Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông
1
Chương I
MÁY THU THANH
Máy thu thanh là một thiết bị điện tử hoàn chỉnh dùng để thu nhận sóng radio
mang thông tin, phục hồi lại tín hiệu thông tin ban đầu va khuếch đại đến giá trị yêu
cầu và đưa ra loa.
Khi nghiên cứu về máy thu thanh, người ta thường để ý đến các thông số kỹ
thuật sau:
- Độ nhạy : là sức điện động nhỏ nhất trên Anten EA để máy thu làm việc bình
thường. Những máy thu có chất lượng cao thường có độ nhạy EA nằm trong
khoảng 0,5µV → 10µV. Ngoài ra máy thu còn phải có khả năng chọn lọc và
nén tạp âm, tức là đảm bảo tỷ số S/N ở mức cho phép. Thông thường thì để thu
tốt thì biên độ tín hiệu phải lớn hơn tạp âm ít nhất 10 lần ( tức 20 dB).
- Độ chọn lọc: là khả năng chọn lọc các tín hiệu cần thu và tín hiệu cần loại bỏ
cũng như các tạp âm tác động vào Anten. Độ chọn lọc thường được thực hiện
bằng những mạch cộng hưởng, phụ thuộc vào số lượng, chất lượng cũng như
độ chính xác khi hiệu chỉnh.
- Dải tần của máy thu: là khoảng tần số mà máy thu có thể điều chỉnh để thu
được các sóng phát thanh với các chỉ tiêu kỹ thuật yêu cầu. Máy thu thanh
thường có các dải sóng sau:
+ Sóng dài: LW 150KHz → 408KHz
+ Sóng trung: MW: 525KHZ → 1605KH
+ Sóng ngắn: SW: 4MHz → 24MHz
Băng sóng ngắn thường được chia làm 3 loại sóng
• SW1: 3,95MHz → 7,95MHz
• SW2: 8MHz → 16MHz
• SW3: 16MHz → 24MHz
+ Sóng cực ngắn: FM: 65,8 → 73MHz
và 087,5 → 104 Mhz
- Méo tần số: là khả năng khuếch đại ở những tần số khác nhau sẽ khác nhau do
trong sơ đồ máy thu có các phần tử L, C. Méo tần số có thể đánh giá bằng đặc
tuyến tần số. Ở các máy thu điều biên AM thì dải tần âm thanh chỉ vào khoảng
Th.S Trần Viết Thắng, chủ biên; Ths. Võ Đình Tùng
Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông
2
40Hz → 6KHz; còn với máy thu điều tần FM thì dải tần âm thanh có thể từ
30Hz → 15KHz.
Ngoài ra người ta còn quan tâm đến các thông số khác như méo phi tuyến và
công suất ra của máy thu thanh.
I. PHÂN LOẠI MÁY THU THANH VÀ SƠ ĐỔ KHỐI CỦA MÁY THU
THANH
Căn cứ vào cấu trúc sơ đồ mà người ta chia máy thu thanh thành 2 loại:
- Máy thu thanh khuếch đại thẳng : tín hiệu cao tần từ Anten được khuếch đại
thẳng và đưa đến mạch tách sóng, mạch khuếch đại âm tần mà không qua mạch
đổi tần. Đối với dạng này, cấu trúc sơ đồ của máy đơn giản nhưng chất lượng
thu sóng không cao, độ chọn lọc kém, không ổn định và khả năng thu không
đồng đều trên cả băng sóng. Vì vậy, hiện nay loại máy thu này gần như không
còn được sử dụng.
- Máy thu đổi tần : tín hiệu cao tần được điều chế do Anten thu được được
khuếch đại lên và biến đổi về một tần số trung gian không đổi gọi là trung tần.
Trung tần thường được chọn thấp hơn cao tần. Tín hiệu trung tần sau khi đi qua
vài bộ khuếch đại trung tần sẽ được đưa đến mạch tách sóng, mạch khuếch đại
Mixer
Mạch vào
Mạch KĐCT
KĐ âm tần
KĐ trung tần
Dao động nội
âm tần và đưa ra loa. Sơ đồ khối của một máy thu đổi tần có dạng như sau:
Hình 1.1 Sơ đồ khối máy thu đổi tần
Máy thu đổi tần có những ưu điểm sau:
- Độ khuếch đại đồng đều hơn trên cả băng sóng vì tần số trung tần tương đối
thấp và ổn định khi tín hiệu vào thay đổi.
Th.S Trần Viết Thắng, chủ biên; Ths. Võ Đình Tùng
Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông
3
- Mạch vào làm nhiệm vụ chọn lọc các tín hiệu cần thu và loại trừ các tín hiệu
không cần thu cũng như các nhiễu khác nhờ có mạch cộng hưởng, tần số cộng
hưởng được điều chỉnh đúng bằng tín hiệu cần thu f0.
- Khuếch đại cao tần : nhằm mục đích khuếch đại bước đầu cho tín hiệu cao tần
thu được từ Anten.
- Bộ đổi tần: gồm mạch dao động nội và mạch trộn tần. Khi trộn 2 tần số dao
động nội fn và tín hiệu cần thu f0 ta được tần số trung gian hay còn gọi là trung
tần, giữa tần số dao động nội và tần số tín hiệu cần thu
f
f
f
const
−
=
n
tt =
0
Khi tần số tín hiệu từ đài phát thay đổi từ f0min → f0max thì tần số dao động nội
cũng phải thay đổi từ fnmin → fnmax để đảm bảo hiệu số giữa chúng luôn là hằng số.
ttf = 465KHZ hay 455KHz
Đối với máy thu điều biên ( AM ):
ttf = 10,7MHz
Đối với máy thu điều tần ( FM ):
- Bộ khuếch đại trung tần: có nhiệm vụ khuếch đại tín hiệu trung tần đến một giá
trị đủ lớn để đưa vào mạch tách sóng. Đây là một tần khuếch đại chọn lọc, tải là
mạch cộng hưởng có tần số cộng hưởng đúng bằng trung tần.
- Tần tách sóng: có nhiệm vụ tách tín hiệu âm tần ra khỏi tín hiệu sóng mang cao
tần, sau đó đưa tín hiệu vào mạch khuếch đại âm tần.
• SƠ ĐỒ KHỐI CỦA MÁY THU AM VÀ FM STEREO
Hầu hết các máy thu thanh hiện nay đều có 2 chức năng: thu sóng điều biên
Kênh AM
Mạch vào
Mạch KĐCT
Mạch đổi tần
Tách sóng FM
Giải mã Stereo FM
KĐ âm tần
KĐ trung tần
Mạch vào
Mạch KĐCT
Mạch đổi tần
Tách sóng AM
Kênh FM
AM và thu sóng cực ngắn FM Stereo. Sơ đồ khối của máy thu có dạng như sau:
Hình 1.2 Sơ đồ khối máy thu AM, FM Stereo
Th.S Trần Viết Thắng, chủ biên; Ths. Võ Đình Tùng
Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông
4
Trong máy thu thanh hai băng sóng AM & FM có 2 đổi tần riêng biệt, 2 khối
khuếch đại trung tần và âm tần được dùng chung. Dải tần của bộ khuếch đại trung tần
FM rộng hơn vì tần số trung tần FM là 10,7M.
Đối với mạch tách sóng tần số: thường sử dụng sơ đồ tách sóng tỉ lệ vì có độ
nhạy cao và giảm được đầy biên ký sinh.
Khối giải mã stereo: có nhiệm vụ giải mã tín hiệu tổng R+L và hiệu R-L từ ngõ
ra của mạch tách sóng để phục hồi lại tín hiệu hai kênh riêng biệt R & L.
II.MẠCH VÀO:
Là mạch mắc giữa Anten và tần đầu tiên của máy thu, có nhiệm vụ chủ yếu là
nhận tín hiệu từ Anten, chọn lọc các tín hiệu cần thu, do vậy mạch vào thường là mạch
cộng hưởng. Những yêu cầu cơ bản đối với mạch vào:
VK =
U V E
A
- Hệ số truyền đạt lớn và ổn định trên toàn băng sóng :
UV: điện áp đưa đến máy thu.
f
f
f
=
EA: suất điện động cảm ứng trên Anten.
a
0 2 +
tt
- Đảm bảo điện độ chọn lọc: chọn lọc tần số lân cận, tần số ảnh , và
chọn lọc tần số lọc thẳng.
- Đảm bảo độ méo tần số cho phép trong dải tần số làm việc từ fomin → fomax.
II.1) Mạch vào ghép điện dung:
K0
Cgh(5p-20pF)
Q1
VCC
CX
CT
R1
Sơ đồ mạch và và đáp ứng tần số
L1
L2
CE
R2
to
f0 min
f0 max
Hình 1.3 Sơ đồ mạch ghép nối điện dung & đáp ứng tần số
Th.S Trần Viết Thắng, chủ biên; Ths. Võ Đình Tùng
Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông
5
Anten được nối với mạch cộng hưởng thông qua điện dung ghép Cgh. Mạch
cộng huởng là một khung cộng hưởng LC, gồm một tụ xoay Cx, một tụ tinh chỉnh CT
và một cuộn dây L1. Tần số cộng hưởng được điều chỉnh bằng đúng bằng tần số tín
hiệu cần thu fo. Qua cuộn ghép cao tần L1: L2, tín hiệu thu được được đưa đến cực
Base của mạch khuếch đại cao tần.
Trị số của điện dung ghép Cgh= 5 → 30pF
Nhược điểm : Hệ số truyền đạt không đồng đều trên cả băng sóng.
II.2) Mạch vào ghép điện cảm với Anten.
VCC
R1
Q1
L2
K0
Lgh
R2
CT
CX
f0min
f0max
to
L1
Sơ đồ mạch và đáp ứng tần số:
Hình 1.4 Sơ đồ mạch ghép nối điện cảm & đáp ứng tần số
Tín hiệu từ Anten qua cuộn ghép Lgh cảm ứng qua mạch cộng hưởng gồm tụ
Cx, CT và cuộn dây L1. Mạch cộng hưởng được điều chỉnh để chọn lọc lấy tín hiệu cần
thu và cảm ứng sang cuộn L2 để đưa đến cực Base của mạch khuếch đại cao tần.
Hệ số truyền đạt của mạch vào dạng này tỉ lệ với hệ số phẩm chất của khung
cộng hưởng LC. Muốn tăng độ nhạy của mạch phải tăng L1 và giảm Lgh, nhưng
L1cũng không thể tăng quá lớn mà phải chọn dung hòa hai giá trị này để tránh ảnh
hưởng đến tần số cộng hưởng của mạch.
Nhược điểm của mạch ghép điện cảm là hệ số truyền dẫn cũng không đồng đều
trên toàn băng sóng. Tuy nhiên so với mạch ghép điện dung thì mạch này có độ chọn
Th.S Trần Viết Thắng, chủ biên; Ths. Võ Đình Tùng
Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông
6
lọc cao hơn và hệ số truyền dẫn cũng đồng đều hơn nên được sử dụng rộng rãi trong
thực tế.
II.3) Mạch ghép hổn hợp điện cảm – điện dung:
Cgh
K0
CT
CX
L1
L-C
VCC
L
C
Q1
R1
L2
Lgh
f0min
f0max
to
R2
Sơ đồ mạch và đáp ứng tần số :
Hình 1.5 Sơ đồ mạch ghép nối hỗn hợp điện cảm-điện dung
Đây là dạng mạch vào sử dụng đồng thời cả tụ Cgh, và điện cảm Lgh do đó tận
dụng được các ưu điểm và bù trừ được hệ số truyền đạt trên toàn băng sóng cho nên
hệ số truyền đạt của toàn mạch sẽ phẳng hơn đối với các máy thu có nhiều băng sóng,
khi chuyển băng sóng phải thay đổi cả cuộn cộng hưởng L1C và cuộn cảm ứng L2
tương ứng. Một số máy thu chất lượng cao ở mạch vào còn có thêm bộ lọc khử nhiễu
lọt thẳng, tức là nhiễu có tần số đúng bằng trung tần.
III.MẠCH KHUẾCH ĐẠI CAO TẦN
Bộ khuếch đại cao tần có nhiệm vụ khuếch đại tín hiệu điều chế cao tần đến
một giá trị nhất định để đưa cho bộ đổi tần, các mạch khuếch đại cao tần thường được
mắc kiểu CE hoặc CB. Đối với băng sóng AM thì kiểu mắc CE là thích hợp vì tận
dụng được hệ số khuếch đại cao của dạng ghép này, còn đối với băng sóng FM thì
kiểu ghép CB là thích hợp hơn vì có băng thông làm việc rất rộng. Tầng khuếch đại
cao tần cũng có thể là tầng khuếch đại không cộng hưởng với tải là điện trở, điện cảm
hoặc R-L hay biến áp nhưng phổ biến hơn cả vẫn là tải cộng hưởng tại một tần số nào
đó.
Th.S Trần Viết Thắng, chủ biên; Ths. Võ Đình Tùng
Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông
7
VCC
R1
R2
Vout
Q1
Vin
• Sơ đồ mạch khuếch đại cao tần với tải là điện trở:
Hình 1.6 Mạch khuếch đại cao tần tải điện trở
Đây là bộ khuếch đại dải rộng, có hệ số khuếch đại tương đối đồng đều trong
một dải rộng từ vài chục đến vài MHz, tuy nhiên mạch không có khả năng chọn lọc
tần số. Điện trở tải R1 thường được sử dụng trong khoảng vài k Ω .
VCC
R
L
• Sơ đồ mạch khuếch đại cao tần với tải là cuộn cảm mắc nối tiếp với điện trở R
Đối với dạng mạch này thì khi tần số tín hiệu
Q1
thu tăng thì XL sẽ tăng theo ⇒ Z= R+XL tăng
điều này sẽ làm tăng hệ số khuếch đại của
toàn mạch.
Hình 1.7 mạch khuếch đại cao tần với tải là
cuộn cảm mắc nối tiếp với điện trở R
Trong thực tế mạch khuếch đại cao tần với tải cộng hưởng là dạng mạch được
sử dụng rộng rãi hơn cả, mạch này đảm nhận cả nhiệm vụ khuếch đại tín hiệu và chọn
lọc tần số.
Tải của mạch khuếch đại cao tần có thể là mạch cộng hưởng đơn hoặc mạch
cộng hưởng kép với tần số cộng hưởng cố định hoặc có thể điều chỉnh được.
Th.S Trần Viết Thắng, chủ biên; Ths. Võ Đình Tùng
Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông
8
CX1
C3
L2
Uout
C2
Q1
L1
VCC
f0
Xem sơ đồ mạch khuếch đại cao tần với tải là mạch cộng hưởng đơn:
Hình 1.8 mạch khuếch đại cao tần với tải là mạch cộng hưởng đơn
Tải của mạch là khung cộng hưởng L1C, cực C của transistor được mắc vào
một phần của cuộn L1. Tại tần số cộng hưởng fo, hệ số khuếch đại của mạch là lớn
nhất, khi lệch ra khỏi tần số cộng hưởng hệ số khuếch đại của mạch giảm nhanh
chóng, vì vậy mạch có tính chọn lọc với tần số tín hiệu cần thu và loại bỏ các tín hiệu
tần số khác và nhiễu.
Bộ khuếch đại cao tần làm việc ở một dải tần rộng nên khó đảm bảo được hệ số
khuếch đại đồng đều, cho nên trong các máy thu chất lượng cao thường dùng mạch
khuếch đại cao tần có mạch cộng hưởng điều chỉnh liên tục, tần số cộng hưởng được
K2
CT1
1
2
Kiem tra lai
K1
K3
CT2
-E
điều chỉnh đồng bộ với tần số tín hiệu cần thu ở mạch vào nhờ tụ xoay đồng trục.
Ở băng sóng 1, các chuyển mạch K1, K2, K3 đều ở vị trí 1, ở băng sóng 2 các
chuyển mạch này sẽ được nối vị trí 2.
IV.MẠCH ĐỔI TẦN
Th.S Trần Viết Thắng, chủ biên; Ths. Võ Đình Tùng
Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông
9
Mạch đổi tần là mạch biến đổi tín hiệu cao tần điều chế thành các tín hiệu có
tần số thấp hơn và không đổi gọi là trung tần.
Dạng của tín hiệu điều chế sau khi đổi tần không thay đổi mà chỉ thay đổi tần
số sóng mang.
Mạch đổi tần gồm 2 phần: Mạch tạo dao động nội và mạch đổi tần ( trộn tần ).
ftt
f0
Mixer
+
-
fn
Xem sơ đồ sau:
Hình 1.9 Tín hiệu trước và sau trộn tần
Người ta đã chứng minh rằng nếu trộn 2 tín hiệu có tần số khác nhau là f1 và f2
trên một phần tử phi tuyến thì sẽ nhận được ở đầu ra ngoài thành phần f1, f2 còn xuất
hiện các thành phần tổng f1+f2 và hiệu f1-f2. Nếu dùng mạch lọc cộng hưởng ta dễ
dàng nhận được tín hiệu có tần số hiệu f1-f2, và tần số hiệu này cũng chính là trung
tần.
Để tín hiệu trung tần có tần số cố định khi tín hiệu thu từ Anten có tần số fo
biến đổi thì tần số dao động nội cũng phải thay đổi tương ứng, trong máy thu thanh
người ta giải quyết vấn đề này bằng cách sử dụng các tụ xoay đồng trục ở mạch vào
và mạch dao động nội.
ttf = 465KHz hoặc 455KHz và người ta thường chọn fn > f0
Ở máy thu AM,
đúng bằng 1 trung tần. Ngược lại ở máy thu FM do tần số sóng mang cao nên người ta
thường chọn fn < f0 đúng bằng 10,7 MHz = ftt FM
Có 2 dạng mạch đổi tần thông dụng: dạng dùng 1 transistor vừa làm nhiệm vụ
tạo dao động nội vừa làm nhiệm vụ trộn tần, dạng thứ 2 là dùng 2 transistor riêng biệt
để làm 2 nhiệm vụ trên.
Trong hầu hết các sơ đồ mạch, mạch dao động nội thường dùng là khung cộng
Hz
hưởng LC. Tần số dao động nội được xác định theo công thức:
nf =
1 LCπ 2
và để thay đổi tần số này người ta thường thay đổi tụ C
Th.S Trần Viết Thắng, chủ biên; Ths. Võ Đình Tùng
Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông
10
VCC
L5
Vout
Lgh
R1
L3
T1
CX
CT
C2
L4
CT
CX
R2
L1
R2
L2 C1
Xem sơ đồ mạch điện:
Hình 1.10 Mạch trộn tần
Trong sơ đồ trên T1 vừa làm nhiệm vụ dao động vừa làm nhiệm vụ trộn tần.
Điện áp tín hiệu được đưa vào cực B, điện áp dao động nội được đưa vào cực E
Khi tạo dao động thì C1 được xem như nối mass cho cực B, mạch trở thành
ghép BC và thành phần quyết định dao động là khung L4C2, tín hiệu dao động nội
được đưa đến cực E bằng tụ C2, đây chính là thành phần hồi tiếp dương để trộn với tín
hiệu cần thu.
Khi làm nhiệm vụ trộn tần thì C2 và L4 xem như nối mass cho E và T1 là mạch
ghép CE. Tín hiệu trộn tần được đưa vào cực B và lấy ra từ cuộn cảm ứng trên khung
cộng hưởng từ cực C.
Nhược điểm của mạch này là độ ổn định kém do transistor đảm nhận cùng lúc
2 nhiệm vụ dao động và trộn tần.
Th.S Trần Viết Thắng, chủ biên; Ths. Võ Đình Tùng
Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông
11
VCC
R1
L6
L7
C3
T1
R2
L1
L2
C1
C2
VCC
L4
C7
C8
L3
T2
0
VCC
L5
Mạch đổi tần dùng 2 transistor:
Hình 1.11 Mạch đổi tần dùng 2 transistor
Trong sơ đồ mạch trên T1 đóng vai trò mạch trộn tần, T2 đóng vai trò mạch dao
động nội, tần số dao động nội được quyết định bởi L4, C7 và C8
Hoạt động của mạch như sau: tín hiệu cao tần từ khung CL1 cảm ứng qua L2
kết hợp với tín hiệu từ mạch dao động nội cảm ứng trên cuộn L3, được đặt vào cực B
của T1. T1 thực hiện việc trộn lẫn 2 tín hiệu và khuếch đại chọn lọc để lọc lấy tín hiệu
trung tần nhờ khung cộng hưởng CL6 mắc ở cực C của T1. Tín hiệu trung tần này
được cảm ứng qua L7 để đi đến các tầng tiếp theo.
Việc phân cực ( chọn giá trị cho R1, R2 ) là rất quan trọng vì nó ảnh hưởng đến
khả năng trộn tần và khuếch đại của mạch.
Trong các máy thu hiện đại, thường người ta dùng 1 IC để thực hiện các chức
năng: khuếch đại cao tần, tạo dao động nội, trộn và đổi tần. Xem mạch sau ( áp dụng
thu sóng FM )
Th.S Trần Viết Thắng, chủ biên; Ths. Võ Đình Tùng
Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông
12
VCC
L3
C4
VCC
C5
L4
L5
10
12
9
1
CA3005
11
7
3
6
4
5
8
C3
L2
L1
C1
C2
VCC
Hình 1.12 Mạch đổi tần dùng IC
Tín hiệu thu được từ Anten qua mạch ghép đưa vào chân 10 của IC để khuếch
đại và trộn tần.
Chân 10 IC được mắc với khung L2C2 để tạo dao động nội cung cấp cho mạch
trộn tần tại ngõ vào chân 1 nhờ tụ C4.
L3 và C5 là mạch cộng hưởng nối tiếp để chọn lọc tín hiệu trung tần.
V. MẠCH KHUẾCH ĐẠI TRUNG TẦN
Khối khuếch đại trung tần là một mạch khuếch đại cộng hưởng có nhiệm vụ
khuếch đại tín hiệu trung tần đến một giá trị đủ lớn để đưa vào mạch tách sóng, bộ
khuếch đại trung tần quyết định phần lớn độ chọn lọc và độ nhạy của máy thu.
Nếu dùng transistor rồi, khối trung tần có thể gồm 1, 2 hoặc 3 tầng khuếch đại
ghép, còn nếu dùng IC thì mạch khuếch đại trung tần thường được tích hợp chung với
mạch tách sóng.
Th.S Trần Viết Thắng, chủ biên; Ths. Võ Đình Tùng
Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông
13
VCC
C3
C4
L2
L3
Q1
VCC
R1
R3
L1
C2
R2
ftt
C1
Xem sơ đồ mạch khuếch đại trung tần cộng hưởng đơn:
Hình 1.13 Mạch khuếch đại trung tần
• C4L2: khung cộng hưởng tại tần số trung tần
• R1R2: phân cực cho mạch khuếch đại trung tần
• R3: điện trở ổn định nhiệt và đóng vai trò mạch hồi tiếp dòng nối tiếp
• C2: tụ thoát cao tần ( loại bỏ hồi tiếp áp nối tiếp )
• Tụ C3: hồi tiếp áp song song để ổn định tín hiệu ra
Mạch có hệ số khuếch đại rất lớn tại tần số trung tần, tại các tần số khác hệ số
khuếch đại giảm nhanh chóng.
Ưu điểm: hệ số khuếch đại khá lớn, độ chọn lọc cao
Nhược điểm:
• Dải thông hẹp, độ trung thực kém
• Muốn tăng độ nhạy của máy thu thường người ta chọn phương pháp tăng độ
khuếch đại của mạch khuếch đại trung tần, tuy nhiên trong mạch trên, khi tăng
hệ số khuếch đại → hiện tượng tự kích. Vì vậy người ta thường mắc thêm tụ
C3 để tạo mạch hồi tiếp âm áp song song cho mạch
Th.S Trần Viết Thắng, chủ biên; Ths. Võ Đình Tùng
Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông
14
VCC
Vout
Q1
R3
Vin
C2
ftt
C1
Mạch khuếch đại cộng huởng kép:
Hình 1.14 Mạch khuếch đại trung tần cộng hưởng kép
Nguyên tắc hoạt động tương tự như mạch cộng hưởng đơn, nhưng trong mạch
này sử dụng bộ ghép hai khung cộng hưởng tại các tần số lân cận trái và phải của tần
số trung tần. Kết quả ta được đặc tuyến của mạch như hình trên, điều này cải thiện
được khuyết điểm băng tần hẹp của mạch cộng huởng đơn.
Mạch khuếch đại trung tần sử dụng mạch cộng hưởng có tham số tập trung (
VCC
VCC
Q1
K/D cong huong
L1
L2
C3
C1
C2
L3
yellow
white
red
hay bộ lọc tập trung )
Hình 1.15 mạch khuếch đại trung tần tham số tập trung
Hiện nay trong một số sơ đồ máy hiện đại người ta còn dùng bộ lọc gốm áp
điện, có kích thước nhỏ, hệ số phẩm chất cao. Bộ lọc dạng này hoạt động dựa trên
nguyên lý áp điện.
Th.S Trần Viết Thắng, chủ biên; Ths. Võ Đình Tùng
Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông
15
In
Out
0
Hình 1.15 Bộ lọc theo nguyên lý áp điện
Khi đặt vào ngõ vào In 1 điện áp có tần số đúng bằng tần số dao động riêng của
tinh thể thạch anh sẽ tạo ra được 1 dao động cơ học trên tinh thể này với tần số dao
động đúng bằng tần số dao động của nó. Tại đầu cuối của tinh thể này người ta áp một
điện cực vào để tạo ra tín hiệu điện có biên độ đủ lớn và tần số lựa chọn.
VI. MẠCH TÁCH SÓNG
1. Tách sóng biên độ
Mạch tách sóng biên độ thường sử dụng là mạch tách sóng diode. Nếu diode
mắc nối tiếp với điện trở tải gọi là tách sóng diode, nếu diode mắc song song với điện
trở tải gọi là tách sóng song song. Mạch tách sóng song song được dùng trong trường
hợp cần ngăn thành phần một chiều với trung tần. Tuy nhiên, trong thực tế người ta
D1
C
VR
Tang khuech dai
hay dùng mạch tách sóng nối tiếp.
Hình 1.16 mạch tách sóng nối tiếp
Nguyên lý hoạt động của mạch: diode D1 và tụ C trong mạch đóng vai trò mạch
chỉnh lưu cao tần có tác dụng chỉnh lưu và lọc thành phần tín hiệu trung tần và giữ lại
thành phần tín hiệu âm tần.
Do mạch tách sóng chỉ hoạt động ở tần số trung tần nên việc chọn loại diode và
giá trị tụ C phải phù hợp.
Trong thực tế C = 5 → 20nF; R = 5 → 10 KΩ. Diode tách sóng phải sử dụng
loại chuyên dùng.
Trong một số máy thu người ta còn sử dụng mạch tách sóng dùng transistor.
Thông thường trong các mạch này, transistor được phân cực ở chế độ khuếch đại yếu.
Th.S Trần Viết Thắng, chủ biên; Ths. Võ Đình Tùng
Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông
16
VCC
T1
E+
L2
C3
L1
Dạng mạch như sau:
Hình 1.17 Mạch tách sóng dùng Transistor
Tín hiệu trung tần cảm ứng trên cuộn L2 được đưa đến cực B của T1 để khuếch
đại. Tín hiệu sau khi khuếch đại được lọc bởi tụ C3, chỉ giữ lại thành phần tín hiệu âm
tần lấy ra nhờ biến trở tải để đưa đến mạch khuếch đại âm tần.
2. Mạch tách sóng tín hiệu điều tần :
Mạch sử dụng phổ biến là mạch tách sóng tỉ lệ ( FM radio detector ). Dạng
D1
U1'
R1
C4
R3
Vc
L2
C6
C3
R2
D2
C5
-U1'
L1
R4
U0
L3
C1
C2
den K/D am tan
mạch như sau:
Hình 1.18 Mạch tách sóng điều tần tỉ lệ
*
*
Tín hiệu điều tần cảm biến trên cuộn L2 tạo ra hai điện áp bằng nhau nhưng
1U và -
1U ). Hai diode D1, D2 mắc ngược chiều để nạp cho tụ C6
ngược pha 1800 (
một điện áp không đổi.
Th.S Trần Viết Thắng, chủ biên; Ths. Võ Đình Tùng
Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông
17
Tụ điện C4 = C5 ; điện trở R1 = R2. Điện áp tại điểm giữa cuộn dây L2 đúng
bằng điện áp tín hiệu trung tần Utt nhờ tụ ghép C2, do vậy điện áp đặt trên hai đầu D1
và D2 có giá trị lần lượt là :
1
1
ttU U+
ttU U−
và
Hai thành phần điện áp này được tách sóng biên độ nhờ diode D1, C4, R1 và D2,
C5, R2.
Khi tần số thay đổi điện áp trên C4 và C5 thay đổi làm cho điện áp ra thay đổi
theo, nhờ đó tín hiệu âm tần được hồi phục.
VII. MẠCH TỰ ĐỘNG ĐIỀU CHỈNH HỆ SỐ KHUẾCH ĐẠI
Do nhiều nguyên nhân mà tín hiệu do máy thu thu được có thể không đồng đều
nhau, lúc mạnh, lúc yếu điều đó dẫn đến âm lượng thay đổi lúc to, lúc nhỏ. Để hạn chế
điều này và giữ cho âm lượng máy thu ổn định khi tín hiệu vào thay đổi trong một
phạm vi rộng, thông thường trong các máy thu thanh được thiết kế thêm mạch tự động
điều chỉnh hệ số khuếch đại cho các tần khuếch đại cao tần và trung tần. Khi tín hiệu
thu yếu, hệ số khuếch đại các tầng tăng lên và khi tín hiệu thu tăng lên thì hệ số
VCC
D1
T1
VCC
L2
R1
Rf
L1
R2
khuếch đại của các tầng này giảm đi. Xem mạch sau:
Hình 1.19 Mạch tự động điều chỉnh hệ số K/Đ trung tần
Trên đây là sơ đồ mạch tự động điều chỉnh hệ số khuếch đại cho một tầng
khuếch đại trung tần. Trong đó R1, R2 là mạch phân cực ban đầu cho tầng khuếch đại
T1. Khi tín hiệu thu lớn, điện áp ngõ ra mạch tách sóng D1 âm mạnh, thành phần điện
áp này được hồi tiếp một phần về phân cực lại cho T1 nhờ điện trở hồi tiếp Rf, điều
này làm T1 dẫn yếu do đó giảm độ khuếch đại của mạch.
Th.S Trần Viết Thắng, chủ biên; Ths. Võ Đình Tùng
Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông
18
Khi tín hiệu thu nhỏ, điện áp sau mạch tách sóng D1 ít âm hơn, điều này làm
tăng điện áp phân cực T1 và làm tăng hệ số khuếch đại của mạch.
Cấu trúc của dạng mạch trên đơn giản nhưng mắc phải một nhược điểm lớn là
làm thay đổi điểm làm việc tĩnh của T1 cho nên dễ dẫn đến hiện tượng méo dạng tín
hiệu.
Để cải thiện nhược điểm này, trong thực tế người ta sử dụng mạch phân dòng
VCC
Q1
A
B
E+
C1
C
L1
Tu mach DET
bằng diode. Xem mạch sau:
Hình 1.20 Mạch phân dòng dùng diode
Transistor Q1 là tầng khuếch đại trung tần đầu tiên sau bộ đổi tần. Diode D
được mắc giữa điểm A và B để làm nhiệm vụ phân dòng. Khi chưa có tín hiệu, mạch
được điều chỉnh sao cho điện thế tại điểm B dương hơn điểm A, diode phân cực
ngược, xem như hở mạch. Mạch cộng hưởng L1, C1 hoạt động bình thường.
Khi tín hiệu vào lớn, điện áp tại C từ tầng tách sóng hồi tiếp về làm transistor
Q1 dẫn yếu, dòng điện IC giảm, kéo theo điện áp tại B giảm, lúc này điện áp tại A lại
lớn do đó diode phân cực thuận, điểm A xem như nối tắt với điểm B làm tín hiệu vào
giảm nhanh chóng. Điều này làm giảm đáng kể tín hiệu ra của mạch.
VIII. MÁY THU FM STEREO
Nguyên tắc điều chế tín hiệu FM hai kênh L, R ở Việt Nam như sau: Trước
tiên, tín hiệu L và R được đưa vào khối mạch ma trận để tạo thành tín hiệu tổng L+R
và tín hiệu L-R. Tín hiệu L+R được đưa đến bộ trộn ngang qua một dây trễ. Tín hiệu
L-R được đưa đến mạch điều biên cân bằng sử dụng tần số sóng mang phụ 38Khz.
Rồi đưa đến bộ trộn tín hiệu để trộn lẫn với tín hiệu L+R đã được làm trễ.
Th.S Trần Viết Thắng, chủ biên; Ths. Võ Đình Tùng
Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông
19
Vì mạch điều chế cân bằng đã triệt tiêu tần số sóng mang phụ 38KHz nên ta
phải mở rộng thêm tín hiệu sóng mang chính ( tín hiệu lái) 19KHz vào bộ trộn và đưa
Delay
Ma trận
Mạch cộng
ra tầng khuếch đại phát FM.
Máy phát FM
Điều biên cân bằng
L+R
19KHz
L-R L-R
38KHz
Nhân tần
19Khz 38Khz 54
L R
Hình 1.21 Sơ đồ khối máy phát FM Stereo
Do cấu trúc của máy phát FM Stereo có dạng như trên, nên sơ đồ khối của máy
IF
L+R
Matrận
2R 2L
Tách sóng FM
LPF 0-16K
L-R
Tách 19KHz
BBF 22-54K
Tách sóng biên độ
38KHz
So pha
Chia tần
VCO 76K
Chia tần
thu FM Stereo có dạng.
Hình 1.22 Sơ đồ khối máy thu Stereo
Sau mạch tách sóng FM ta nhận được 3 tín hiệu: tín hiệu L+R được tách ra nhờ
LPF; tín hiệu R-L được điều biên tại tần số 38KH và tín hiệu lái 19KHz. Để phục hồi
tín hiệu L – R người ta sử dụng bộ dao động VCO được điều khiển bởi sóng mang
19KHz dao động tạo ra bởi VCO ( 76KHz) được chia đôi để đưa đến mạch tách sóng
Th.S Trần Viết Thắng, chủ biên; Ths. Võ Đình Tùng
Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông
20
biên độ hồi phục tín hiệu L – R. Tín hiệu L + R và L – R được đưa vào khối ma trận
để tạo tín hiệu 2L, 2R.
