intTypePromotion=1

Bài giảng môn Điện tử tương tự: Chương V - GV. Lê Xuân Thành

Chia sẻ: Nguyễn Thị Ngọc Lựu | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:32

0
179
lượt xem
57
download

Bài giảng môn Điện tử tương tự: Chương V - GV. Lê Xuân Thành

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng môn Điện tử tương tự - Chương V: Các mạch biến đổi tần số, trình bày các nội dung chính: Điều chế biên độ, điều chế đơn biên, tách sóng điều biên, điều tần và điều pha, tách sóng điều tần và điều pha, trộn tần, nhân - chia tần số. Đây là tài liệu tham khảo dành cho sinh viên ngành Điện - điện tử.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Bài giảng môn Điện tử tương tự: Chương V - GV. Lê Xuân Thành

  1. Bộ môn: Lý thuyết mạch Điện tử tương tự GV: Lê Xuân Thành Tel: 0912562566 – Email: thanhqn80@gmail.com
  2. Giới thiệu chung Nội dung chương 5:  Điều chế biên độ  Tách sóng điều tần và  Điều chế đơn biên điều pha  Tách sóng điều biên  Trộn tần  Điều tần và điều pha  Nhân, chia tần số Tel: 0912562566 – Email: thanhqn80@gmail.com
  3. 1. Khái niệm  Điều chế là quá trình ghi tin tức vào tải tin nhờ biến đổi một thông số nào đó của tải tin như biên độ, tần số hay góc pha của dao động cao tần theo tin tức.  Tách sóng là quá trình lấy lại tín hiệu điều chế.  Ví dụ: thông qua điều chế, tin tức ở miền tần số thấp được chuyển lên vùng tần số cao để bức xạ, truyền đi xa, cụ thể: Tin tức được gọi là tín hiệu điều chế. Dao động cao tần được gọi là tải tin hay tải tần. Dao động cao tần mang tin tức gọi là dao động cao tần đã điều chế.  Điều biên: là quá trình làm cho biên độ của tải tín hiệu biến đổi theo tin tức.  Điều tần: là quá trình làm cho tần số của tải tín hiệu biến đổi theo tin tức.  Điều pha: là quá trình làm cho pha của tải tín hiệu biến đổi theo tin tức. Tel: 0912562566 – Email: thanhqn80@gmail.com
  4. 2. Điều chế biên độ a) Phổ của tín hiệu điều biên  Để đơn giản, giả thiết tin tức US và tải tin đều là dao động điều hoà và tần số tin tức biến thiên từ S min  S max, ta có: ˆ U S  U S . cos  S t ˆ U t  U t . cos  t t Với  t  S  Tín hiệu điều biên (biên độ biến đổi theo tin tức): ˆ ˆ ˆ Uđb  (U t  U S . cos  S t ). cos  t t  U t .(1  m. cos  t t ). cos  t t ˆ US m là hệ số điều chế, khi m > 1 thì tín hiệu sau tách sóng Uˆ sẽ bị méo: t Uđb Uđb 0 t t m1 Tel: 0912562566 – Email: thanhqn80@gmail.com
  5. 2. Điều chế biên độ a) Phổ của tín hiệu điều biên  Dùng phép biến đổi lượng giác, ta có: ˆ mU t ˆ mU t U db ˆ  U t cos  t t  cos( t   S )t  cos( t   S )t 2 2  Như vậy, ngoài thành phần tải tin, tín hiệu điều biên còn có hai biên tần. Biên tần trên có tần số từ: ( t  S max )  ( t  S min ) và biên tần dưới từ: ( t  S min )  ( t  S max ) Ut US Uđb  0  smin smax t-Smax t-Smin t t+Smin t+Smax Tel: 0912562566 – Email: thanhqn80@gmail.com
  6. 2. Điều chế biên độ b) Quan hệ năng lượng trong điều biên  Trong tín hiệu điều biên, các biên tần chứa tin tức, còn tải tin không mang tin tức.  Công suất của tải tin là công suất 1  2 P~ t ~ U t trung bình trong một chu kỳ tải tin: 2 ˆ m.U t 2 ( )  Công suất biên tần: P~ bt ~ 2 2  Công suất của tín hiệu điều biên là công suất trung bình trong một chu kỳ của tín hiệu điều chế: 2 m P~db  P~ t  2P~ bt  P~ t (1  ) 2 Tel: 0912562566 – Email: thanhqn80@gmail.com
  7. 2. Điều chế biên độ c) Mạch điều biên cân bằng Đ1 i1 T1 CB Ut EC US Uđb - + US CB Uđb Đ2 i2 T2 (a) (b)   Ut U1  U S . cos  S t  U t . cos  t t  Điện áp   U 2  U S . cos  S t  U t . cos  t t  Dòng điện qua mỗi điốt được biểu diễn theo chuỗi Taylor: 2 3 i1  a 0  a1 .U1  a2 .U1  a3U1  ... 2 3 i2  a 0  a1 .U 2  a2 .U 2  a3 .U 2  ...  Dòng điện ra: i = i1 - i2 Tel: 0912562566 – Email: thanhqn80@gmail.com
  8. 2. Điều chế biên độ c) Mạch điều biên cân bằng Uđb  S 3S St - S St + S 2St - S 2St + S  Dòng điện ra: i = i1 - i2 i  A. cos S t  B. cos 3S t  C.[cos( t  S ) t  cos( t  S ) t ]   D.[cos(2 t  S ) t  cos(2 t  S ) t ] 1 A  U S  (2a1  3a3 ).U t 2  .a3 .U s2 ˆ ˆ ˆ ˆ ˆ C  2.a 2 .U S .U t 2 1 3 ˆ ˆ ˆ  .a3 .U s3 D  .a3 .U S .U t B 2 2 Tel: 0912562566 – Email: thanhqn80@gmail.com
  9. 2. Điều chế biên độ Đ1 d) Mạch điều chế vòng: thực chất là hai Đ3 mạch điều chế cân bằng chung tải: CB US Dòng qua D1 D2 là iI và D3 D4 là iII. Ta có: Uđb i I  A. cos S t  B. cos 3S t  C.[cos( t  S ) t  CB Đ4 cos( t  S ) t ]  D.[cos(2 t  S ) t  cos(2 t  S )] Đ2 i II   A. cos S t  B. cos 3S t  C.[cos( t  S ) t  cos( t  S ) t ]  D.[cos(2 t  S ) t  cos(2 t  S )t ] Ut Từ đó ta có biểu thức và phổ tương ứng: idb  i I  i II  2.C.[cos( t   S )t  cos( t   S )t ] idb t- t+S S  0 t Tel: 0912562566 – Email: thanhqn80@gmail.com
  10. 3. Điều chế đơn biên Uđb Ut a) Khái niệm  Phổ của tín hiệu điều biên gồm tải tần và hai biên tần, trong đó chỉ có 0  biên tần mang tin tức. t-Smax t-Smin t t+Smin t+Smax  Vì hai giải biên tần mang tin tức như nhau nên chỉ cần truyền đi một biên tần là đủ thông tin về tin tức. Tải tần chỉ cần dùng để tách sóng nên có thể nén toàn bộ hoặc một phần tải tần trước khi truyền đi. Quá trình điều chế để nhằm tạo ra một giải biên tần gọi là điều chế đơn biên. Ưu điểm:  Độ rộng tải tần giảm một nửa.  Công suất bức xạ yêu cầu thấp hơn.  Tạp âm đầu thu giảm do giải tần của tín hiệu hẹp hơn. Biểu thức: m ˆ Udb (t )  .U t . cos( t   S )t 2 Tel: 0912562566 – Email: thanhqn80@gmail.com
  11. 3. Điều chế đơn biên b) Điều chế đơn biên theo phương pháp lọc Dùng một bộ biến đổi trung gian để có thể hạ thấp yêu cầu đối với bộ lọc. US ft1fS ft1+fS ft2(ft1+fS) ft2+ft1+fS ĐCB1 Lọc I ĐCB2 Lọc II a b c d ft1 ft2 Tạo dao động 1 Tạo dao động 2 US a) 0 fSmax f fSmin fSmin Df Ub X b) ft 0 f ft1 Uc c) 0 f ft1 Ud fSmin ft1 d) f 0 ft2 ft2+ft1 Tel: 0912562566 – Email: thanhqn80@gmail.com
  12. 4. Tách sóng điều biên a) Các tham số cơ bản Hệ số tách sóng: Tín hiệu vào bộ tách sóng: ˆ U VTS  U VTS . cos  t t Tín hiệu ra bộ tách sóng: ˆ ˆ U RTS  K TS .U VTS ˆ U RTS KTS là hệ số tỷ lệ và là hệ số tách sóng: K TS  Uˆ VTS Trở kháng vào bộ tách sóng: ˆ U VTS U t Z VTS   I VTS I t Méo phi tuyến: I 2 S  I 32 S  ... 2 k .100% IS Tel: 0912562566 – Email: thanhqn80@gmail.com
  13. 4. Tách sóng điều biên b) Mạch tách sóng điều biên Mạch tách sóng điều biên dùng điốt mắc nối tiếp (a): D C C R R Uđb UC = US U đb UR = US D (a) (b) Tín hiệu vào đủ lớn sao cho điốt làm việc trong đoạn thẳng của đặc tuyến: SU D khi UD  0 iD =  0 khi UD  0 Tel: 0912562566 – Email: thanhqn80@gmail.com
  14. 4. Tách sóng điều biên b) Mạch tách sóng điều biên Quá trình tách sóng tín hiệu lớn nhờ mạch chỉnh lưu dùng điốt: id id 0 Ud t 0  Uđb Uc t 0 t 2 1 1    R.C  t S Tel: 0912562566 – Email: thanhqn80@gmail.com
  15. 4. Tách sóng điều biên b) Mạch tách sóng điều biên  t  100S max 1 1 UC    R.C  Uc t S Uđb 10 1  R.C  0 t t  S max Hiện tượng méo tín hiệu tách sóng do tải điện dung quá lớn Tel: 0912562566 – Email: thanhqn80@gmail.com
  16. 5. Điều tần và điều pha Quan hệ giữa pha và tần số của tín hiệu: t d  (t )  (t )    (t )dt  0  (t )  hay dt 0 Xét tải tin và tín hiệu điều chế:   t ˆ U t  U t .cos(t t  0 )  U t .cos (t )  U t .cos[  (t ) dt  (t ) ]  0 U S  U S . cos  S t Tần số (pha) của tín hiệu điều tần (pha) là: ˆ ( t )  t  k dtU S cos S t ˆ ( t )  0  k dpU S cos S t ˆ ˆ Đặt Dm  k dtU S và Dm  k dtU S Ta có: ( t )   t  D m . cos S t ( t )   0  D m . cos S t ˆ .cos( t  Dm .sin  t   ) U dt  U t t S 0 S U dp  U t .cos(t t  D m .cos S t  0 ) Tel: 0912562566 – Email: thanhqn80@gmail.com
  17. 5. Điều tần và điều pha Lượng di pha khi điều pha: D  D m . cos S t Lượng di tần khi điều pha: d (D) D   D m .S . sin S t dt Lượng di tần cực đại khi điều pha:  Dm  S .Dm  S .kdpU S Lượng di pha cực đại khi điều tần: ˆ Dm  k dtU S Điểm khác nhau cơ bản giữa điều tần và điều pha là lượng di tần khi điều pha tỷ lệ với biên độ của tín hiệu điều chế và tần số điều chế, còn lượng di tần của tín hiệu điều tần tỷ lệ với biên độ tín hiệu điều chế. Tel: 0912562566 – Email: thanhqn80@gmail.com
  18. 6. Mạch điều tần và điều pha a) Mạch điều tần: Mạch điều tần trực tiếp được thực hiện bởi các mạch tao dao động mà tần số dao động riêng của nó được điều khiển bằng điện áp hoặc các mạch biến đổi điện áp-tần số. Mạch điều tần trực tiếp dùng điốt biến dung (điện dung mặt ghép biến đổi theo điện R áp đặt vào): +E L 1 1 D C1 k CD  (U D   k )  R1 US CD +E2 1 L3 C D f dd  R3 L2 L4 2 . L3 .(C  CD ) R5 R2 R4 L5 C C2 C4 5 E0 C3  U D  U t  U S  E 0  U t . cos  t t  U S . cos  S t  E 0   U D  U DMax ˆ ˆ  U t  U S  E0  0 U D  U D min  U t  U S  E0  U ngcp Tel: 0912562566 – Email: thanhqn80@gmail.com
  19. 6. Mạch điều tần và điều pha a) Mạch điều tần: Chỉ phân cực ngược cho điốt để tránh ảnh hưởng của RD đến phẩm chất của hệ tạo dao động nghĩa là đến độ ổn định tần số của mạch. Phải hạn chế khu vực làm việc trong đoạn tuyến tính của đặc tuyến điốt biến dung để giảm méo phi tuyến. Thiết bị điều tần có kích thước nhỏ và có thể dùng điốt bán dẫn để điều tần ở tần số siêu cao, khoảng vài trăm MHz nhưng độ tạp tán tham số bán dẫn lớn và kém ổn định. CD CD CDmax CDmin 0 UD 0 t E0 US t Tel: 0912562566 – Email: thanhqn80@gmail.com
  20. 6. Mạch điều tần và điều pha ĐB1 b) Mạch điều pha: Uđb1 Tín hiệu điều pha US Tổng  U db2  Uđb2 900 ĐB2 .ˆ mU t 2 Di pha ˆ Ut 2 U .ˆ mU t 2 Tổng dao động đã điều biên U = Uđb1+ Uđb2 là một dao động điều chế về pha và biên độ. Điều D biên ở đây là điều biên ký sinh. Để hạn chế mức D ˆ ˆ điều biên ký sinh chọn D nhỏ. Để có điều biên m.Ut1 m.Ut1 ký sinh nhỏ hơn 1% thì D < 0,35 nên mạch có ˆ U  t1 U db1 nhược điểm là lượng di pha nhỏ. ˆ ˆ .ˆ mU t1 U db1  U t1.(1  m.cos S t ).cos t t  U t1.cos t t  .[cos(t  S )t  cos(t  S )t ] 2 .ˆ ˆ .(1  m.cos  t ).sin  t  U .sin  t  mU t 2 .[sin(   )t  sin(   )t ] ˆ U db 2  U t 2 S t t2 t t S t S 2 Tel: 0912562566 – Email: thanhqn80@gmail.com
ANTS
ANTS

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản