Bµi gi¶ng: Kü thuËt m¹ch ®iÖn tö Ch¬ng 4: M¹ch läc tÝch cùc
CH ¬NG 4: M¹CH LÄC TÝCH CÙC ............................................................................... 2
1. Kh¸i niÖm vÒ m¹ch läc tÇn sè ................................................................................................... 2
2. M¹ch läc thô ®éng ........................................................................................................................ 3
3. M¹ch läc tÝch cùc ......................................................................................................................... 5
3.1. Tham sè ®Æc tr ng cña bé läc tÝch cùc .............................................................................. 6
3.2. M¹ch läc th«ng thÊp ............................................................................................................ 9
3.3. M¹ch läc th«ng cao ............................................................................................................ 12
3.4. M¹ch läc chän läc vµ m¹ch läc th«ng d¶i .......................................................................... 14
3.5. M¹ch nÐn chän läc ............................................................................................................ 18
4. ThiÕt kÕ m¹ch läc tÝch cùc bËc cao ...................................................................................... 19
5. ¤n tËp ........................................................................................................................................... 20
1
Bµi gi¶ng: Kü thuËt m¹ch ®iÖn tö Ch¬ng 4: M¹ch läc tÝch cùc
Ch¬ng 4: M¹ch läc tÝch cùc
1. Kh¸i niÖm vÒ m¹ch läc tÇn sè
M¹ch läc tÇn sè lµ m¹ch chän läc lÊy tÝn hiÖu trong mét hay mét sè
kho¶ng tÇn sè nµo ®ã cßn c¸c tÝn hiÖu ë tÇn sè kh¸c th× bÞ lo¹i trõ. C¸c
bé läc ®iÖn hiÖn nay ®îc øng dông rÊt réng r·i trong c¸c hÖ thèng viÔn
th«ng vµ truyÒn dÉn d÷ liÖu. Bé läc ®îc dïng ®Ó läc nhiÔu, chia t¸ch kªnh
trong c¸c hÖ thèng ghÐp kªnh, lùa chän d¶i th«ng, läc bá c¸c hµi kh«ng
cÇn thiÕt...
NÕu ph©n chia theo d¶i tÇn sè th× cã c¸c lo¹i m¹ch läc sau:
-M¹ch läc th«ng thÊp
- M¹ch läc th«ng cao
- M¹ch läc th«ng d¶i
-M¹ch läc chÆn d¶i
- M¹ch läc pha
Khi biÓu diÔn m¹ch läc tÇn sè th«ng qua hÖ sè truyÒn ®¹t ®iÖn ¸p th×
cã thÓ nãi m¹ch läc lý tëng lµ mét m¹ng 4 cùc cã hÖ sè truyÒn ®¹t K = 1
trong d¶i th«ng vµ K = 0 ngoµi d¶i th«ng. NghÜa lµ m¹ch läc lý tëng sÏ
kh«ng g©y suy gi¶m tÝn hiÖu trong d¶i th«ng vµ triÖt tiªu hoµn toµn tÝn
hiÖu ngoµi d¶i th«ng, m¹ch nµy cã vïng chuyÓn tiÕp th¼ng ®øng vµ
kh«ng g©y di pha tÝn hiÖu.
Víi c¸c bé läc lý tëng ta cã c¸c d¹ng ®Æc tuyÕn nh sau:
• M¹ch läc th«ng thÊp
M¹ch läc th«ng thÊp cho qua c¸c tÇn sè tõ 0 tíi fc vµ chÆn tÊt c¶ c¸c
tÇn sè tõ fc trë lªn vµ fc gäi lµ tÇn sè c¾t cña m¹ch.
• M¹ch läc th«ng cao
M¹ch läc th«ng cao chÆn tÊt c¶ c¸c tÇn sè tõ 0 tíi fc vµ cho qua tÊt
c¶ c¸c tÇn sè tõ tÇn sè c¾t fc trë ®i
• M¹ch läc th«ng d¶i
M¹ch läc th«ng d¶i cho qua c¸c tÇn sè n»m trong kho¶ng tõ f1 tíi f2 vµ
chÆn tÊt c¶ c¸c tÇn sè n»m ngoµi d¶i nµy.
§é réng cña d th«ng ®îc tÝnh b»ng B = f1 - f2 tÇn sè trung t©m fo =
21.ff
2
Bµi gi¶ng: Kü thuËt m¹ch ®iÖn tö Ch¬ng 4: M¹ch läc tÝch cùc
• M¹ch läc chÆn d¶i
M¹ch läc chÆn d¶i cho qua c¸c tÇn sè n»m trong kho¶ng nhá h¬n f1
vµ
lín h¬n f2, vµ chÆn tÊt c¶ c¸c tÇn sè n»m trong kho¶ng (f1 - f2). §é réng
cña d¶i chÆn ®îc tÝnh b»ng B = f1 - f2
• M¹ch läc pha
M¹ch läc pha kh«ng cã d¶i chÆn, nã cho qua tÊt c¶ c¸c tÇn sè nhng
gi÷a ®Çu vµo vµ ®Çu ra cã sù dÞch pha.
2. M¹ch läc thô ®éng
M¹ch läc thô ®éng lµ m¹ch chøa c¸c phÇn tö thô ®éng R, L, C mµ
kh«ng cã c¸c phÇn tö tÝch cùc nh BJT hay K§TT. M¹ch läc thô ®éng ®¬n
gi¶n nhÊt ®îc x©y dùng tõ c¸c kh©u RC. H×nh () lµ m¹ch läc thô ®éng
th«ng thÊp vµ th«ng cao. C¸c m¹ch läc nµy lµ phÇn tö c¬ b¶n ®Ó t¹o c¸c
m¹ch läc phøc t¹p h¬n. §Ó tÝnh tÇn sè c¾t cña c¸c m¹ch läc nµy dïng
c«ng thøc chia ¸p, víi m¹ch läc th«ng cao h×nh (a) ta cã:
H×nh (): M¹ch läc th«ng cao (a) vµ th«ng thÊp (b)
3
Bµi gi¶ng: Kü thuËt m¹ch ®iÖn tö Ch¬ng 4: M¹ch läc tÝch cùc
TÇn sè c¾t ®îc x¸c ®Þnh t¹i ®ã biªn ®é tÝn hiÖu gi¶m 3dB hay 1/
2
lÇn. T¹i tÇn sè c¾t cã R=Xc nªn cã:
Do ®ã cã tÇn sè c¾t cña m¹ch:
Lµm t¬ng tù ta cã ®îc tÇn sè c¾t cña m¹ch läc th«ng thÊp. Víi 2 m¹ch
läc bËc 1 nµy ta cÇn chó ý nhng ®iÓm sau:
-Khi kÕt nèi liªn tiÕp c¸c kh©u läc nµy thµnh chuçi dÉn ®Õn ®¸p øng
tÇn sè, ®é dèc cña ®Æc tuyÕn tÇn sè sÏ t¨ng thªm 20dB/D mçi
kh©u läc.
-TÝn hiÖu vµo vµ ra ra cña läc th«ng thÊp vµ th«ng cao sÏ lÖch pha
nhau.
M¹ch läc thô ®éng cã hÖ sè truyÒn ®¹t K(w)<1 .C¸c m¹ch nµy hÇu
hÕt lµm viÖc ë tÇn sè cao ( >1MHz) v× ë khu vùc tÇn sè thÊp c¸c m¹ch
nµy cã kÕt cÊu nÆng nÒ vµ hÖ sè phÈm chÊt gi¶m.
Mét sè m¹ch läc thô ®éng thêng gÆp vµ ®Æc tuyÕn truyÒn ®¹t cña
chóng:
4
Bµi gi¶ng: Kü thuËt m¹ch ®iÖn tö Ch¬ng 4: M¹ch läc tÝch cùc
3. M¹ch läc tÝch cùc
M¹ch läc thô ®éng RLC cã ®é suy gi¶m lín , c«ng kÒnh vµ khã chÕ t¹o
díi d¹ng IC ë d¶i tÇn thÊp. Víi tÇn sè nhá h¬n vµi tr¨m KHz thêng dïng
m¹ch läc RC kÕt hîp víi c¸c phÇn tö tÝch cùc (BJT, Op-Amp ) gäi lµ m¹ch
5