BÀI 1 Thực tập HTVT - ĐIỀU CHẾ VÀ GIẢI ĐIỀU CHẾ PAM/PWM/PPM pptx

BÀI 1 (Thực tập HTVT – 2)
COM 208
ĐIỀU CHẾ VÀ
GIẢI ĐIỀU CHẾ PAM/PWM/PPM
A. ĐIỀU CHẾ BIÊN ĐỘ XUNG (PAM)
1. Lý thuyết:
1.1 Dạng sóng:
1.2 Biểu thức:
Tín hiệu tin tức : x(t)= A cos(2πft)
Tín hiệu sóng mang y(t)=B Π(t/T)
Tín hiệu PAM g(t)= Ax(t) * By(t)  G(ω)=A X(ω) x BY(ω)
Power supply
Audio generator Low pass lterPam modulator
Samp clk
2. Thực tập
2.1 Sơ đồ khối bộ thực tập và chức năng từng khối :
Power supply : cung cấp nguồn dc cho các khối khác làm việc.
Audio generator : Tạo tín hiệu sóng sin có biên độ thay đổi từ 0 đến 5 V
pp
, tần số
thay đổi từ 300Hz đến 3,4 KHz.
Samp clk : Tạo ra xung lấy mẫu có tần số thay đổi từ 2 đến 40 KHz
Pam mudolator : Nhận tín hiệu sóng sin và xung lấy mẫu thực hiện điều chế biên
độ xung bằng IC 4053.
Low pass filter : Giải điều chế PAM bằng cách lọc bỏ tần số cao (>3,4KHz) thông
qua IC 741.
2.2 Nguyên lý hoạt động của từng khối:
2.2.1 Khối tạo tín hiệu tin tức:
IC 8038 làm nhiệm vụ tạo ra tín hiệu sóng sin ở chân số 2 để đưa vào chân số
3 của con IC 358 làm nhiệm vụ khếch đại với hệ số khếch đại lớn nhất là 19 lần.
2.2.2 Khối tạo xung mẫu:

Mạch tạo xung mẫu hoạt động dựa trên bộ VCO của IC 4046. Tần số của xung
được xác định bằng cách điều chỉnh mức áp của bộ VCO ở chân số 9 cuat IC
4046. Tần số của xung được thay đổi từ 2 đến 40kz. Mạch này cũng tạo ra tín hiệu
xung răng cưa nhờ mạch tích phân do IC 356 tạo ra.
COMPIN
3
VCOIN
9
SIGIN
14
CX1
6
CX2
7
INH
5
R1
11
R2
12
PP
1
PC1OUT
2
PC2OUT
13
VCOOUT
4
DEMOD
10

ZENER
15
10K POT
RES-VAR
10K PR
RES-VAR
+5V
22K
10k
1M
10k
L
10k
SAWTOOTH PULSE
K
0.1ppc
sampling clock
3
2
6
74
5 1
PPC
1n5
100K
10k
100K
10k
22K
10k

-15V
+15V
+5V
4K7
RES-VAR
22K
10k
2.2.3 Khối điều chế PAM:
IC 4053 làm nhiệm vụ điều chế PAM nhận tín hiệu tin tức vào chân số 14 và
xung mẫu vào chân 10 cho ra tín hiệu PAM chân 13, ở chân 13 có switch chọn lựa
tín hiệu PAM. Nếu switch ở vị trí R thì tín hiệu PAM đỉnh phẳng, nếu ở vị trí tụ C
thì tín hiệu ra đỉnh không phẳng do quá trình nạp xả của tụ.
2.2.4 Khối lọc thông thấp
Nhờ hai mạch lọc thông thấp ở ngõ vào của hai opamp, nó chỉ cho qua tần số
thấp hơn 3,4khz và làm loại bỏ tất cả tần số khác. Vì thế nó loại bỏ nhiễu lượng tử
tần số cao của tính hiệu PAM. Bộ phận này dựa trên hai IC 741 và mạch R-C.
Bằng việc loại bỏ tần số cao chúng ta tái tạo lại được tín hiệu điều chế gốc.
2.3 Kết quả thực tập
2.3.1 Tín hiệu điều chế hình sin
f= 1kz, v
pp
= 2v,
chọn núm xoay vol/div : 0.5V, time/div : 0.2ms
2.3.2 Tín hiều xung clock
f= 20kz, v
pp
= 5v
2.3.3 Tín hiệu PAM
2.3.4 Tín hiệu giải điều chế PAM
B. ĐIỀU CHẾ ĐỘ RỘNG XUNG (PWM)

1. Lý thuyết
1.1 Nguyên lý điều chế
Kỹ thuật điều chế độ rộng xung (Pulse Width modulation) là kỹ thuật điều chỉnh
các mức điện áp bằng cách thay đổi độ rộng của các xung và không thay đổi chiều cao
của xung, tức là không thay đổi điện áp đỉnh của xung (Vpp).
Điều chế độ rộng xung sử dụng các sóng xung vuông có độ rộng xung được điều
chế và kết quả là sự thay đổi của giá trị trung bình của dạng sóng. Nếu chúng ta xem
xét một dạng sóng xung f (t) với một giá trị thấp ymin, giá trị một cao ymax và một hệ
số công tác D (hình 1), giá trị trung bình của dạng sóng :
Với f(t) là xung vuông, giả sử xung vuông có giá trị ymax trong khoảng thời gian
0 < t < D.T, xung vuông có giá trị ymin trong khoảng thời gian T.D < t < T thì công
thức trên trở thành :
Nếu y
min
=0 thì :
Vậy có thể thấy giá trị trung bình của tín hiệu phụ thuộc trực tiếp vào hệ số công
tác D. Khi đó việc thay đổi hệ số công tác hay nói cách khác thay đổi độ rộng của
xung thì giá trị trung bình của xung sẽ thay đổi. Như vậy ta có thể sử dụng tính chất
này để thể hiện các mức điện áp khác nhau của tín hiệu trong việc lấy mẫu tín hiệu.
1.2 Các phương pháp điều chế độ rộng xung
• Phương pháp giao nhau (intersective)
• Phương pháp delta
• Phương pháp delta-sigma
• Phương pháp Space vector
1.3 Phương pháp sử dụng trong bộ thí nghiệm
Trong bộ thí nghiệm sử dụng phương pháp đơn giản nhất trong điều chế PWM là
phương pháp giao nhau (intersective method)
Nguyên lý : Dùng xung răng cưa đưa vào một ngõ vào của bộ so sánh làm tín hiệu
tham chiếu, ngõ còn lại là tín hiệu điều chế. Khi giá trị của tín hiệu điều chế (Trong
trường hợp này là tín hiệu dạng sin có màu xanh lá) lớn hơn giá trị của tín hiệu tham

chiếu (Màu xanh dương) thì tín hiệu PWM (Màu hồng) ở trạng thái cao (y
max
), ngược
lại thì tín hiệu này ở trạng thái thấp (y
min
)
Power supply
Audio Generator
Low pass lter
PWM Modulatorr
Saw Tooth Pulse
Comparator
Hình 2 : Nguyên lý điều chế PWM dùng phương pháp giao nhau
2. Thực tập
2.1 Sơ đồ khối bộ thực tập và chức năng từng khối
• Audio generator : Tạo tín hiệu điều chế dạng sin cung cấp cho bộ điều chế PWM
• Saw Tooth Pulse : Xung tín hiệu răng cưa cung cấp cho bộ điều chế PWM làm tín
hiệu tham chiếu.
• PWM Modulator : Tạo ra tín hiệu PWM có V
+
=15V, V
-
=-15V
• Comparator : để giải điều chế tín hiệu PWM
• Low Pass Filter : Lấy lại tín hiệu tin tức dạng Sin ban đầu bằng cách loại bỏ thành
phần tần số cao.
2.2 Nguyên lý hoạt động của khối
2.2.1 Khối điều chế PWM
2
3

1
84
7
56
LM311
Sawtooth signal
PW M signal
A
10K
Audio signal
B
1,5K
+5V
C
470K
+15V
-15V
Mạch so sánh được dùng để tạo ra tín hiệu PWM. ở đây IC LM311 được sử
dụng như mạch so sánh. Tín hiệu điều chế được đưa vào một ngõ vào của bộ so
sánh.Tín hiệu xung mẫu răng cưa đưa đến ngõ vào thứ hai của bộ so sánh. Ngõ ra
của bộ so sánh là tín hiệu PWM.
2.2.2 Khối xung răng cưa
Xung vuông được tạo ra từ IC 4046 (VCO) được đưa qua mạch tích phân sử
dụng IC 356 để tạo thành xung răng cưa.
2.2.3 Khối so sánh
Tín hiệu PAM được đưa từ 1 đầu vào của bộ so sánh. Tín hiệu chuẩn 1 volt DC
được đưa vào từ ngõ thứ 2 của bộ so sánh. Nó được sinh ra từ IC 741 bằng điện
trở 4,7K. Khi đó, tín hiệu ra của bộ so sánh là tín hiệu giải điều chế độ rộng xung.

2

3
1
84
7
56
LM311
Sawtooth signal
PW M signal
A
10K
Audio signal
B
1,5K
+5V
C
470K
+15V
-15V
RV1
4,7k
R1
1,5K
+15V
2.3 Kết quả thí nghiệm
2.3.1 Tín hiệu điều chế hình sin
Volt/div : 0.5V, time/div : 0.5ms
2.3.2 Ttín hiệu xung răng cưa
2.3.3 Tín hiệu điều chế PWM
2.3.4 Tín hiệu giải điều chế PWM
Power

Low pass
Saw tooth pluse
FREQ.DRIVERAudio PPM modulator
C. ĐIỀU CHẾ VỊ TRÍ XUNG (PPM)
1. Lý thuyết
2. Thực tập
2.1 Sơ đồ khối bộ thực tập và chức năng từng khối :
Power supply : cung cấp nguồn dc cho các khối khác làm việc.
Audio generator : Tạo tín hiệu sóng sin có biên độ thay đổi từ 0 đến 5 V
pp
, tần số
thay đổi từ 300Hz đến 3,4 KHz.
Saw tooth pluse : Tạo ra tín hiệu răng cưa.
PPM mudolator :khối điều chế PPM
Freq.driver: bộ so sánh.
Low pass fiter : bộ lọc thông thấp.
2.2 Sơ đồ các khôi và nguyên lý hoạt động
• Khối điều chê PPM
10K
Q1
Audio
Signal
470K
Q2Q0
+15V
-15V
2
3
1
84

7
56
LM311
SAW
Signal
1.5K
PPMSignal
+15V
X0
12
X1
13
Y0
2
Y1
1
Z0
5
Z1
3
A
11
B
10
C
9
INH
6
X
14

Y
15
Z
4
4053
Position Pulse
Modulator
Tín hiệu audio được đưa qua bộ so sánh với chu•i xung răng cưa tạo ra tín hiệu
ký hiệu là Q
0
(thực chất là tín hiệu PWM). Q
0
đưa qua flip-flop D để chia đôi tần
số (Để ngõ ra có tần số khác với tín hiệu Q
0
) sau đó ta đưa vào bộ tạo xung đơn ổn
tạo ra một chu•i xung có gồm các xung có độ rộng như nhau như có vị trị không
tuần hoàn Q
1
(Do tín hiệu kích là chu•i xung có dạng là PWM).
Sau đó lấy tín hiệu Q
0
đưa vào chân điều khiển của bộ ghép kênh cón tín hiệu
Q
1
được đưa vào kênh Y1. Tín hiệu ngõ ra tại chân 15 của IC là tín hiệu PPM.
• Khối giải điều chế PPM
10K
Q1
+5V

D
5
Q
1
CLK
3
Q
2
R
4
S
6
RC
2
CX
1
+T
4
-T
5
R
3
Q
6
Q
7
1
+5V
RC
14

CX
15
+T
12
-T
11
R
13
Q
10
Q
9
U1:B
Q0
2
6n8
Q2

Bộ phận này dựa trên bộ so sánh, bộ chia và lọc thông thấp.
Tín hiệu PPM được đưa đến ngõ vào của bộ so sánh. Tín hiệu điện áp chuẩn 1
volt DC được đưa đến ngõ thứ hai của bộ so sánh. Tín hiệu điện áp chuẩn 1 volt
được tạo ra bởi IC 741 và điện trở 4,7K. bộ so sánh tín hiệu xung răng cưa ở ngõ
ra. Tần số của tín hiệu này được chia bởi hai IC 4013.
Sau đó, tín hiệu ở ngõ ra được đưa đến mạch lọc thông thấp bởi hai IC 741.
Mạch lọc thông thấp chỉ cho tín hiệu có tần số nhỏ hơn 3,4kz qua và làm giảm tất
cả các tần số khác. Do đó loại bỏ tần số cao nhiễu lượng tử của tín hiệu PPM.
Việc loại bỏ tần số cao giúp chúng ta phục hồi tín hiệu ban đầu điều chế.
2.3 Kết quả thí nghiệm
2.3.1 Tín hiệu điều chế dạng sin : f = 1kz; v
pp

= 1 v
Chọn núm xoay volt/div là 0.5V, time/div là 0.5ms
2.3.2 Tín hiệu điều chế PPM
2.3.3 Tín hiệu giải điều chế PPM