Nghiên cứu và xây dựng các bài thực hành điều chế và giải điều chế AM trên bộ kit ITF-01A của hãng IWATSU

Nghiên cứu và xây dựng các bài thực hành điều chế và giải điều chế AM trên bộ kit ITF-01A của hãng IWATSU

LỜI CẢM ƠN

Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến tất cả các thầy cô trong Khoa Điện tử – Trường Đại học Hàng hải Việt Nam đã cùng với tri thức và tâm huyếtcủa mình để truyền đạt vốn kiến thức quý báu cho chúng em trong suốt khoảngthời gian học tập tại trường

Điện-Em đặc biệt chân thành cảm ơn giảng viên Th.S Vũ Đức Hoàn đã tận tâmhướng dẫn em thực hiện đồ án tốt nghiệp Nếu không có những lời hướng dẫn,chỉ bảo tận tình của thầy thì em rất khó để có thể hoàn thiện được đồ án tốtnghiệp của mình Một lần nữa, em xin chân thành cảm ơn thầy!

Đồ án được thực hiện trong gần 3 tháng Do vậy những thiếu sót là điềuchắc chắn khó có thể tránh khỏi, em rất mong nhận được những ý kiến đóng gópquý báu từ các thầy cô và các bạn học cùng lớp để đồ án được hoàn thiện hơn Sau cùng, em xin kính chúc tất cả các thầy cô trong Khoa Điện-Điện tử thậtdồi dào sức khỏe, niềm tin để tiếp tục thực hiện sứ mệnh cao đẹp của mình làtruyền đạt kiến thức cho thế hệ mai sau!

Trân trọng!

TP.Hải Phòng, ngày tháng năm 2015

Sinh viên thực hiện

Vũ Thị Thúy

LỜI CAM ĐOAN

Em xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu khoa học độc lập của riêngmình Tất cả các số liệu sử dụng phân tích trong đồ án đều có nguồn gốc rõ ràng

và đã được công bố theo đúng quy định Các kết quả nghiên cứu trong đồ án đều

do em tự tìm hiểu, phân tích một cách trung thực, khách quan và phù hợp Cáckết quả này cũng chưa từng được công bố trong bất kỳ nghiên cứu nào khác!

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC BẢNG 5

DANH MỤC CÁC HÌNH 6

MỞ ĐẦU 9

CHƯƠNG I: KẾT CẤU VÀ ĐẶC ĐIỂM KIT THÍ NGHIỆM ITF - 01A 10

1.1 Đặc điểm chung của kit thí nghiệm ITF-01A 10

1.2 Cấu trúc và tham số kĩ thuật của các module trong bộ kit ITF-01A 11

1.2.1 Bộ tạo dao động – ITF-011A 11

1.2.2 Bộ thu tín hiệu AM- RADIO – ITF-012A 13

1.2.3 Bộ khuếch đại âm tần – ITF-013A 15

1.2.4 Bộ nguồn - ITF-014A 16

CHƯƠNG II: THỰC HÀNH CƠ BẢN TRÊN CÁC MODULE CỦA KIT THÍ NGHIỆM ITF-01A 18

2.1 Thực hành trên module nguồn ITF-014A 18

2.2 Điều chế tín hiệu điều biên AM 19

2.2.1 Lý thuyết điều chế AM 19

2.2.2 Thực hành điều chế với bộ tạo dao động trên module ITF-011A 24

2.3 Giải điều chế AM 33

2.3.1 Lí thuyết giải điều chế biên độ AM 33

2.3.2 Thực hành giải điều chế biên độ AM với bộ thu tín hiệu AM-RADIO trên module ITF-012A 38

2.4.Thực hành thu tín hiệu AM trên module khuếch đại âm tần – ITF-013A 44 CHƯƠNG III: XÂY DỰNG CÁC BÀI THỰC HÀNH – THÍ NGHIỆM ĐIỀU CHẾ VÀ GIẢI ĐIỀU CHẾ AM TRÊN KIT ITF-01A 49

3.1 Thực hành điều chế AM trên module ITF-011A 49

3.1.1 Quy trình thực hành 49

3.1.2 Kết luận 53

3.2 Giải điều chế tín hiệu AM trên module ITF-012A 53

3.2.1 Quy trình thực hành 53

3.2.2 Kết luận 54

3.3 Thực hành thu tín hiệu AM trên module ITF-013A 55

3.3.1 Quy trình thực hành 55

3.3.2 Kết luận 56

KẾT LUẬN 57

TÀI LIỆU THAM KHẢO 58

DANH MỤC CÁC BẢNG

g

1 1.1 Các nút điều khiển, tác động và kết nối của ITF-011A 11

2 1.2 Các nút điều khiển, tác động và kết nối của ITF-012A 12

3 1.3 Các nút điều khiển, tác động và kết nối của ITF-013A 14

4 1.4 Các nút điều khiển, tác động và kết nối của ITF-014A 15

2.5 Sơ đồ khối nguyên lý mạch điều chế AM bằng phương pháp

lọc và quay pha

24

2.6 Mạch điều chế cân bằng: a) dùng diode, b) dùng transistor 242.7 Ch1: Chân 13 (Output) & Ch2: Chân 3 (Base) 272.8 Dạng sóng điện áp tại chân Base và Emitter 272.9 Dạng sóng điện áp chân Base/dòng điện chân Emitter 272.10 Ch1: Chân 30 (Collector) & Ch2: Chân 21 (Base) 282.11 Ch1: Chân 30 (Collector) & Ch2: Chân 35 (Dòng Collector) 292.12 Ch1: Chân 36 & Ch2: Chân 30 (Collector) 292.13 Ch1: Chân 21 (Base) & Ch2: Chân 28 (Dòng Emitter) 29

2.18 Ch1: Chân 21 & Ch2: Chân 41 31

2.22 Sự biến dạng sóng đầu ra OUTPUT khi TR41 bị kích thích 33

2.36 Dạng sóng của chân số 9 khi thay đổi mức đầu ra của SG 43

2.38 Nguyên lý của phương pháp Bù đối xứng SEPP 452.39 Dạng sóng input (Đầu vào) & Output (Đầu ra) 462.40 Dạng sóng input (Đầu vào) & output (Đầu ra) 472.41 Dạng sóng chân Base (CH1) và chân Emitter (CH2) của TR4 472.42 Dạng sóng chân Base (CH1) và chân Emitter (CH2) của TR5 472.43 Dạng sóng input (Đầu vào CH1) và Collector của TR5 (CH2) 48

3.1 Sơ đồ khối điều chế tín hiệu AM 493.2 Kết nối mạch dao động tự kích dùng biến áp 49

3.4 Kết nối mạch dao động phản hồi 3 khâu RC 50

3.7 Tín hiệu đã được điều chế tại Output chân số 60 513.8 Tín hiệu tin tức từ chân số 13 (Hiện tượng quá điều chế) 523.9 Tín hiệu sóng mang từ chân số 43 (Hiện tượng quá điều chế) 523.10 Tín hiệu đã được điều chế tại chân số 60 52

Hơn thế nữa, ITF-01A là một thiết bị thực hành đơn giản với hiệu quả cao.Với thiết kế thông minh, kết nối dễ dàng tích hợp nhiều tính năng hiện đại giúpngười thực hành có thể dễ dàng sử dụng Cũng chính vì lí do đó, được sự nhất trí

của cán bộ hướng dẫn thầy giáo Th.S Vũ Đức Hoàn em đã được giao đề tài:

“Nghiên cứu và xây dựng các bài thực hành điều chế và giải điều chế AM trên bộ kit ITF-01A của hãng IWATSU”

Nội dung đồ án gồm 3 chương:

- Chương 1: Kết cấu và đặc điểm kit thí nghiệm ITF-01A

- Chương 2: Thực hành cơ bản trên các module của kit thí nghiệm ITF-01A

- Chương 3: Xây dựng các bài thực hành thí nghiệm điều chế và giải điềuchế AM trên kit ITF-01A

Sau thời gian 3 tháng, với sự giúp đỡ của thầy giáo Th.S Vũ Đức Hoàn

cùng các thầy cô giáo trong bộ môn, em đã hoàn thành cơ bản nội dung của đồ

án Mặc dù đã rất cố gắng nhưng do trình độ có hạn nên đồ án vẫn còn nhiều hạnchế Kính mong thầy cô cùng các bạn đóng góp ý kiến để đồ án có thể hoànthiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

TP.Hải Phòng, ngày tháng năm 2015

Sinh viên thực hiện

Vũ Thị Thúy CHƯƠNG I: KẾT CẤU VÀ ĐẶC ĐIỂM KIT THÍ NGHIỆM ITF - 01A 1.1 Đặc điểm chung của kit thí nghiệm ITF-01A

ITF-01A là thiết bị cung cấp các bài thực hành về thu phát AM, bao gồm 4khối: ITF-011A là bộ tạo tín hiệu dao động hình sin được cấu trúc bởi mạch daođộng tự kích dùng biến áp, mạch dao động phản hồi 3 khâu RC và một mạchđiều chế Collector; ITF-012A là bộ thu tín hiệu AM-RADIO bao gồm mạch đổitần, mạch khuếch đại trung tần, và mạch tách sóng dựa trên nền tảng hoạt độngcủa mạch thu AM trong hệ thống máy thu đổi tần; ITF-013A là bộ khuếch đại

âm tần bao gồm mạch khuếch đại RC hai tầng và mạch khuếch đại nguồn OTL;cuối cùng ITF-014A là bộ nguồn bao gồm mạch chỉnh lưu, mạch lọc và mạch ổn

áp bù cung cấp nguồn điện +15VDC cho toàn bộ kit thí ngiệm ITF-01A

Hình 1.1 Bố trí phân bố các module của kit thực hành thí nghiệm ITF-01A

Bộ kit ITF-01A là sự hợp thành của 4 khối: Bộ tạo dao động, Bộ thu tín hiệu

AM, Bộ khuếch đại âm tần, và Bộ nguồn Bộ kit cho phép ta thực hành các bàitập tổng quan về thu sóng AM, cung cấp thêm kiến thức về mạch khuếch đại - làmạch cơ bản trong mạch điện tử

Với rất nhiều ưu điểm, ITF-01A cung cấp các kit thí nghiệm thu phát tínhiệu AM với bộ nguồn, bộ tạo tín hiệu dao động, bộ thu tín hiệu AM-RADIO,

bộ khuếch đại âm tần, người dùng có thể sử dụng các khối này để thiết kế nhữngbài thực hành mong muốn Điều này sẽ kích thích sự sáng tạo của người dùngcũng như cho phép họ xác định kết quả các bài thực hành một cách nhanh chóng

và chính xác Thêm vào đó, với đồ họa được hiển thị trên bảng điều khiển, nócho phép người dùng có thể dễ dàng hiểu được hoạt động của mạch điện Đặcbiệt, bộ kit không yêu cầu nguồn cấp ngoài vì bộ nguồn hoạt động như 1 mạchtrong bài thực hành Vì ITF-01A bao gồm các khối riêng biệt nên chúng có thểđược tháo rời và bảo quản trong hộp đựng tiêu chuẩn

1.2 Cấu trúc và tham số kĩ thuật của các module trong bộ kit ITF-01A

1.2.1 Bộ tạo dao động – ITF-011A

Hình 1.2 Cấu trúc ITF-011A

ITF-011A gồm 2 mạch dao động và 1 mạch điều chế Với tín hiệu sóngmang 100kHz được tạo ra từ mạch dao động tự kích dùng biến áp và tín hiệu1kHz cho bộ điều chế được tạo ra từ mạch phản hồi 3 khâu RC Hai tín hiệu này

MẠCH DAO ĐỘNG TỰ KÍCH DÙNG BIẾN ÁP

MẠCH DAO ĐỘNG PHẢN HỒI 3 KHÂU RC

MẠCH ĐIỀU CHẾ AM

chính là hai tín hiệu sẽ được đưa và mạch điều chế Trong trường hợp cần thiếtcũng có thể sử dụng tín hiệu được tạo ra từ bộ phát tín hiệu ngoài

Bảng 1.1 Các nút điều khiển, tác động và kết nối của ITF-011A

ST

1 AMPLITUDE 1, 2 Điều chỉnh dao động đầu ra (tín hiệu ra), tăng tần

số bằng cách vặn núm theo chiều kim đồng hồ

2 S1, S2, S3

Công tắc chuyển mạch dao động tự kích dùng biến

áp, mạch dao động phản hồi 3 khâu RC, mạch điều chế AM Chọn ON để cấp nguồn

3 100kHz INPUT Đầu nối cấp tín hiệu sóng mang 100kHz

4 +15V Đầu nối cấp nguồn cho tất cả các mạch trong khối

5 AF INPUT Đầu nối cấp tín hiệu sóng cho bộ điều chế

6 OUTPUT1 Đầu nối lấy dao động đầu ra 100kHz

7 OUTPUT2 Đầu nối lấy tín hiệu sóng từ bộ điều chế

8 OUTPUT3 Đầu nối lấy tín hiệu dao động ra

 Các thông số kỹ thuật của module:

- Mạch dao động tự kích dùng biến áp

+ Dạng sóng hình sin đầu ra có tần số đáp ứng trong khoảng f =100kHz±5kHz (0~5Vp-p hoặc nhiều hơn)

- Mạch dao động phản hồi 3 khâu RC

+ Dạng sóng hình sin đầu ra có tần số đáp ứng trong khoảng f = 1kHz ±200Hz (0~5Vp-p hoặc nhiều hơn)

+ Mạch điều chế AM

+ Tần số sóng mang xấp xỉ 100kHz

+ Tần số sóng điều chế đầu vào xấp xỉ 1kHz

- Nguồn cấp: +15Vdc với sai số ±5%

1.2.2 Bộ thu tín hiệu AM- RADIO – ITF-012A

Hình 1.3 Cấu trúc ITF-012A

ITF-012A gồm mạch đổi tần, mạch khuếch đại trung tần, và mạch tách sóng,tất cả dựa trên nền tảng hoạt động của mạch thu AM trong hệ thống máy thu đổitần

Tín hiệu ra từ mạch ITF-011A đóng vai trò là tin tức được đưa tới đầu vàocủa ITF-012A Tín hiệu tin tức đi tới mạch đổi tần để hạ xuống tần số trung tần.Tín hiệu sau đổi tẩn được khuếch đại bởi các transistor Tr2 và Tr3 Sau đó tínhiệu được đưa tới mạch tách sóng đường bao gồm các diode D1, tụ C14 và điệntrở R13

Bảng 1.2 Các nút điều khiển, tác động và kết nối của ITF-012A

ST

1 Input circuit Mạch vào

2 EXT ANT Kết nối với anten ngoài

3 S1 (RADIO-IF) Khi cài đặt RADIO, lựa chọn mạch đổi tần, và cài

đặt trung tần, lựa chọn chân đầu vào IF

4 S3 Công tắc nguồn Chuyển ON để bật nguồn

5 +15V Cung cấp nguồn cho tất cả mạch trong hệ thống

6 MONITOR Giắc cho màn hình tách sóng đầu ra với tai nghe

7 OUTPUT Thu tách sóng đầu ra

8 VOLUME Điều chỉnh tách sóng đầu ra Vặn theo chiều kim

đồng hồ để tăng đầu ra

MẠCH ĐỔI TẦN

MẠCH KHUẾCH ĐẠI TRUNG TẦN MẠCH TÁCH SÓNG

9 S2 (AGC) Thay đổi AGC của mạch khuếch đại trung tần

- Module ITF-012A có dải tần số thu trong khoảng 520-1650kHz

- Điều chỉnh IF: 455kHz với sai số ± 5kHz hoặc có thể hơn

- Nguồn cấp: +15V DC với sai số ± 5%

1.2.3 Bộ khuếch đại âm tần – ITF-013A

Hình 1.4 Cấu trúc ITF-013A

ITF-013A có kết cấu gồm 2 khối mạch khuếch đại: Mạch khuếch đại tín hiệunhỏ gồm 2 tầng khuếch đại được ghép lại với nhau thông qua tụ điện phân tầng;mạch khuếch đại công suất đẩy kéo không sử dụng biến áp

Bảng 1.3 Các nút điều khiển, tác động và kết nối của ITF-013A

ST

1 SINAL INPUT Chân cắm đầu vào cho mạch khuếch đại RC

2 S1, S2, S3

Công tắc nguồn cho tầng thứ 1, 2 của mạch khuếch đại

RC & mạch khuếch đại bù SEPP OTL Chọn ON để cấp nguồn

3 +15V Cấp nguồn cho toàn bộ mạch của hệ thống

+ Độ rộng băng tần có giá trị nằm trong khoảng 100Hz-100kHz

- Mạch khuếch đại nguồn OTL:

MẠCH KHUẾCH ĐẠI GHÉP RC

TẦNG 1

MẠCH KHUẾCH ĐẠI GHÉP RC TẦNG 2

MẠCH KHUẾCH ĐẠI OTL BÙ SEPP

+ Loại mạch: ITF-013A sử dụng loại mạch bù SEPP

+ Đầu ra cực đại: Xấp xỉ 140mW (tải 8Ω) )

- Nguồn cấp: +15V DC với sai số ± 5%

1.2.4 Bộ nguồn - ITF-014A

Hình 1.5 Cấu trúc ITF-014A

Thông qua thiết kế hệ thống gồm có tụ CAX, CBX và cuộn dây L1, kết hợpchúng lại với nhau ta được bộ lọc Khi lựa chọn Full wave - Half wave ta cóđược tín hiệu 1 chiều Nhưng để ổn áp tốt hơn thì kết cấu của bộ mạch nguồnnày có thêm 1 mạch ổn áp bù Kết quả sau bộ mạch ổn áp bù ta có được bộnguồn áp chuẩn với điện áp +15V

Bảng 1.4 Các nút điều khiển, tác động và kết nối của ITF-014A

ST

1 S1 Công tắc nguồn Ấn ON: Đèn sáng khi được

cấp nguồn

2 S2 (Full wave – Half

wave) Công tắc lựa chọn bộ chỉnh lưu

3 +15V Chân cắm cho nguồn DC Đạt +15V, 0-0.15A

- Máy biến thế: 18Vrms, 0.3Arms (Cuộn thứ cấp)

- Điện áp ra: cấp nguồn +15V cho toàn bộ kit thí nghiệm với sai số ±10%

- Dòng điện ra: Cực đại 150mA

- Dòng điện giới hạn: xấp xỉ 250mA

- Nguồn cấp AC: AC100V với sai số ±10%, 50/60Hz

- Công suất tiêu thụ cực đại: 12VA

CHƯƠNG II: THỰC HÀNH CƠ BẢN TRÊN CÁC MODULE CỦA KIT

THÍ NGHIỆM ITF-01A 2.1 Thực hành trên module nguồn ITF-014A (Xem hình ITF-014A)

Tín hiệu điện AC100V được đưa vào mạch chỉnh lưu thông qua switch S1, sử dụng switch Half wave – Full wave để lựa chọn mạch chỉnh lưu mong muốn: Mạch chỉnh lưu nửa chu kì hoặc mạch chỉnh lưu cả chu kì

Hình 2.1 a) Mạch chỉnh lưu nửa chu kì b) Mạch chỉnh lưu cả chu kì

Để điện áp ổn định hơn, ITF-014A sử dụng mạch lọc CLC (kiểu π) mắcgiữa diode và tải Cuộn dây L có điện cảm lớn có tác dụng chống lại sự tăngdòng hay giảm dòng ra khi điện áp vào tăng lúc nạp hay điện áp ra lúc phóng,còn tụ CBX hỗ trợ thêm sự phóng nạp qua tải Vì vậy mà điện áp ra ổn định hơnnhiều

Tắt S1, sử dụng dây nối giữa các chân 2-29, 3-6, 8-14, 30-21, tiếp tục lắp

tụ điện CAX=CBX lần lượt vào giữa chân 4-5, 15-16 Sau đó bật S1 Sử dụngoscilloscope quan sát sự khác nhau giữa dạng sóng ra chân 22 khi thay đổi côngtắc S2 Full wave – Half wave

Hình 2.2 Dạng sóng ra khi thay đổi công tắc Full wave – Half wave

2.2 Điều chế tín hiệu điều biên AM

2.2.1 Lý thuyết điều chế AM

a Đặc điểm của điều chế

Để truyền thông tin đi xa, người ta đưa tin tức trong miền tần số thấp cầnđược chuyển sang miền tần số cao (sóng vô tuyến) Điều chế là quá trình ghi tintức cần phát vào một dao động cao tần (sóng mang) nhờ biến đổi một hoặc vàithông số nào đó như: biên độ, tần số, góc pha, độ rộng xung, hoặc biên độ vàpha của dao động cao tần theo quy luật của tin tức

Người ta phân biệt hai loại điều chế: điều chế biên độ và điều chế góc;trong đó điều chế góc bao gồm điều tần và điều pha Khi tải tin là tín hiệu xungchúng ta có loại điều chế số

Tín hiệu cao tần thường sử dụng một trong số các tín hiệu tuần hoàn códạng cơ bản Đặc biệt, trong thực tế quá trình điều chế tương tự người ta chọn là

tín hiệu điều hoà sóng cao tần là: c(t) = A.cosa(t) (2.1)

thông số là 1 hệ số không thay đổi theo thời gian, nhưng khi được chọn làm

thông số điều chế nó sẽ là 1 hàm của thời gian hay gọi là tín hiệu phụ thuộc):

k =k (t )=k0+∆ k s (t) (2.2) Trong đó: k0- Giá trị đầu của thông số điều chế.

∆ k - Số gia của thông số điều chế (Độ sâu điều chế).

 Phân loại điều chế:

- Điều biên (điều chế biên độ): là quá trình làm cho biên độ của sóng mangthay đổi theo quy luật của tin tức

- Điều tần (điều chế tần số): là quá trình làm cho tần số của sóng mang thayđổi theo quy luật của tin tức

- Điều pha: là quá trình làm cho góc pha của sóng mang thay đổi theo quyluật của tin tức

Hệ số điều chế m phải thỏa mãn điều kiện: m<1 hoặc m=1 Nếu hệ sốđiều chế không thỏa mãn điều kiện này thì sẽ xảy ra hiện tượng quá điều chế,lúc này tín hiệu sẽ bị méo nghiêm trọng

Hình 2.3 Tín hiệu AM với các hệ số điều chế khác nhau

 Quan hệ năng lượng trong AM

- Công suất tải tin là công suất trung bình trong một chu kỳ tín hiệu: P c= 1

Từ các công thức trên ta thấy công suất của tín hiệu AM phụ thuộc vào hệ số

điều chế m (độ sâu điều chế) Khi m = 1 ta có: 2 P bc= 1

4U c

2

= 1

2P c Tín hiệu điềubiên bắt đầu méo, để giảm méo người ta thường chọn m<1 Khi đó công suấtcủa hai biên chỉ bằng 1/3 công suất tải tin, do vậy công suất tải chỉ phụ thuộc

vào thành phần tải tin – đây chính là thành phần sóng mang không mang tin tức.Thành phần mang tin chính là thành phần 2 biên tần nhưng có công suất rất nhỏ.Trong thực tế để tiết kiệm công suất người ta chỉ phát đi một biên tần, thànhphần sóng mang cóthể làm suy giảm hoặc triệt tiêu.

 Các chỉ tiêu cơ bản của điều biên

- Hệ số méo phi tuyền: để giảm hệ số méo phi tuyến ta phải hạn chế phạm vilàm việc của của bộ điều chế trong đoạn tuyến tính Khi đó phải giảm hệ số điềuchế m

- Hệ số méo tần số: để dánh giá hệ số này người ta căn cứ vào đặc tuyến biên

độ tần số: m = f (F s ) , với điều kiện Us = const Hệ số méo tần số được xác định

bằng biểu thức: M=[m0

m ] hoặc theo M db=20 lgM

Trong đó: m0 – Hệ số điều chế lớn nhất

M – Hệ số điều chế tại tần số đang xét

 Các phương pháp điều chế đơn biên

 Đặc điểm của điều chế đơn biên:

So với điều biên thì điều chế đơn biên có một số đặc điểm sau:

- Độ rộng dải tần giảm một nửa

- Công suất phát xạ yêu cầu thấp hơn so với cùng một cự ly thông tin

- Tạp âm phía thu giảm, so dải tần của tín hiệu hẹp hơn

 Điều chế đơn biên bằng phương pháp lọc:

- Từ phổ của tín hiệu điều biên ta thấy, để có tín hiệu đơn biên chỉ cầnlọc đi một biên tần Nhưng trong thực tế không làm được như vậy Khi sóngmang có tần số cao thì việc lọc và loại bỏ một biên tần sẽ rất khó do lúc này haibiên rất gần nhau, nên hệ số của bộ lọc yêu cầu phải nhỏ trong khi đó việc thiết

kế bộ lọc có hệ số lọc nhỏ cực kỳ khó khăn

Vì vậy trong phương pháp lọc để hạ thấp yêu cầu đối với bộ lọc, người

ta tiến hành điều chế 2 lần với tần số sóng mang phụ thấp hơn nhiều so với tần

số tải tin yêu cầu Sơ đồ khối thực hiện như hình vẽ:

Hình 2.4 Sơ đồ khối điều chế đơn biên bằng phương pháp lọc.

Từ sơ đồ trên ta thấy, ban đầu dùng tin tức để điều chế một tải tin trunggian có tần số f1c khá thấp so với tải tần yêu cầu, sao cho hệ số lọc tăng lên để cóthể lọc bỏ một biên tần dễ dàng Sau đó, trên đầu ra của bộ lọc No1 sẽ nhậnđược một tín hiệu có dải phổ bằng dải phổ của tín hiệu vào ∆ f s=f smax−f s min nhưngdịch đi một lượng bằng f1c trên thang tần số

Tín hiệu ra từ bộ lọc No1 lại tiếp tục đưa vào bộ điều chế cân bằng 2,trên đầu ra của bộ lọc điều chế này tín hiệu có phổ gồm hai biên tần cách nhaumột khoảng∆ f s=2 f1−2 fsmin sao cho việc lọc lấy một dải biên tần được thực hiệnmột cách dễ dàng bởi bộ lọc 2 Kết quả ra ta được tín hiệu điều chế đơn biêntheo yêu cầu

 Điều chế đơn biên bằng phương pháp quay pha:

Cả hai tín hiệu us và uc đều được đưa tới bộ dịch pha 90o rồi đưa tới bộđiều chế cân bằng (ĐCCB) Nếu đầu ra của cả hai bộ ĐCCB dùng mạch tổng thì

ta có tín hiệu đơn biên tần dưới và ngược lại

 Điều chế đơn biên bằng phương pháp kết hợp (lọc và quay pha):

Tín hiệu tin tức qua bộ lọc dải được đưa vào bộ ĐCCB 1 để điều chếvới tín hiệu tải tin u1c Tín hiệu u1c bị dịch pha 90o nên tín hiệu đầu ra của 2 bộĐCCB 1 lệch pha nhau 90o Sau đó được đưa qua 2 bộ lọc thu (Lọc 1, Lọc 2) thuđược tín hiệu biên tần trên lệch pha nhau 90o Các tín hiệu này lại được đưa qua

bộ ĐCCB 2 với tín hiệu sóng mang u2c Tín hiệu u2c cũng được quay pha đi 90o

f1c+f s

UAM-Kết quả thu được tại đầu ra là 2 biên tần trên lệch pha nhau 180o, hai biên tầndưới đồng pha nhau Qua mạch hiệu ta thu được tín hiệu đơn biên với tải tần yêucầu.

Hình 2.5 Sơ đồ khối nguyên lý mạch điều chế AM bằng phương pháp lọc và

quay pha.

D C

R1

L R2

-+ m(t)

R Vout(t)

L C

Q Rc

1:1 Vcc

ĐCCB1

Dịch pha 90˚

C U2C

trình sau: Khi nguồn điện được bật, dòng qua TR1 được khuếch đại và chuyểntới phần sơ cấp biến áp T1 Điện áp trong cuộn thứ cấp T1 được tạo ra và phảnhồi lại cực B TR1.

Sơ cấp và thứ cấp của T1 có quan hệ ngược pha, tín hiệu phản hồi lại cực Bcủa TR1 có chức năng hỗ trợ dòng ban đầu chuyển qua cực B Điều này làm giatăng dòng từ TR1 qua T1 Hoạt động này lặp đi lặp lại giúp cho dao động liêntục

Tần số dao động phía sơ cấp T1 đấu song song với tụ C được xác định bởicông thức:

f = 1

2 π√LC

Khi đạt được, nó sẽ là f=100kHz với L=0.25mH và C=0.01μF của thiết bịF của thiết bịnày

 Mạch dao động phản hồi 3 khâu RC:

Mạch dao động tạo các dao động qua lại nhờ vào mạch phản hồi đượchình thành từ các tụ C và điện trở R Mặc dù có nhược điểm là hiệu quả khônglớn nhưng nó có tần số ổn định, dải biến thiên lớn vì không sử dụng cuộn cảm

Nó có ưu điểm lớn là nhỏ gọn, sử dụng trong trường hợp tần số thấp Vì thế màmạch được sử dụng rộng rãi

Có hai loại mạch dao động RC: Mạch dao động phản hồi 3 khâu RC vàmạch dao động kiểu cầu Wien Thiết bị này sử dụng mạch dao động phản hồi 3khâu RC vì có các phần tử đơn giản hơn Nó có thể chia thành loại thông cao vàloại thông thấp tùy thuộc vào cấu trúc mạch phản hồi Loại thông cao hoạt động

ổn định hơn nếu Transistor được sử dụng như bộ khuếch đại

 Mạch điều chế AM:

Hai phương pháp, điều chế Collector và điều chế Base đều có thể thựchiện điều chế biên độ sử dụng transistor Điều chế base có ưu điểm yêu cầu côngsuất điện tối thiểu đối với các sóng điều chế nhưng mặt khác nó có nhược điểmnhư hiệu quả thấp và biến dạng lớn, do đó, nó chỉ được sử dụng cho các mục

đích giới hạn Chính vì lí do này mà thiết bị sử dụng các3 mạch điều chếCollector.

TR41 mắc kiểu C và sóng mang được dùng để kích thích cực Base Sóngđiều chế được điều chế liên tiếp kết nối với các nguồn thu để trực tiếp thay đổicác dòng điện áp của cực C

TR41 nhận đủ kích thích với đỉnh dương của tín hiệu sóng mang, cực Cbão hòa tuy nhiên nếu điện áp cực C phụ thuộc vào tín hiệu sóng điều chế, mức

độ bão hòa của cực C sẽ được thay đổi và điều chế hoàn thành

TR42 mắc kiểu E có chức năng như một bộ đệm

5 Đặt biên độ lớn dần theo chiều kim đồng hồ

6 Kết nối oscilloscope với chân 13 (dạng sóng ra) và chân 3 (dạng sóngbase) và có dạng sóng tương ứng hiển thị trên màn hình Đồng bộ hóa các daođộng

Hình 2.7 Ch1: Chân 13 (Output) & Ch2: Chân 3 (Base)

7 Hoàn thành việc kiểm tra hoạt động kiểu C theo thứ tự sau:

a Đặt các khớp nối tín hiệu đầu vào (AC-GND-DC) của oscilloscope làDC

b Đặt oscilloscope ở chế độ dual-trace và điều chỉnh dọc theo hai đườnggiới hạn, sau đó đo dạng sóng base (chân 3) và dạng sóng điện áp cực E (chân5) Phân cực giữa B và E được hiển thị như hình sau:

Hình 2.8 Dạng sóng điện áp tại chân Base và Emitter

c Ngắt kết nối các que đo chân 5 và kết nối nó với chân 10 để quan sát

dạng sóng dòng qua Emitter Nói cách khác, ta hiểu rằng sự phân cực trung bình

bị ngắt và dòng trong các xung thể hiện trong hình dưới, chỉ trong thời gian dẫnđiện xung sẽ gần đỉnh dương của dạng sóng Base

Hình 2.9 Dạng sóng điện áp chân Base/dòng điện chân Emitter

8 Quan sát sự thay đổi trong hoạt động khi điện trở của Emitter thay đổitheo tần số:

a S1 OFF

b Ngắt kết nối giữa chân 7-9

c Lắp điện trở R5X = 33kΩ) giữa chân 7-11

d S1 ON

e Quan sát sự phân cực, phát sóng cực E v.v trên oscilloscope

9 S1 OFF và ngắt kết nối để hoàn thành bài thực hành

Mạch dao động phản hồi 3 khâu RC

 Mục đích

Hiểu được nguyên lí hoạt động của mạch dao động RC

 Thiết bị và dụng cụ đo

Oscilloscope (2CH hoặc hơn), khối ITF-014A hoặc nguồn DC +15V

Điện trở có giá trị 1.8kΩ) , 1/4W hoặc hơn, ±6%

Tụ điện có đặc tính 1600pF hoặc 0.022uF với dải điện áp 26V hoặc hơn ±5%

Hình 2.10 Ch1: Chân 30 (Collector) & Ch2: Chân 21 (Base)

Nhận thấy 2 sóng ngược pha nhau

6 Ngắt kết nối CH2 khỏi chân 21 và kết nối nó với chân 35 để quan sát sựchuyển dịch ngược lại với các dao động sóng chân 30 để đạt được sự đồng bộcủa các dao động với dạng sóng thu

Hình 2.11 Ch1: Chân 30 (Collector) & Ch2: Chân 35 (Dòng Collector)

7 Ngắt kết nối CH2 khỏi chân 35 và kết nối nó với chân 36 để quan sát sựchuyển dịch pha ngược lại với dạng sóng thu tại điểm đó

Hình 2.12 Ch1: Chân 36 & Ch2: Chân 30 (Collector)

8 Kết nối oscilloscope với chân 21 (Dạng sóng B) và một đầu khác với chân

28 (Dòng qua E) và quan sát dạng sóng

Hình 2.13 Ch1: Chân 21 (Base) & Ch2: Chân 28 (Dòng Emitter)

9 Thay đổi giá trị của tụ C trong mạch dịch pha và tính tần số dao động: