45 Chơng ứng dụng Varicap đIện tử thông tin 4.1 Khái niệm Varicap l linh kiện bán dẫn có điện dung thay đổi theo điện áp đặt vo mối nối p-n Varicap đợc ứng dụng nhiều thu phát sóng VHF v UHF, dùng để thay đổi tần số cộng hởng để lựa chọn kênh sóng, để nhân v chia tần số, tự động kiểm soát tần số, điều chế AM, FM sử dụng máy đo tần số cao v máy đo cờng độ trờng Varicap đợc ký hiệu nh sau: Hình 4.1 Mạch tơng đơng Varicap: RP LS RS CC CJ Hình 4.2 Ls: điện cảm dây dẫn kết hợp với cấu trúc bán dẫn Rs: điện trở nối tiếp Cj: điện dung bên varicap, có giá trị thay đổi theo phân áp đặt vo Rp: điện trở thay đổi theo điện áp vo, có giá trị lớn varicap phân cực nghịch v nhỏ varicap phân cực thuận Cc: điện dung tiếp xúc dây dẫn 46 Mạch tơng đơng varicap thờng đợc sử dụng phân cực ngợc: RS CJ Hình 4.3 mạch tơng đơng đơn giảnVaricap Công thức tiêu biểu để tính điện dung theo điện áp phân cực: CV = K (V + ) (4.1) Cv: điện dung tơng đơng với điện vo V: điện áp đặt lên varicap gồm điện áp phân cực v điện áp tín hiệu xoay chiều V = VPC + V AC : hệ số phụ thuộc vo vật liệu =1/3 1/2 K: hệ số phụ thuộc cấu trúc bán dẫn hiệu điện tiếp xúc = 0,5 ữ 0,65 Đặc tuyến varicap tiêu biểu Varicap pF Cv 250 200 150 100 50 V 10 15 20 25 30 Điện áp phân cực nghịch Hình 4.4 Đặc tuyến Varicap Ta nhận thấy điện dung varicap thay đổi phân cực thuận v phân cực nghịch thay đổi Tuy nhiên, phân cực thuận dòng qua varicap l dòng thuận thay đổi lớn v Rp có trị số nhỏ, điều ny lm giảm phẩm chất mạch cộng hởng Trong điều kiện phân cực nghịch, dòng qua varicap bé, Rp lớn, varicap đợc xem nh không tiêu tán lợng (Q) Do varicap thờng đợc phân cực nghịch để lm việc Đặc tuyến có dạng tùy thuộc vo phân bố tạp chất diode biến dung 47 0V Ví dụ phân cực cho Varicap: BA163 33K Tên : BA 163 Điện áp ngợc từ 1V đến 12V Cờng độ dòng điện thuận cực đại: -1Vữ-12V ILvmax = 12/33k = 0,4 mA 4.2 Các tiêu kỹ thuật varicap Điện lm việc cực đại varicap: MWV (Maximum Working Voltage) l điện áp lm việc cao DC v AC đỉnh, điện áp ny varicap hỏng Điện áp ny điện áp phân cực, thay đổi tùy loại varicap từ -7V ữ -200V Điện áp đánh thủng: BRV (Breakdown Voltage) l điện áp lm cho dòng phân cực gia tăng nhanh gây h hỏng (đánh thủng) Dòng điện ngợc cực đại: l dòng điện ứng với điện ngợc lm việc cực đại, tùy thuộc vo loại v cách cấu tạo varicap m dòng điện ny thay đổi từ: 0,005A5A Công suất tiêu tán Pd l công suất cực đại m varicap tiêu tán đợc Tùy theo loại công suất ny thờng thay đổi từ 200mW đến 2,5W Điện dung định mức C: l điện dung danh định varicap, đợc xác định điện áp no v tần số xác định, giá trị l vi pF đến 2000pF Các varicap có điện dung định mức thấp thờng đợc sử dụng máy thu phát viba Các giá trị điện dung định mức nh sau: 1PF 6,5 6,6 8,2 10 12 PF 14 15 18 20 22 22,5 24 27 33 35PF 39 47 50 53 56 65 68 70 71 82PF 100 150 250 350 500 1000 2000PF Hệ số phẩm chất Q : l tỷ số điện kháng v điện trở nối tiếp Q = CRs Q đợc ghi rõ tần số v điện định, Q thờng có giá trị từ đến 100 48 Điện trở nối tiếp Rs: tạo chủ yếu điện trở mối nối bán dẫn, từ cấu trúc bán dẫn đến đầu Tuy tỷ lệ với tần số f nhng không đáng kể Tần số cắt fCo: l f Q = 1, thông thờng fCo= 50MHz đến 500MHz Tần số cộng hởng riêng: l tần số thân varicap cộng hởng thnh phần bên ngoi Thờng điện cảm v điện dung varicap tạo nên Thông thờng từ 150MHz đến 2GHz Đối với varicap hoạt động tần số thấp dòng điện thuận If l dòng varicap cho phép rơi vo điều kiện phân cực thuận Khi điệp áp ngợc đặt vo diode cng lớn khoảng cách d tiếp giáp cng tăng v Cv giảm 4.3 Hoạt động varicap 4.3.1 Varicap mạch lọc R1 V CV R2 + VPC Vo CV R2 R1 V Vo VPC+ Hình 4.5 Trong hai sơ đồ ta chọn: R2>>R1 để R2 không ảnh hởng đến thông số mạch lọc A A R1C v R1C v Hình 4.6 Mạch lọc thông thấp v lọc thông cao 49 4.3.2 Varicap dùng mạch lọc nhiễu R1 Cv R2 +_ VPC Hình 4.7 4.3.3 Ghép varicap Cv1 Rp1 Cv2 Rp2 Cv3 Rp3 Cvr Rpr = Cvtd Hình 4.8 4.3.4.Varicap mạch cộng hởng a Cộng hởng nối tiếp L R L + Cv Vc Cv _ Hình 4.9 Rptd 50 b Cộng hởng song song R C1 + Vc Cv L Cv _ L Hình 4.10 4.3.5 Varicap nhân tần Lọc Lọc f1 Vi fn R1 CV VPC Vo Hình 4.11 Varicap đợc sử dụng nhân tần có u điểm l đơn giản mạch nhân tần dùng BJT, FET nhân tần dùng varicap hầu nh không cần cung cấp lợng Tín hiệu Vi qua lọc f1 tạo dòng điện qua varicap Do đặc tuyến không thẳng varicap nên sinh hi bậc cao f1 đầu lọc thứ hai có fn = nf1 cho tín hiệu l nf1 Varicap có điện trở nối tiếp bé công suất tiêu thụ l 51 thnh phần kháng l chủ yếu, mát thấp dùng varicap có hiệu suất cao, thông thờng l 90% (so với BJT hay FET hiệu suất cỡ 50%) 4.4 ứng dụng Varicap máy thu Mỗi varicap có điện dung danh định khác nhau, với điện áp phân cực thay đổi cho ta giá trị CVmin CVmax Tùy thuộc vo hệ số trùm băng băng sóng (K=fmax/fmin) ta chọn varicap thích hợp dựa vo công thức sau đây: f max C max = f C f = LC fmax ứng với CVmin v fmin ứng với CVmax 4.4.1 VARICAP mắc đẩy kéo (cộng hởng cân bằng) CV L R VAC VPC CV Hình 4.12 Thông thờng dùng varicap để cộng hởng Trong số trờng hợp tín hiệu xoay chiều varicap rơi vo vùng phân cực thuận lm tăng dòng phân cực, giảm hệ số phẩm chất mạch, đồng thời lm quan hệ CV v V không tuyến tính Để khắc phục nhợc điểm ny ngời ta dùng hai varicap mắc đẩy kéo nh hình vẽ Hai Varicap đợc phân cực đồng thời nhờ điện áp phân cực đa vo mạch qua điện trở R Khi tín hiệu cao tần áp vo Varicap giống nhau, lái chúng đến giá trị điện dung cao thấp luân phiên Do điện dung tơng đơng 52 mạch gần nh không đổi theo điện áp cao tần Tuy nhiên mạch có nhợc điểm l lm giảm giá trị CVtđ, phai chọn varicap có điện dung danh định lớn 4.4.2.Varicap dùng mạch cộng hởng đơn tầng R C1 L1 L2 Cv VPC Rv V Rv V C2 Hình 4.13a Varicap cộng hởng đơn CV2 R L2 L1 CV1 VPC C2 Hình 4.13b Varicap đẩy kéo/ cân R: trở phân cực L1, CV: khung cộng hởng RV: chỉnh điện áp phân cực cho Varicap L2: cuộn cản cao tần, không cho tín hiệu cao tần từ khung cộng hởng trở gây nhiễu nguồn cung cấp C2: tụ thoát cao tần 53 4.4.3 Varicap dùng mạch cộng hởng nhiều tầng fa CV2 L2 CV3 L3 fc fa = fIF RFAMP MIX fc CV1 L1 OSC CV4 L4 Hình 4.14 L4 R4 C4 Cv4 L3 R3 L8 C3 L7 Cv3 C1 L5 L1 Cv1 L2 R1 C5 Hình 4.15 Rv R2 C2 Cv2 L6 54 CV1 L1 R1 L5 CV2 CV3 L2 R2 L6 CV4 Rv V CV5 L3 R3 L7 CV6 L4 R4 CV7 L8 CV8 Hình 4.16 4.4.4 Mạch tự động kiểm soát tần số AFC (Automatic Frequency Control) Thờng dùng cho máy thu FM fa fIF RFAMP MIX 10,7 MHz vo KĐTT AF DETECTOR OSC RP1 fo C1 L R1 L1 Cv R2 C2 Mạch AFC Hình 4.17 RP2 79 Vd B A -/2 /2 e (radian) -A Hình 6.7 Hm truyền đạt tách sóng pha số Đáp tuyến tuyến tính khoảng |e|/2 Độ lợi tách sóng pha: k = A/(/2) = 2A/ Tách sóng pha số EX-OR v đáp tuyến: Vd Vd e /2 e Tách sóng pha số dùng R-S Flip Flop v đáp tuyến: S Vd Vd Q Vce R e e Điện áp sai lệch biến đổi chậm Vd ngõ tách sóng pha số tỷ lệ với độ rộng xung ngõ tức l tỷ lệ độ sai lệch pha e (hay tần số tức thời) hai tín hiệu vo 6.3.2.2 Lọc thông thấp LPF C R R1 C Rf 80 LPF thờng l mạch lọc bậc 1, nhiên dùng bậc cao để triệt thnh phần AC theo yêu cầu LPF dạng mạch thụ động hay tích cực Ngõ tách sóng pha gồm nhiều thnh phần f0, fi, fi-f0, fi+f0, v.v Sau LPF thnh phần tần số thấp (fi-f0) đến khuếch điều khiển tần số VCO bám theo fi Sau vi vòng điều khiển hồi tiếp PLL đợc đồng (khóa pha) fi=f0, tần số phách (fi-f0)=0 Vòng khóa pha hoạt động xác tần số vo fi, f0 thấp khoảng vi trăm KHz trở lại 6.3.2.3 Khuếch đại chiều Khuếch đại tín hiệu biến đổi chậm (DC) sau lọc thông thấp LPF Độ lợi khuếch đại kA Rf Vd R1 Rc Vd V0 RE R1 kA = -Rf/R1 kA = -RC / (RE + re) Rf kA = + Rf/R1 Hình 6.8 Khuếch đại chiều 6.3.2.4 VCO (Voltage controlled oscillator) L mạch dao động có tần số đợc kiểm soát điện áp Yêu cầu chung mạch VCO l quan hệ điện áp điều khiển Vdk(t) v tần số fo(t) phải tuyến tính Ngoi mạch có độ ổn định tần số cao, dải biến đổi tần sô theo điện áp vo rộng, đơn giản, dễ điều chỉnh v thuận lợi cho việc tổ hợp thnh vi mạch (không có điện cảm) 81 +Vcc B Rc C Rc C Vo, fo R R Vdk -Vcc Hình 6.9 Mạch VCO tiêu biểu Về nguyên tắc dùng mạch dao động l tần số dao động biến thiên đợc phạm vi 10% ữ 50% xung quanh tần số dao động tự Tuy nhiên dao động tạo xung chữ nhật đợc sử dụng rộng rãi loại ny lm việc phạm vi tần số rộng (từ 1MHz đến khoảng 100MHz) Trong phạm vi từ 1MHz đến 50MHz thờng dùng mạch dao động đa hi Hình 6.9 biểu diễn mạch VCO dao động đa hi tiểu biểu Khi nối đầu đIều khiển Vdk với Vcc l mạch dao động đa hi thông thờng, tách v đặt điện áp đIều khiển Vdk vo đầu tần số dãy xung biến thiên theo điện áp Vdk fo [KHz] Miền lm việc 1,1 1,0 0,9 -5 Vdk [v] Hình 6.10 Đặc tuyến truyền đạt fo(Vdk) tiêu biểu VCO 82 Cụ thể Vdk tăng thời gian phóng nạp tụ giảm tần số tăng v ngợc lại Ta có đặc tuyến truyền đạt fo(Vdk) đợc biểu diễn nh hình 6.10 Ví dụ: f0 (KHz) 140 fN 100 60 -2 -1 V0 Đặc tuyến truyền đạt VCO có dạng nh hình vẽ Khi điện áp vo VCO 0, tần số dao động tự l fN Khi điện áp điều khiển thay đổi lợng V0, tần số thay đổi lợng f0 Độ lợi chuyển đổi V to f VCO: k0= f0/V0 (Hz/V) Tần số fN vùng tuyến tính đáp tuyến Ví dụ điện áp vo thay đổi từ 1V đến 1V, tần số tăng từ 60KHz đến 140KHz Độ lợi chuyển đổi (hay độ nhạy k0): k0 = f (60 140) KHz = = 40 KHz / V V0 [1 (1)]V 6.4 Ưng dụng vòng khoá pha PLL 6.4.1 Bộ tổng hợp tần số đơn Nh đề cập chơng trớc, máy phát máy thu đổi tần cần có mạch dao động thay đổi tần số để phát thu kênh khác Trớc đây, ngời ta thực thay đổi tần số mạch dao động LC cách thay đổi giá trị L C Lúc chúng đợc gọi l mạch dao động thay đổi tần số VFO (Variable-frequency Oscillators) Tuy nhiên, mạch dao động thờng độ ổn định cao dải tần số rộng giá trị L v C thờng thay đổi theo nhiệt độ, độ ẩm v tác nhân khác Đồng thời chúng thờng cồng kềnh v giá thnh cao 83 Việc sử dụng thạch anh mạch dao động tăng độ ổn định tần số dao động lên cao, độ di tần tơng đối giảm đến vi phần triệu khoảng thời gian di Tuy nhiên, tần số chúng thay đổi nhỏ cách thay đổi tụ nối tiếp song song Nghĩa l không tạo đợc tần số khác biệt Nhiều năm gần ngời ta kết hợp mạch dao động thạch anh có tần số ổn định với chuyển mạch để tạo tần số khác cho kênh Tuy nhiên, giải pháp ny tốn nhiều linh kiện v giá thnh cao Gần đây, ngời ta thiết kế v đa vo sử dụng tổng hợp tần số dựa nguyên lý vòng khoá pha PLL Nó cng ngy cng phổ biến v đợc dùng hầu hết máy thu phát đại tính gọn nhẹ, không yêu cầu độ xác khí cao, ứng dụng thnh công nghệ sản xuất vi mạch để nâng cao tốc độ v tính xác IC chế tạo nên PLL Đồng thời kết hợp với thạch anh, có khả tạo dải tần rộng, độ xác cao, giá thnh thấp fref Bộ tách sóng pha f0/N LPF VCO f0 = Nfref ữN Bộ chia lập trình đợc Hình 6.11 Bộ tổng hợp tần số đơn Bộ tổng hợp tần số đơn đợc thiết kế cách đa tín hiệu chuẩn từ dao động thạch anh vo so pha mạch PLL có chia lập trình đợc nh hình 5.11 Khi PLL thực khoá pha, ta có f ref = f VCO Suy f VCO = Nf ref = f o Ví dụ đếm lập trình N 74192 Điều ny có nghĩa l ta thay đổi N từ chia nhận đợc tần số khác Hệ số N đợc chọn giá trị khác cách thay đổi điện áp vi 84 chân IC chia Do tổng hợp tần số ny đợc điều khiển dễ dng nhờ máy tính điều khiển từ xa Đồng thời, giảm đợc giá thnh v độ phức tạp so với tổng hợp tần số sử dụng L,C trớc Khuyết điểm mạch ny l tạo tần số bội số tần số chuẩn f o = Nf ref Chẳng hạn, fref=100KHz mạch tạo đợc tần số bội số 100KHz Điều ny phù hợp với chơng trình phát quảng bá FM khoảng cách kênh 200KHz Trong đó, không phù hợp với chơng trình phát quảng bá AM khoảng cách kênh l 10KHz (thạch anh dao động dới tần số 100 KHz) Bớc thay đổi tần số tối thiểu gọi l độ phân giải tổng hợp tần số Để khắc phục, ngời ta sử dụng chia cố định để chia nhỏ tần số chuẩn trớc đa vo tách sóng pha nh hình vẽ TA ữQ Dao động thạch anh Bộ chia cố định fref f0 ì LPF VCO ữN Bộ chia lập trình Hình 6.13 Bộ tổng hợp tần số có tần số thấp Ví dụ: Hãy thiết kế tổng hợp tần số PLL sử dụng thạch anh 10MHz cho tạo dải tần số phát quảng bá AM từ 540 KHz đến 1700KHz Bộ tổng hợp tần số đợc biểu diễn nh hình 5.13 Vì khoảng cách kênh thông tin AM l 10KHz nên ta thiết kế fref=10KHz Lúc N tăng giảm đơn vị tần số đầu chuyển đến kênh kế cận Từ đó, ta tính đợc hệ số Q nh sau: Q= f OSC 10 MHz = = 1000 f ref 10 KHz 85 Tiếp đến, ta xác định dải thay đổi N Khi thay đổi N đơn vị tần số thay đổi tơng ứng kênh Từ đó, ta xác định giá trị N để tạo tần số dải tần AM Chẳng hạn, tần số thấp băng tần: N = tần số cao băng tần: N = fo 540 KHz = = 54 f ref 10 KHz f o 1700 KHz = = 170 f ref 10 KHz 6.4.2 Giải điều chế FM Nếu PLL khóa theo tần số tín hiệu vo, điện áp ngõ vo VCO tỷ lệ với độ dịch tần số VCO kể từ fN Nếu tần số vo thay đổi, điện áp điều khiển VCO dịch tơng ứng khoảng đồng chỉnh BL Nếu tín hiệu vo l điều tần, điện áp điều khiển VCO l điện áp giải điều chế FM PLL dùng để tách sóng FM dải hẹp dải rộng với độ tuyến tính cao Giả sử điện áp tách sóng pha cực đại l Vd, điện áp ngõ vo VCO l kA.Vd, độ di tần cực đại: max = k0kAVd, k0: l độ lợi VCO kA vi(t) Phase Detector LPF vdc Amp V0(t) k0 VCO Hình 6.14 Dải khóa BL = 2max = 2.k0kAVd Dải khóa hay gọi l dải đồng phải lớn độ di tần tín hiệu vo Giải điều chế FM dùng PLL thực cách ci đặt tần số dao động tự fN tần số trung tâm tín hiệu FM ngõ vo có biên độ không đổi Trong nhiều ứng dụng cụ thể, trớc tách sóng pha PLL có mạch khuếch đại hạn biên độ 86 FM/IF input CD R1 R1 Deemphasis CC CB +VCC C1 16 15 Giải điều chế FM CC C1 14 13 12 11 10 15k NE 560 CO VCO output Hình 6.15 PLL giải điều chế FM (IC NE 560) CD = Ví dụ: IFFM=10,7MHz có C = 8.10 = 9,38nF 3.10 = 28 PF fN Băng thông (PLL) chọn lọc tín hiệu sau LPF: 15KHz C1 = 13,3.10 = 887 PF B Chỉnh giảm = 75s Dải khóa v ngỡng độ nhạy: Điện trở R1 điều chỉnh dải khóa v ngỡng độ nhạy NE560 Mức tín hiệu điện áp nhỏ ngõ vo VCO m PLL khóa pha gọi l ngỡng độ nhạy BL = 15% fN FM phát có độ di tần 75KHz hay 1% fN (10,7MHz) Để giảm giải khóa, tăng giá trị R1 = 12.10 12.10 = = 875 RF 15 (RF biểu thị độ giảm dải khóa từ 15% 1% hay 15) 6.4.3 Giải điều chế FSK FSK- dạng đặc biệt tín hiệu FM, có hai tần số điều tần Giải điều chế FSK liên quan đến tách (giải mã) tín hiệu quay số điện thoại nút nhấn v truyền tín hiệu số FSK Ngõ PLL dùng cho giải điều chế FSK l hai mức điện áp 87 FSK input Giải điều chế FSK Phase Detector > LPF VCO Hình 6.16 Giải điều chế FSK dùng PLL 6.4.4 Đồng tần số ngang v dọc TV fsyn Phase Detector LPF VCO f0 = fsyn Hình 6.17 mạch đồng tần số ngang v dọc 6.4.5 Giải điều chế AM Tín hiệu AM có dạng VAM(t) = Vt[1+mcosst]cos0t Trong tín hiệu âm tần vs(t)= Vscosst đợc giải điều chế cách nhân với tín hiệu sóng mang VLO(t) =Acos(0t + 0) VAM(t) V(t) ì V0(t) LPF VLO(t) = Acos(0t + 0) V(t) = VAM(t).VLO(t) = Vt [1+mcosst]cos0t.Acos(0t + 0) 88 V( t ) = Vt A[1 + m cos s t ] [cos + cos(20 t + )] Qua LPF thnh phân tần số thấp ngõ V0 ( t ) = Vt A [1 + m cos s t ] cos V0(t) tỷ lệ với m(t) tức l tỷ lệ với tín hiệu giải điều chế AM Đây l kiểu tách sóng AM trực tiếp không cần đổi tần, có u điểm không dùng trung tần, không cần chọn lọc tần số ảnh Để biên độ tín hiệu lớn góc pha phải 0, dao động nội VLO(t) phải khóa pha với sóng mang, kiểu giải điều chế ny gọi l tách sóng đồng hay tách sóng quán (coherent Detector), có chất lợng tách sóng không quán tỷ số S/N nhỏ Phase Detector DC Amp LPF VCO vAM(t) ì LPF v0(t) Hình 6.18 Giải điều chế AM 6.4.6 Sử dụng PLL FM Stereo 6.4.6.1 Sơ đồ khối máy phát FM Stereo Thnh phần khối: L+R: FM mono (L-R)DSB: FM Stereo (L-R)DSB đợc điều chế cân triệt sóng mang (điều biên nén SAM) nhờ sóng mang phụ fsc=38KHz Sóng báo: để thông báo cho máy thu biết đợc chơng trình nhận l Mono hay Stereo Nếu sóng báo chơng trình nhận l FM Mono 89 Nếu có sóng báo chơng trình nhận l FM Stereo Nếu chất lợng sóng FM Stereo chất lợng sóng báo khoá đờng giải mã FM Stereo v máy thu lm việc nh thu chơng trình FM Mono Ngời ta thờng sử dụng phơng pháp PLL để tạo đồng fsc máy phát v máy thu để máy thu thực đợc trình giải mã FM Stereo Ngoi có tín hiệu gọi l sóng thuê bao tần số f=67KHz Hoạt động mạch: (L+R) KĐL + (L+R) BPF (L-R) (L-R) KĐ R Đảo pha -R + BPF Đccân (L-R)DSB + fPS=19KHz KĐ Tầng điện khg Dđộg Nhân tần AFC Dđộg fSC Chia KĐ Cao tần Lọc hi Dđộg Chuẩn Hình 6.19 Sơ đồ khối máy phát FM Stereo Tín hiệu từ micro L v R đợc tầng khuếch đại micro nâng biên độ Mạch cộng thứ cộng tín hiệu L v R cho tín hiệu L+R dnh cho máy thu FM Mono Tín hiệu (L+R) sau qua mạch lọc băng thông để lọc lấy tín hiệu có dải tần số từ 30Hz đến 15KHz v đa vo mạch cộng tổng hợp Trong cộng thứ cộng tín hiệu L v tín hiệu R sau đảo pha 1800 để tạo tín hiệu (L-R), sau qua 90 mạch lọc băng thông để lọc lấy tín hiệu dải tần từ 30Hz đến 15KHz Tín hiệu ny đợc đa qua mạch điều chế cân với tần số sóng mang phụ fsc = 38KHz (bằng dao động thạch anh) dùng cho máy thu FM stereo Đồng thời dao động sóng mang phụ fsc = 38KHz đợc chia đôi v hạn biên để tạo thnh sóng báo có tần số fps = 19KHz máy thu biết đợc chơng trình thu l FM stereo hay mono Ba tín hiệu (L+R), (L-R)DSB v fps=19KHz đợc cộng thứ tạo thnh tín hiệu tổng hợp Qua tầng khuếch đại v tầng điện kháng nhằm thay đổi điện dung tơng đơng, sau đựoc vo tầng dao động sóng mang để biến đổi thnh tín hiệu FM, qua nhân tần, khuếch đại cao tần, lọc hi để loại bỏ hi bậc cao Cuối đợc đa anten để xạ anten truyền không gian v đến máy thu Bộ AFC nhằm so sánh tần số dao động chuẩn v tần số sóng mang để luôn ổn định tần số sóng mang nhằm nâng cao chất lợng phát 6.4.6.2 Phổ tín hiệu FM Stereo 100% (L-R)DSB (L+R) 50% (L-R)LSB (L-R)USB 10% f 30Hz 19KHz 23KHz 15KHz 37,97KHz 38,03KHz 53KHz 67KHz Hình 6.20 Phổ tín hiệu FM Stereo 6.4.6.3 Sơ đồ khối máy thu FM Stereo Mạch AFC có nhiệm vụ tạo tần số dao động fsc = 38KHz v kiểm soát cho dao động chạy tần số v pha phát để đa vo mạch giải mã FM Steero Tín 91 hiệu sóng báo fps=19KHz vừa để báo cho máy thu biết đợc phát l FM Stereo hay mono v gửi đến máy thu để kiểm soát tần số dao động fsc=38KHz máy thu chạy với tần số v pha phát Hoạt động mạch: KĐ Cao tần Trộn tần KĐ TT1 KĐ TT2 KĐ TT3 Tách sóng FM Dao động Lọc Bg thông (L+R) (L-R) Lọc Bg thông (L-R)DSB Giải mã FM Stereo Tiền KĐ L KĐCS L Tiền KĐ R KĐCS R 2L Ma trận 2R Lọc dải hẹp X2 fsc 38KHz Lọc 67KHz Hình 6.21 Sơ đồ khối máy thu FM Stereo Tín hiệu FM stereo đợc tách sóng FM Mono tách từ tín hiệu trung tần Đó l tín hiệu FM stereo tổng hợp gồm thnh phần: (L+R), (L-R)DSB, 19KHz v 67KHz + Tín hiệu FM stereo tổng hợp sau qua mạch lọc băng thông có tần số từ 30Hz đến 15KHz để tạo lại tín hiệu (L+R) v đa vo khối ma trận 92 + Tín hiệu tổng hợp qua mạch khuếch đại băng thông, thờng l mạch cộng hởng để lấy thnh phần(L-R)DSB stereo v đa vo giải mã FM stereo + Tín hiệu sóng báo fps=19KHz đợc tách nhờ tách sóng 19KHz, thờng l mạch lọc dải hẹp cho qua tín hiệu hình sine tần số 19KHz Sau đợc nhân đôi tần số để phục hồi lại sóng mang phụ fsc=38KHz dựa vo nguyên tắc hoạt động vòng khoá pha PLL + Ngoi tín hiệu sóng báo điều khiển đèn báo máy thu biết đợc chơng trình thu l FM stereo hay mono + Bộ giải mã FM stereo nhân hai tín hiệu (L-R)DSB v sóng mang phụ fsc=38KHZ để tạo tín hiệu (L-R) đầu Sau đó, đa vo khối ma trận, kết hợp với tín hiệu (L+R) để tạo tín hiệu L v R, qua mạch khuếch đại âm tần v phát loa riêng rẽ, tạo thnh tín hiệu FM stereo 6.4.6.4 ứng dụng PLL việc giải mã FM Stereo VC C Chia Chia Điều khiển VCO 76KHz Tách sóg pha Tách sóng 19KHz Sóng báo fps=19KHz KĐ đệm KĐ L Giải mã FM stereo (L-R) Ma trận (L-R)DSB (L+R) KĐ R Hình 6.22 Sơ đồ khối mạch giải mã FM Stereo sử dụng PLL Khoá K để mở v khoá nguồn cung cấp cho mạch giải mã FM Stereo Trong trờng hợp thu chơng FM Mono chơng trình FM Stereo nhng chất lợng không đạt yêu cầu khoá K khóa không cho nguồn VCC cung cấp điện áp cho mạch giải mã FM Stereo, hạn chế nhiễu 59 thông trung tần máy thu hình hệ FCC Thiết bị ny gọi l máy phát sóng quét v đánh dấu (sweep and marker) AV f (MHz) 39.75 41.25 45.75 47.25 Hình 4.24 4.4.10 Volkế DC D 15V C1 A kế 1000p C2 R1 R2 K Dao động thạch anh 27kHz 1M 5000p L1 L2 CV 150V R3 Điện áp DC từ đến 1500V 1500V R4 Hình 4.25 Khóa K dùng để chuyển (tầm ảo) 15V, 150V, 1500V Từ dao động thạch anh chuẩn 27MHz ta ghép qua biến cảm ứng L1, L2 Thiết kế L2=2ữ3 H Định chuẩn cho tầm tối đa 15V, 150V, 1500V L2, CV cộng hởng tần số f = 27MHz v A kế giá trị cực đại Nếu điện áp DC cần đo < 15V tần số cộng hởng L CV lệch giá trị 27MHz v kim điện kế giá trị bé Khi đổi tầm đo, tùy thuộc vo vị trí 1, 2, m điện trở R1, R2, R3, R4 hình thnh cầu phân áp để suy giảm điện áp 150V v 1500V xuống tối đa l 15V [...]... )t1 = ( I 2 + vin )t1 Rin Trong thời gian t2: dòng I2 = 0, tụ C sẽ xã điện bằng dòng cố định I1= (-vin/Rin) Điện tích do tụ xả: (1) 62 qC = I 1 t 2 = vin t2 Rin (2) Điện tích nạp v xả trên tụ bằng nhau nên từ (1) v (2) ta suy ra: ( I2 + vin v )t1 = in t 2 Rin Rin T = t1 + t 2 = f out = Vậy: I 2 Rin t1 vin v 1 = in T I 2 Rin t1 (3) Từ (3) suy ra: fout tỷ lệ với vin với điều kiện I1 Vin2 > Vin3 Hình 5.1 Kỹ thuật FM tần số thấp l một phơng thức biến đổi điện áp sang tần số gọi tắt l chuyển đổi V TO F Kỹ thuật ny đợc sử dụng khá phổ biến trong các mạch xử lý tín hiệu truyền tải hay lu trữ thông tin u điểm... 5.5 .2 Bộ tách sóng pha R R F/V V1 f1 K R V2 f2 F/V VO R K VO = (V2-V1) = K(f2-f1) Hình 5.8 Điện áp ra của bộ tách sóng pha: v0= (v2-v1)=K(f2-f1) 5.5.3 Mạch điều chế FM VREF R2 K Vout Vi V/F Mạch lọc R1 Trong đó VREF : nguồn điện áp chuẩn Vi : nguồn tín hiệu vo R2 : chỉnh tần số trung tâm Dùng mạch đệm Opamp để loại bỏ dòng vo V/F, từ đó mới tính đợc fIF v f f out = KR1 KR2 VREF + Vi = f IF f R1 + R2... 5 .2. 2 Khảo sát IC VF-9400 +5V 1 4.7K 4.7K 11 9.09K 25 0K fout CREF R1 10K 5 10 1 7 4 fout /2 R2 50K +5V 9 VF-9400 3 2 500K 8 14 12 Cin Vin 6 1 -5V -5V Hình 5.3 64 Đặc điểm: - Hoạt động với nguồn cung cấp 5V - Ngõ vo l một OPAMP dùng kỹ thuật MOSFET hoạt động nh một bộ tích phân - VF 9400 đợc thiết kế sao cho dòng điện vo Iin: (0 ữ 10)A - Điện trở bên ngoi 25 0K, 9.09K ấn định tầm hoạt động với dòng điện. .. R2 R1 + R2 68 5.5.4 Điều chế FSK (Frequency Shift Key) VREF R2 K Mạch đệm Vi V/F R1 V1 Mạch lọc fout 1 1 R3 Vout 0 FSK R4 C 1 Điều chế FSK đợc sử dụng rộng rãi trong truyền thông tin số Về cơ bản nó đợc mã hoá 2 trạng thái cơ bản 0-1 Các tần số f1, f2 ny không cần có độ phân cách cao Hình vẽ trên trình by mạch điều chế FSK với ngõ vo có 2 trạng thái 0, 1, tơng ứng ở đầu ra 2 tần số f1, f2 Hai điện trở... của quá trình chuyển đổi V sang F l 1% I2 có giá trị danh định l 135 A Rs để điều chỉnh tầm hoạt động cực đại R0: nối tiếp với một điện trở nhằm điều chỉnh thời gian t1, R0 phải nằm trong dãy điện trở sau đây: (R0 + R0): 0,8K ữ680K C0: 1000pF ữ 1F t1= 1,1R0C0 (thời gian tồn tại xung Monostable) I2 = 1,9/RS , (RS = R4+R5) VCC = 8 ữ 22 V Pttmax= 500 mW Vin = 0,2Vữ +VCC f out = vin I 2 R1t1 Các điện trở... 1 8 7 10K RC4151 022 fin 6 RB 2 3 5 CB RS 4 10K 14K R0 C0 01 6.8K Mạch biến đổi F V Hình 5.6 RC4151 có các đặc tính sau đây: vo = fin.RB.I2.t1 Trong đó: I2 = 1,9/Rs, I2 140 A, t1 = 1,1R0C0 Khi fin = 10 KHz vout= 10V, độ phi tuyến 1% vout tỷ lệ với fin 5.5 ứng dụng các bộ chuyển đổi trong TBTP 5.5.1 Bộ nhân v chia tần số f1 K R F/V K f2 V/F V1 V2 K Hình 5.7 Tần số f2 ở đầu ra (f2= K1f1) v K1 có thể... tính đợc độ lệch tần tối đa: L = K o K d K ViVo 2 (6.7) 2 L = K o K d KViVo Suy ra: BL = fmax - fmin B C = f2 - f1 B C = f2 - f1 fN fN f1 fmin f2 f1 f2 fmax Hình 6 .2 Dải bắt v dải khóa của PLL Nghĩa l tần số của VCO chỉ có thể bám theo tần số vo trong dải o L với điều kiện trớc đó mạch đã hoạt động (đã ở trong dải khoá) Vì vậy 2 L hay B L = f 2 f 1 = 2f L đợc gọi l dải khoá của PLL Nó đợc phân bố... gian t2 ở cuối thời điểm của t2, mạch so sánh tạo ra 1 xung kích mở mạch Monostable để tạo xung đầu ra mạch Monostable có độ rộng t1 Gọi T =t1 + t2 l chu kỳ hoạt động của mạch T phụ thuộc vo vin, I2, Rin v C 5.1.3 Thiết lập quan hệ giữa vin v fout Trong thời gian t1: tụ nạp điện bằng dòng IC I C = I 2 I1 = I 2 + vin v với I 1 = in Rin Rin Điện tích nạp cho tụ trong thời gian t1: qC = I C t1 = ( I 2 ... dòng I2 - Mạch so sánh điện áp để phát hiện mức điện áp đầu ra của bộ tích phân - Mạch monostable nhằm tạo xung ở đầu ra m mức cao có thời gian t1 không đổi (quyết định bởi mạch RC của Monostable) Trong thời gian t1, xung ở đầu ra có mức 1 (mức cao) Nó đợc đa trở về mở nguồn dòng để tạo ra dòng không đổi I2 Dòng I2 chia lm 2 phần: I2 = IC+I1, trong đó IC l dòng nạp cho tụ C của mạch tích phân lm cho điện ... giá trị điện dung định mức nh sau: 1PF 6,5 6,6 8 ,2 10 12 PF 14 15 18 20 22 22 ,5 24 27 33 35PF 39 47 50 53 56 65 68 70 71 82PF 100 150 25 0 350 500 1000 20 00PF Hệ số phẩm chất Q : l tỷ số điện kháng... chuyển đổi điện áp sang tần số 5.1.1 Sơ đồ khối ICC IC =I2 I1 = I2 + Vin/Rin I2 C IC nạp So sánh điện áp t1 MonoStable t2 t1: I2 mở t2: I2 tắt fout VC t1 RC xã Rin I1 0V Vin1 > Vin2 > Vin3 Hình... biến trở R 67 5.5 .2 Bộ tách sóng pha R R F/V V1 f1 K R V2 f2 F/V VO R K VO = (V2-V1) = K(f2-f1) Hình 5.8 Điện áp tách sóng pha: v0= (v2-v1)=K(f2-f1) 5.5.3 Mạch điều chế FM VREF R2 K Vout Vi V/F