Xem mẫu
- 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 Ωmin÷Ωmax,
ta coù:
VΩ = VΩ.cosΩt (1.1)
Taûi tin laø dao ñoäng cao taàn:
Vωo = V0.cosω0t (1.2)
Töø (1-1) vaø (1-2) ta ñöôïc tín hieäu ñieàu bieân coù daïng:
VAM (t ) = (V0 + VΩ cos Ωt )cos ω0 t
⎛ V ⎞
= V0 ⎜1 + Ω cos Ωt ⎟ cos ω0 t
⎜ ⎟
⎝ V0 ⎠
= V0 (1 + m cos Ωt )cos ω0 t (1.3)
VΩ
Trong ñoù: m = laø heä soá ñieàu cheá hay coøn goïi laø ñoä saâu ñieàu cheá. Heä soá
V0
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 mmax = 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 Vmax, Vmin vaø aùp duïng coâng
thöùc:
Vmax − Vmin
V V − Vmin
m= Ω = 2 = max
Vmax + Vmin Vmax + Vmin
(1.4)
V0
2
- Khi m = 1 ta coù Vmax = 2V0 vaø Vmin = 0.
Bieán ñoåi löôïng giaùc coâng thöùc (1.3) ta coù:
mV0 mV0
VAM = V0 cos ω0 t + cos(ω0 + Ω )t + cos(ω0 − Ω)t (1.5)
2 2
V0
VΩ
t t
0 0
VAM
3
2
1
t
m1 t
2
0
- 2
- 4
- 6
0 5 1 0 1 5 2 0
Hình 1.1 Daïng tín hieäu VΩ, V0 vaø tín hieäu ñieàu bieân VAM
- Nhö vaäy khi ñieàu VAM
V0
cheá ñôn aâm phoå cuûa tín
hieäu ñieàu bieân AM coù ba
mV0
thaønh phaàn: Taûi tin coù taàn
soá ω0 vaø coù bieân ñoä V0; hai 2
ω
dao ñoäng bieân coù taàn soá ω0
mV0 0 ω0 - Ω ω0 ω0 + Ω
± Ω vaø coù bieân ñoä
2
nhö hình 1-2,a. Khi m=1 VΩ
V
thì VAM = 0
2
Neáu ta ñieàu cheá ω
moät daõi aâm taàn
(Ωmin÷Ωmax) vaøo taûi tin, ta 0 Ωmin Ωmax
seõ coù phoå cuûa tín hieäu AM
nhö hình 1-2,c.
Ta thaáy ngoaøi taûi
tin ω0 coù bieân ñoä V0 coøn
coù hai bieân taàn: bieân taàn ω
treân coù taàn soá töø (ω0 - ω0
0 ω0 - Ωmax
Ωmin) ñeán (ω0 + Ωmax) vaø ω + Ωmax
ω0 - Ωmin ω0 + Ωmin 0
bieân taàn döôùi coù taàn soá töø
Hình 1-2 Phoå cuûa rín hieäu AM
(ω0 - Ωmax) ñeán (ω0 + Ωmin)
ñoái xöùng qua taûi tin.
Thöïc chaát phoå cuûa caùc dao ñoäng hai bieân khoâng ñoàng ñieàu nhau maø caøng xa
ω0 thì 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:
V20
Pωo = (1.6)
2RL
- • Coâng suaát bieân taàn:
2
⎛ mV0 ⎞ 1 m2
Pbt (ω0 + Ω ) = Pbt (ω0 − Ω ) =⎜ ⎟ = Pω0 (1.7 )
⎝ 2 ⎠ 2R L 2
m2
Pbt = Pbt (ω0 + Ω ) + Pbt (ω0 − Ω ) = Pω0 (1.8)
2
Pω0
Khi ñieàu cheá saâu (100%): m = 1 thì Pbt = (1.9)
2
• Töø (1.3) ta coù: VAmmax = V0(1+m)
V02 (1 + m )
2
= Pω0 (1 + m )
2
Do ñoù: PAM max = (1.10)
2R L
Khi m = 1 thì PAMmax = 4Pωo (1.11)
Vaäy coâng suaát trung bình trong moät chu kyø ñieàu cheá:
m ⎛ m2 ⎞
PAM = Pω0 + Pbt = Pω0 + Pω0 = Pω0 ⎜1 +
⎜ ⎟ (1.12 )
2 ⎝ 2 ⎟
⎠
Neáu m = 1 thì PAM = 3/2 Pωo (1.13)
⇒ Pbt = 1/3 PAM (1.14)
• Heä soá lôïi duïng coâng suaát:
Pω0 m 2
Pbt 1
k= = 2 =
2
(1.15)
PAM ⎛ m ⎞ 2
Pω0 ⎜1 + ⎟
⎜ 2 ⎟ m +1
2
⎝ ⎠
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(2ω0 ± 2ωΩ ) + I(2ω0 ± 3ωΩ ) + ....
Trong ñoù: k =
I ( ω 0 ± ωΩ )
I(ωt ± nωs) (n ≥ 2) laø bieân ñoä caùc thaønh phaàn doøng ñieän öùng vôùi haøi baäc cao
cuûa tín hieäu ñieàu cheá;
I(ωt ± ωs) 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
UΩ
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 Hình 1-3: Ñaëc tuyeán ñieàu cheá tónh.
ñieàu cheá tónh ñöôïc bieåu dieãn treân hình 1- A–Giaù trò cöïc ñaïi; B–Taûi tin chöa ñieàu cheá
3.
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 ωt ± 2ωs coù 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(Fs)⏐Us = const
Heä soá meùo taàn soá ñöôïc xaùc ñònh theo bieåu thöùc:
M= m0 Hoaëc M = 20logM (1.17)
dB
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(2Fmax)
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(θ = 1800) hoaëc phaân tích theo chuoãi Fourier
khi maïch laøm vieäc ôû cheá ñoä maø goùc caét θ < 1800 (cheá ñoä lôùp AB, B, C). phöông
phaùp tính toaùn cho hai tröôøng hôïp ñoù nhö sau:
a). Tröôøng hôïp 1: θ = 1800 .
Giaû thieát maïch ñieàu bieân duøng Diode (hình 1-5). Neáu caùc tín hieäu vaøo
thoûa maõn ñieàu kieän ⏐V0⏐ + ⏐VΩ⏐ < ⏐E⏐ (2.18)
thì maïch laøm vieäc ôû cheá ñoä A (θ = 1800) Haøm soá ñaët tröng cho phaàn töû phi
tuyeán (diode) xung quanh ñieåm laøm vieäc ñöôïc bieåu dieãn theo chuoãi Taylor:
iD = a1uD + a2uD2 + a3uD3 +… (1.18)
vôùi uD = ED + U0cos0t + UΩcosΩt
Thay uD vaøo bieåu thöùc (1.18), nhaän ñöôïc:
ID = a1(E + U0 cosω0t + UΩcosωΩt) + a2(E + U0 cosω0t + UΩcosωΩt)2 + +
a3(E + U0 cosω0t + UΩcosωΩt)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 = … = a2n+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 i
0 E UD 0 t
D
D
0 UD
1k
CB
1uF
ω0
10V
+
+ E0 -
t
a) ωΩ
b
Hình 1.5 Ñieàu bieân ôû cheá ñoä A
a) Maïch ñieän duøng Diode; b) Ñaët tuyeán cuûa Diode
ω0 + ωΩ
ω0 - ωΩ
ω0 + 2ωΩ
2ω0 + ωΩ
2ω0 - ωΩ
ω0 - 2ωΩ
ω0 + 3ωΩ
2ω0 + 2ωΩ
ωΩ
2ω0
2ω0 - 2ωΩ
ω0 - 3ωΩ
2ωΩ
3ωΩ
ω
Hình 1.6 Phoå cuûa tín hieäu ñieàu bieân khi maïch laøm vieäc ôû cheá ñoä A
- b) Tröôøng hôïp 2: θ < 1800
Khi θ < 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 uD ≤ 0
ID = (1.20)
SuD khi uD >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 iD theo chuoãi Fourier nhö sau:
ID = I0 + i1 + i2 +…+ in +…= Io + I1cosω0t + I2cos2ω0t +..+ Incosnω0t (1.21)
Trong ñoù:
I0: thaønh phaàn doøng ñieän moät chieàu;
I1: bieân ñoä thaønh phaàn doøng ñieän cô baûn ñoái vôùi taûi tin;
I2, I3,…,In: bieân ñoä thaønh phaàn doøng ñieän baäc cao (haøi baäc cao) ñoái vôùi taûi
tin;
I0, I1, I2,…, In ñöôïc tính toaùn theo caùc bieåu thöùc xaùc ñònh heä soá cuûa chuoãi
Furier:
1
θ
⎫
I0 = ∫ i D dωt ⎪
π0 ⎪
2
θ ⎪
I1 = ∫ i D cos ω0 tdω0 t ⎪ ⎪
π0 ⎬ (1.22)
................................... ⎪
⎪
n
θ ⎪
I n = ∫ i D cos nω0 tdω0 t ⎪
π0 ⎪
⎭
Theo bieåu thöùc (1.20):
iD = SuD = S(E + UΩcosωΩt + U0cosω0t) (1.23)
- Khi ω0t = θ thì ID = 0 (hình 2-6), do ñoù ta coù:
0 = S(E + UΩcosωΩt + U0cosθ) (1.24)
Laáy (2-22) tröø (2-23) ta coù :
iD = SU0 (cosω0t - cosθ) (1.25)
Bieåu thöùc (1.25) laø moät daïng khaùc cuûa (1.23), noù bieåu dieãn söï phuï thuoäc cuûa
iD vaøo cheá ñoä coâng taùc (goùc caét θ).
Bieân ñoä thaønh phaàn cô baûn I1 (thaønh phaàn höõu ích):
θ
2
I1 = ∫ SU t (cos ω0 t − cos θ) cos ω0 tdω0 t
π0
⎛ ⎞
= SU t ⎜ θ − 1 sin 2θ ⎟ (1 . 26 )
π ⎝ 2 ⎠
Do ñoù trò töùc thôøi cuûa thaønh phaàn cô baûn:
SU t ⎛ 1 ⎞ (1.27)
i1 = ⎜ θ − sin 2θ ⎟ cos ωt t
π ⎝ 2 ⎠
Ôû ñaây θ xaùc ñònh ñöôïc töø bieåu höùc (1-24)
E + U Ω cos ωΩ t (1.28)
cos θ = −
U0
- iD iD
UD
0
0
UD D
D
0 θ
U0 1
CB
1uF
UΩ(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 udb vaø ñieän aùp vaøo u0 laø quan heä tuyeán tính. Tuy nhieân, khi
uΩ 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:
Uñb = (E + UΩcosωΩt)U0cosω0t
U UΩ U UΩ
Hoaëc u ñb = EU 0 cos ω0 t + 0 cos(ω0 + ω Ω )t + 0 cos(ω0 − ω Ω )t (1 . 29)
2 2
- Theo (1-28) phoå cuûa tín hieäu ra coù taûi tin vaø hai bieân taàn mong muoán.
Uñb
E UΩ UΩ 3
Uñb UΩ 2
K
UΩ 1
U0
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 = Vωo vaø V2 = VΩ, cho chuùng taùc duïng vaøo phaàn töû phi tuyeán ta
coù:
i=f(V1+V2)=a0+a1V1+a1V2+a2V12+
a2V22+2a2V1V2+a3V13+3a3V12V2+3a3V1V22+a3V23+… (1.31)
• Ñeå coù tín hieäu ñieàu bieân ôû ngoõ ra, chuùng ta caàn laáy ra:
a1V1 laø thaønh phaàn taàn soá soùng mang (taûi tin): ω0
2a2V1V2 laø thaønh phaàn hai daûi bieân treân (ω0 + Ω) vaø bieân döôùi (ω0 - Ω)
• Neáu ta duøng maïch
loïc coù taàn soá coäng D
höôûng: ωCH = ω0 Vωo 1uH 1
nhö ôû hình 1-9 vaø daûi L R
thoâng coù beà roäng D =
2Ω, ta seõ loïc ñöôïc VΩo
hai thaønh phaàn treân
Hình 1-8 Ñieàu bieân moät veá
vaø coù tín hieäu ñieàu
bieân thoâng thöôøng.
• Nhöng caùc soá haïng 3a3V1V22 seõ goàm hai thaønh phaàn taàn soá ω0 vaø ω0 ±
2Ω vì cos2x = ½(1 + cos2x). Do Ω
- Trong hình 1-9a, ñieän aùp ñaët treân D1 vaø D2 laàn löôïc laø:
u1 = UΩcosωΩt + U0cosω0t
(1.32)
u2 = - UΩcosωΩt + U0cosω0t
Doøng ñieän qua caùc diode ñöôïc bieåu dieãn thaønh chuoãi Taylor:
i1 = a0 + a1u1 + a2u12 + a3u13 +…
(1.33)
i2 = a0 + a1u2 + a2u22 + 3
a3u2 +…
Doøng ñieän ra: i = i1-i2 (1.34)
Thay (2-32), (2-33) vaøo (2-34) ta coù:
i = AcosωΩt+ Bcos3ωΩt+ C[cos(ω0+ωΩ)t+ cos(ω0-ωΩ)t]+ D[cos(2ω0+ωΩ)+
cos(2ω0-ωΩ)t] (1.35)
Trong ñoù:
A = UΩ2a1+3a3U02+½(a3UΩ2)
B = ½(a3UΩ3)
1.36
C =2a2UΩU0
D=3/2(a3UΩU0)
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
C i1
- UCC
UΩ U0
UΩ Uñb + Uñb
C D2
i2
b)
a) U0
ω0 - ωΩ
ω0 + ωΩ
2ω0 + ωΩ
2ω0 - ωΩ
ωt -3ωΩ ω0 ωt +3ωΩ 2ω0
0 ωΩ 3ωΩ
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, D2 laø i1 vaø
doøng ñieän ra cuûa maïch ñieàu cheá caân baèng goàm D3, D4 laø iII . Theo 1.35:
II= AcosωΩt+ Bcos3ωΩt+ C[cos(ω0+ωΩ)t+ cos(ω0-ωΩ)t]+ D[cos(2ω0+ωΩ)+
cos(2ω0-ωΩ)t] (1.37a)
III = iD3- iD4 (1.37b)
Trong ñoù:
iD3= a0 +a1u3+a2u32+a3u33+…
1.38
iD4= a0 +a1u4+a2u42+a3u43+…
Vôùi u3vaø u4 laø ñieän aùp ñaët leân D3vaø D4, ñöôïc xaùc ñònh nhö sau:
- u3=-U0cosω0t-UΩcosωΩt
1.39
u4=-U0cosω0t-UΩcosωΩt
D
CB D
UΩ Uñb
ω0 + ωΩ
ω0 - ωΩ
CB D
D
U0
ω
0 ω0
Hình 1.10: Maïch ñieàu bieân voøng.
a) Maïch ñieän; b) Phoå tín hieäu
Thay (1.38), (1.39) vaøo (1-37b) ta ñöôïc:
iII=- AcosωΩt - Bcos3ωΩt+ C[cos(ω0+ωΩ)t+ cos(ω0-ωΩ)t]- D[cos(2ω0+ωΩ)+ cos(2ω0-
ωΩ)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:
iñb = iI+iII= 2 C[cos(ω0+ωΩ)t+ cos(ω0-ωΩ)t] (1.41)
Vaäy duøng maïch ñieàu cheá voøng coøn coù theå khöû ñöôïc caùc haøi baäc leû cuûa ωΩ
vaø caùc bieân taàn cuûa 2ω0, 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 t
moät maïch nhaân. Nguyeân 0
taéc nhaân ñöôïc minh hoïa U0
treân hình 1-11. Giaû thieát
taûi tin laø daõy xung hình
chöõ nhaät. Tuøy thuoäc vaøo t
söï thay ñoåi cuûa taûi tin, 0
luùc thì D1, D2 môû , luùc thì
D3 vaø D4 môû, caëp diode Uñb
coøn laïi ngaét laøm cho tín
hieäu vaøo uΩ thay ñoåi cöïc
tính theo nhòp cuûa u0. Taùc UΩ t
duïng cuûa maïch ñieàu cheá 0
voøng ñuùng nhö moät maïch
nhaân.
Hình 1-11: Minh hoïa taùc duïng cuûa maïch
ñieàu cheá voøng nhö moät maïch nhaân
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 (ξ= 0,85 ÷0,95ξth) 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 θ = 900. Treân hình 1-13 laø moät maïch ñieàu
bieân collector bieán ñoåi theo ñieän aùp aâm taàn:
V*CC =VCC + VΩcosΩt (1.42)
VCC: ñieän aùp nguoàn cung caáp trong tröôøng hôïp soùng mang khoâng ñieàu
cheá.
VΩ:Bieân ñoä ñieän aùp aâm taàn töø boä khueách ñaïi coâng suaát aâm taàn.
- C→∞ L
Ra
C1 C2
Lch
Vωo C→∞
Tôùi boä KÑCS aâm taàn
VCC
VΩ
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:
Vωo + VΩ < VCemax= BVCEO (1.43)
Trong ñoù :
- Vωo: ñieän aùp cao taàn cöïc ñaïi ôû collector khi m=1;
- BVCEO: 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:
PTB = Pωo(1+m)2/ηCH (1.44)
ηCH: hieäu suaát cuûa maïch coäng höôûng.
• Trong tröôøng hôïp toång quaùt, ñaët tuyeán ñieàu cheá IC1(VCC) laø phi tuyeán nhö
hình 2-14. Khi ñoù:
• IC1 = IC1max(VCC/VCcmax)1-δ (1.45)
δ : heä soá bieán thieân 0 ≤ δ ≤ 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.
IC1
- VAM+
Vωo
VR VAM
VΩ
0
VCC
Hình 1-14:ÑBCB
Hình 1-13: Ñaëc tuyeán
Transistor
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 Ω
=10Khz. Tín hieäu taûi tin coù bieân ñoä V0=5mV vaø taàn soá ω0=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 (2π*106) t
VΩ
Ta laïi coù: m= ⇒ VΩ = mV0 = 2*0.005 =0.01
V0
⇒ Tín hieäu ñieàu cheá:
nguon tai.lieu . vn