MẠCH KHUẾCH ĐẠI CỘNG HƯỞNG, CẤU TẠO ,NGUYÊN LÝ, CÁC LOẠI MẠCH

GIỚI THIỆU:• Một trong những mạch điện tử quan trọng của hệ thống thông tin đó là mạch khuếch đại cộng hưởng.. Các mạch KĐ cộng hưởng được thiết kế để nén tất cả các tín hiệu nằm dưới tầ

MẠCH KHUẾCH ĐẠI

CỘNG HƯỞNG

I GIỚI THIỆU:

• Một trong những mạch điện tử quan trọng của hệ thống thông tin đó là mạch khuếch đại cộng hưởng Mạch KĐ cộâng hưởng là mạch KĐ tín hiệu với băng tần hẹp tần số trung tâm Các

mạch KĐ cộng hưởng được

thiết kế để nén tất cả các tín

hiệu nằm dưới tần số cắt dưới và nằm trên tần số cắt trên Mạch KĐ cộng hưởng được sử dụng trong hầu hết tất cả các thiết bị thông tin Ví dụ như

radio để nhận các tín hiệu AM và FM

II ĐẶC ĐIỂM CỦA MẠCH KHUẾCH ĐẠI CỘNG HƯỞNG

Một mạch KĐ cộng hưởng lý

tưởng chính là mạch lọc thông

dải Ở đó độ lợi cho tất cả các tần

số từ 0 đến tần số cắt dưới f1 đều

bằng nhau, từ f2 đến ∞ thì độ lợi

bằng 0, trong thực tế điều này

không thể đạt được Hình bên sẽ

so sánh đáp ứng tần số của mạch

KĐ cộng hưởng lý tưởng và thực

tế Trong mạch KĐ cộng hưởng

thì độ dốc (tốc độ roll-off) là hệ

số rất quan trọng

Hai vấn đề quan trọng của mạch KĐ cộng hưởng là:

•Đường cong đáp ứng tần số càng gần với mạch KĐ cộng hưởng lý tưởng càng tốt

•Trong nhiều ứng dụng, độ rộng băng tần của mạch càng hẹp càng tốt

Trong chương I chúng ta đã khảo sát

đáp ứng tần số của một mạch KĐ bất kỳ luôn bị giới hạn, lý tưởng là bằng vô

cùng, điều này hoàn toàn ngược với

mạch KĐ cộng hưởng là băng tần càng hẹp càng tốt

Nếu chúng ta giảm độ dốc thì sẽ tăng độ rộng băng tần Điều này được thể

hiện trong đáp ứng tần số của bốn mạch điện khác nhau trong hình sau:

Độ dốc trong mạch KĐ cộng hưởng được điều khiển bởi hệ số phẩm chất Q (quality) của mạch, Q là hệ số phẩm chất được tính bởi tỉ số của tần số trung tâm và độ rộng băng tần:

BW f

III MẠCH KHUẾCH ĐẠI CÔNG HƯỞNG DÙNG LINH KIỆN RỜI

LC

f r



2 1



Sơ đồ của mạch đối với tín hiệu ac:

• Khi , Xc lớn hơn XL, do đó

dòng điện chạy qua khung LC thì

chủ yếu đi qua cuộn dây Khi tần

số giảm đến giá trị

thì độ lợi giảm đi 3dB, đó chính là

tần số cắt dưới của mạch

Khi , Xc bằng XL, do đó tổng trở của khung LC bằng vô cùng, dòng điện qua khung LC bằng 0, dòng ic chủ yếu đi qua RL Như vậy hiệu suất của mạch đạt giá trị cực đại

Khi , trở kháng của cuộn dây tăng và trở kháng tụ điện giảm nhanh chóng (Xc nhỏ hơn XL) Khi tần số tín hiệu ngõ

vào tiếp tục tăng đến khi thì độ lợi giảm đi 3dB, đó chính là tần số cắt trên của mạch

Vậy tần số cộng hưởng của khung LC chính là tần số trung

tâm của mạch khuếch đại cộng hưởng

r

in f

f 

L L

C X R

X || 

r

in f

f 

r

f 

L C

L X R

X || 

IV MẠCH LỌC TÍCH CỰC

1 CÁC DẠNG MẠCH LỌC TÍCH CỰC

Trước khi khảo sát các mạch điện cụ thể, chúng ta cần biết một số qui ước chung để diễn tả mạch lọc

Bậc của mạch lọc, ví dụ mạch lọc bậc một thì chứa một mạch RC, mạch lọc bậc hai chứa hai mạch RC, …

2 MẠCH LỌC THÔNG THẤP

a Mạch lọc bậc 1:

Mạch có độ lợi cao

+V cc

-V cc

R F

vo

vi

R I

R 1

C 1

Ở đó tần số cắt trên là:

1 1

2

2

1

C R

f





Độ lợi của mạch là:

1





I

F VF

R

R A

Khi A VF 1 mạch trở thành mạch đệm:

+V cc

-V cc

R F

vo

vi

R 1

C 1

b Mạch lọc bậc hai:

+V cc

-Vcc

RF

vo

vi

RI

R 1

C1

C2

R 2

2 1 2 1

2

2

1

C C R R

f





c Mạch lọc bậc 3:

3 MẠCH LỌC THÔNG CAO:

4 MẠCH LỌC THÔNG DẢI (BAND-PASS FILTER):

Mạch lọc trên thì dễ phân tích nhưng khuyết đểm của nó là dùng 2 op-amp, có thể dùng mạch đa hồi tiếp thì cấu trúc mạch trở nên đơn giản hơn như trong hình:

• Ta thấy tụ C1 thì mắc nối tiếp với ngõ vào, còn C2 thì mắc song song Vậy C1 sẽ tham gia vào giới hạn tầân số cắt dưới của mạch trong khi C2 thì giới hạn tần số cắt trên

Giả sử , Vậy tại vùng tần số hoạt động của mạch thì tụ C1 xem như ngắn mạch và C2 xem như hở mạch, xem hình sau:

5 MẠCH LỌC DẢI TRIỆT (NOTCH FILTER HAY BSF: BAND-STOP FILTER):

•Mạch đa hồi tiếp