Giáo trình thiết bị thu phát 7 pps

Sau đó nếu ta đưa tín hiệu Vra vào mạch tách sóng FM và đưa vào mạch dao động ký ta sẽ có dạng đặc tuyến chữ S như hình vẽ với điều kiện dải tần số f0min  f0max được thiết kế trong khoả

Giả sử cần đo một tần số fx nào đó, trước tiên ta chọn tầm bằng cách chọn một trong các cuộn dây L, L’, L’’, L’’’, sau đó chỉnh biến trở RV đến lúc tương ứng với

A chỉ giá trị cực đại  đọc được giá trị của fx khắc trên bảng khắc độ của RV Máy đo này có khung cộng hưởng L, CV được nhận năng lượng từ một khung cộng hưởng khác nên gọi là máy đo sóng hấp thụ

4.4.8 Máy đo trường

L, CV là khung cộng hưởng của 1 mạch dao động tự kích

f (MHz)

V O

Hình 4.23

Tín hiệu dao động quét có dạng răng cưa (hình 1) sẽ cùng với VDC phân cực cho varicap CV làm cho điện áp phân cực tăng tuyến tính Do đó khung dao động

L, CV sẽ tạo tần số từ f0min đến f0max Sau đó nếu ta đưa tín hiệu Vra vào mạch tách sóng FM và đưa vào mạch dao động ký ta sẽ có dạng đặc tuyến chữ S như hình vẽ với điều kiện dải tần số f0min  f0max được thiết kế trong khoảng trung tần FM, AM của máy thu Máy này có thể kết hợp với máy đánh dấu và dao động ký để làm xuất hiện dạng sóng của đáp tuyến băng thông trung tần trong máy thu hình hệ FCC Thiết bị này gọi là máy phát sóng quét và đánh dấu (sweep and marker)

4.4.10 Volkế DC

Khóa K dùng để chuyển (tầm ảo) 15V, 150V, 1500V

Từ dao động thạch anh chuẩn 27MHz ta ghép qua biến thế cảm ứng L1, L2 Thiết kế L2=23 H Định chuẩn sao cho ở tầm tối đa 15V, 150V, 1500V thì L2,

CV cộng hưởng đúng tại tần số f = 27MHz và khi đó A kế chỉ giá trị cực đại Nếu điện áp DC cần đo < 15V thì tần số cộng hưởng L CV bây giờ sẽ lệch giá trị 27MHz và kim điện kế sẽ chỉ giá trị bé hơn Khi đổi tầm đo, tùy thuộc vào vị trí 1,

2, 3 mà các điện trở R1, R2, R3, R4 hình thành cầu phân áp để suy giảm điện áp 150V và 1500V xuống còn tối đa là 15V

f (MHz)

AV

Hình 4.24

Dao động

thạch anh

1000p

C1 D

C2

5000p

R1

1M

K 1

2 3

R2

R3

R4

150V

1500V

Điện

áp DC

từ 0 đến 1500V 15V

L2 L1

A

Hình 4.25

52 CHƯƠNG 5

kỹ thuật chuyển đổi đIện áp sang tần số và tần số sang

đIện áp

5.1 Bộ chuyển đổi điện áp sang tần số

5.1.1 SƠ ĐỒ KHỐI

Kỹ thuật FM tần số thấp là một phương thức biến đổi điện áp sang tần số gọi tắt

là chuyển đổi V TO F Kỹ thuật này được sử dụng khá phổ biến trong các mạch xử lý tín hiệu truyền tải hay lưu trữ thông tin Ưu điểm của kỹ thuật này là nhờ công nghệ chế tạo vi mạch để có độ tuyến tính cao trong chuyển đổi V sang F Độ di tần có thể đạt đến giá trị cực đại Các ứng dụng phổ biến là trong các mạch thu phát hồng ngoại, thông tin quang, thu phát tín hiệu điều khiển từ xa, các loại tín hiệu số, hoặc lưu trữ dữ kiện, thông tin trên băng cassette Thông thường bộ chuyển đổi có thể kết hợp với một PLL để có độ chính xác cao và luôn luôn có tính thuận nghịch, nghĩa là có thể chuyển đổi từ điện áp sang tần số và ngược lại từ F sang V

5.1.2 HOẠT ĐỘNG CỦA MẠCH

Bộ chuyển đổi V sang F thường có 3 khối:

So sánh điện áp

MonoStable

RC

R in

I 2

C

I CC

I C nạp

xã

I 1

I C =I 2 – I 1 = I 2 + V in /R in

t 1

V in1 > V in2 > V in3

t 1 : I 2 mở

t 2 : I 2 tắt

fout

VC

0V

Hình 5.1

53

- Mạch tích phân kết hợp với nguồn 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 mà 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 được đưa trở về mở nguồn dòng để tạo ra dòng không đổi I2 Dòng I2 chia làm 2 phần: I2 = IC+I1, trong đó

IC là dòng nạp cho tụ C của mạch tích phân làm cho điện áp trên tụ (tức là điện áp ở đầu ra của bộ tích phân) có độ dốc âm như hình vẽ Còn dòng I1 thì chạy qua Rin Bộ

so sánh điện áp sẽ so sánh mức điện áp trên đầu ra bộ tích phân và giá trị 0 (masse) để tạo 1 xung kích mở mạch Monostable

Trong thời gian t2, điện áp trên đầu ra của mạch Monostable bằng 0 làm đóng (khóa) nguồn I2 Tụ C sẽ phóng điện qua Rin bằng dòng I1 Năng lượng nạp cho tụ C trong thời gian t1 sẽ được phóng hết trong thời 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 là chu kỳ hoạt động của mạch T phụ thuộc vào vin, I2, Rin và C

5.1.3 THIẾT LẬP QUAN HỆ GIỮA v in VÀ f out

Trong thời gian t1: tụ nạp điện bằng dòng IC

in

in C

R

v I I I

I  2  1  2  với

in

in R

v

I1  Điện tích nạp cho tụ:

1 2

1 1 2

R

v I t I I t I q

in

in C

(1) Trong thời gian t2: dòng I2 = 0, tụ C sẽ xả điện bằng dòng cố định I1= (-vin/Rin)

Điện tích do tụ xả:

54

1 2 t2

R

v t

I q

in

in

C  

(2) Điện tích nạp và xả trên tụ bằng nhau nên từ (1) và (2) ta suy ra:

1 2 2 1

2 1

2

t.

v

R I t t T

t R

v t ) R

v I

in in in in

in in

















1 2

1

t R I

v T

f

in

in out   (3)

Từ (3) suy ra: fout tỷ lệ với vin với điều kiện I1<< I2

C: không xuất hiện trong biểu thức do đó C không câng phải là loại có độ chính

xác cao lắm

1

2R t I

v f

in

in out 

5.2 Một số vi mạch chuyển đổi V sang F

5.2.1 KHẢO SÁT IC RC 4151

1

2

3

4

5

6

7

8

RC4151

R 0

6.8K

R’ 0

R L

47K Vlogic

f 0

C 0

.01

R 4 12K

R 5

5K

R S

R 3

100K

R 2 47K

C B 1F

R 1

100K 1

C2 1

Vin

Hình 5.2

55 Loại IC này được sử dụng rất rộng rãi trong các mạch tiêu biểu và tần số ngõ ra đạt đến 10KHz

Hoạt động của mạch và các tham số:

Nguồn dòng I2 được mở trong thời gian t1 Dòng này sẽ nạp qua tụ C0 CB tham gia vào mạch tích phân Độ phi tuyến của quá trình chuyển đổi V sang F là 1%

I2 có giá trị danh định là 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 680K

C0: 1000pF  1F

t1= 1,1R0C0 (thời gian tồn tại xung Monostable)

I2 = 1,9/RS , (RS = R4+R5) VCC = 8  22V

Pttmax= 500 mW Vin = 0,2V +VCC

1 1

2R t I

v

out  Các điện trở phải dùng loại chính xác cao có sai số: (0,5  1)% Các tụ được dùng là loại Mylar hay mica Nguồn cung cấp phải lấy từ nguồn ổn áp chất lượng cao

IC này có ngõ ra cực thu hở Muốn biên độ tín hiệu ra bằng bao nhiêu ta thiết kế chọn

Vlogic thích hợp bằng cách thay đổi RL

5.2.2 KHẢO SÁT IC VF-9400

1

2

3

4

5

9

12

VF-9400

10

7

Cin

C REF

9.09K 250K

R 1

500K

R 2

10K

50K

.1

4.7K

4.7K

-5V

fout/2

f out

V in

Hình 5.3

56

Đặc điểm:

- Hoạt động với nguồn cung cấp 5V

- Ngõ vào là một OPAMP dùng kỹ thuật MOSFET hoạt động như một bộ tích phân

- VF 9400 được thiết kế sao cho dòng điện vào Iin: (0  10)A

- Điện trở bên ngoài 250K, 9.09K ấn định tầm hoạt động với dòng điện vào định mức thích hợp với vin nào đó Ta có thể thực hiện các tầm điện áp khác nhau bằng cách chỉnh biến trở đẻ mỗi tầm thay đổi một Rin

- Tụ CREF (Reference) ảnh hưởng trực tiếp đến đặc tính chuyển mạch do đó phải có độ

ổn định cao, hệ số nhiệt độ thấp và độ hấp thu môi trường thấp

- Tụ Cin được chọn từ (3  10)CREF.

- Chân 7 nối trực tiếp đến nguồn –5V để tạo nên điện áp chuẩn vì vậy điện áp cung cấp phải có độ chính xác và ổn định cao

- Ngõ ra là dạng cực thu hở với BJT bên trong là loại NPN với hai ngõ ra là fout và

fout/2

- Điện áp cung cấp giữa chân 14 và 4 không được vượt quá 18V

5.2.3 KHẢO SÁT IC AD537

13

5

14

11

12

9

AD 537

10

+15V

Vlogic

f out

5K 01

1000p C

Rin

1K

1.09K

2K

Rs

Hình 5.4

Vi

57

- IC chuyển đổi AD 537 là một dạng xuất hiện khá phổ biến trong điện tử công nghiệp,

nó được thiết kế từ một mạch dao động đa hài ghép cực phát, được điều chỉnh bằng nguồn dòng

- Thuận lợi của nó là fout có dạng xung vuông rất lý tưởng độ phi tuyến là 0,05% trên toàn bộ tầm hoạt động

- foutmax = 100KHz

- Rin và C7 quyết định tầm điện áp nhập cần chuyển đổi

- AD 537 tiêu thụ dòng tối đa 200 mA

- Hai chân 6, 7 (không dùng trong mạch) được sử dụng với mục đích đo nhiệt độ trong

đó chân 7 phải được nối đến nguồn điện áp chuẩn 1V

- Chân 6 là nguồn điện áp được lấy từ bộ cảm biến nhiệt độ Lúc đó ngõ ra sẽ có điện

áp tuyến tính theo nhiệt độ với chân 6 nhận điện áp có đặc tính 1mV/10K

- 2K là biến trở loại POT-LIN

5.3 Bộ chuyển đổi F  V

1 Hầu hết các IC chuyển đổi V F đều có tính thuận nghịch, tùy theo mỗi IC, dạng biến đổi này khác nhau

*Mạch sửa dạng: nhằm tạo ra dạng sóng thích hợp để điều khiển mạch đơn ổn Điện áp đầu ra sẽ tỷ lệ với tần số đầu vào fin, điện trở Rf nguồn dòng I2 và thòi gian t1

*Mạch đơn ổn (Monostable): Nhằm tạo ra xung có độ rộng t1, trong thời gian này nguồn dòng I2 mở

Mạch sửa

RC

f in

I 2

R f

t 1

C

Vout

Hình 5.5