 3.11. Mạch điều biên dung phần tử tuyến tính
vđb = (Eo + VS.cosωst) . Vt.cosωtt
Vt .Vs
Vt .Vs
vđb = EoVt.cosωtt +
cos (ωt + ωS) t +
cos (ωt - ωs) t
2
2
• Các mạch điều biên cụ thể :
a. Điều biên cân bằng dùng diode
i1
D1
i = i1 - i2
Cb
vS
vdB
i2
D2
Cb
EO
vt
Hình 3.12. Mạch điều chế cân bằng dùng diode
Điện áp đặt lên D1, D2 :
v =V cosω t +V .cosω t
⎧
⎨
⎩
1
S
s
t
t
(1)
v2 = −VS cosωst +Vt .cosωtt
Dòng điện qua diode được biểu diễn theo chuỗi Taylo :
2
1
3
3 1
⎧
i = a + a v + a v + a v +...
⎪
1
o
1 1
2
(2)
(3)
⎨
2
3
⎪
i2 = ao + a1v2 + a2v2 + a3v2 +...
⎩
Dòng điện ra : i = i1 - i2
Thay (1), (2) vào (3) và chỉ lấy 4 vế đầu ta nhận được biểu thức dòng điện ra :
i = A cos ωst + B cos 3ωst + C [cos (ωt + ωs) t + cos (ωt - ωs) t]
+ D [cos (2ωt + ωs) t + cos (2ωt - ωs) t]
(4)
51
VS2
⎧
⎛
⎞
⎟
⎟
⎠
2
⎜
A = V 2a + 3a V + a
⎪
⎪
⎨
S
1
3
t
3
⎜
2
⎝
Trong đó :
a3VS2
Vt
⎪
B =
,C = 2a2VSVt , D = 3a3VS
⎪
⎩
2
2
ωt-ωs
ωt+ωs
2ωt-ωs
2ωt+ωs
2ωt
ωs
3ωs
ωt
Hình 3.13. Phổ tín hiệu điều biên cân bằng
b. Mạch điều biên cân bằng dùng 2BJT
VCC
vt
VS
vdb
Hình 3.14. Mạch điều biên cân bằng dùng 2 BJT
Kết quả cũng tương tự như trường hợp trên.
c. Mạch điều chế vòng
D1
D3
Cb
Cb
vS
vdb
D4
D2
D
~
Vt
Hình 3.15. Mạch điều chế vòng
Gọi : iI là dòng điện ra của mạch điều chế cân bằng gồm D1, D2
iII là dòng điện ra của mạch điều chế cân bằng gồm D3, D4
ωt - ωs ωt + ωs
ωt
52
Theo công thức (4) ở mục trên (điều biên cân bằng dùng diode) ta có được biểu thức tính iI :
iI = A cosωst + B cos 3ωst + C [cos (ωt + ωs) t + cos (ωt - ωs) t]
+ D [cos (2ωt + ωs) t + cos (2ωt - ωs)
(*)
(1)
Ta có :
Trong đó :
iII = iD3 - iD4
iD3 = ao + a1v3 + a2 v32 + a3 v33 + ...
iD4 = ao + a1v4 + a2 v42 + a3 v43 + ...
(2)
(3)
Với v3, v4 là điện áp đặt lên D3, D4 và được xác định như sau :
v3 = −Vt cos ωtt − Vs cos ωst
v4 = −Vt cos ωtt + Vs cos ωst
Thay (3) vào (2) và sau đó thay vào (1), đồng thời lấy 4 vế đầu ta được kết quả :
iII = - A cosωst - B cos 3ωst + C [cos (ωt + ωs) t + cos (ωt - ωs) t]
- D [cos (2ωt + ωs) t + cos (2ωt - ωs) t]
⇒
idB = iI + iII = 2C [cos (ωt + ωs) t + cos (ωt - ωs) t]
(4)
Vậy : mạch điều chế vòng có thể khử được các hàm bậc lẻ của ωs và các biên tần của
2ωst, do đó méo phi tuyến rất nhỏ.
3.3. Điều chế đơn biên
3.3.1. Khái niệm
Phổ tín hiệu đã điều biên gồm tải tần và hai dải biên tần, trong đó chỉ có các biên tần
mang tin tức. Vì hai dải biên tần mang tin tức như nhau (về biên độ và tần số) nên chỉ cần
truyền đi một biên tần là đủ thông tin về tin tức, còn tải tần thì được nén trước khi truyền đi.
Quá trình đó gọi là điều chế đơn biên.
Ưu điểm của điều chế dơn biên so với điều chế hai biên :
- Độ rộng dải tần giảm đi một nửa.
- Công suất phát xạ yêu cầu thấp hơn với cùng một cự ly thông tin.
- Tạp âm đầu thu giảm do dải tần của tín hiệu hẹp hơn,
m
Biểu thức của điều chế đơn biên :Vđb (t) = Vt . . cos (ωt + ωs) t
2
VS
m : hệ số nén tải tin,
m =
, m có thể nhận giá trị từ 0 → ∞
Vt
53
3.3.2. Các phương pháp điều chế đơn biên
3.3.2.1. Điều chế theo phương pháp lọc
ft2 ± (ft1 + fS)
ft2 + ft1 + fS
vS(t)
ft1 + fS
ft1 ± fS
LỌC2
ĐCCB1
LỌC1
ĐCCB1
ft1
ft2
Dao động
Dao động
Hình 3.17. Sơ đồ khối mạch điều chế theo phương pháp lọc
V1
0
f
fsmax
fsmin
ft1
V2
2fmin
0
f
f1+fmin
f1+fma
f1-fmax
f1-fmin
V3
0
f
f1+fmin
f1+fmax
V4
2∆ = 2f1 + 2fmin
f
f2 + f1+ fmax
0
f2 - f1-fmax
f2 - f1-fmin
f2 +f1+fmin
f2
V5
f
0
f2 + f1+ fmax
f2 +f1+fmin
Phổ tín hiệu theo phương pháp lọc
54
Đặt :
∆fs = fsmax - fsmin
ft1 : tần số của tải tần thứ nhất
ft2 : tần số của tải tần thứ hai
∆fS
ft
fS max − fS min
x =
=
: hệ số lọc của bộ lọc.
ft
Trong sơ đồ khối trên đây, trước tiên ta dùng một tần số dao động ft1 khá nhỏ so với dải
tần yêu cầu ft2 để tiến hành điều chế cân bằng tín hiệu vào vs(t). Lúc đó hệ số lọc tăng lên để
có thể lọc bỏ được một biên tần dễ dàng. Trên đầu ra bộ lọc thứ nhất sẽ nhận được một tín
hiệu có dải phổ bằng dải phổ của tín hiệu vào ∆fs = f smax -f smin, nhưng dịch một lượng bằng
ft1 trên thang tần số, sau đó đưa đến bộ điều chế cân bằng thứ hai mà trên đầu ra của nó là tín
hiệu phổ gồm hai biên tần cách nhau một khoảng ∆f ’ = 2(ft1 + fs min) sao cho việc lọc lấy một
dải biên tần nhờ bộ lọc thứ hai thực hiện một cách dễ dàng.
3.3.2.2. Điều chế đơn biên theo phương pháp quay pha
Tín hiệu ra của 2 bộ điều chế cân bằng:
1
VCB1 = VCB cosωst cosωtt = VCB [cos (ωt + ωs) t + cos (ωt - ωs) t]
2
1
VCB2 = VCB sinωst sinωtt = VCB [- cos (ωt + ωs) t + cos (ωt - ωs) t]
2
vCB1
Cầu Diode
ĐCCB1
00
vS
900
MẠCH
ĐIỆN
TỔNG
HOẶC
HIỆU
VDB
vCB2
Cầu Diode
ĐCCB2
00
900
vt
Hình 3.18. Sơ đồ mạch điều chế đơn biên theo phương pháp pha
Hiệu hai điện áp ta sẽ có biên tần trên :
⇒
VDB = VCB1 - VCB2 = VCB cos (ωt + ωs) t
Tổng hai điện áp ta sẽ có biên tần dưới :
⇒
VDB = VCB1 + VCB2 = VCB cos (ωt - ωs) t
3.4 Điều tần và điều pha
55
3.4.1. Quan hệ giữa điều tần và điều pha
dφ
ω =
(1)
(2)
dt
Với tải tin là dao động điều hòa :
v(t) = Vt . cos (ωtt + ϕo) = Vt . cosφ(t )
Từ (1) rút ra :
t
φ(t ) = ω(t ).dt + ϕ(t )
(3)
(4)
∫
o
Thay (3) vào (2), ta được :
t
v(t) = Vt cos [ ω(t).dt +ϕ(t) ]
∫
o
Giả thiết tín hiệu điều chế là tín hiệu đơn âm :
vs = Vs cosωst
(5)
Khi điều tần và điều pha thì ω(t) và ϕ (t) được xác định theo các biểu thức :
ω (t) = ωt + Kđt Vs cosωst
(6)
ϕ (t) = ϕo + Kđf Vs cosωst
(7)
ωt : tần số trung tâm của tín hiệu điều tần.
Kđt.Vs = ∆ωm : lượng di tần cực đại
Kđf.Vs = ∆ϕm : lượng di pha cực đại
ω(t) = ωt + ∆ωm cosωst
(8)
(9)
ϕ (t) = ϕo + ∆ϕm cosωst
Khi điều tần thì góc pha đầu không đổi, do đó ϕ(t) = ϕo.
Thay (8), (9) vào (4) và tích phân lên, ta nhận được :
⎛
⎞
∆ωm
ωS
⎜
⎟
⎟
vdt (t ) =Vt cos ωtt +
sinωst + ϕo
(10)
⎜
⎝
⎠
Tương tự thay ϕ(t) trong (9) vào (4) và cho ω=ω(t) = cte ta có :
vđf(t) = Vt.cos (ωtt + ∆ϕm cos ωst+ϕo)
Lượng di pha đạt được khi điều pha : ∆ϕ = ∆ϕm cos ωst
Tương tự với lượng di tần :
(11)
d∆ϕ
dt
∆ω =
= ∆ϕm ωs.sin ωst
Lượng di tần cực đại đạt được khi điều pha:
∆ω =ωs∆ϕm = ωs.Kđf Vs
(12)
Lượng di tần cực đại đạt được khi điều tần:
56
∆ω =Kđt Vs
(13)
Từ (12) và (13) ta thấy rằng: điểm khác nhau cơ bản giữa điều tần và điều pha là:
- Lượng di tần khi điều pha tỉ lệ với Vs và ωs
- Lượng di tần khi điều tần tỉ lệ với Vs mà thôi.
Từ đó ta có thể lập được hai sơ đồ khối minh họa quá trình điều tần và điều pha:
T/h điều tần
Tích phân
Điều pha
Điều tần
vS
vS
T/h điều pha
Đạo hàm
Hình 3.19. Sơ đồ khối quá trình điều pha và điều tần
3.4.2. Phổ của dao động đã điều tần và điều pha
∆ϕm
Trong biểu thức (10), cho ϕo = 0, đặt
ωS
= M f gọi là hệ số điều tần, ta sẽ có biểu
thức điều tần :
vđt = Vt cos [ωtt+ Mf.sin ωtt]
(14)
Tương tự, ta có biểu thức của dao động đã điều pha :
vđf = Vt cos [ωtt + M. cos ωtt]
(15)
Trong đó : M = ∆ϕm
Thông thường tín hiệu điều chế là tín hiệu bất kỳ gồm nhiều thành phần tần số. Lúc đó
tín hiệu điều chế tần số và điều chế pha có thể biểu diễn tổng quát theo biểu thức :
m
Vdt = Vt cos [ωtt +
∆M cos(ω + ϕ ) ]
∑
i
Sit
i
i=1
m
Phổ của tín hiệu điều tần gồm có tất cả các thành phần tần số tổ hợp : ωtt +
µ ω
∑
i
Si
i=1
Với µi là một số nguyên hữu tỉ; -∞≤ µi ≤ ∞
3.4.3 Mạch điều tần và điều pha
3.4.3.1 Điều tần dùng diode biến dung
CV
C1
RFC
+
R1
C2
L
V
Rv
Cv
VV
Hình 3.20. Mạch điều tần dung Diode biến dung và đặc tuyến của CV
57
L, Cv tạo thành khung cộng hưởng dao động của một mạch dao động
C1 : tụ ngăn DC
C2 : tụ thoát cao tần để ổn định phân cực cho Cv
RFC : cuộn cản cao tần
R1 : trở ngăn cách giữa mạch cộng hưởng và nguồn cung cấp khi Rv thay đổi ( VPC thay đổi (
1
CV thay đổi theo làm cho tần số cộng hưởng riêng f =
của khung cộng hưởng
2π LCV
LCV thay đổi, dẫn đến quá trình điều tần.
3.4.3.2 Điều pha theo Amstrong
vđb1
ĐB1
vđb1
mVt2
→
v
Vt2
vS
Tổng
Vđb2
Di
ĐB2
pha 900
mVt1
Vt1
Vđb2
Hình 3.21. Mạch điều pha theo Amstrong và đồ thị vector của tín hiệu
Tải tin từ thạch anh đưa đến bộ điều biên 1 (ĐB1) và điều biên 2 (ĐB2) lệch pha 90o,
còn tín hiệu điều chế vs đưa đến hai mạch điều biên ngược pha. Điện áp ra trên hai bộ điều
pha :
vđb1 = Vt1 (1 + m cos ωst) cos ωtt
Vt1 cosωtt − mVt1[cos(ωt + ωs )t + cos(ωt + ωs )t]
=
2
vđb1 = Vt1 (1 - m cos ωst) sin ωtt
Vt2 sinωtt − mVt2[sin(ωt + ωs )t + sin(ωt + ωs )t]
=
2
→
→
→
→
→
Đồ thị véc tơ của tín hiệu Vdb1 và Vdb2 và véc tơ tổng của chúng V = Vdb1 + Vdb2 là
một dao động được điều chế pha và biên độ. Điều biên ở đây là điều biên ký sinh.
Để hạn chế điều biên ký sinh →chọn ∆ϕ nhỏ (∆ϕ< 0,35)
3.4.3.3 Điều tần dùng Transistor điện kháng
Phần tử điện kháng : dung tích hoặc cảm tính có trị số biến thiên theo điện áp điều chế đặt
trên nó được mắc song song với hệ dao động của bộ dao động làm cho tần số dao động thay
đổi theo tín hiệu điều chế. Phân tử điện kháng được thực hiện nhờ một mạch di pha trong
mạch hồi tiếp của BJT. Có 4 cách mắc phân tử điện kháng như hình vẽ.
58
Cách mắc
mạch
Tham số tương
đương
Sơ đồ nguyên lý
Đồ thị véc tơ
Trị số điện kháng
_
_
VR
I
_
_
RC
RC
Mạch phân
_
R
_
Z = jω
Ltd =
V
VC
I
áp RC
S
S
V
C
_
I
R
_
_
R
LS
Mạch phân
áp RL
_
V
Z = - j
Ctd =
I
_
ωLS
R
V
VL
_
L
VR
_
_
_
I
VR
_
_
I
VC
_
C
V
1
Mạch phân
áp CR
V
Z = - j
Ctd = RCS
ω`RCS
R
_
I
L
_
V
_
_
L
L
Mạch phân
áp LR
_
V
I
Z = jω
Ltd =
R
VL
RS
RS
_
VR
Với mạch phân áp RC ta tính được :
V
I
V
Z =
=
(IC = S.VBE ⇒ IC luôn luôn cùng pha với VBE)
S.VBE
59
1
R +
V
j.ωC
=
Z =
1
1
j.ωC
j.ωC
S.V.
1
R +
j.ωC
1
1
Nếu chọn
<< R (hợp lý vì
tương ứng với VBE; R tương ứng với VCB)
jωC
jωC
jωCR
S
RC
⇒
≅
= jXL = jωLtd
Với
Ltd =
S
Tham số của điện kháng tương đương phụ thuộc vào độ hỗ dẫn S của BJT.
∆f
ft
Điều tần dùng phân tử điện kháng có thể đạt được lượng di tần tương đối là
khoảng
2%
•
Sơ đồ bộ tạo dao động điều tần bằng phần tử điện kháng phân áp RC :
Cb1
R
T1
T2
Lc
Lk
C
Lgh
Cb3
ck
Cb2
R2
R3
Cb4
R1
VC
C
Hình 3.22. Sơ đồ mạch tạo dao động điều tần phần tử điện kháng phân áp RC
T1 : BJT điện kháng; T2 : BJT dao động
16 trang
20780
Free
Bạn đang xem tài liệu "Giáo trình Kỹ thuật mạch điện tử - Chương 3: Điều chế", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- giao_trinh_ky_thuat_mach_dien_tu_chuong_3_dieu_che.pdf
