Điện tử thông tin

1



THÔNG TIN
1.1. 
1.1.1. 
Trong điện tử thông tin, thông tin được truyền từ nơi này đến nơi khác bằng thiết
bị điện tử thông qua môi trường truyền. Sơ đồ khối cơ bản của hệ thống được biểu
diễn như hình 1.1:

Hình 1.1 Sơ đồ khối của hệ thống điện tử thông tin
+ Máy phát: Tập hợp các linh kiện và mạch điện tử được thiết kế để biến đổi tin
tức thành tín hiệu phù hợp với môi trường truyền.
+ Môi trường truyền: Phương tiện để truyền thông tin, có thể là dây dẫn (gọi là
hữu tuyến như cáp đồng trục, cáp sợi quang) hoặc là khoảng không gian từ nơi phát
đến nơi thu (gọi là vô tuyến, như trong thông tin vi ba số, thông tin vệ tinh)
+ Máy thu: Tập hợp các linh kiện và mạch điện tử được thiết kế để nhận tín hiệu
từ môi trường truyền, xử lý và khôi phục lại tín hiệu ban đầu.
+ Nhiễu: Tín hiệu ngẫu nhiên không momg muốn, xen lẫn vào tín hiệu hữu ích,
làm sai dạng tín hiệu ban đầu. Nhiễu có thể xuất hiện trong cả 3 quá trình phát,
truyền dẫn và thu. Do đó việc triệt nhiễu là một vấn đề quan trọng cần được quan
tâm trong hệ thống điện tử thông tin nhằm nâng cao chất lượng tín hiệu truyền dẫn.
1.1.2. 
Máy thu thanh và máy thu hình dân dụng thường được đổi tần 1 lần. Máy thu
thông tin chuyên dụng được đổi tần 2 lần nhằm tăng độ chọn lọc và loại bỏ nhiễu
tần số ảnh.
Các tín hiệu ban đầu (nguyên thuỷ) dạng tương tự hay số chưa điều chế được gọi
là tín hiệu băng gốc (Base Band Signals). Tín hiệu băng gốc có thể được truyền trực
tiếp trong môi trường truyền như điện thoại nội bộ (Intercom), giữa các máy tính
trong mạng LAN hoặc truyền gián tiếp bằng kỹ thuật điều chế.

2

+ Điều chế: là quá trình biến đổi một trong các thông số của sóng mang cao tần
hình sine (biên độ, tần số hoặc pha) tỉ lệ với tín hiệu băng gốc. Có ba loại điều chế
tương tự cơ bản: điều biên AM, điều tần FM, điều pha PM và các biến thể của như
SSB, DSB, SAM Có ba loại điều chế số cơ bản: ASK, FSK, PSK và các biến thể
của như CPFSK, QPSK, M-PSK, M-QAM

Hình 1.2 Sơ đồ khối tổng quát của máy phát
+ Đổi tần: (Trộn tần-Mixer) là quá trình dịch chuyển phổ của tín hiệu đã điều chế
lên cao (ở máy phát) hoặc xuống thấp (ở máy thu) mà không thay đổi cấu trúc phổ
(dạng tín hiệu) của nó để thuận tiện cho việc xử lý tín hiệu.
+ Tổng hợp tần số: (Frequency Synthesizer) là bộ tạo nhiều tần số chuẩn có độ
ổn định cao từ một hoặc vài tần số chuẩn của dao động thạch anh.
+ Khuếch đại công suất cao tần: Khuếch đại tín hiệu đã điều chế ở tần số nào đó
đến mức công suất cần thiết, lọc, phối hợp trở kháng với anten phát.
+ Anten phát: là phần tử biến đổi năng lượng điện cao tần thành sóng điện từ bức
xạ vào không gian.
1.1.3. 










Hình 1.3 Sơ đồ khối tổng quát của máy thu

3


+ Anten thu: là phần tử biến đổi năng lượng sóng điện từ thành tín hiệu cao tần ở
ngõ vào của máy thu, anten có tính thuận nghịch.
+ Bộ khuếch đại cao tần tín hiệu nhỏ: (RFAmp) thường là bộ khuếch đại nhiễu
thấp LNA (Low Noise Amplifier). Nó khuếch đại tín hiệu thu được từ anten đến
mức cần thiết để đổi tần xuống trung tần.
+ Bộ khuếch đại trung tần: IF Amp (Intermediate Frequency Amplifier): Bộ
khuếch đại có độ chọn lọc cao, hệ số khuếch đại lớn để tăng điện áp tín hiệu đến
mức cần thiết cho việc giải điều chế. Ở nhiều máy thu hiện đại, nhằm tăng chất
lượng, việc đổi tần được thực hiện 2 lần như hình vẽ.
+ Giải điều chế: (Demodulation) là quá trình khôi phục lại tín hiệu ban đầu (tín
hiệu đưa vào điều chế ở máy phát) từ tín hiệu trung tần.
+ Mạch điện tử thông tin liên quan đến tần số cao: Bộ tổng hợp tần số, Bộ điều
khiển số, tải chọn lọc tần số không thuần trở, phối hợp trở kháng, anten, mạch xử lý
tín hiệu
Ngày nay, công nghệ hiện đại đã chuẩn hoá vi mạch hầu hết phần cao tần tín hiệu
nhỏ của máy thu và máy phát.
1.2. 
Việc phân loại phổ tần số ra nhiều dải tần để nâng cao hiệu quả sử dụng ở máy
thu:

Tên dải tần
Tần số
Bước sóng
Tần số cực thấp (ELF)
Extremly Low Frequency
(30 - 300) Hz

m
67
1010 

Tần số tiếng (VF)
Voice Frequency
(300 - 3000) Hz
m
56
1010 

Tần số rất thấp (VLF)
Very Low Frequency
(3 - 30)KHz
m
45
1010 

Tần số thấp (LF)
Low Frequency
(30 - 300)KHz
m
34
1010 

Tần số trung bình (MF)
Medium Frequency
(300 - 3000)KHz
m
23

1010 

Tần số cao (HF)
High Frequency
(3 - 30)MHz
m
12
1010 

4

Tần số rất cao (VHF)
Very High Frequency
(30 - 300)MHz
m110

Tần số cực cao (UHF)
Ultra High Frequency
(300 - 3000)MHz
m
1
101



Tần số siêu cao (SHF)
Super High Frequency
(3 - 30)GHz
m
21

1010



Tần số siêu cực cao (EHF)
Extremly High Frequency
(30 - 300)GHz
m
32
1010



Vùng ánh sáng Hồng ngoại (IR)
Infrared

m

107,0 

Vùng ánh sáng thấy được
The Visible Spectrum (Light)

m

8,04,0 

Dải tần Vi ba (Microwave) có tần số từ 1GHz đến 40GHz được chia làm nhiều
dải nhỏ:
L Band : (1 - 2) GHz

S Band : (2 - 4) GHz
C Band : (4 - 8) GHz
X Band : (8 - 12) GHz
Ku Band : (12 - 18) GHz
K Band : (18 - 27) GHz
Ka Band : (27 - 40) GHz

1.3. 
Băng thông là hiệu giữa tần số lớn nhất và tần số nhỏ nhất của tín hiệu. Đó là
khoảng tần số mà phổ tín hiệu chiếm giữ hoặc là khoảng tần số tín hiệu được truyền
từ máy phát đến máy thu. Khi tín hiệu ban đầu được điều chế lên sóng mang cao

5

tần, phổ của tín hiệu cao tần đã điều chế chiếm giữ một băng thông quanh tần số
sóng mang. Tuỳ theo kiểu điều chế mà băng thông cao tần có độ rộng khác nhau.
Các kỹ thuật viễn thông hướng đến việc giảm băng thông tín hiệu truyền, giảm
nhiễu, tiết kiệm phổ tần số.
1.4. 
1.4.1. 
- Phát thanh quảng bá AM, FM
- Truyền hình quảng bá
- Truyền hình cáp
- Nhắn tin
- Đo xa, điều khiển xa…
1.4.2. 
- Điện thoại công cộng
- Điện thoại vô tuyến di động hoặc cố định
- Điện thoại di động tế bào
- Truyền hình tương tác

- Thông tin của các trạm mặt đất thông qua vệ tinh
- Thông tin hàng không, thông tin vi ba số
- Thông tin số liệu giữa các máy vi tính

1.5. 
1.5.1. 
Để có được công suất lớn ở tần số cao, BJT công suất cao tần được chế tạo
bằng công nghệ đặc biệt, nhiều tiếp giáp Emitter nhằm tăng chu vi dẫn dòng điện
cao tần, giảm điện trở cực Base và các điện dung kí sinh.

Hình 1.4 Cấu trúc BJT công suất cao tần
Số tiếp giáp Emitter có thể vài chục, vài trăm hoặc hơn nữa.
6

r
bb’
=r
b
là điện trở của bản thân cực base (phụ thuộc vào bề dày của base)


Hình 1.5 Mạch tương đương ngõ vào BJT công suất cao tần
Bản chất BJT là luôn luôn tồn tại các điện dung mối nối (
ce
cbeb
CCC ,,
,,
) ảnh hưởng
đến hệ số khuếch đại ở tần số cao, làm giới hạn tần số hoạt động của BJT.
Thông thường, kiểu khuếch đại cao tần mắc E chung cho công suất ra lớn. Tuy

nhiên ở tần số cao, hồi tiếp âm điện áp qua
cb
C
,
tăng, làm giảm hệ số khuếch đại. Tụ
này tác động như tụ Miller tương đương có giá trị lớn ở ngõ vào:
)1(
,
V
cb
inMiller
ACC 
trong đó AV là hệ số khuếch đại điện áp của mạch. Từ đó, tạo
ra tụ tương đương ở ngõ vào của BJT công suất cao tần như hình 1.6, có giá trị
eb
inMillerin
CCC
,











Hình 1.6 Tụ tương đương ngõ vào BJT công suất cao tần

Do đó, trở kháng vào của BJT (ZiQ), Av, hệ số khuếch đại dòng Ai, hệ số
khuếch đại công suất Ap,  đều giảm khi tần số tăng. BJT thể hiện quán tính, đáp
ứng vào - ra không tức thời. Giữa dòng Ic và Ib có sự dịch pha, biên độ dòng ra Ic
giảm.
B
’

7

Mắc B chung là giải pháp tối ưu của khuếch đại công suất cao tần, tuy hệ số
khuếch đại công suất của nó nhỏ hơn so với sơ đồ mắc E chung nhưng phạm vi tần
số hoạt động cao hơn, băng thông đều và rộng hơn.
JFET và MOSFET có cấu trúc bán dẫn khác BJT, chúng có trở kháng vào lớn,
điện dung tiếp giáp Cgs nhỏ, hoạt động tốt ở tần số cao với công suất lớn ổn định
hơn BJT. JFET và MOSFET công suất cao tần đang được dùng rất nhiều trong các
hệ thống thông tin hiện đại như trạm gốc BTS của điện thoại di động tế bào, phát
thanh, truyền hình, vi ba, SSPA ( Solid State Power Amp), thông tin vệ tinh
1.5.2. 

Hình 1.7 a/ Nguồn cung cấp công suất cho tải ZL
b/ Sự phụ thuộc công suất tải PRL theo RL

Công suất trên tải:
LRLRL
RIIVP
2



L

SLS
RL
R
XXRR
E
P
2
22
)()(












22
2
)()(
.
XXRR
RE
P
SLS
L

RL



X
S
, X là phần kháng của nội trở nguồn và tải.
Khi X
S
=-X thì công suất trên tải là
2
2
)(
.
LS
L
RL
RR
RE
P



Khảo sát sự biến thiên P
RL
theo R
L
bằng cách lấy đạo hàm, cho bằng zero.

0

)(
]2).[(
3
2
'




LS
LLS
RL
RR
RRRE
P

Suy ra R
S
=R
L
. Khi đó công suất trên tải là cực đại:

SL
RL
R
E
R
E
P
44

22
max


8

Đồ thị biến thiên P
RL
theo R
L
cho ở hình 1.7b.
Vậy trở kháng nguồn bằng trở kháng tải R
S
+ jX
S
= R
L
- jX hay R
S
= R
L
và
X
S
=-X Ta nói có sự truyền công suất lớn nhất ra tải.
Nếu yêu cầu truyền công suất lớn nhất trong cả một dải tần số thì giá trị thích
hợp cho phối hợp trở kháng không phản xạ là Z
L
= Z
S

hay R
S
+ jX
S
= R
L
+ jX.
Tuy nhiên hiệu suất sẽ nhỏ hơn so với một tần số. Vấn đề này liên qua đến sự
lựa chọn truyền tín hiệu trên dây truyền sóng.
1.5.3.         
AND SERIAL TUNED CIRCUIT)
Mạch điều hưởng song song:
Cho mạch L, C song song, trong đó r - điện trở tổn hao của cuộn dây. Trở
kháng tương đương của mạch điều hưởng:

)(
))((
CL
CL
eq
XXjr
jXjXr
Z




X
L
=


L : Cảm kháng cuộn dây.
C
X
c

1

: dung kháng của tụ điện.


Hình 1.8 Mạch điều hưởng song song
Thông thường r << X
L
nên:

)(
CL
CL
mch
XXjr
XX
eq
Z


.
Tại tần số cộng hưởng =
0
=

LC
1
có




C
L
C
LXX
CL
0
0
1
,
 - trở kháng đặc tính.
Thay thế vào biểu thức tính trở kháng:
9


)(
00
2
)(






eqR
C
Q
LQQ
rr
XX
o
CL
oeq
mch
Z


CL
mch
X
q
X
q
r
Q
)(Re)(Re
00



.
Q là hệ số phẩm chất của mạch cộng hưởng song song.
Băng thông
Q

fo
B 
; 
0
=2f
0
.

Hình 1.9 Đáp tuyến Zeq(

)
Tại tần số cộng hưởng =
o
, trở kháng của mạch cộng hưởng song song coi
như thuần trở có Req(
o
) lớn. Tại tần số lệch cộng hưởng =n
o
(n = 2,3, ), trở
kháng Zeq(n
o
) coi như thuần kháng rất nhỏ Zeq(n
o
)=-jn/(n2+1)<< Req(
o
).
Đáp tuyến của Req(o) có dạng như hình 1.9
Ví dụ: ở hình 1.8 có C = 10pF; Q = 200; f
0
= 10MHz. Tính Req(

o
) và r.
Giải:


k
C
Q
eqR
o
o
318
10.10.10.14.3.2
200
127
)(




 96,7
200
10.318)(Re
2
3
2
0
Q
q
r



1. Ghép một phần điện cảm mạch cộng hưởng:

Hình 1.10 Ghép một phần điện cảm
10

   
2
1
2
0
2
10
.







L
L
r
L
r
L
Z
e


;
)(Re)(Re.0
00
2

qqPZ
e

;
P = L
1
/L : hệ số ghép vào khung cộng hưởng.
L = L
1
+L
2

2. Ghép một phần điện dung mạch cộng hưởng:
)(Re
11
0
2
2
1
2
0
2
10



qP
C
C
r
C
r
C
Z
e





























121
21
;
.
C
C
P
CC
CC
C 


: hệ số ghép;
)(Re0
0

qZe 


Hình 1.11 Ghép một phần điện dung
Các biến thể cách ghép mạch điều hưởng:

Hình 1.12 a/ Ghép một phần điện dung ngỏ vào, điện cảm ngỏ ra
b/ Ghép một phần điện cảm ngỏ vào và ra
Mạch điều hưởng điện tử: thay thế tụ C trong mạch điều hưởng song bởi varicap.
11


Hình 1.13 a/ Kí hiệu Varicap. b/ Đặc tuyến Varicap.c/ Mạch điều hưởng điện tử
Mạch điều hưởng song song và các biến thể dùng làm mạch tiền chọn lọc ngõ
vào máy thu, tải chọn lọc cao tần, bộ chọn lọc trung tần, dao động, phối hợp trở
kháng v.v
Mạch điều hưởng nối tiếp:
Trở kháng tương đương Zeq = r+jx = r+j(

L-1/

C)
Tổng trở:
22
xrZ
eq


Góc pha:

(Zeq) = arctg(x/r)
Tại tần số cộng hưởng nối tiếp

0
có


0
L = 1/(

0
C) nên Zeq(

0
) = r. Mạch điều
hưởng nối tiếp thường được dùng làm mạch lọc.
1.6. 
Biến áp là một trong những thành phần phối hợp trở kháng thích hợp nhất. Biến
áp lõi sắt dùng ở tần số thấp, dễ dàng biến đổi trở kháng theo yêu cầu – tuỳ vào tỉ số
vòng dây cuộn sơ cấp và thứ cấp.

2









s
p
L
i
n
n

Z
Z
hay
L
i
s
p
Z
Z
n
n

; np , ns số vòng cuộn dây sơ cấp và thứ cấp.
Biến áp lõi không khí dùng ở tần số cao có hiệu suất thấp hơn biến áp lõi sắt
tần số thấp. Một lõi sắt từ đặc biệt hình xuyến được chế tạo làm biến áp phối hợp
trở kháng ở tần số cao. Kiểu biến áp tự ngẫu lõi xuyến cũng được dùng để phối hợp
trở kháng giữa các tầng.

Hình 1.14 Phối hợp trở kháng dùng biến áp tự ngẫu
12

Biến áp lõi Ferrite buộc từ trường tạo bởi cuộn sơ cấp tập trung vào lõi, nhờ
đó có một số ưu điểm quan trọng sau:
Thứ nhất là lõi Ferrite không bức xạ năng lượng cao tần do đó không cần bọc
giáp, trong khi ở lõi không khí thì ngược lại vì không tập trung được từ trường.
Phần mạch máy thu, máy phát dùng lõi không khí phải bọc kim tránh giao thoa tín
hiệu với phần mạch khác.
Thứ hai là hầu hết từ trường tạo bởi cuộn sơ cấp đều cắt qua cuộn thứ cấp
nên tỷ số vòng dây cuộn sơ cấp - thứ cấp, tỷ số điện áp vào - ra hay tỷ số trở kháng
tương tự như ở biến áp tần số thấp.

Trong nhiều thiết kế mạch tạo cao tần mới, biến áp lõi xuyến được dùng phối
hợp trở kháng giữa các tầng. Đôi khi cuộn sơ và thứ cấp của loại biến áp này được
dùng làm điện cảm của mạch điều hưởng.
Cuộn cảm lõi xuyến dùng ở RF có ưu điểm hơn lõi không khí vì độ từ thẩm
cao của lỗi dẫn đến điện cảm lớn, đặc biệt khi đưa thêm lõi sắt vào thì điện cảm
tăng lọt.
Với ứng dụng trong cao tần, điều đó có nghĩa là giá trị điện cảm sẽ tăng nếu
thêm một số ít vòng dây mà kích thước cuộn cảm vẫn nhỏ. Vài vòng dây có điện trở
nhỏ tức là hệ số phẩm chất Q của cuộn dây lớn hơn so với lõi không khí.
Cuộn dây lõi xuyến từ thực sự thay thế cuộn dây lõi không khí trong các máy
phát hiện đại. ứng dụng nhiều nhất của nó là giảm thiểu số vòng dây mà vẫn có giá
trị điện cảm lớn. Biến áp lõi xuyến từ có thể đấu nối cho phép phối hợp trở kháng
dải rộng ở cao tần.
Dấu chấm chỉ pha của vòng dây, tỷ số vòng dây biến áp 1:1 cũng là tỷ số phối
hợp trở kháng.

Hình 1.15 Biến áp Balun kết nối đối xứng hay bất đối xứng tải với nguồn cao tần.
13


Hình 1.16 Biến áp Balun phối hợp tăng và giảm trở kháng
Nhiều biến áp balun khác có tỷ số biến đổi trở kháng 9:1; 16:1 có được bằng
cách mắc nối tiếp biến áp balun có tỷ số biến đổi lớn. Điều chú ý các vòng dây
không được gây nên cộng hưởng ở tần số làm việc dải rộng.
Biến áp balun dải rộng hữu ích cho thiết kế khuếch đại công suất cao tần dải
rộng, không cần phải điều chỉnh phức tạp phần công suất cao tần, tuy nhiên lọc hài
bậc cao không được tốt. Một giải pháp khắc phục là thiết kế phần mức công suất
nhỏ dùng mạch điều hưởng loại hài bậc cao, tầng công suất ra cao tần, dải rộng. Bộ
khuếch đại công suất ra cao tần có thể hoạt động ở chế độ A, B, C và D (chế độ
đóng mở).

Hình 1.17 Khuếch đại công suất cao tần chế độ A dải rộng dùng biến áp Balun phối
hợp trở kháng.

Trong nhiều trường hợp, Anten nằm trên cột cao áp cách xa máy phát, máy thu.
Ví dụ Anten thu TV, anten máy phát thanh - phát hình, anten viba v.v. Dây truyền
sóng nối giữa anten phát với ngõ ra máy phát hoặc ngõ vào máy thu với anten thu
có trở kháng bằng nhau thì có công suất lớn nhất. Có hai loại dây truyền sóng cơ
bản:
Dây cân bằng (balance line) gồm 2 dây dẫn song song cách điện và cách nhau
một khoảng xác định còn gọi là dây song hành. Dòng cao tần chảy trên mỗi dây như
nhau so với đất nhưng ngược chiều nhau, không dây nào nối đất.
14

Dây bất cân bằng (unbalance line) gồm 1 dây dẫn tín hiệu cách điện với 1 dây
bọc nối đất, còn gọi là cable đồng trục.
Ví dụ: dây song hành TV có trở kháng 300, được nối với anten thu có trở
kháng 300. Cáp đồng trục 50 nối giữa ngõ ra máy phát với anten phát bất đối
xứng có trở kháng 50.
Thông số cáp đồng trục:
Cable
Trở
kháng

Suy hao dB/100m
100MHz
200MHz
400MHz
600MHz
800MHz

1GHz
3CV2
75

19,5




5C2V
75

12,5




RG58V
50
12,3
17,8
26,1
30,1
34,7
43,3
RG58CV
50
15,8
23,5
34,8

38,7
44,6
57,7
RG59V
75
10,4
15,6
23,4
25,4
29,4
38,2
RG59B/V
75
10,7
16
23,6
26,2
30,2
38,6
PN150A
75
4,2
6,2
8,8
10,8
12,4
13,9

1.7.  TRONG 
1.7.1. 

Varicap là một linh kiện bán dẫn có điện dung thay đổi theo điện áp đặt vào mối
nối p-n của nó. Varicap được ứng dụng nhiều trong các bộ thu phát sóng VHF và
UHF, dùng để thay đổi tần số trong các bộ cộng hưởng để lựa chọn các kênh sóng,
để nhân và chia tần số, tự động kiểm soát tần số, điều chế AM, FM hoặc sử dụng
trong các máy đo tần số cao và các máy đo cường độ trường.
Varicap được ký hiệu như sau:

Hình 1.18 Các ký hiệu thông dụng của Varicap




15














Mạch tương đương Varicap:

Hình 1.20

Ls: điện cảm do dây dẫn kết hợp với cấu trúc bán dẫn.
Rs: điện trở nối tiếp.
Cj: điện dung bên trong varicap, có giá trị thay đổi theo phân áp đặt vào.
Rp: điện trở thay đổi theo điện áp vào, có giá trị lớn nhất khi varicap phân cực
nghịch và rất nhỏ khi varicap phân cực thuận.
Cc: điện dung tiếp xúc do dây dẫn.
Mạch tương đương varicap thường được sử dụng:

Hình 1.21 Mạch tương đương của đơn giản Varicap
Công thức tiêu biểu để tính điện dung theo điện áp phân cực:



)( 

V
K
C
V
(4.1)
C
V
: điện dung tương đương với điện thế vào

Hình 1.19 Cấu trúc bên trong tiêu biểu của Varicap
[nguồn: Wikipedia]

R
S
C

J
16

V: điện áp đặt lên varicap gồm điện áp phân cực và điện áp tín hiệu xoay
chiều

ACPC
VVV 

: hệ số phụ thuộc vào vật liệu =1/3 1/2
K: hệ số phụ thuộc cấu trúc bán dẫn
: hiệu điện thế tiếp xúc = 0,5  0,65

Hình 1.22 Nguyên lý hoạt động của Varicap
Ví dụ khi =1/2 thì biểu thức (4.1) trở thành:



V
K
C
V
. Từ biểu thức này ta
thấy CV tỉ lệ nghịch với căn bậc hai của điện áp phân cực nghịch (V) đặt vào
Varicap. Ngoài ra cũng từ hình 4.1c ta thấy khi điện áp phân cực nghịch cho
Varicap càng tăng lên thì vùng nghèo càng rộng, điện dung của varicap
d
S
C
V

0



tỉ lệ nghịch với độ rộng của của vùng nghèo nên sẽ càng giảm.
Đặc tuyến varicap tiêu biểu của Varicap

Hình 1.23 Đặc tuyến của Varicap
17

Ta nhận thấy điện dung varicap đều thay đổi khi phân cực thuận và phân cực
nghịch thay đổi. Tuy nhiên, khi phân cực thuận thì dòng qua varicap là dòng thuận
sẽ thay đổi rất lớn và Rp có trị số nhỏ, điều này làm giảm phẩm chất của mạch cộng
hưởng. Trong điều kiện phân cực nghịch, dòng qua varicap rất bé, Rp rất lớn,
varicap được xem như không tiêu tán năng lượng (Q). Do đó varicap thường được
phân cực nghịch để làm việc. Đặc tuyến có dạng tùy thuộc vào sự phân bố tạp chất
trong diode biến dung.
Ví dụ phân cực cho Varicap:

Tên : BA 163
Điện áp ngược từ –1V đến –12V
Cường độ dòng điện thuận cực đại:
ILvmax = 12/33k = 0,4 mA

1.7.2. 
1. Điện thế làm việc cực đại của varicap: MWV (Maximum Working Voltage) là
điện áp làm việc cao nhất DC và AC ở đỉnh, quá điện áp này varicap sẽ hỏng. Điện
áp này bằng điện áp phân cực, thay đổi tùy từng loại varicap từ -7V  -200V
2. Điện áp đánh thủng: BRV (Breakdown Voltage) là điện áp làm cho dòng phân
cực gia tăng nhanh gây hư hỏng (đánh thủng).

3. Dòng điện ngược cực đại: là dòng điện ứng với điện thế ngược làm việc cực
đại, tùy thuộc vào loại và cách cấu tạo varicap mà dòng điện này thay đổi từ:
0,005A5A.
4. Công suất tiêu tán Pd là công suất cực đại mà varicap có thể tiêu tán được. Tùy
theo từng loại công suất này thường thay đổi từ 200mW đến 2,5W.
5. Điện dung định mức C: là điện dung danh định của varicap, nó được xác định
ở một điện áp nào đó và tần số xác định, giá trị có thể là vài pF đến 2000pF. Các
varicap có điện dung định mức thấp thường được sử dụng trong các máy thu phát
viba.
Các giá trị điện dung định mức như sau:
.1 .2 .3 .4 .5 .6 .9 1PF
3 4 5 6,5 6,6 7 8 8,2 10 12 PF
14 15 18 20 22 22,5 24 27 33 35PF
39 47 50 53 56 65 68 70 71 82PF
100 150 250 350 500 1000 2000PF
18

6. Hệ số phẩm chất Q : là tỷ số điện kháng và điện trở nối tiếp
s
CR
Q

1


Q được ghi rõ ở tần số và điện thế nhất định, Q thường có giá trị từ 3 đến 100
7. Điện trở nối tiếp Rs: tạo ra chủ yếu do điện trở mối nối bán dẫn, từ cấu trúc
bán dẫn đến đầu ra. Tuy nó cũng tỷ lệ với tần số f nhưng không đáng kể.
8. Tần số cắt f
Co

: là f tại đó Q = 1, thông thường f
Co
= 50MHz đến 500MHz
9. Tần số cộng hưởng riêng: là tần số bản thân varicap cộng hưởng không có
thành phần bên ngoài. Thường do các điện cảm và điện dung trong varicap tạo nên.
Thông thường từ 150MHz đến 2GHz. Đối với varicap hoạt động ở tần số thấp thì
dòng điện thuận I
f
là dòng của varicap cho phép khi nó rơi vào điều kiện phân cực
thuận. Khi điệp áp ngược đặt vào diode càng lớn thì khoảng cách d của tiếp giáp
càng tăng và Cv giảm.

1.7.3. 
1.7.3.1. VARICAP TRONG CÁC MẠCH LỌC

Hình 1.24
Trong hai sơ đồ trên ta chọn: R
2
>>R
1
để R
2
không ảnh hưởng đến các thông số
mạch lọc.
19


Hình 1.25Mạch lọc thông thấp và lọc thông cao
1.7.3.2. VARICAP DÙNG TRONG MẠCH LỌC NHIỄU

Hình 1.26
1.7.3.3. GHÉP CÁC VARICAP

Hình 1.27
1.7.3.4. VARICAP TRONG MẠCH CỘNG HƯỞNG
a. Cộng hưởng nối tiếp

Hình 1.28
b. Cộng hưởng song song
20


Hình 1.29

1.7.3.5. VARICAP TRONG CÁC BỘ NHÂN TẦN

Hình 1.30
Varicap được sử dụng trong các bộ nhân tần có ưu điểm là đơn giản hơn các
mạch nhân tần dùng BJT, FET vì trong bộ nhân tần dùng varicap hầu như không
cần cung cấp năng lượng.
Tín hiệu Vi qua bộ lọc f
1
tạo ra dòng điện qua varicap. Do đặc tuyến không
thẳng của varicap nên sẽ sinh ra các hài bậc cao của f
1
. Ở đầu ra của bộ lọc thứ hai
có fn = nf1 sẽ cho ra tín hiệu là nf1. Varicap có điện trở nối tiếp rất bé do đó công
suất tiêu thụ là do thành phần kháng là chủ yếu, sự mất mát rất thấp do đó dùng
varicap có hiệu suất rất cao, thông thường là 90% (so với BJT hay FET hiệu suất cỡ
50%).

1.7.4. 
Mỗi varicap có điện dung danh định khác nhau, với điện áp phân cực thay
đổi sẽ cho ta giá trị
minv
C

axvm
C
. Tùy thuộc vào hệ số trùm băng của mỗi băng
sóng (K=fmax/fmin) ta chọn varicap thích hợp dựa vào công thức sau đây:
min
max
min
max
C
C
f
f


21

LC
f

2
1


axm

f
ứng với
minv
C
và
min
f
ứng với
axvm
C

1.7.4.1. VARICAP MẮC ĐẨY KÉO (CỘNG HƯỞNG CÂN BẰNG)

Hình 1.31
Thông thường chúng ta dùng một varicap để cộng hưởng. Trong một số trường
hợp đối với tín hiệu xoay chiều varicap sẽ rơi vào vùng phân cực thuận làm tăng
dòng phân cực, giảm hệ số phẩm chất của mạch, đồng thời làm quan hệ giữa C
V
và
V không còn tuyến tính. Để khắc phục nhượfc điểm này người ta dùng hai varicap
mắc đẩy kéo như hình vẽ. Hai Varicap được phân cực đồng thời nhờ điện áp phân
cực đưa vào mạch qua điện trở R. Khi tín hiệu cao tần áp vào 2 Varicap giống nhau,
nó sẽ lái chúng đến những giá trị điện dung cao thấp luân phiên nhau. Do đó điện
dung tương đương của mạch gần như không đổi theo điện áp cao tần. Tuy nhiên
mạch có nhược điểm là làm giảm giá trị C
Vtđ
, do đó phai chọn varicap có điện dung
danh định lớn hơn.
1.7.4.2. VARICAP DÙNG TRONG MẠCH CỘNG HƯỞNG ĐƠN TẦNG.

Hình 1.32 Varicap cộng hưởng đơn
22


Hình 1.33 Varicap đẩy kéo/ cân bằng
R: trở phân cực
L
1
, C
V
: khung cộng hưởng
R
V
: chỉnh đIện áp phân cực cho Varicap
L
2
: cuộn cản cao tần, không cho tín hiệu cao tần từ khung cộng hưởng trở về gây
nhiễu nguồn cung cấp. C
2
: tụ thoát cao tần.
1.7.4.3. VARICAP DÙNG TRONG MẠCH CỘNG HƯỞNG NHIỀU TẦNG.

Hình 1.34
23


Hình 1.35

Hình 1.36
24

1.7.4.4. MẠCH TỰ ĐỘNG KIỂM SOÁT TẦN SỐ AFC (AUTOMATIC
FREQUENCY CONTROL)

Hình 1.37









Thường dùng cho các máy thu FM
Hình 1.38. Đặc tuyến chữ S thuận và hình 1.39. đặc tuyến chữ S ngược.
Mạch hoạt động theo nguyên lý đặc tuyến chữ S ngược. Mục đích của mạch
là giữ ổn định tần số f
0
; không cho nó thay đổi theo các tác nhân biến đổi chậm như
nhiệt độ, độ già cỗi của thiết bị…
Nguyên lý hoạt động của mạch được trình bày tóm tắt như sau:
Giả sử tác nhân biến đổi chậm làm f
0
tăng một lượng +f thành f
0
+f, làm f
IF
=
f

0
+f – f
a
tăng lên cũng với 1 lượng +f. Qua mạch tách sóng FM-đặc tuyến S
ngược (Detector: trong hình 1.38) +f biến thành -v
0
, nghĩa là v
0
giảm 1 lượng -
v
0
; qua mạch phân áp R
p1
-R
p2
, qua mạch lọc thông thấp R
2
C
2
, giảm điện áp phân
áp cho varicap làm C
V
tăng lên; điều này làm giảm tần số dao động f
0
của mạch dao
v
0

f

A

B

v
0

f

C

D

Hình 1.38. Đặc tuyến chữ S thuận.
Hình 1.39. Đặc tuyến chữ S ngược
25

động nội; nghĩa là làm f
0
giảm trở về giá trị cố định (trước khi tăng như giả thiết ở
trên).
Trường hợp tác nhân biến đổi chậm làm f
0
giảm một lượng f, ta lý luận tương
tự thì sẽ thấy f
0
tăng lên. Nghĩa là mạch có tác dụng ổn định tần số dao động. Chú ý
mạch lọc thông thấp R
2
C

2
có tác dụng chỉ hồi tiếp đại lượng v
0
gây ra do tác nhân
biến đổi chậm, còn v do tín hiệu hữu ích tạo ra thì không bị hồi tiếp âm và được
đưa ra loa
1.7.4.5. MẠCH ĐIỀU CHẾ FM


Hình 1.40
C
V
L
2
: Khung cộng hưởng ở đầu ra của 1 bộ dao động, biên độ dao động ở khung
này được giữ không đổi.
T: Biến thế liên lạc (âm tần). Vm, fm: Điện áp và tần số âm tần cần điều chế.
Vc, fc: Điện áp và tần số sóng mang cao tần, fc cỡ hàng trăm MHz. Nếu fm cao
(chẳng hạn trong video) người ta thay biến thế T bằng OP-TRON.

Hình 1.41
R
1
: Điện trở cách ly, C
2
: tụ ngăn DC, L
1
: RFC, C
3
: tụ thoát, C

1
: tụ thoát cao tần
để ngăn ảnh hưởng cao tần về âm tần.
* Khi Vm tăng : áp phân cực Varicap tăng do đó C
V
giảm làm f tăng.
* Khi Vm giảm: áp phân cực Varicap giảm nên C
V
giảm làm f giảm.
1.7.4.6. MẠCH ĐIỀU CHẾ AM
Khung cộng hưởng của bộ dao động có tần số sóng mang RF = fsc chuẩn
được ghép sang (L
2
, C
V
) bằng điện cảm. Mỗi khi tín hiệu vm (âm tần) thay đổi làm