Luận văn Khảo sát tín hiệu điều chế dùng Matlab

BOÄ GIAÙO DUÏC VAØ ÑAØO TAÏO

ÑAÏI HOÏC QUOÁC GIA TP. HCM

TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC SÖ PHAÏM KYÕ THUAÄT

KHOA ÑIEÄN – ÑIEÄN TÖÛ

BOÄ MOÂN ÑIEÄN TÖÛ

LUAÄN VAÊN TOÁT NGHIEÄP

ÑEÀ TAØI:

KHAÛO SAÙT TÍN HIEÄU

ÑIEÀU CHEÁ DUØNG

MATLAB

Giaùo vieân höôùng daãn: NGUYEÃN THANH

HAÛI

Sinh vieân thöïc hieän

NGUYEÃN NHÖ

CÖÔØNG

Lôùp

: 95 KÑÑ

TP. HOÀ CHÍ MINH 3 - 2000

CHÖÔNG 1

ÑIEÀU BIEÂN (AM: Amplitude modulation)

I. Phoå cuûa tín hieäu ñieàu bieân:

Ñieàu bieân laø quaù trình laøm cho bieân ñoä taûi tin bieán ñoåi theo tin töùc.

Giaû thieát tin töùc laø tín hieäu aâm taàn coù phaïm vi bieán ñoåi taàn soá töø _min_max

,

ta coù:

V_= V_.cost

Taûi tin laø dao ñoäng cao taàn:

V_o= V₀.cos₀t

(1.1)

(1.2)

Töø (1-1) vaø (1-2) ta ñöôïc tín hieäu ñieàu bieân coù daïng:

V_AM



t







V₀ V_cost



cos₀t





V_

V₀





 V₀1

cost cos₀t









 V₀



1 mcost



cos₀t



1.3



V_

V₀

Trong ñoù: m 

laø heä soá ñieàu cheá hay coøn goïi laø ñoä saâu ñieàu cheá. Heä soá

ñieàu cheá “m” phaûi thoûa maõn ñieàu kieän m  1. Neáu m > 1 thì maïch coù hieän töôïng

ñieàu cheá vaø tín hieäu meùo traàm troïng (hình 1-1).

Trong thöïc teá m_max= 0,7  0,8 ñeå ñaûm baûo thu tín hieäu khoâng bò meùo. Ta

xaùc ñònh “m” trong thöïc teá baèng caùch ño caùc giaù trò V_max, V_minvaø aùp duïng coâng

thöùc:

V_max V_min

V_

V₀

V_max V_min

V_max V_min

2

m 





1.4



V_max V_min

2

Khi m = 1 ta coù V_max= 2V₀vaø V_min= 0.

Bieán ñoåi löôïng giaùc coâng thöùc (1.3) ta coù:

mV₀

2

mV₀

2

V_AM V₀cos₀t 

cos



₀ 



t 

cos



₀ 



t



1.5



V₀

V_

t

0

V_AM

3

2

1

0

t

m < 1

-

1

2

3

0

5

1

0

1

5

2 0

V_AM

4

3

2

1

m = 1

t

0

-1

-2

-3

-4

0

5

10

15

20

V_AM

m > 1

t

Hình 1.1 Daïng tín hieäu V_, V₀vaø tín hieäu ñieàu bieân V_AM

V_AM

Nhö vaäy khi ñieàu

cheá ñôn aâm phoå cuûa tín

hieäu ñieàu bieân AM coù ba

thaønh phaàn: Taûi tin coù taàn

soá ₀vaø coù bieân ñoä V₀;

hai dao ñoäng bieân coù taàn

soá ₀  vaø coù bieân ñoä

V₀

mV₀

2



0

₀- 

V_

₀

₀+ 

mV

0

nhö hình 1-2,a. Khi

2

V₀

m=1 thì V_AM



2

Neáu ta ñieàu cheá

daõi aâm taàn

(_min_max) vaøo taûi tin, ta

seõ coù phoå cuûa tín hieäu AM

nhö hình 1-2,c.

moät

0

_min

_max

Ta thaáy ngoaøi taûi

tin ₀coù bieân ñoä V₀coøn

coù hai bieân taàn: bieân taàn

treân coù taàn soá töø (₀-

_min) ñeán (₀+ _max) vaø

bieân taàn döôùi coù taàn soá töø

(₀- _max) ñeán (₀+ _min)

ñoái xöùng qua taûi tin.



₀

₀- _max

₀+ _max

₀- _min₀+ _min

Hình 1-2 Phoå cuûa rín hieäu AM

Thöïc chaát phoå cuûa caùc dao ñoäng hai bieân khoâng ñoàng ñieàu nhau maø caøng

xa ₀thì bieân ñoä caøng giaûm do ñaëc tuyeán loïc cuûa boä coäng höôûng khoâng phaûi laø

hình chöõ nhaät lyù töôûng.

II.

Quan heä naêng löôïng trong ñieàu bieân:

Trong tín hieäu ñaõ ñieàu bieân, caùc bieân taàn chöùa tin töùc, coøn taûi tin khoâng

mang tin töùc. Nhö vaäy coâng suaát taûi tin laø coâng suaát tieâu hao voâ ích, coøn coâng suaát

bieân taàn laø coâng suaát höõu ích.

• Coâng suaát taûi tin laø coâng suaát bình quaân trong moät chu kyø taûi tin:

V²

2R_L

0

P_o=

(1.6)

• Coâng suaát bieân taàn:

P_bt P_bt

₀

mV

1

m²

2





²



⁰

 P_



1.7





₀



0

2

2R_L

m²



P_bt P_bt

_ P_bt P_

₀



1.8





₀

0

2

P_

0

Khi ñieàu cheá saâu (100%): m = 1 thì P_bt

(1.9)

2

• Töø (1.3) ta coù: V_Ammax= V₀(1+m)

2

V₀²



1 m

2R_L



2

Do ñoù: P_{AM max}



 P_



1 m



(1.10)

0

Khi m = 1 thì P_AMmax= 4P_o

(1.11)

Vaäy coâng suaát trung bình trong moät chu kyø ñieàu cheá:

m²

2





m

2





P_AM P_ P_bt P_ P_

 P_1



1.12



0

⁰





Neáu m = 1 thì P_AM= 3/2 P_o(1.13)

 P_bt= 1/3 P_AM

• Heä soá lôïi duïng coâng suaát:

(1.14)

P_m²

0

P_bt

1

2

k 





1.15



m²

2

P_AM









P_1

m²1

⁰





1

Khi ñieàu cheá saâu nhaát m = 1 thì k 

coù nghóa laø coâng suaát höõu ích chæ

3

baèng moät phaàn ba toång coâng suaát phaùt ñi.

1

Trong thöïc teá ñeå tín hieäu khoâng meùo m = 0,7  0,8 thì k  . Ñaây chính laø

3

nhöôïc ñieåm cuûa tín hieäu AM so vôùi tín hieäu ñieàu bieân (SSB).

III.

Caùc chæ tieâu cô baûn cuûa dao ñoäng ñaõ ñieàu bieân:

1. Heä soá meùo phi tuyeán:

I_²_{ } I_²_

_ ....

₀2_

₀3_

₀

Trong ñoù: k 

I_



I_{(t  ns)}(n  2) laø bieân ñoä caùc thaønh phaàn doøng ñieän öùng vôùi haøi baäc cao

cuûa tín hieäu ñieàu cheá;

I_{(t  s)}laø bieân ñoä caùc thaønh phaàn bieân taàn.

I₀

A

Ñeå ñaëc tröng cho meùo phi tuyeán

trong maïch ñieàu khieån, ngöôøi ta duøng

ñaëc tuyeán ñieàu cheá tónh (hình 1.3). Ñaëc

B

tuyeán ñieàu cheá tónh cho bieát quan heä

U_

giöõa bieân ñoä tín hieäu ra vaø giaù trò töùc

thôøi cuûa tín hieäu ñieàu cheá ôû ñaàu vaøo.

C

Daïng toång quaùt cuûa ñaëc tuyeán

ñieàu cheá tónh ñöôïc bieåu dieãn treân hình

1-3.

Hình 1-3: Ñaëc tuyeán ñieàu cheá tónh.

A–Giaù trò cöïc ñaïi; B–Taûi tin chöa ñieàu cheá

Ñöôøng ñaëc tuyeán ñieàu cheá tónh lyù töôûng laø moät ñöôøng thaúng töø C ñeán A.

Ñaëc tuyeán ñieàu cheá tónh khoâng thaúng seõ laøm cho löôïng bieán ñoåi cuûa bieân ñoä dao

ñoäng cao taàn ñaàu ra so vôùi giaù trò ban ñaàu (ñieåm B) khoâng tyû leä ñöôøng thaúng vôùi

trò töùc thôøi cuûa ñieän aùp ñieàu cheá. Do ñoù treân ñaàu ra thieát bò ñieàu bieân, ngoaøi caùc

thaønh phaàn höõu ích (caùc bieân taàn), coøn coù caùc thaønh phaàn baäc cao khoâng mong

muoán khaùc. Trong ñoù ñaùng löu yù nhaát laø thaønh phaàn cuûa taàn soá _t 2_scoù theå loït

vaøo caùc bieân taàn maø khoâng theå loïc ñöôïc.

Ñeå giaûm meùo phi tuyeán, caàn haïn cheá phaïm vi laøm vieäc cuûa boä ñieàu cheá

trong ñoaïn ñöôøng thaúng cuûa ñaëc tuyeán ñieàu cheá tónh. Luùc ñoù buoäc phaûi giaûm ñoä

saâu ñieàu cheá.

2. Heä soá meùo taàn soá:

Ñeå ñaùnh giaù ñoä meùo taàn soá, ngöôì ta caên cöù vaøo ñaëc tuyeán bieân ñoä – taàn

soá:

M = f(F_s)_{Us = const}

Heä soá meùo taàn soá ñöôïc xaùc ñònh theo bieåu thöùc:

m₀

M =

Hoaëc M_dB= 20logM

(1.17)

m

Trong ñoù:

m₀– heä soá ñieàu cheá lôùn nhaát;

m – heä soá ñieàu cheá taïi taàn soá ñang xeùt;

Meùo taàn soá xuaát hieän chuû yeáu trong caùc taàng khuyeách ñaïi aâm taàn (khuyeách

ñaïi tín hieäu ñieàu cheá), nhöng cuõng coù theå xuaát hieän trong caùc taàng ñieàu cheá vaø sau

ñieàu cheá, khi maïch loïc ñaàu ra cuûa caùc taàng naøy khoâng ñaûm baûo baêng thoâng cho

phoå cuûa tín hieäu ñaõ ñieàu bieân(2F_max

)

IV.

Phöông phaùp tính toaùn maïch ñieàu bieân:

Caùc maïch ñieàu bieân ñöôïc xaây döïng döïa vaøo hai nguyeân taéc sau ñaây:

-

Duøng phaàn töû phi tuyeán : coäng taûi tin vaø tín hieäu ñieàu cheá treân ñaëc tuyeán cuûa

phaàn töû phi tuyeán ñoù.

Duøng phaàn töû phi tuyeán coù tham soá ñieàu khieån ñöôïc: nhaân taûi tin vaø phi tín hieäu

ñieàu cheá nhôø phaàn töû phi tuyeán ñoù.

1. Ñieàu bieân duøng phaàn töû phi tuyeán:

Caùc phaàn töû phi tuyeán ñöôïc duøng ñeå ñieàu bieân coù theå laø ñeøn ñieän töû, baùn

daãn, caùc ñeøn coù khí, cuoän caûm coù loõi saét hoaëc ñieän trôû coù trò soá bieán ñoåi theo ñieän

aùp ñaët vaøo.

Tuøy thuoäc vaøo ñieåm laøm vieäc ñöôïc choïn treân ñaëc tuyeán phi tuyeán, haøm soá

ñaëc tröng cho phaàn töû phi tuyeán, coù theå bieåu dieãn gaàn ñuùng theo chuoãi Taylor khi

cheá ñoä laøm vieäc cuûa maïch laø cheá ñoä A( = 180⁰) hoaëc phaân tích theo chuoãi Fourier

khi maïch laøm vieäc ôû cheá ñoä maø goùc caét  < 180⁰(cheá ñoä lôùp AB, B, C). phöông

phaùp tính toaùn cho hai tröôøng hôïp ñoù nhö sau:

a). Tröôøng hôïp 1:  = 180⁰.

Giaû thieát maïch ñieàu bieân duøng Diode (hình 1-5). Neáu caùc tín hieäu vaøo

thoûa maõn ñieàu kieän V₀ + V_ < E (2.18)

thì maïch laøm vieäc ôû cheá ñoä A ( = 180⁰) Haøm soá ñaët tröng cho phaàn töû phi

tuyeán (diode) xung quanh ñieåm laøm vieäc ñöôïc bieåu dieãn theo chuoãi Taylor:

2

3

i_D= a₁u_D+ a₂u_D+ a₃u_D+…

vôùi u_D= E_D+ U₀cos₀t + U_cos_t

(1.18)

Thay u_Dvaøo bieåu thöùc (1.18), nhaän ñöôïc:

I_D= a₁(E + U₀cos₀t + U_cos_t) + a₂(E + U₀cos₀t + U_cos_t)²+ +

a₃(E + U₀cos₀t + U_cos_t)³+…

(1.19)

Khai trieån (1.18) vaø boû qua caùc soá haïng baäc cao n  4 seõ coù keát quaû

maø phoå cuûa noù ñöôïc bieåu dieãn treân hình 1.6. Phoå cuûa tín hieäu ra trong tröôøng

hôïp naøy goàm thaønh phaàn phoå mong muoán. Caùc thaønh phaàn phuï baèng khoâng

khí.

A₃= a₄= a₅= … = a_2n+1= 0 (n = 1, 2, 3,…)

Nghóa laø neáu ñöôøng ñaëc tính cuûa phaàn töû phi tuyeán laø moät ñöôøng cong baäc

hai thì tín hieäu ñaõ ñieàu bieân khoâng coù meùo phi tuyeán. Phaàn töû phi tuyeán coù ñaëc tính

gaàn vôùi daïng lyù töôûng (baäc 2) laø FET.

Ñeå thoûa maõn ñieàu kieän (1.18), taûi tin vaø tín hieäu ñieàu cheá phaûi coù

bieân ñoä beù, nghóa laø phaûi haïn cheá coâng suaát ra. Vì lyù do ñoù, raát ít duøng ñieàu

bieân cheá ñoä A.

i

E

0

U_D

t

D

1k

C

1u^BF

10V

+ E₀-

t

_

a)

b

Hình 1.5 Ñieàu bieân ôû cheá ñoä A

a) Maïch ñieän duøng Diode; b) Ñaët tuyeán cuûa Diode



Hình 1.6 Phoå cuûa tín hieäu ñieàu bieân khi maïch laøm vieäc ôû cheá ñoä A

b) Tröôøng hôïp 2:  < 180⁰

Khi  < 180⁰, neáu bieân ñoä ñieän aùp ñaët vaøo diode ñuû lôùn thì coù theå coi ñaëc

tuyeán cuûa noù laø moät ñöôøng gaáp khuùc (hình 1-7). Phöông trình bieåu dieãn ñaët tuyeán

cuûa diode trong tröôøng hôïp naøy nhö sau:

0

khi u_D 0

I_D=

(1.20)

Su_D

khi u_D>0

S: hoã daãn cuûa ñaëc tuyeán diode

Choïn ñieåm laøm vieäc ban ñaàu trong khu taéc cuûa diode (öùng vôùi cheá ñoä

C)

Vì doøng qua diode laø moät daõy xung hình sin (hình 1-7b), neân coù theå bieåu

dieãn i_Dtheo chuoãi Fourier nhö sau:

I_D= I₀+ i₁+ i₂+…+ i_n+…= I_o+ I₁cos₀t + I₂cos2₀t +..+ I_ncosn₀t

Trong ñoù:

(1.21)

I₀: thaønh phaàn doøng ñieän moät chieàu;

I₁: bieân ñoä thaønh phaàn doøng ñieän cô baûn ñoái vôùi taûi tin;

I₂, I₃,…,I_n: bieân ñoä thaønh phaàn doøng ñieän baäc cao (haøi baäc cao) ñoái vôùi taûi

tin;

I₀, I₁, I₂,…, I_nñöôïc tính toaùn theo caùc bieåu thöùc xaùc ñònh heä soá cuûa chuoãi

Furier:

1 ^





I₀

I₁

i_Ddt



 ₀

2 ^



i_Dcos₀td₀t





1.22



 ₀





...................................



n

I_n

i cosn td t

D

0



 ₀





Theo bieåu thöùc (1.20):

i_D= Su_D= S(E + U_cos_t + U₀cos₀t)

(1.23)

Khi ₀t =  thì I_D= 0 (hình 2-6), do ñoù ta coù:

0 = S(E + U_cos_t + U₀cos)

Laáy (2-22) tröø (2-23) ta coù :

(1.24)

(1.25)

i_D= SU₀(cos₀t - cos)

Bieåu thöùc (1.25) laø moät daïng khaùc cuûa (1.23), noù bieåu dieãn söï phuï thuoäc

cuûa i_Dvaøo cheá ñoä coâng taùc (goùc caét ).

Bieân ñoä thaønh phaàn cô baûn I₁(thaønh phaàn höõu ích):

2 ^



 





0

I₁

SU_t(cos t cos )cos td t

_

0









SU_t



1

2



 



sin2

₁^₂₆





Do ñoù trò töùc thôøi cuûa thaønh phaàn cô baûn:









SU_t



1

2

(1.27)











i₁

sin 2 cos t

t



Ôû ñaây  xaùc ñònh ñöôïc töø bieåu höùc (1-24)





E U_cos _t

U₀

(1.28)

  

cos

i_D

U_D

0

D



1

U₀

C_B

1uF

U_(t)

10V

- E₀+

t

U

a)

b)

Hình 1.6: Ñieàu bieân ôû cheá ñoä lôùp C (tín hieäu vaøo lôùn)

a) Ñaëc tuyeán cuûa Diode, ñoà thò thôøi gian cuûa tín hieäu vaøo vaø tín hieäu ra.

b) Maïch ñieän.

2. Ñieàu bieân duøng phaàn töû tuyeán tính coù tham soá Thay ñoåi:

Thöïc chaát quaù trình ñieàu bieân naøy laø quaù trình nhaân tín hieäu. Ví duï veà maïch

ñieän loaïi naøy laø ñieàu bieân duøng boä nhaân töông töï (hình 1-7). Trong maïch ñieän naøy,

quan heä giöõa ñieän aùp ra u_dbvaø ñieän aùp vaøo u₀laø quan heä tuyeán tính. Tuy nhieân, khi

u_bieán thieân thì ñieåm laøm vieäc chuyeån töø ñaëc tuyeán naøy sang ñaëc tuyeán khaùc laøm

cho bieân ñoä tín hieäu ra thay ñoåi ñeå coù ñieàu bieân.

Caên cöù vaøo tính chaát cuûa maïch nhaân, ta vieát ñöôïc bieåu thöùc cuûa ñieän

aùp ra sau ñaây:

U_ñb= (E + U_cos_t)U₀cos₀t

U₀U_

2

U₀U_

2

Hoaëc



 

_cos^{  } ^

_cos^{  }

₁^₂₉

u_ñbEU₀cos ₀t

t



0

Theo (1-28) phoå cuûa tín hieäu ra coù taûi tin vaø hai bieân taàn mong muoán.

U_ñb

E

U_

U_{ 3}

U_{ 2}

U_{ 1}

U_ñb

K

U₀

a)

b)

Hình 1-7: Ñieàu bieân duøng maïch nhaân töông töï

a) Maïch ñieän; b) Ñaëc tuyeán truyeàn ñaït

V.

Caùc maïch ñieàu bieân cuï theå:

Ñeå thöïc hieän theo nguyeân taéc thöù nhaát, coù theå duøng moïi phaàn töû phi

tuyeán, nhöng neáu duøng baùn daãn, ñeøn ñieän töû thì ñoàng thôøi vôùi ñieàu bieân, coøn

coù theå khuyeách ñaïi tín hieäu. Veà maïch ñieän, ngöôøi ta phaân bieät caùc loaïi maïch

ñieàu bieân sau: maïch ñieàu ñôn bieân, maïch ñieàu bieân caân baèng vaø maïch ñieàu

bieân voøng.

1. Maïch ñieàu bieân ñôn:

Maïch ñieàu bieân ñôn laø maïch chæ duøng moät phaàn töû tích cöïc ñeå ñieàu

cheá. Caùc maïch ñieän treân hình 1-5 vaø 1-6 laø caùc maïch ñieàu bieân ñôn duøng

diode. Nhö ñaõ xeùt trong hai maïch ñieàu bieân, doøng ñieän ra taûi ngoaøi caùc

thaønh phaàn höõu ích (caùc bieân taàn) coøn coù ñuû moïi thaønh phaàn khoâng mong

muoán khaùc (taûi taàn vaø caùc haøi baäc cao). Ñoù laø ñaëc ñieåm cô baûn cuûa caùc

maïch ñieàu bieân ñôn.

• Ñaët tuyeán Volt-ampe cuûa diode, Transistor hay ñeøn ñieän töû chæ ñöôïc coi

laø gaàn ñuùng laø thaúng khi tín hieäu vaøo ñuû lôùn. Chính vì vaäy ñoái vôùi maùy

phaùt AM quaù trình ñieàu cheá thöôøng ñöôïc tieán haønh ôû ñaàu cuoái, hay tröôùc

cuoái. Neáu chæ duøng Diode ta chæ thöïc hieän ñöôïc ñieàu bieân. Coøn neáu duøng

Transistor, FET hay ñeøn ñieän töû ta thöïc hieän ñöôïc ñieàu bieân, laïi vöøa

khuyeách ñaïi ñöôïc tín hieäu.

• Khi tín hieäu vaøo nhoû, ñaëc tuyeán Volt-ampe cuûa diode, transistor, ñeøn

ñieän töû ñöôïc goïi gaàn ñuùng laø moät ñöôøng cong:

i = f(V) = a₀+ a₁V + a₂V²+ a₃V³+…

(1.30)

Söï bieåu dieãn caøng chính xaùc neáu ta laáy luõy thöøa caøng cao. Thöïc teá ta

chæ xeùt ñaëc tuyeán ñeán baäc 3, vì caùc baäc n > 3 coù bieân ñoä raát nhoû.

• Goïi V₁= V_ovaø V₂= V_, cho chuùng taùc duïng vaøo phaàn töû phi tuyeán ta

coù:

2

i=f(V₁+V₂)=a₀+a₁V₁+a₁V₂+a₂V₁+

2

3

2

3

a₂V₂+2a₂V₁V₂+a₃V₁+3a₃V₁V₂+3a₃V₁V₂+a₃V₂+…

• Ñeå coù tín hieäu ñieàu bieân ôû ngoõ ra, chuùng ta caàn laáy ra:

a₁V₁laø thaønh phaàn taàn soá soùng mang (taûi tin): ₀

(1.31)

2a₂V₁V₂laø thaønh phaàn hai daûi bieân treân (₀+ ) vaø bieân döôùi (₀- )

• Neáu ta duøng maïch

D

loïc coù taàn soá coäng

höôûng: _CH= ₀

1uH

V_o

V_o

1

L

R

nhö ôû hình 1-9 vaø daûi

thoâng coù beà roäng D

= 2, ta seõ loïc ñöôïc

hai thaønh phaàn treân

vaø coù tín hieäu ñieàu

bieân thoâng thöôøng.

Hình 1-8 Ñieàu bieân moät veá

2

• Nhöng caùc soá haïng 3a₃V₁V₂seõ goàm hai thaønh phaàn taàn soá ₀vaø ₀

2 vì cos²x = ½(1 + cos2x). Do  <<₀neân caùc thaønh phaàn naøy cuõng ñi

qua maïch coäng höôûng vaø gaây ra söï meùo ñieàu cheá khoâng tuyeán tính. Coøn

caùc thaønh phaàn khaùc khoâng ñi qua ñöôïc maïch loïc vì , 2 << ₀, coøn

2₀, 3₀>> ₀

• Ñeå khöû meùo khoâng tuyeán tính ta coù hai phöông phaùp:

- Ñaëc tuyeán volt-ampe cuûa phaàn töû khoâng tuyeán tính phaûi coù daïng baäc 2

ñeå khoâng coù caùc soá haïng baäc 3 (hoaëc a₃raát nhoû). Muoán vaäy ta phaûi duøng

FET.

- Khöû meùo baèng caùch caûi tieán maïch, thöïc hieän ñieàu cheá caân baèng nhö sau:

Trong hình 1-9a, ñieän aùp ñaët treân D₁vaø D₂laàn löôïc laø:

u₁= U_cos_t + U₀cos₀t

(1.32)

u₂= - U_cos_t + U₀cos₀t

Doøng ñieän qua caùc diode ñöôïc bieåu dieãn thaønh chuoãi Taylor:

2

3

i₁= a₀+ a₁u₁+ a₂u₁+ a₃u₁+…

(1.33)

2

3

i₂= a₀+ a₁u₂+ a₂u₂+ a₃u₂+…

Doøng ñieän ra: i = i₁-i₂

Thay (2-32), (2-33) vaøo (2-34) ta coù:

i = Acos_t+ Bcos3_t+ C[cos(₀+_)t+ cos(₀-_)t]+ D[cos(2₀+_)+

(1.34)

cos(2₀-_)t]

(1.35)

Trong ñoù:

2

A = U_2a₁+3a₃U₀+½(a₃U_)

3

B = ½(a₃U_)

1.36

C =2a₂U_U₀

D=3/2(a₃U_U₀)

Töông töï nhö vaäy cuõng chöùng minh keát quaû ñoù treân maïch ñieän hình

1-9b, Trong tröôøng hôïp caàn coù taûi tin ôû ñaàu ra, sau khi ñieàu cheá coù theå ñöa

theâm taûi tin vaøo phoå cuûa tín hieäu ra cuûa maïch ñieàu bieân ñaõ caân baèng ñöôïc

bieåu dieãn treân hình 1-9c.

D₁

D₂

i₁

C

- U_CC

+

U_

U₀

U_ñb

U_

U_ñb

C

i₂

b)

a)

U₀

_t-3_

₀

_t+3_

2₀

_

0

3_

Hình 1.9: Maïch ñieàu bieân caân baèng.

a) Duøng diode; b) Duøng Transistor; phoå tín hieäu ra;

Moät daïng khaùc cuûa maïch ñieàu cheá caân baèng laø maïch ñieàu cheá voøng,

thöïc chaát ñaây laø hai maïch ñieàu cheá caân baèng coù chung taûi. Sô ñoà maïch ñieàu

bieân bieåu dieãn treân hình 1-10.

Goïi phaàn ñieän ra cuûa maïch ñieàu cheá caân baèng goàm D₁, D₂laø i₁vaø

doøng ñieän ra cuûa maïch ñieàu cheá caân baèng goàm D₃, D₄laø i_II. Theo 1.35:

I_I= Acos_t+ Bcos3_t+ C[cos(₀+_)t+ cos(₀-_)t]+ D[cos(2₀+_)+

cos(2₀-_)t]

I_II= i_D3- i_D4

Trong ñoù:

i_D3= a₀+a₁u₃+a₂u₃+a₃u₃+…

(1.37a)

(1.37b)

2

3

1.38

2

3

i_D4= a₀+a₁u₄+a₂u₄+a₃u₄+…

Vôùi u₃vaø u₄laø ñieän aùp ñaët leân D₃vaø D₄, ñöôïc xaùc ñònh nhö sau:

u₃=-U₀cos₀t-U_cos_t

1.39

u₄=-U₀cos₀t-U_cos_t

D

C_B

U_

U_ñb

D

U₀



0

₀

Hình 1.10: Maïch ñieàu bieân voøng.

a) Maïch ñieän; b) Phoå tín hieäu

Thay (1.38), (1.39) vaøo (1-37b) ta ñöôïc:

i_II=- Acos_t - Bcos3_t+ C[cos(₀+_)t+ cos(₀-_)t]- D[cos(2₀+_)+

cos(2₀-_)t] (1.40)

A, B, C, D trong caùc bieåu thöùc (1.37a), (1.40) ñöôïc xaùc ñònh theo bieåu

thöùc (1.36). Töø (2.37a) vaø (1.40) xaùc ñònh ñöôïc doøng ñieän ra:

i_ñb= i_I+i_II= 2 C[cos(₀+_)t+ cos(₀-_)t]

(1.41)

Vaäy duøng maïch ñieàu cheá voøng coøn coù theå khöû ñöôïc caùc haøi baäc leû cuûa _

vaø caùc bieân taàn cuûa 2₀, do ñoù meùo phi tuyeán raát nhoû. Phoå tín hieäu ra cuûa maïch

ñieàu cheá voøng ñöôïc bieåu dieãn treân hình 1-10b.

Maïch ñieàu cheá

voøng cuõng coù theå coi laø

moät maïch nhaân. Nguyeân

taéc nhaân ñöôïc minh hoïa

treân hình 1-11. Giaû thieát

taûi tin laø daõy xung hình

chöõ nhaät. Tuøy thuoäc vaøo

söï thay ñoåi cuûa taûi tin,

luùc thì D₁, D₂môû , luùc thì

D₃vaø D₄môû, caëp diode

coøn laïi ngaét laøm cho tín

hieäu vaøo u_thay ñoåi cöïc

tính theo nhòp cuûa u₀.

Taùc duïng cuûa maïch ñieàu

cheá voøng ñuùng nhö moät

maïch nhaân.

t

0

U₀

t

U_ñb

t

U_

0

Hình 1-11: Minh hoïa taùc duïng cuûa

maïch ñieàu cheá voøng nhö moät maïch

3. Maïch ñieàu cheá baèng Transistor:

Veà nguyeân lyù ñieàu bieân baèng Transistor cuõng goàm caùc loaïi :

Trong tröôøng hôïp Tranzistor löôõng cöïc, FET, ñeøn ñieän töû ñeå ñieàu

bieân, ngöôøi ta phaân bieät caùc loaïi maïch ñieàu bieân sau ñaây: ñieàu bieân base,

ñieàu bieân collector, ñieàu bieân cöûa, ñieàu bieân maùng, ñieàu bieân anot, ñieàu

bieân löôùi,… Caùc loaïi maïch ñieàu bieân coù teân goïi töông öùng vôùi cöïc maø ñieän

aùp ñieàu cheá ñöôïc ñaët vaøo.

Caùc Transistor cuõng hoaït ñoäng ôû cheá ñoä keùm aùp (= 0,85 0,95_th) vaø

ñöôïc choïn sao cho coù theå duy trì ñoä tuyeán tính cuûa ñaëc tính ñieàu cheá.

Ngöôøi ta thöôøng söû duïng vieäc taïo thieân aùp hoãn hôïp cho base ñeå duy

trì ñieàu cheá tuyeán tính vaø giöõa goùc caét  = 90⁰. Treân hình 1-13 laø moät maïch

ñieàu bieân collector bieán ñoåi theo ñieän aùp aâm taàn:

V^*_CC=V_CC+ V_cost

(1.42)

V_CC: ñieän aùp nguoàn cung caáp trong tröôøng hôïp soùng mang khoâng ñieàu

cheá.

V_:Bieân ñoä ñieän aùp aâm taàn töø boä khueách ñaïi coâng suaát aâm taàn.

C_

L

Ra

C₁

C₂

L_ch

C_

V_o

Tôùi boä KÑCS aâm taàn

V_

V_CC

Tôùi taàng tröôùc

Hình 1-12: Ñieàu bieân Collector

Ñoái vôùi Transistor, ñieän aùp cuûa Collector khoâng ñöôïc taêng quaù giaù trò

an toaøn cöïc ñaïi duø trong thôøi gian ngaén. Bôûi vaäy caàn phaûi thoûa maõn ñieàu

kieän:

V_o+ V_< V_Cemax= BV_CEO

Trong ñoù :

(1.43)

- V_o: ñieän aùp cao taàn cöïc ñaïi ôû collector khi m=1;

- BV_CEO: ñieän aùp ñaùnh thuûng cho pheùp cöïc ñaïi;

Khaùc vôùi ñeøn ñieän töû, ñieàu bieân Collector coù coâng suaát ñaùnh giaù baèng

coâng suaát ñænh:

P_TB= P_o(1+m)²/_CH

(1.44)

_CH: hieäu suaát cuûa maïch coäng höôûng.

• Trong tröôøng hôïp toång quaùt, ñaët tuyeán ñieàu cheá I_C1(V_CC) laø phi tuyeán

nhö hình 2-14. Khi ñoù:

1-

• I_C1= I_C1max(V_CC/V_Ccmax

)

(1.45)

 : heä soá bieán thieân 0    0,25

Ñaëc tuyeán ñieàu cheá Collector coù theå ñöôïc tuyeán tính hoùa nhôø ñieàu cheá phuï

base.

Khi ñieän aùp Collector thaáp moái noái Collector ñöôïc phaân cöïc thuaän bôûi

ñieän aùp ñaàu vaøo. Do vaäy dao ñoäng cao taàn tröïc tieáp ñi qua moái noái

Collector phaân cöïc thuaän. Söï thay ñoåi cuûa doøng Collector trong vuøng 0-a

xuaát hieän bôûi ñieàu cheá quaù möùc khi tín hieäu lôùn. Ñeå traùnh meùo phi tuyeán

gaây ra ngöôøi ta aùp duïng ñieàu cheá Collector phuï ñöôïc thöïc hieän ôû Collector

cuûa taàng tröôùc ñoù.

I_C1

- V_AM+

V_o

V_R

V_AM

V_

0

V_CC

Hình 1-14:ÑBCB

Transistor

Hình 1-13: Ñaëc tuyeán

ñieàu cheá Collevtor

Ta coù theå thöïc hieän ñieàu cheá caân baèng khoâng coù maïch loïc ñaàu ra

duøng Transistor (hình 1-14). Öu ñieåm cuûa noù laø meùo phi tuyeán nhoû, bieân ñoä

ñieàu bieân ôû ñaàu ra lôùn.

VI. VÍ DUÏ MINH HOÏA:

1. Cho tín hieäu ñieàu bieân vôùi heä soá ñieàu cheá m=2, taàn soá ñieàu cheá 

=10Khz. Tín hieäu taûi tin coù bieân ñoä V₀=5mV vaø taàn soá ₀=1Mhz

a) Vieát phöông trình tín hieäu ñieàu cheá vaø tín hieäu ñaõ ñieàu cheá.

b) Veõ daïng tín hieäu ñaõ ñieàu cheá.

Giaûi:

a) Ta coù: V₀(t) = 0.005 cos (2*10⁶) t

V_

Ta laïi coù: m 

 V_= mV₀= 2*0.005 =0.01

V₀