trọn bộ tài liệu Điện tử thông tin

BÀI 1: MẠCH LỌC VÀ ỔN ÁP Sau khi học xong bài này, người học có thể:  Phân tích, tính toán và thiết kế được các bộ lọc thụ động và tích cực.. 1.1 LỌC THỤ ĐỘNG Tùy thuộc vào dải tần số

ĐIỆN TỬ THÔNG TIN

Biên soạn: ThS Nguyễn Trọng Hải

www.hutech.edu.vn Tài Liệu Lưu Hành Tại HUTECH

ĐIỆN TỬ THÔNG TIN

Ấn bản 2014

MỤC LỤC

MỤC LỤC I HƯỚNG DẪN IV

BÀI 1: MẠCH LỌC VÀ ỔN ÁP 1

1.1 LỌC THỤ ĐỘNG 1

1.1.1 Thiết kế mạch lọc đáp ứng phẳng tối đa 3

1.1.2 Chuyển đổi từ lọc thông thấp sang các mạch lọc khác 7

1.2 LỌC TÍCH CỰC 7

1.2.1 Mạch lọc thông thấp bậc 1 (LPF1 – Low-pass filter) 7

1.2.2 Bộ lọc thông cao bậc 1 (HPF – High-pass filter) 9

1.2.3 Bộ lọc thông thấp bậc 2 9

1.2.4 Bộ lọc thông cao bậc 2 10

1.2.5 Bộ lọc thông dải bậc 2 (BPF – Band-pass filter) - Bộ lọc cộng hưởng 11

1.2.6 Mạch lọc chắn dải – mạch lọc nén 13

1.3 MA ̣ CH ỔN A ́ P CO ́ HÔ ̀ I TIÊ ́ P 13

1.3.1 Nguyên tắc thực hiện các sơ đồ ổn áp có hồi tiếp 13

1.3.2 Sơ đồ ổn áp có hồi tiếp dùng transistor 15

1.3.3 Sơ đồ chống quá tải 16

1.4 ỔN ÁP XUNG 17

1.4.1 Sơ đồ khối một ổn áp xung 17

TÓM TẮT 19

CÂU HỎI ÔN TẬP 19

BÀI 2: KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT CAO TẦN 20

2.1 TRUYỀN CÔNG SUẤT CỰC ĐẠI 20

2.2 GÓC CẮT CỦA MẠCH KHUẾCH ĐẠI 24

2.2.1 Góc cắt 24

2.2.2 Các thành phần tần số 26

2.2.3 Hệ số khuếch đại h fe 26

2.3 CÁC BƯỚC THIẾT KẾ MẠCH KHUẾCH ĐẠI 27

TÓM TẮT 29

CÂU HỎI ÔN TẬP 29

BÀI 3: MẠCH DAO ĐỘNG 32

3.1 ĐIỀU KIỆN DAO ĐỘNG 32

3.2 BỘ DAO ĐỘNG LC DÙNG BJT 33

3.3 MẠCH DAO ĐỘNG 3 ĐIỂM ĐIỆN CẢM (HARTLEY) 35

3.3.1 Dao động Hartley loại EC 35

3.3.2 Dao động Hartley loại BC 36

3.4 DAO ĐỘNG 3 ĐIỂM COLPITS 37

3.4.1 Dao động Colpits loại EC 37

3.4.2 Dao động Colpits loại BC 38

3.5 MẠCH DAO ĐỘNG 3 ĐIỂM CLAPP 39

3.6 MẠCH DAO ĐỘNG DỊCH PHA RC 40

3.7 MẠCH DAO ĐỘNG CẦU WIEN 41

3.8 DAO ĐỘNG THẠCH ANH 42

3.8.1 Sơ đồ tương đương của thạch anh 42

3.8.2 Mạch dao động thạch anh 44

3.9 MẠCH DAO ĐỘNG DÙNG LỌC T: 44

TÓM TẮT 46

CÂU HỎI ÔN TẬP 46

BÀI 4: ĐIỀU CHẾ TƯƠNG TỰ 48

4.1 KHÁI NIỆM 48

4.2 ĐIỀU BIÊN AM (AMPLITUDE MODULATION) 49

4.2.1 Điều biên bằng diode 53

4.2.2 Điều biên dùng BJT 55

4.3 ĐIỀU TẦN & ĐIỀU PHA 55

4.3.1 Khung cộng hưởng dùng Varicap 57

4.3.2 Điều tần dùng Varicap đơn 58

4.4 GIẢI ĐIỀU CHẾ BIÊN ĐỘ 60

4.4.1 Các kỹ thuật giải điều chế biên độ 60

4.4.2 Các phương pháp tách sóng 60

4.5 GIẢI ĐIỀU CHẾ TẦN SỐ 63

4.5.1 Các kỹ thuật giải điều chế 63

4.5.2 Phương pháp vi phân 63

TÓM TẮT 65

CÂU HỎI ÔN TẬP 65

BÀI 5: VÒNG KHÓA PHA PLL (PHASE LOCKED LOOP) 68

5.1 NHỮNG ƯU ĐIỂM VÀ KHUYẾT ĐIỂM CỦA PLL 68

5.2 SƠ ĐỒ KHỐI VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA PLL 69

5.3 TÍNH CHẤT CỦA PLL TUYẾN TÍNH 71

5.4 CÁC KHỐI CƠ BẢN CỦA PLL 74

5.4.1 Bộ tách sóng pha 74

5.4.2 Bộ lọc thông thấp (LPF) 76

5.4.3 Bộ tạo dao động được điều khiển bằng điện áp: VCO 77

5.5 MỘT SỐ ỨNG DỤNG CỦA PLL 80

5.5.1 Tách sóng tín hiệu điều tần 80

5.5.2 Tách sóng tín hiệu điều biên 80

5.5.3 Tổng hợp tần số 81

5.5.4 Điều chế tần số và điều chế pha 83

5.5.5 Đồng bộ tần số 84

5.5.6 Đổi tần số 84

5.5.7 Những bộ lọc bám theo thông dải hay lọc chặn 85

TÓM TẮT 86

BÀI 6: MÁY THU, PHÁT TƯƠNG TỰ 87

6.1 MÁY THU 87

6.2 SƠ ĐỒ KHỐI CỦA MÁY THU 88

6.2.1 Mạch vào 89

6.2.2 Mạch khuếch đại cao tần 92

6.2.3 Mạch đổi tần (trộn tần) 95

6.2.4 Mạch khuếch đại trung tần 98

6.2.5 Mạch tách sóng 100

6.2.6 Mạch tự động điều chỉnh hệ số khuếch đại AGC (Auto Gain Control) 106

6.2.7 Mạch khuếch đại công suất 108

6.3 SƠ ĐỒ KHỐI CỦA MÁY THU AM VÀ FM STEREO 110

6.4 FM STEREO 111

6.4.1 Phổ tần số FM stereo dải gốc 111

6.4.2 Phát FM STEREO 112

6.4.3 Thu FM STEREO 113

TÓM TẮT 116

CÂU HỎI ÔN TẬP 117

TÀI LIỆU THAM KHẢO 118

NỘI DUNG MÔN HỌC

 Bài 1 Mạch lọc và ổn áp: cung cấp phương pháp và các yêu cầu cần thiết khi thiết

kế và tính toán các mạch lọc thụ động, tích cực, các mạch ổn áp dùng BJT, OpAmp

 Bài 2: Khuếch đại công suất cao tần: tìm hiểu góc cắt của mạch khuếch đại, khuếch đại công suất cao tần, mạch nhân tần

 Bài 3: Dao động: điều kiện dao động, các mạch dao động Harley, Colpits, Clapp, dao động thạch anh, dao động dùng Opamp

 Bài 4: Điều chế tương tự: điều chế/giải điều chế AM, FM, ổn định tần số

 Bài 5: Vòng khóa pha PLL: tìm hiểu sơ đồ khối và nguyên lý hoạt động, tính chất của PLL, các ứng dụng của PLL

 Bài 6: Máy phát, máy thu: định nghĩa, phân loại, sơ đồ khối của các loại máy phát, máy thu, tìm hiểu phân tích một số sơ đồ máy phát, máy thu

KIẾN THỨC TIỀN ĐỀ

Môn học Điện tử thông tin đòi hỏi sinh viên có nền tảng về Điện tử tương tự

YÊU CẦU MÔN HỌC

Người học phải dự học đầy đủ các buổi lên lớp và làm bài tập đầy đủ ở nhà

CÁCH TIẾP NHẬN NỘI DUNG MÔN HỌC

Để học tốt môn này, người học cần ôn tập các bài đã học, trả lời các câu hỏi và làm đầy đủ bài tập; đọc trước bài mới và tìm thêm các thông tin liên quan đến bài học

Đối với mỗi bài học, người học đọc trước mục tiêu và tóm tắt bài học, sau đó đọc nội dung bài học Kết thúc mỗi ý của bài học, người đọc trả lời câu hỏi ôn tập và kết thúc toàn bộ bài học, người đọc làm các bài tập

PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ MÔN HỌC

Môn học được đánh giá gồm:

 Điểm quá trình: 30% Hình thức và nội dung do giảng viên quyết định, phù hợp với quy chế đào tạo và tình hình thực tế tại nơi tổ chức học tập

 Điểm thi: 70% Hình thức bài thi trắc nghiệm trong 60 phút Nội dung gồm các bài tập thuộc bài thứ 1 đến bài thứ 6

BÀI 1: MẠCH LỌC VÀ ỔN ÁP

Sau khi học xong bài này, người học có thể:

 Phân tích, tính toán và thiết kế được các bộ lọc thụ động và tích cực

 Hiểu về cấu trúc và phân tích được hoạt động của các mạch ổn áp cơ bản

1.1 LỌC THỤ ĐỘNG

Tùy thuộc vào dải tần số cần truyền đạt người ta phân biệt: Mạch lọc thông thấp, mạch lọc thông cao, mạch lọc thông dải, mạch lọc chắn dải Các bộ lọc cũng có thể được sử dụng như các mạch phối hợp trở kháng để truyền đạt công suất hiệu quả hơn

từ một điểm trong mạch điện đến điểm khác, ngoài ra nó còn được dùng như mạch tích phân vi phân

Ở tần số thấp các mạch lọc đó có điện cảm quá lớn, làm cho kết cấu nặng nề và tốn kém, cũng như phẩm chất của mạch giảm, vì vậy trong phạm vi tần số từ 0,1 đến vài MHz, người ta dùng bộ khuếch đại thuật toán kết hợp RC gọi là mạch lọc tích cực

để lọc

Xét lọc thông thấp dùng linh kiện thụ động:

Hình 1.1 – Lọc thông thấp bậc 1 Hàm truyền:

Đáp ứng biên độ:

𝑅𝐶 (tần số cắt)  = -450 Khi đó |G|=1

√2=0.7

Đặc tuyến biên độ và pha:

Hình 1.2 – Đáp ứng biên độ và pha Các thiết kế của một mạch lọc bất kỳ (thông thấp, thông cao, thông dải, chắn dải) đều có thể dựa trên thiết kế cơ bản của mạch lọc thông thấp, sau đó dùng phép biến đổi hàm số của mạch lọc (được trình bày ở phần 1.1.2) để suy ra đáp ứng của mạch

lọc ở các dạng còn lại

Hơn nữa, để tăng tính tổng quát của công thức thiết kế, các đại lượng trở kháng và tần số đều được chuẩn hoá: trở kháng chuẩn hoá theo điện trở chuẩn R0 định trước, tần số chuẩn hoá theo tần số cắt c của mạch lọc xác định từ các yếu cầu thiết kế Sau khi đã thiết kế xong dựa trên các đại lượng đã được chuẩn hoá, ta dễ dàng suy ra

các giá trị thực của linh kiện bằng phép suy ngược lại về trở kháng và tần số

1.1.1 Thiết kế mạch lọc đáp ứng phẳng tối đa

Mạch lọc đáp ứng phẳng tối đa còn được gọi là mạch lọc Butterworth, cho đáp ứng tần số bằng phẳng nhất trong dải thông

Để đơn giản, ta xét mạch lọc thông thấp bậc 2 (N = 2) trước, sau đó suy ra phương pháp thiết kế cho mạch lọc bậc N bất kỳ Mạch lọc thông thấp LC được chọn khảo sát Vì N = 2 nên mạch chỉ gồm một điện cảm L mắc nối tiếp và một điện dung

C mắc song song

Hình 1.3 – Mạch lọc thông thấp LC bậc 2 Giả sử rằng các giá trị linh kiện trong mạch đều đã được chuẩn hoá theo một điện trở R0 chọn trước, nội trở nguồn được chuẩn hoá và có điện trở bằng 1, các giá trị L, C

và tải R cũng đều là các đại lượng đã chuẩn hoá Tương tự, ta cũng giả sử rằng tần số thực cũng được chuẩn hoá theo tần số cắt c, do đó, có thể coi tần số cắt của mạch được chọn là c = 1

Tỉ số tổn hao công suất trong mạch lọc thông thấp Butterworth có dạng như sau

Do đó, tỷ số tổn hao công suất là:

1− |𝛤| 2= 1

1−[ 𝑍𝑖𝑛−1 𝑍𝑖𝑛+1][

𝑍𝑖𝑛∗ −1𝑍𝑖𝑛∗ +1]

Với N>2, ta có hai dạng mạch lọc thông thấp LC như hình vẽ ở Hình 1.4 Hình 1.4a

có mạch lọc khởi đầu bằng phần tử song song (điện dung C1) và Hình 1.4b có mạch lọc khởi đầu bằng phần tử nối tiếp (điện cảm L1)

Hình 1.4 – Hai dạng mạch lọc thông thấp LC bậc 2

Bảng 1.1 liệt kê các giá trị (đã được chuẩn hoá) gi của một mạch lọc bậc N với N từ

1 đến 10, điện trở nguồn áp hoặc điện dẫn nguồn dòng g0 luôn luôn có giá trị và tần

g0: điện trở nguồn áp (Hình 1.4a) hoặc điện dẫn nguồn dòng (Hình 1.4b) (g0=1)

gk (k=1,N): điện cảm nếu là phần tử nối tiếp, điện dung nếu là phần tử song song

gN+1: điện trở tải nếu gN là điện dung song song, điện dẫn tải nếu gN là điện cảm nối tiếp

Do đó, tuỳ theo số bậc N mong muốn của mạch lọc và cấu trúc dạng Hình 1.4a hoặc Hình 1.4b mà ta có thể xác định giá trị của các phần tử mạch lọc căn cứ theo Bảng 1.1 Số bậc N của mạch lọc được xác định theo yêu cầu thiết kế về độ suy hao tín hiệu ngoài dải thông  > c Biểu đồ quan hệ giữa hệ số suy hao (dB), tần số ngoài dải thông và số bậc N của mạch lọc được vẽ ở Hình 1.5

Chẳng hạn, ta muốn thiết kế mạch lọc thông thấp có tần số cắt c = 8GHz và hệ

số suy hao 20 dB tại tần số  = 11GHz, ta có:

Hình 1.5 – Quan hệ giữa hệ số suy hao (dB), tần số ngoài dải thông và số bậc N

chuẩn R0 = 50Ω, độ suy hao ngoài dải thông tại 3Ghz là 15dB

Tại 3GHz, ta có: |𝜔

𝜔𝑐|-1 = 3

2 – 1=0.5 Theo Hình 1.5, để có suy hao 15dB, số bậc của mạch lọc là N=5 Dạng của mạch lọc được vẽ ở Hình 1.6 Tra cứu Bảng 1.1, ta có hệ số:

có các công thức sau:

L’ = LR0 / 𝜔c; C’= C/ ( 𝜔0 R0); R’= RR0 (1.13) Các giá trị thực tế của linh kiện:

L’2

RL = 50 C’3

L’4'

Rs = 50

Hình 1.6

Điện dung thực tế: C’=C/R0

Điện trở tải: R’=R0.R

Bảng 1.2 – Chuyển từ mạch lọc thông thấp sang các mạch lọc khác

1.2.1 Mạch lọc thông thấp bậc 1 (LPF1 – Low-pass filter)

Để nâng cao trở kháng vào ta dùng bộ khuếch đại thuật toán (OpAmp) không đảo làm bộ LPF Hàm truyền:

Hình 1.7 - LPF dùng khuếch đại thuật toán không đảo

Hình 1.8 - LPF dùng phần tử lọc, mắc vào mạch hồi tiếp của bộ khuếch đại thuật toán

Để rút gọn sơ đồ, ta có thể đưa luôn phần tử lọc vào mạch hồi tiếp của bộ khuếch đại thuật toán như Hình 1.8

Hàm truyền của bộ khuếch đại thuật toán:

H(s)=𝑉2 (𝑠)

𝑉 1 (𝑠) =−𝑍2 (𝑠)

𝑅 1 = − 1

𝑅 1∙ 𝑅2 1+𝑠𝑅 2 𝐶 1 = −𝑅2

𝑅 1∙ 11+𝑠𝑅 2 𝐶 1= 𝐴𝑣0

20dB

O

A

𝜔

V2(s)

+-

R1

R2

AH(S)

𝑅 1∙ 11+𝑆𝑅 1 𝐶 1= 𝐴𝑣0 1

1+ 11+𝑆𝑅1𝐶1

(1.21) Trong đó:

Hình 1.11 - Bộ HPF dùng hồi tiếp dương

Để thực hiện mạch HPF ta chỉ việc đổi vị trí của R và C trong tất cả các sơ đồ trên

Để tìm hàm truyền của Hình 1.11, với việc thay s bởi 1/s, C bởi R và R bởi C:

1 𝑠2 ∙ 1𝜔0 2𝐶2𝑅2

Hình 1.12 - BPF Nếu trong bộ lọc thông dải đó ft = fc = f0 thì ta có mạch lọc chọn lọc (mạch lọc cộng hưởng) Một bộ lọc dải lý tưởng có đặc tuyến truyền đạt như Hình 1.12

Xét BPF dùng RLC mắc với khuếch đại thuật toán như Hình 1.12

Ta có thể viết hàm truyền dưới dạng:

lọc cộng hưởng với các giá trị sau:

𝑊𝑜 ; Ωmin = 𝑊𝑚𝑖𝑛

𝑊𝑜

min max 





 Hình 1.13 - Đặc tuyến biên độ của bộ lọc

cộng hưởng Thay vào (1.35) ta được :

⍵0

𝞨

1(

11)

1(

11

j j

A j

Đặc tuyến biên độ:

2 2

2 ( 1)

1 1

| ) (

0 0

0 max

0 0

0 max

Hình 1.14 - Sơ đồ khối mạch lọc chắn dải và đặc tuyến biên độ của nó

1.3 MẠCH ỔN ÁP CÓ HỒI TIẾP

1.3.1 Nguyên tắc thực hiện các sơ đồ ổn áp có hồi tiếp

Trong môn học Điện tử 1 đã đề cập đến các mạch ổn áp đơn giản bằng diode Zener, nhưng để thỏa mãn các yêu cầu cao hơn về mặt ổn áp, ổn dòng cũng như công suất ra người ta dùng các mạch ổn áp có hồi tiếp như Hình 1.15

Hình 1.15 - Sơ đồ khối mạch ổn áp có hồi tiếp

Với: V1 – điện áp ra sau bộ chỉnh lưu nửa sóng hay toàn sóng

V2 – điện áp ra sau mạch ổn áp

Hình 1.16 - Cách lấy tín hiệu đưa về bộ so sánh a) Khi ổn áp; b) Khi ổn dòng

Hệ số ổn áp đối với điện áp một chiều cũng đồng thời là hệ số lọc đối với điện áp xoay chiều (u) được xác định:

I2) thay đổi theo xu hướng tiệm cận dần đến giá trị chuẩn Phương pháp lấy tín hiệu đưa về mạch so sánh khi ổn áp và ổn dòng như Hình 1.16

RL

VL

Điện áp đưa về

bộ so sánh V2

1.3.2 Sơ đồ ổn áp có hồi tiếp dùng transistor

Hình 1.17 - Sơ đồ ổn áp transistor Transistor là phần tử điều khiển đồng thời làm nhiệm vụ khuếch đại công suất, transistor T1 có thể mắc theo kiểu Darlington để tăng hệ số khuếch đại và công suất

ra, transistor T2 vừa là phần tử khuếch đại, vừa là phần tử so sánh Nó được mắc theo kiểu E.C hồi tiếp âm về dòng điện trên dioze (Z1), transistor T3 cùng Z2, R3, R4 tạo thành nguồn dòng, do đó dòng không phụ thuộc điện áp vào V1 Ta có:

const R

V V R

V V I

I C  E  Z  BE  Z  BE 

3 3

3 2 3 2 3

2

2 1

R R

R V

Nên VB2 giảm theo, nhưng VZ1 = const nên VBE2 giảm theo, làm IC2 giảm và IB1 tăng

do IC3 = const, dẫn đến ICE1 giảm, làm điện áp ra V2 tăng trở lại vì V2 = V1 – VCE1 Điện áp ra được xác định:

)1)(

Nên (1 )

2

1 2

R

R V

tạo thành phần tử hạn dòng Khi dòng tải It tăng, hạ áp trên R5 tăng Nếu hạ áp trên

R5 thỏa mãn điều kiện:

2 7 6

6 5

5 6

R R

R V

V V R

I I

I C  B  C  C 

5 4 2

2 2 1

2.''

'

4 1

R R

R V

Đặc biệt khi đầu ra ngắn mạch V2 = 0 thì từ (1.44) ta có:

5 max

5

R

V

Như vậy dòng qua tải nhỏ hơn trong trường hợp có tải Đây là ưu điểm lớn vì nhờ

đó transistor không bị quá tải kể cả khi điện áp vào lớn

1.4 ỔN ÁP XUNG

Hiện nay nguồn xung rất phổ biến trong các thiết bị điện tử Việc thiết kế 1 nguồn xung đòi hỏi sự hiểu biết, người thiết kế phải có những kỹ năng điện tử vững thì mới có thể thiết kế được Khó khăn lớn nhất cho những người thiết kế là về mặt biến áp xung, vì biến áp xung đòi hỏi độ chính xác cao, với các thông số mà khó có thể đưa ra 1 công thức chung, chỉ có máy đo thì mới chính xác được

1.4.1 Sơ đồ khối một ổn áp xung

Hình 1.19 - Sơ đồ khối một ổn áp xung

Biến áp xung

Ghép giữa cuộn sơ cấp, hồi tiếp và thứ cấp để thực hiện điều khiển điện áp đồng thời lấy ra nhiều mức điện áp khác nhau theo ý muốn

TÓM TẮT

Trong bài này, người học tìm hiểu, phân tích và thiết kế được các mạch lọc và mạch ổn áp Các mạch lọc bao gồm các mạch lọc thụ động và tích cực, thông thấp, thông cao, thông dải, chắn dải Các mạch ổn áp bao gồm ổn áp DC, ổn áp xung

Phân tích tính toán các bộ lọc thông thấp phẳng tối đa, từ đó biến đổi thành lọc thông cao, thông dải, chắn dải bậc N và tình toán các bộ lọc tích cực dùng OpAmp

CÂU HỎI ÔN TẬP

= 10 trong ba trường hợp:

a Tín hiệu đưa tới cực âm của OpAmp

b Tín hiệu đưa tới cực dương của OpAmp

c Tụ C nằm trong mạch hồi tiếp

Câu 2: Thiết kế bộ lọc thông cao bậc 1 có tần số cắt fc = 1KHz, C = 0,1F và |Av0|

= 10

D=200Hz, C1 = C2 = 0,1F và |Av0| = 10

trở chuẩn R0 = 50Ω, độ suy hao ngoài dải thông tại 3GHz là 37dB

Câu 5: Từ dữ liệu bài 4, chuyển đổi sang mạch lọc thông cao

Câu 6: Từ dữ liệu bài 4, chuyển đổi sang mạch lọc thông dải

Câu 7: Từ dữ liệu bài 4, chuyển đổi sang mạch lọc chắn dải

BÀI 2: KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT

CAO TẦN

Sau khi học xong bài này, người học có thể:

 Nắm nguyên tắc khung cộng hưởng song song

 Hiểu cách phối hợp trở kháng

 Hiểu về góc cắt của mạch khuếch đại

 Phân tích và thiết kế mạch khuếch đại công suất cao tần

 Phân tích và thiết kế mạch nhân tần

2.1 TRUYỀN CÔNG SUẤT CỰC ĐẠI

Hình 2.1 – Sự thay đổi công suất trên tải

PRL = VRL I =

2 2

2 2

)(

)(

.)(

)(

L S L

S L

S L

S

L

X X R

R

E X

X R

R

R E

)

L

X X R

R

R E

R E

Để tìm PRLmax khi RL thay đổi:

0)(

)(

)(

)(

2)

(

2 2

4

2 2 2

L S

L S

L S L L

S

L

R

R R

R R E R

R

R R R E R

Hình 2.2 – Mô hình phối hợp trở kháng

Khung cộng hưởng song song:

Hình 2.3 – Khung cộng hưởng song song

)(

)(

C L

C L

X X j r

jX jX

X X j r

X X



Kết luận: Để công suất truyền cực đại đến tải  XS = - XL và RS = RL

Tại tần số cộng hưởng: XL = XC 

C

L

0 0

X X

0 0

2 1 '

n R

2 1 2 2

2 1 2 '

L n

n

n R

2 1 2

2 1 2 2

2 1 2 '

)//

C C

C C X

X V

V

V R

C C C td

(2.14)

2

2 1 1 '

C R

R

td

(2.15) Nếu thay C2 bằng Varicap:

Hình 2.7 – Ghép Varicap Ngoài ra còn phối hợp bằng BALUN, STUB

2.2 GÓC CẮT CỦA MẠCH KHUẾCH ĐẠI

Hình 2.10 – Khuếch đại lớp AB Trường hợp 3: Nếu Vb = 0 Khuếch đại lớp B

Trường hợp 4: Nếu Vb  V0 Khuếch đại lớp C (Hình 2.11)

t T

/0

2.2.2 Các thành phần tần số

IP = G ( Vim - V) => i2(t) = ( ( ) )



V t V V V

I

in im

 0

)cos(

1

t d t

I P

I0 = Ip

)cos1(

cossin

cossin

cossin

1(

sincoscos

sin2

k k k

Vì I0 = 0I P và I1 = 1IP do đó:

I0 = 11

11

j j

Hình 2.12 – Biểu diễn h fe theo tần số a: vùng tần số thấp

b: vùng tần số trung bình

c: vùng tần số cao

d: vùng siêu cao tần

Vùng tần số thấp: f < 0,3 f => hfe = 0=const

2.3 CÁC BƯỚC THIẾT KẾ MẠCH KHUẾCH ĐẠI

 Bước 1: chọn VCC = 0,5VCEmax nếu điều chế AM

VCC = 0,8VCEmax nếu điều chế FM

Với VCEmax: điện áp đánh thủng lớn nhất của BJT

 Bước 4: VCm =V CC

 Bước 5: Tính RBB , VBB theo Vin

 Bước 6: ZL = Rtd =

1 1

C C

C

R

V R

I I

V

2 1 2

1 1

1

2

12

12

Phân tích và thiết kế mạch nhân tần khi lấy các hài bậc 2, 3…

CÂU HỎI ÔN TẬP

C2

Q1

0

Tính f0 , Q , Rtd của khung cộng hưởng để công suất truyền từ anten là lớn nhất, biết anten có trở kháng là 50

Câu 3 Cho mạch sau:

Xác định khoảng cộng hưởng nếu Vđk thay đổi từ 3 V – 12 V

Câu 4 Cho mạch sau

Vẽ mạch tương đương AC của mạch sau và tìm trở kháng nhìn từ CE: RCE

Câu 5 Cho mạch khuếch đại sau:

Với VB = -VBB + 3cos107t; VBE = 0,7; RB = 50 K;  100

a) VBB = 0 Vẽ đặc tính iC theo VB Tính toán  , V & các thành phần tần số

Câu 5 Thiết kế mạch khuếch đại công suất cao tần E chung sau

BJT có:

hfe =50; fT =4GHz; f0 =10MHz; PL =200mW; Q =80; C’bc =1pF; C’be =400 pF;

VCEmax =40 V ; ICmax =2A

Biên độ ngõ vào cực đại trong điều chế AM là bao nhiêu khi 0

90



 ; 0 0 0,32

5 , 0

BÀI 3: MẠCH DAO ĐỘNG

Sau khi học xong bài này, người học có thể:

 Nắm được điều kiện dao động

 Phân tích và thiết kế được mạch dao động 3 điểm Hartley

 Phân tích và thiết kế được mạch dao động 3 điểm Colpits

 Phân tích và thiết kế được mạch dao động 3 điểm Clapp

 Phân tích và thiết kế được mạch dao động thạch anh

 Phân tích và thiết kế được mạch dao động cầu Wien

 Phân tích và thiết kế được mạch dao động dung lọc T

 Phân tích và thiết kế được mạch dao động dịch pha RC

3.1 ĐIỀU KIỆN DAO ĐỘNG

Hình 3.1 - Hồi tiếp trong mạch dao động

Hệ số khuếch đại: AV  AVA

Hệ số khuếch đại mạch hồi tiếp   

V

V vfA1

AA