Hệ thống truyền thanh không dây và ứng dụng trong đài PT TH nghệ an

Những từ viết tắt trong đồ ánDSP Digital Singnal proce Xử lý tớn hiệu số DTMF Dual Tone Multy Frequency Mó lưỡng õm đa tần EST Early Steering IPA Intermediate Power Amplifier Khuyếch đại

Mục lục

Lời mở đầu Những từ viết tắt trong đồ án

Chương 1 Nguyên lý cơ bản hệ thu phát

1.3 Một số khối, mạch điện cơ bản trong bộ thu phát 10

1.4.1 Những vấn đề chung về tầng khuyếch đại công suất 191.4.2 Cỏc tham số của tầng khuyếch đại cụng suất 191.4.3 Chế độ công tác và định điểm làm việc cho tầng

khuếch đại công suất

19

1.4.4 Những vấn đề chung về mạch điện tầng khuếch

đại công suất

21

1.4.5 Tầng khuếch đại đơn (bộ khuếch đại chế độ A) 221.4.5

Chơng 2 Hệ thống truyền thanh không dây Emico

2.2 Sơ đồ khối tổng quát và chức năng các khối 52

Lêi më ®Çu

Trong những thập kỷ vừa qua hệ thống truyền thông ngày càng phát triểnmạnh, hệ thống phát thanh là một trong những ngành có vị quan trọng trong cuộcsống thường ngày, trong quân sự và đang đáp ứng được rất nhiều nhu cầu thiết yếucủa con người như: Thông tin thời sự, thời tiết, giáo dục và giải trí v.v…

Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, hệ thống truyền thanh đã liêntục được phát triển từ những buổi sơ khai ban đầu cho tới nay thông qua vệ tinhĐài tiếng nói Việt Nam nói chung và Đài PT - TH Nghệ An nói riêng đã vươn xađến các nước trong khu vực và trên toàn thế giới

Với sự phát triển nhanh chóng của công nghệ điện tử, sự ra đời của các vimạch, các bộ xử lý tín hiệu có độ tin cậy cao Một hệ thống truyền thanh có tính

khả thi và sẽ phát triển mạnh trong những năm tới đó là: Hệ thống truyền thanh

không dây.

Đặc điểm của Hệ thống truyền thanh không dây:

- Hoạt động tốt trong cụm dân cư nhất định

- Giá thành lắp đặt rẻ

- Độ tin cậy cao

- Có khả năng ngắt phía thu từ phòng điều khiển

- Tiện lợi cho việc lắp đặt

Với những khả năng có tính khả thi như vậy nên em chọn đồ án tốt nghiệp

là: Hệ thống truyền thanh không dây và ứng dụng trong Đài PT - TH tỉnh Nghệ

An.

Xin chân thành cảm ơn PGS.TS Nguyễn Hoa Lư đã nhiệt giúp em hoànthành đồ án này Em xin chân thành cảm ơn

TP Vinh, ngµy 15 th¸ng 5 n¨m 2010

Sinh viªn thùc hiÖn

Những từ viết tắt trong đồ án

DSP Digital Singnal proce Xử lý tớn hiệu số

DTMF Dual Tone Multy Frequency Mó lưỡng õm đa tần

EST Early Steering

IPA Intermediate Power Amplifier Khuyếch đại cụng suất trung

gian

PA Power Amplifier khuyếch đại cộng suất

VREF Voltage Reference Điện ỏp phản xạ

SSB Single Side Band Điều chế đơn biờn

ITU-T

International telecommunication Union- Telecommunication

Tiờu chuẩn hoỏ viễn thụng quốc

tế

PWB Printed Writing Board Bo mạch in

AM Amplytude Modulation Điều chế biờn độ

PM Phase Modulation Điều chế pha

FM Frequency Modulation Điều chế tần số

LVPS Low Voltage Power Supply Nguồn cung cấp

SFR Special Function Registor Thanh ghi đặc biệt

FTF Fast Fourier Transform Biến đổi nhanh Fourier

Ch¬ng 1 Nguyªn lý c¬ b¶n hÖ thu ph¸t

1.1 Sơ đồ khối cơ bản máy thu phát

Anten ph¸t

Hình 1.1 Sơ đồ khối cơ bản máy thu phát

1.2 Chức năng các khối

- Chức năng thu phát

Anten thu

+ Khối xử lý và khuyếch đại:

khối này tiếp nhận tín hiệu đưa vào điều chế để phát đi Tín hiệu đầu vào có thể đadạng, nếu là tín hiệu số thì sửa dạng xugn, nếu tín hiệu âm thanh thì có thể cần lọc

và giảm nhiễu Mặt khác thường là tín hiệu nhỏ nên cần được khuyếch đại

+ Khối dao động nội và ổn định tần số: khối này tạo ra dao động có tần số caoqua bộ điều chế với tin tức đưa đi xa nên nó còn gọi là sóng mang

+ Khối điều chế trộn : Khối này có hai đầu vào và một đầu ra hai đầu vào trộnvới nhau tạo thành tín hiệu RF (radio frequency) đưa saong khuyếch đại công suất.+ Khối khuyếch đại công suất : để đảm bảo tín hiệu truyền đi xa thì sau khiđiều chế thành tín hiệu RF thì phải qua tầng khuyếch đại công suất Power amplifer.+ Khối thiết bị ghép ra :

Đây thực chất là bộ lọc siêu cao tần, nhiệm vụ của nó là phối hợp trở kháng giữacông suất phát và dây fidơ anten phát

+ Khối hiển thị : khối này hiển thị các chức năng và các hoạt động của máy

- Chức năng thu:

+ An ten: là thiết bị thu nhận sóng điện từ từ máy phát đến, anten có nhiều loạikhác nhau, có loại bên ngoài có loại bên trong, có loại tiếp nhận năng lượng sóngđiện từ theo phân cực đứng có loạ theo phân cực ngang

+ Mạch vào : thường bố trí các bộ phối hợp trở kháng anten và các bộ lọc thucao tần loại bỏ một số tần số kế cận trở đi

+ Khuyếch đại cao tần: :

Đây là bộ khuyếch đại chọn lọc no chỉ khuyếch đại chế độ cộng hưởng, mạch vào đặc điểm của bộ này là tạp âm nhỏ

+ Khối này tiếp nhận tín hiệu RF từ khối khuyếch đại cao tần và tín hiệu daođộng ngoại sai 2 tín hiệu này trộn lẫn với nhau và cho ra tín hiệu trung tần

+ Khối khuyếch đại trung tần : khối này là bộ khuyếch đại cộng hưởng chọnlọc, khối này thường có nhiều tần và là khối quyết định nhiều vào chất lượng củamáy.

+ Khối dải điểu chế : khối dải điều chế còn goi là tách sóng có nhiệm vụ táchđường bao của tín hiệu sóng mang đã điều chế thành tín hiệu âm tần

+ Khối khuyếch đại ra : tín hiệu âm tần sau tách sóng có biên độ rất nhỏ nêncần phải khuyếch đại công suất

+ Khối AGC (Automatic Gain Control)

Do ảnh hưởng của truyền sóng nên tín hiệu thu được không ổn định nên khối AGClàm nhiệm vụ điều chỉnh hệ số khuyếch đại ổn định tín hiệu ra

+ Khối hiển thị : cũng như máy phát máy thu cũng có phần hiển thị để thể hiện

và giám sát hoạt động của thiết bị

1.3 Một số khối, mạch điện cơ bản trong bộ thu, phát

1.3.1 Bộ điều chế và giải điều chế

1.3.1.1 Bộ điều chế tần số

Trong điều tần, tần số sóng mang bị thay đổi liên tục theo tín hiệu đưa vàođiều chế mà biên dộ và pha không đổi Để thực hiện được điểu mà tần người tathường mắc điốt biến dung varicap, tham số thay đổi nhờ tín hiệu đặt vào mạchđiện như sau:

Fdđ = 1/ 2

Tin tức Ei = Ai cos

Sóng mang EC = AoSin

Tín hiệu sau điều chế Em = A0 Sin

Hình 1.2 Mạch điều tần dùng điôt biến dung varicap

1.3.1.2 Giải điều chế tần số FM

Hình 1.3 Biểu đồ thời gian của bộ điều tần

Từ hình vẽ ta thây sóng mang biến đổi theo tín hiệu điều chế

Đặc điểm của tín hiệu điều tần là tỉ số tín / tạp ( S/N) rất cao, nó có biên độkhông đổi nên có thể dùng bộ hạn biên để gạt bỏ nhiễu.

Mạch tách sóng chỉ có thể tách được đường bao tức là tách sóng biên độ chonên tín hiệu điều tần sau khi hạn biên phải đưa qua chuyển đổi thành tín hiệu sóngmang vừa điều tần vừa điều biên cuối cùng đưa vào bộ tách sóng đường bao

Mạch vào là phân tử đầu tiên cộng hưởng sóng điện từ tại điểm thu, nó làkhung cộng hưởng mạch vào có thể ghép điện dung vào anten

Hình 1.6 Mạch ghép anten ngoài với mạch váo anten từ

1.3.3 Mạch khuyếch đại cao tần và trung tần

- Mạch khuyếch đại cao tần

Máy thu và máy phát đều có bộ khuyếch đại làm việc ở giải sóng tần số cao, nó

là bộ khuyếch đại cộng hưởng mang tính chọn lọc ở đây ta xét bộ khuyếch đại caotần cộng hưởng đơn

Mạch cộng hưởng fo = 1/2

Mạch phân áp R1 và R2 cùng thiên áp tự cấp R3 C4 tạo ra chế độ công táccho bộ khuyếch đại

L , C8 lọc nguồn

C5 hồi tiếp âm, C3 lọc nhiễu cao tần,

Tải mạch khuyếch đại là L3, C6, C7 R4 là mạch tạo nhụt cho mạch cộnghưởng

Với mạch khuyếch đại cộng hưởng kép về cơ bản giống đơn chir có tải là khác

- Bộ khuyếch đại trung tần

Bộ khuyéch đại trung tần khuyếch đại cộnh hưởng ở dải tần thấp mạch cơ bảngiống mạch khuyếch đại cao tần chỉ khác về:

- Độ ổn định cao

Hình 1.7 Mạch khuyếch đại cao tầnMạch vào ghép hỗ cảm với anten

- Có thể có nhiều tầng mà không gây tự kích

- Giải thông hẹp tăng cường tính chọn lọc

- Có nhiều tầng nên quyết định độ trung thực của máy

1.3.4 Bộ khuếch đại công suất phát

Đây là bộ khuyếch đại cuối cùng nâng công suất của sóng mang điều chế qualọc thông giải, qua dây fiđơ lên anten để bức xạ ra không gian

Hình 1.8 Bộ khuyếch đại công suất phát

Bộ khuyếch đại này có thể một hoặc nhiều tầng, nó cũng là bộ khuyếch đạicộng hưởng Chế độ làm việc của bộ khuyếch đại công suất phát phụ thuộc vàocông suất phát lớn hay nhỏ

Khuyếch đai công suất

Lọc phát

anten

Chế độ A :

Chế độ này tín hiệu ra tồn tại cả hai bán chu kỳ không bị méo dạng, nó thường

sử dụng cho máy điện thoại kéo dài công suất nhỏ, cự ly gần Ưu điểm của chế độnày là mạch đơn giản dễ điều chỉnh nhưng hiệu suất sử dụng nguồn thấp và cóthành phần một chiều Chế độ AB, B và C là chế độ tín hiệu ra không trọn vẹn (bịxén một phần nhỏ, xén nửa chu kỳ, hay xén một phần âm một phần dương của chu

kỳ nhưng tín hiệu ra méo lớn thường sử dụng cặp công suất đẩy kéo nên công suấtrất lớn hiệu suất cao thường dung cho các máy cự ly xa

U I

1.4 Tầng khuếch đại công suất

1.4.1 Những vấn đề chung về tầng khuyếch đại cụng suất

Tầng khuyếch đại cụng suất cú nhiệm vụ đưa ra cụng suất đủ lớn để kớchthớch cho tải Cụng suất ra của nú cỡ vài phần mười W đến lớn hơn 100W Cụngsuất này được đưa đến tầng sau dưới dạng điện ỏp hoặc dũng điện cú biờn độ lớn.Khi khuyếch đại tớn hiệu lớn, cỏc tranzistor khụng làm việc trong miền tuyến tớnhnữa, do đú khụng thể dựng sơ đồ tương đương tớn hiệu nhỏ để xột bộ khuyếch đại Trong chương này để nghiờn cứu tầng khuyếch đại cụng suất dựng phươngphỏp đồ thị

1.4.2 Cỏc tham số của tầng khuyếch đại cụng suất

Hệ số khuyếch đại cụng suất: Hệ số khuyếch đại cụng suất Kp là tỉ số giữacụng suất ra và cụng suất vào

Kp = Hiệu suất: Hiệu suất là tỉ số giữa cụng suất ra Pr và cụng suất cung cấp mộtchiều Po

Hiệu suất càng lớn thỡ cụng suất tổn hao trờn colecto của tranzistor càng nhỏ Ngoài hai tham số trờn đõy, trong bộ khuyếch đại cụng suất người ta cũnquan tõm đến trở khỏng vào Yờu cầu trở khỏng vào lớn tương đương với dũng tớnhiệu vào nhỏ, nghĩa là mạch phải cú hệ số khuyếch đại dũng điện lớn

1.4.3 Chế độ cụng tỏc và định điểm làm việc cho tầng khuyếch đại cụng suất

Tuỳ thuộc vào chế độ cụng tỏc của tranzistor, người ta phõn biệt : bộkhuyếch đại chế độ A, AB, B và C Đồ thị trờn hỡnh 1.8 minh hoạ cỏc chế độ khỏcnhau của tầng khuyếch đại và dạng dũng điện ra trờn colecto ứng với cỏc chế độ

đại Trên hình 1.8a cần lưu ý đến góc cắt Với các chế độ khác nhau, góc cắt cũng khác nhau.

Chế độ A tín hiệu được khuyếch đại gần như tuyến tính, góc cắt = T/2 = 180o.Khi tín hiệu vào hinh sin thì ở chế độ A dòng tính colecto luôn luôn lớn hơn biên

độ dòng điện ra Vì vậy hiệu suất của bộ khuyếch đại chế độ A rất thấp (<50%)

Do đó chế độ A chỉ được dùng trong trường hợp công suất ra nhỏ ( Pr < 1W)chế độ AB có góc cắt 90o < < 180o ở chế độ này có thể đạt hiệu suất cao hơn chế

độ A ( <70%), Vì dòng tĩnh Ico lúc này nhỏ hơn dòng tĩnh chế độ A Điểm làm việcnằm trên đặc tuyến tải gần khu vực tắt của tranzistor

Hình 1.8 Minh hoạ chế độ công tác của tần khuyếch đại công suất

a) Đặc tuyến truyền đạt của tranzistor ; b) Đặc tuyến ra của tranzistor c) Dạng d òng đi ện ra của tranzistor ứng với các chế độ công tác khác nhau khi điện áp vào hình sin

Chế độ B ứng với = 90o Điểm làm việc tĩnh được xác định tại UBE = 0.Chỉ một nửa chu kỳ âm (hoặc dương) của điện áp vào được tranzistor khuyếch đại Chế độ C có góc cắt < 90o Hiệu suất chế độ C khá cao (lớn hơn 78%),nhưng méo rất lớn Nó thường được dùng các bộ khuyếch đại tần số cao và dùngvới tải cộng hưởng để có thể lọc ra được hàm bậc nhất như mong muốn Chế độ Ccòn được dùng trong mạch logic và mạch khoá

Điểm làm việc tĩnh được xác định trong khu vực cho phép trênn đặc tuyếntranzistor (hình 1.8b) Khu vực đó được giới hạn bởi : hyperbol công suất, đườngthẳng ứng với dòng colecto cực đại, đường thẳng ứng với điện thế colecto-eminocực đại, đường cong phân cách với khu vực bão hoà và đường thẳng phân cách vớikhu vực tắt của tranzistor ở chế độ động (khi có tín hiệu vào), điểm làm việc cóthể vượt ra ngoài hyperbol công suất (nếu vẫn đảm bảo được điều kiện công suấttổn hao nhỏ hơn công suất tổn hao cho phép), nhưng không được vượt quá giới hạnkhác

Tuy nhiên, ít khi dùng điện trở emito để ổn định chế độ công tác, vì trongtầng khuyếch đại công suất, dòng lớn sẽ gây tổn hao lớn trên điện trở này

1.4.4 Những vấn đề chung về mạch điện tầng khuyếch đại công suất

Mạch điện tầng khuyếch đại công suất thường được phân loại theo bảng 1.1 Tải của tầng công suất thường được mắc trực tiếp vào colecto hoặc emitocủa tranzistor công suất Khi khuyếch đại tín hiệu xoay chiều có thể ghép tải quabiến áp Mạch ghép biến áp (tải biến áp) cho hiệu suất cao nhưng cho qua dải tầnhẹp và kích thước, trọng lượng lớn

Bảng 1.1.

Tầng khuyếch đại công suất Tầng khuyếch đại chế

độ A

Tầng khuyếch đại đẩy kéo (thường dùng chế độ A hoặc AB)

Đẩy kéo song song Đẩy kéo nối tiếp Tranzistor

cùng loại

Tranzistor khác loại

Tranzistor cùng loại

Tranzistor khác loại

1.4.5 Tầng khuyếch đại đơn ( bộ khuyếch đại chế độ A)

Trong tầng khuyếch đại chế độ A, điểm làm việc thay đổi đối xứng xungquanh điểm tĩnh So với tầng khuếch đại tín hiệu nhỏ, nó chỉ khác là biên độ tínhiệu lớn Tầng khuếch đại đơn hay dùng sơ đồ emito chung hoặc sơ đồ lặp emito,

vì sơ đồ này có hệ số khuếch đại dòng điện lớn và méo phi tuyến nhỏ

1.4.5.1 Sơ đồ emito chung

Hình 1.9 biểu diễn sơ đồ emito chung và minh hoạ nguyên tắc làm việc củatầng khuếch đại chế độ A

Khi tín hiệu vào hình sin, công suất ra của tín hiệu ra được xác định theobiểu thức (1.1)

(1.1) Căn cứ vào hình (1.9 b) có thể xác định được các biên độ và như nhau:

và Thay vào (1.1) ta có :

(1.2)

Hình 1.9 Tầng khuếch đại mắc theo sơ đồ emito chunga) sơ đồ ; b) Minh hoạ dạng tín hiệu trên bộ đặc tuyến ra Vậy khi vẽ được đường tải trên hoặc đặc tuyến ra, ta hoàn toàn có thể xácđịnh được công suất ra Ta sẽ nhận được công suất ra lớn nhất khi có điều kiện sau:

Ucemax – ucemin Ucc tức

Icmax – Icmin 2Ico và Rcopt = Ico lúc đó công suất ra cực đại :

Khi Rcopt

Ta còn nhận thấy rằng : đường tải càng nằm gần hyperbol thì công suất racàng lớn.

Trường hợp đầu ra của tầng khuếch đại được ghép điện dung với tải, cầnphân biệt đường tải tĩnh với đường tải động, lúc đó điện trở tối ưu được xác địnhnhư sau :

Hiệu suất cực đại của mạch được xác định theo (1.5)

(1.5) Khi ghép biến áp có thể tăng hiệu suất cực đại lên gấp đôi, vì có thể bỏ quađiện trở một chiều của điện áp, nghĩa là giảm điện áp nguồn cung cấp một chiềucủa mạch

Hình 1.10 a) Tầng công suất lắp theo sơ đồ lặp emitob) Minh hoạ dạng tín hiệu trên đặc tuyến ra

Rtopt =

Ta nhận nhận thấy được công suất ra lớn nhất :

Pc = Po – Pr = Po - (1.10)Trường hợp yêu cầu dòng một chiều không đi qua tải, người ta dùng sơ đồ lặpemito ghép điện dung với tải như hình 1.11

Hình 1.11 Tăng công suất mắc theo sơ đồ lặp emito ghép điện dung với tải,

Rt = Rt //RE

Giả sử chọn điểm làm việc tĩnh ở giữa đường đặc tuyến tải sao cho công suất tínhiệu ra lớn nhất Từ đặc tuyến trên hình 1.11b có thể xác định được dòng emito ởchế độ tĩnh như sau:

(1.11)(1.12)Giải hệ phương trình đó, ta nhận được :

(1.13)(1.14)

Từ đó ta có thể tính được biên độ điện áp và dòng điện tín hiệu ra

(1.15)(1.16)Công suất tín hiệu ra

(1.17)Công suất ra phụ thuộc điện trở tải Rt Tính đạo hàm để tìm điện trở tải tối

ưu ứng với công suất ra cực đại

(1.18)

0 thì

Vậy (1.19)Thay kết quả này vào (1.13) và (1.14) ta xác định được điểm làm việc tối ưu

(1.20)(1.21)

Do đó thay (1.23) vào (1.24) điện trở emito được tính như sau :

(1.22)Biên độ điện áp ra và biên độ dòng điện ra có giá trị tối ưu xác định theo biểuthức (1.23) và (1.24) :

(1.23)(1.24)Công suất ra cực đại

(1.25)Công suất cung cấp một chiều

(1.26)Hiệu suất của mạch :

Hình 1.12 tầng công suất mắc theo sơ đồ lặp emito ghép điện dung với tải, có

nguồn dòng mắc trong mạch emito

Vì nguồn dòng có trở kháng trong lớn, nên Rt’ = Rt Chọn điểm làm việc ở giữađặc tuyến tải, ta có biên độ điện áp và dòng điện ra cực đại như sau :

(1.28)(1.29)(1.30)Công suất ra :

(1.31)Công suất cung cấp một chiều

Po = uccind

Hiệu suất của mạch :

(1.33)

Trong các mạch tích hợp hay dùng sơ đồ lặp emito ghép trực tiếp được cung cấpbởi một nguồn điện 2 cực tính (hình 1.13) Trong sơ đồ này ta xác định được :

(1.34)(1.35)(1.36)(1.37)(1.38)Công suất ra Pr phụ thuộc vào điện trở tải Rt Ta tìm trị số điện trở tải tối ưu Rtopt

để công suất ra đạt cực đại

Hình 1.13 tầng công suất ghép trực tiếp, có nguồn cung cấp một chiều hai cực

tính R’

t = Rt // Rt

Khi Rt = Rtopt = RE (1.39)Thay (1.39) vào (1.36) và (1.37) ta nhận được :

(1.40)(1.41)(1.42)Công suất cung cấp một chiều :

(1.43)

Do đó hiệu suất cực đại của mạch :

(1.44)Hiệu suất của sơ đồ này rất thấp, do khôgn chọn được điểm làm việc tối ưu, đó

là vì điện thế emito ở chế độ tĩnh buộc phải bằng không

Có thể tăng hiệu suất của mạch lên tới 25%, nếu thay đổi cho điện trở RE dùngmột nguồn như trong sơ đồ hình 6.5a

1.4.61 Những vấn đề chung về tầng khuếch đại đẩy kéo

1 Các loại sơ đồ :

Để tăng công suất, hiệu suất và giảm méo phi tuyến, người ta dùng tầng khuếchđại đẩy kéo Tầng khuếch đại đẩy kéo là tầng gồm có hai phần tử tích cực mắcchung tải Để biểu diễn và phân loại các sơ đồ đẩy kéo, có thể dùng sơ đồ cầu nhưtrên hình 6.7

Hình 1.14 Phân loại các tầng khuếch đại đẩy kéo

a) Sơ đồ đẩy kéo song song b) Sơ đồ đẩy kéo nối tiếpTrong sơ đồ đẩy kéo song song, các phần tử tích cực được mắc trong các nhánhbên trái của cầu Trong các nhánh phải của cầu là điện trở tải, có điểm giữa nối vớinguồn cung cấp có điểm giữa nối với nguồn cung cấp mắc trong nhánh chéo củacầu Ngược lại, trong sơ đồ đẩy kéo nối tiếp nguồn cung cấp có điểm giữa nối vớitải, tải nằm trong nhánh chéo của cầu Tóm lại sơ đồ đẩy kéo song song có cácphần tử tích cực đấu song song về mặt một chiều và sơ đồ đẩy kéo nối tiếp có cácphần tử tích cực đấu nối tiếp về mặt một chiều Ngoài ra, trong các sơ đồ trên còn

có thể dùng hai phần tử tích cực cùng loại hoặc khác loại., do đó có 4 loại sơ đồđẩy kéo như được chỉ ra trong bảng 6.1 và hình 6.8

Điện trở R1 trong các sơ đồ song song chỉ có ý nghĩa, nếu hai nửa của nó đượcliên hệ với nhau nhờ cảm ứng hoặc nhờ sự biến đổi năng lượng sao cho toàn bộcông suất được đưa hết ra một tải chung để tiêu thụ.

Vì vậy trong các sơ đồ song song thường dùng mạch ghép biến áp với tải tiêuthụ Trong đó, cuộn sơ cấp biến áp có điểm giữa nối với nguồn cung cấp, còn cuộnthứ cấp ghép với tải

Trong các sơ đồ nối tiếp, khôgn cần dùng mạch ghép biến áp, vì điện trở Rt

không yêu cầu có điểm giữa

Hình 1.15 Sơ đồ đẩy kéo song song và nối tiếp với tranzistor cùng loại và khác loại

2 Một số đặc điểm cơ bản :

Điểm đất của các mạch song song là đầu âm của nguồn một chiều, điểm đấtcủa các mạch nối tiếp là điểm giữa của nguồn một chiều

Các mạch đẩy kéo dùng hai tranzistor cùng loại được kích thích bởi các tínhiệu ngược pha Để tạo tín hiệu này có thể dùng tầng khuếch đại đảo pha hoặcdùng biến áp mà cuộn thứ cấp của nó có điểm giữa nối đất về mặt xoay chiều Cácmạch đẩy kéo dùng hai tranzistor khác loại được kích thích bởi các tín hiệu đồngpha Vì vậy có thể dùng một tín hiệu để kích thích cho cả hai tranzistor.

Các tầng đẩy kéo có thể làm việc ở chế độ A, AB hoặc B, nhưng thông thườngngười ta hay dùng chế độ AB hoặc B ở chế độ B, điểm làm việc được chọn saocho dòng điện ra ở chế độ tĩnh Iro bằng không và điện áp ở chế độ tĩnh Uro bằngđiện áp nguồn cung cấp (hình 6.9) Mỗi tranzistor chỉ khuếch đại một nửa dươnghoặc một nửa âm tín hiệu vào Hai nửa tín hiệu ra sẽ được tổng hợp lại thành tínhiệu hoàn chỉnh trên điện trở tải

Hình 1.15 Đặc tuyến ra của tầng đẩy kéo chế độ B Tuy nhiên, ở chế độ B phải lưu ý đến méo tín hiệu sinh ra khi điểm làm việcchuyển tiếp từ tranzistor này sang tranzistor khác, vì trong tranzistor chỉ có dòngemito khi điện áp bazơ-emito lớn hơn 0.5V(tranzistor silic) Do đó khi điện áp

bazơ-emito có giá trị nhỏ thì nó được khuếch đại rất ít hoặc hoàn toàn không đượckhuếch đại Méo sinh ra trong quá trình đó càng lớn thì điện áp vào càng nhỏ.

Méo này khắc phục được bằng cách tăng trị số dòng ra tại điểm tĩnh Iro và chotầng ra làm việc ở chế độ AB

1.4.6.2 Sơ đồ đẩy kéo song song

Tất cả các sơ đồ đẩy kéo song song đều phải dùng biến áp ra để phối ghép giữahai nửa điện trở tải Rt Mạch điện nguyên lý của nó được biểu diễn trên hình 6.10

Để có điện áp đặt vào hai tranzistor ngược pha, dùng biến áp BA1

Nếu điện áp đặt vào có dạng sin thì hai tranzistor thay nhau khuếch đại hai nửahình sin, vì điện thế hai đầu cuộn thứ cấp BA1 ngược pha Các điện trở R1, R2 đượcchọn sao cho dòng tĩnh qua chúng nhỏ (chế độ AB) Khi cho R2 = 0 thì UB = 0, do

đó bộ khuếch đại làm việc ở chế độ B Ở chế độ AB dòng tĩnh colecto nằm trongkhoảng (10 100) A Hai nửa hình sin của điện áp ra được phối hợp lại trên biến

áp ra BA2 Điện trở của mỗi tranzistor được xác định như sau :

Do đó ta nhận được công suất ra cực đại

Nếu giả thiết bộ khuếch đại làm việc ở chế độ B, ta tính được dòng colectotrung bình

Do đó công suất cung cấp một chiều

Hình 1.16 Tầng công suất đẩy kéo song songa) Sơ đồ b) Đặc tuyến tải c) Quan hệ giữa công suất và điện áp ra

Vậy công suất cung cấp một chiều phụ thuộc vào mức điện áp ra (xem hình1.16c) Công suất tiêu hao trên colecto là hiệu công suất cung cấp Po với công suất

ra tải Pr Thay Po và Pr vào ta có :

Pc thay đổi theo và đạt cực đại là :

Hiệu suất cực đại của mạch

Tương tự như vậy ta có thể xét đối với các sơ đồ đẩy kéo song song dùngtranzistor khác loại

1.4.6.3 Sơ đồ đẩy kéo nối tiếp dùng tranzistor cùng loại

Trên hình 1.17 là hai sơ đồ nối tiếp dùng tranzistor cùng loại Để tạo tín hiệungược pha đưa vào bazơ hai tranzistor T1 và T2, dùng tầng khuếch đại đảo pha T3.

Ở đây thay cho nguồn cung cấp có điểm giữa nối đất, người ta dùng nguồn đốixứng Ucc Trong sơ đồ, T1 được mắc theo kiểu mạch colecto chung và T2 theokiểu mạch emito chung T3 ngoài nhiệm vụ khuếch đại đảo pha, còn làm nhiệm vụđịnh điểm làm việc cho T1 và T2 nhờ điện áp tĩnh trên colecto và emito của nó.Trong các mạch rời rạc thường dùng ghép điện dung giữa tầng khuếch đại đảo pha

và tầng ra, bằng cách đó có thể định điểm làm việc riêng cho T1 và T2, các điện trở

Rc và RE lúc này chỉ chọn theo yêu cầu đối với biên độ điện áp kích cho tầng ra.Trong kỹ thuật tích hợp không thực hiện được điều đó, vì vậy với sơ đồ trên hình1.17a thường gặp khó khăn trong việc chọn RE để thoả mãn yêu cầu về độ méo vàcông suất ra Để khắc phục phần nào khó khăn đó, người ta thay điện trở RE bởimột diot trên hình 1.17b Điot làm nhiệm vụ hạn chế điện áp bazơ-emito của T2,nhờ đó khắc phục được hiện tượng quá tải của T2 Để giảm méo còn dùng mạchhồi tiếp âm gồm Rht1 và Rht2 Trong mạch hồi tiếp đó, ta tính được :

(1.46)

Hình 1.17 Tầng mắc theo sơ đồ đẩy kéo nối tiếp, dùng tranzistor cùng loại với

tầng kích từ là tầng khuếch đại đảo pha

(1.47)(1.48)

Do đó hệ khuếch đại điện áp của mạch khi tính đến hồi tiếp âm được xác địnhnhư sau :

Hình 1.18 Tầng ra nối tiếp dùng tranzistor cùng loại ghép điot để đảo pha

a) Dùng tranzistor đơn ; b) Dùng sơ đồ DarlingtonĐiện áp kích thích được dẫn trực tiếp vào bazo tranzistor T2, còn điện áp kíchthích cho T1 lấy từ colecto T2 ghép diot sang bazo T1

Bộ phân áp R1, R2 xác định điểm làm việc tĩnh cho T2 Thường chọn R1,2 saocho ở chế độ tĩnh điện áp colecto T2 bằng –UDT với UDT là điện áp thông của điot

Do đó ở chế độ tĩnh điện áp bazo và emito của T1 bằng không và điện áp ra cũngbằng không

Trong nửa chu kỳ dương của điện áp vào, T2 tiếp tục dẫn, nghĩa là điện thếcolecto của T2 bằng –Ucc Điện thế bazo và emito của T1 bằng –Ucc + UDT và T1 tiếptục ngắt Do đó điện áp ra bằng –Ucc + UDT, lúc này có dòng điện chạy từ đất đến Rt