đồ án thiết kế mạch Analog

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
KHOA ĐIỆN TỬ – VIỄN THÔNG
*********************
đồ án thiết kế mạch Analog
Thiết kế máy thu đổi tần thu băng FM, tính toán chi tiết mạch vào


Giáo viên hướng dẫn : Tạ Quang Đởn : T¹ Quang §ën
Sinh viên thực hiện : Phạm Đức Vinh : Ph¹m §øc Vinh
Líp : ĐT 4 – K43 : §T 4 – K43
Hà nội – 6/2002
THIẾT KẾ MÁY THU ĐỔI TẦN BẮT SÓNG FM
I. Chỉ tiêu kỹ thuật của máy thu theo tiêu chuẩn cấp 1 củaNga
Tiêu chuẩn cấp 1 của Nga cho máy thu đổi tần bắt sóng FM:
• Băng sóng :
Sóng cực ngắn:4,56-4,11m
• Tần sè trung gian : f
tt
=6,5 0,1(MHz)
• Độ nhạy khi P
ra
=50mW và 5mW ( đối với công suất nhỏ) tới 150mW:
0,7mV/m đối với anten từ 0,7mV/m ®èi víi anten tõ
10µV đối với anten ngoài
• Độ chọn dốc của đặc tuyến cộng hưởng trong khoảng 6-26dB là : 0,2dB/kHz
• Chọn lọc tần số ảnh : 22dB
• Dải thông tần của băng sóng cực ngắn :120-180 kHz
• Dải thông tần Hz ( méo 14dB theo áp suất âm thanh ) :
Máy để bàn : 80-12000 M¸y ®Ó bµn : 80-12000
Máy lưu động : 150-12000 M¸y lu ®éng : 150-12000
• Chống diều biên kí sinh:16dB

• Điện áp cung cấp một chiều : 9 -> 12 V
II. Chọn phương án thiết kế máy thu:
1.Chọn loại phần tử khuếch đại trong máy thu :
Trong máy thu thường dùng hai loại đèn chủ yếu: bán dẫn (tranzixto)
hoặc đèn điện tử khống chế tĩnh điện hoặc kết hợp cả hai loại này.Trong
phần chọn phương án chúng ta chỉ chọn loại đèn chủ yếu dùng trong máy
thu còn ở các tầng cụ thể sẽ được xét ở phần sau.
Dùng bán dẫn có nhiều ưu điểm so với đèn điện tử:
- Hiệu suất cao hơn
- Điện áp yêu cầu rất thấp.
- Công suất nguồn cung cấp yêu cầu Ýt, kích thước và trọng lượng
nhỏ.
Đèn bán dẫn có nhược điểm là độ ổn định kém, các tham sè thay đổi
theo nhiệt độ. Tuy nhiên nhược điểm này có thể khắc phục bằng nhiều biện
pháp khác nhau. Vì vậy ta chọn đèn bán dẫn cho việc thiết kế.
2. Chọn loại sơ đồ cho máy thu :
Căn cứ vào yêu cầu về độ nhạy,độ chọn loc,dải thông tần số để chọn
sơ đồ máy thu(tách sóng thẳng hay khuếch đại thẳng,khuếch đại có hồi tiếp
dương,đổi tần một lần hoặc hai lần )
Máy thu tách sóng thẳng có độ chọn lọc tần số lân cận kém, độ nhậy
kém và độ méo lớn mặc dù có kết cấu đơn giản là không có các đường thu
kÝ sinh nên ta không chọn.
Máy thu khuếch đại thẳng không có đường thu kÝ sinh. Máy có độ
chọn lọc kém, nhất là đối với tần số cao, độ nhậy kém, độ méo lớn nhất là
khi phải tách sóng bình phương;
Máy thu đổi tần là máy thu đạt được những chỉ tiêu cao nhất về độ
nhậy, độ chọn lọc và vì độ khuyếch đại và chọn lọc chủ yếu dùa vào các
thành phần tần số trung gian nên tính chất của máy thu hầu như không thay
đổi khi thay đổi tần số thu.
3. Chọn loại nguồn cung cấp cho máy thu:

Căn cứ vào chỉ tiêu kĩ thuật cho trước mà ta có các loại nguồn cấp khác
nhau.
VD:
Nguồn xoay chiều:110
v
,220
v
Nguồn một chiều:có các loại 3;4,5;6;9;12
V
Đối với máy thu cấp 1,nguồn cung cấp một chiều khoảng 9-12
v
III.Tính toán sơ bộ và lập sơ đồ khối :
1.Xác định tần số trung gian f
tg
( hay tần số trung tần f
tt
):

- Xét về phẩm chất tín hiệu, nếu chọn tần số trung gian lớn thì dải
thông tần có thể rộng , độ méo tần số sẽ thấp, tần số trung gian cao hơn tần
số điều chế nhiều thì dễ tách sóng.
- Xét về độ chọn lọc tần số lân cận nếu chọn tần số trung gian càng
thấp thì càng dễ đạt được độ chọn lọc lân cận cao và dải thông tần hẹp. Đối
với máy thu độ chọn lọc tần số lân cận là quan trọng nhất vì nó quyết định
mức can nhiễu chủ yếu ở đầu ra của máy thu hay nối cách khác là tham gia
quyết định độ nhạy của máy thu.
- Đối với độ chọn lọc tần số ảnh thì tăng cao tần số trung gian sẽ làm
cho độ chọn lọc tần số ảnh cao hơn còn độ khuyếch đậi tần số trung gian thì
ngược lại.
Tóm lại khi chọn tần số trung gian cao thì phẩm chất của tín hiệu ra

tốt hơn, độ chọn lọc tần số ảnh tốt hơn, nhưng độ chọn lọc tần số lân cận, độ
khuyếch đại, chỉ tiêu về hệ số tạp âm , độ ổn định đều kém đi. Điều kiện
đảm bảo độ chọn lọc tần số ảnh của f
tg
:
= 73 =4,5MHz
Tra bảng S
a
=22dB (S
a
:Độ chọn lọc tần số ảnh) hay S
a
=10
2,2
là độ chọn lọc
tần số ảnh của băng sóng cực ngắn.
d
tdR
:hệ sè suy giảm tương đương của mạch cộng hưởng.
d
tdR
=1/Q
tdmax
,chọn Q
tdmax
=140.
2.Phân phối méo tần số cho các tầng:
Các phần của máy thu đều Ýt nhiều gây ra méo tần số (do tụ nối tầng, tụ
C
e

, ghép biến áp, bộ cộng hưởng LC gây ra). Nhưng gây méo tần số nhiều
nhất vẫn là phần có tính chọn lọc cao nhất: phần tần số trung gian. Vì vậy
khi phân phối độ méo tần số, phần tần số trung gian bao giê cũng được ưu
tiên.
Độ méo của tất cả các phần trong máy:
M (dB) = M
TR
(dB) + M
TG
(dB) + M
TT
(dB).
M (dB) = 14 dB.
Méo tần số radio: M
TR
(dB) = (0,1 - 0,2)M(dB).
Chọn M
TR
(dB) = 0,15 14=2,1 dB.
Méo tần thấp: M
TT
(dB) = ( 0,3 - 1 ) x M (dB).
Chọn M
TT
(dB) = 0,3 x 14 = 4,2 dB.
Vậy méo phần tần số trung gian là:
M
TG
(dB) = 14-2,1- 4,2 = 7,7 (dB).
3. Phân phối chỉ tiêu độ chọn lọc cho các tầng:

•Tính toán yêu cầu về hệ chọn lọc:
Từ chỉ tiêu ta có độ chọn lọc ở độ lệch cộng hưởng là
và độ méo cho phép bằng M thì có thể xác định hệ số hình chữ
nhật cần thiết của máy thu ở mức :

Như vậy hệ số hình chữ nhật thực tế của bộ lọc K
cnl
phải nhỏ hơn
hoặc bằng hệ số hình chữ nhật yêu cầu

Hệ số phẩm chất và hệ số hình chữ nhật của các loại mạch có thể tính
như sau:
Mạch cộng hưởng đôi, ghép tới hạn:

n : sè tầng
Q
tđ
: hệ số phẩm chất tương đương của mỗi mạch cộng hưởng
Đối với phần tần số trung gian thì độ chọn lọc tính ở mức lệch cổng
hưởng .
với n=2 thì thoả mãn điều kiện
Vậy số tầng trung gian là hai tầng với hai mạch cộng hưởng kép.
Do dùng phương pháp đổi tần nên sinh ra nhiễu tần số ảnh và nhiễu
trung tần (lọt thẳng). Điều này phải được giải quyết ngay ở mạch vào và
tầng khuyếch đại cao tần đầu tiên.
Độ chọn lọc đối với tần số lân cận sẽ được giải quyết ở tầng tần số
trung gian là chủ yếu.
4. Tính sơ bộ hệ số khuếch đại tổng cộng của máy :
nhy ca mỏy thu l 10àV, cụng sut ra l 150mW thỡ,núi chung
anten trong mỏy thu ch cú th a ra c mt cụng sut khong

1,5.10
-12
W. Do ú cn phi cú h s khuch i tng cng cho ton mỏy l :
m bo cho c tuyn tỏch súng l ng thng, u vo ca b
tỏch súng cn phi cú cụng sut khong 8àW. Do ú h s khuch i ca
mỏy thu cho n trc b tỏch súng cn phi t ít nht l :
5.T tớnh toỏn s b ta cú s khi ca mỏy thu i tn nh sau:
6.Nguyờn lý lm vic ca mỏy thu :
Tớn hiu cao tn t mỏy phỏt súng truyn ti anten ri c anten thu li v
a vo mch thu. Ti õy, tớn hiu cao tn c cng hng vi mch LC
chn ly tớn hiu cn thu. Sau khi c x lớ s b, súng cao tn s c
chuyn ti mch i tn. V õy, tớn hiu cao tn s c trn vi tớn hiu
ngoi sai t b dao ng ngoi sai a ti thu c tớn hiu trung tn.
Tn s trung tn thu c l nh nhau i vi cỏc tớn hiu cao tn cú tn s
khỏc nhau mc dự khụng thay i qui lut iu ch. B to tớn hiu ngoi sai
cú tn s thay i c v tho món :
f
th
= f
ns
+ f
tt
Tớn hiu trung gian cú cha õm tn c khuch i thờm qua khi
khuch i trung tn m bo cụng sut u ra ln v c a sang
Mạch
vào
Trộn
tần
Khuếch đại
trung tần

Tách
sóng
Mạch
TĐK
Dao động
ngoại sai
Khối
nguồn
Khuếch đại
âm tần
Khuếch đại
công suất
Anten
f
th
f
tt
f
ns
khối tách sóng .Tại đây, tín hiệu âm tần sẽ được tách ra từ tín hiệu trung tần
và tiếp tục được khuếch đại thêm một lần nữa qua khối khuếch đại âm tần và
khối khuếch đại công suất để đưa ra loa.
Phần mạch TĐK có chức năng điều chỉnh độ khuếch đại của tầng
khuếch đại trung tần để tín hiệu được ổn định trong giới hạn cho phép. Mạch
hoạt động dùa trên nguyên lí hồi tiếp dòng một chiều lấy từ đầu ra của bộ
tách sóng đưa về đầu vào của mạch khuếch đại trung tần để điều chỉnh độ
khuếch đại của mạch.
Điện áp cung cấp cho mạch làm việc ổn định khoảng 9V. Giá trị này
đủ lớn để cung cấp cho transistor làm việc tốt theo yêu cầu ở các chế độ, trên
thực tế đây cũng là giá trị điện áp phù hợp dùa theo các nguồn điện sẵn có

như điện áp ra của các bộ nắn dòng một chiều, các loại pin thông dụng rất
tiện lợi cho việc cấp điện để máy thu hoạt động tốt.
6. Phân phối chỉ tiêu cho các tầng :
Dùa vào sơ đồ khối và các thông số kĩ thuật ở trên ta chia ra từng tầng
để xét các chỉ tiêu cụ thể, từ đó chọn điểm làm việc cũng như tính toán các
giá trị linh kiện cụ thể cho các mạch.
• Mạch vào chọn sóng :
Chuyển tín hiệu radio từ anten tới đầu vào của máy thu và chọn lọc
tần số tín hiệu cộng hưởng.
Hệ số truyền đạt theo yêu cầu là -3dB.
• Khối khuếch đại cao tần :
Dùng để nâng cao độ nhạy thực tế và độ chọn lọc tần số ảnh cho máy
thu. Hệ số truyền dạt yêu cầu khoảng 25 dB
• Khối đổi tần :
Trộn tín hiệu cao tần với tín hiệu ngoại sai từ khối tạo tín hiệu ngoại
sai để tạo tần số trung gian là 6,5MHz ứng với mọi tín hiệu cao tần thu được
nhờ các mạch cộng hưởng tần số.
Hệ số truyền đạt sơ bé : 20dB.
Suy giảm ghép biến áp : -6,5dB.
• Khối khuếch đại trung tần :
Đảm bảo phần lớn chỉ tiêu độ nhạy, quyết định độ chọn lọc tần số lân
cận.
Hệ số khuếch đại : K
tt
=40dB.
Suy giảm ở biến áp trung tần : -6,5dB.
• Khối tách sóng :
Lọc tín hiệu âm tần từ tín hiệu trung tần rồi đưa vào khối khuếch đại
âm tần. Nó quyết định tần số tín hiệu cần thu. Khối này sử dụng diode với hệ
số khuếch đại bị suy giảm là -20dB.

Khi khuch i õm tn :
Khuch i tớn hiu õm tn ln gi nguyờn dng tớn hiu a ra
khuch i cụng sut, m bo tớn hiu khụng b mộo.
H s khuch i õm tn : K
AT
= 40dB.
Suy gim bin ỏp : - 0,7dB.
Khi khuch i cụng sut :
Khuch i cụng sut cho tớn hiu ln a ra loa. Cụng sut thu
c phi khụng quỏ ln v chn mch khuch i sao cho di tn u ra
khụng b nh hng nhiu.Thng dựng mch khuch i y kộo.
H s khuch i cụng sut : K
CS
= 25dB.
Suy gim do bin ỏp : - 0,7dB.
H s khuch i ton mỏy l :
K =-3 + 25 +20- 6,5 + 40 - 6,5 - 20 + 40 - 0,7 + 25 - 0,7 = 110dB
IV.Chn mch chi tit cho tng khi :
1.Mch vo :
Nhim v ca mch vo : mch vo gi nhim v chuyn tớn hiu t
anten n tng u ca mỏy thu. Nú m nhim mt phn nhim v chn
lc trong mỏy thu (chn lc tn s nh, chn lc lt thng).
Yờu cu i vi mch vo ch yu l:
Cú h s truyn t ln.
m bo yờu cu v chn lc vi chn lc tn s nh l 22 dB .
chn lc lõn cn l 10 dB.
m bo cỏc ch tiờu v di thụng, mộo tn s nh.
Tn s cng hng ít b bin thiờn vỡ cỏc yu t bờn ngoi. Tần
số cộng hởng ít bị biến thiên vì các yếu tố bên ngoài.
Chn phng ỏn: nu chn mch ghộp thỡ s phn t iu chnh tng,

ghộp gia cỏc mch cng hng núi chung ph thuc vo tn s nờn
iu chnh khú khn mch cng hng ghộp thng ch dựng cho mch
vo lm vic tn s c nh hoc mch vo lm vic on súng di,
súng trung. õy ta chn mch cng hng n. Cú 3 loi mch cng
hng n.
-Mch vo ghộp in dung vi anten ngoi v kt cu thỡ n gin
nhng h s truyn t khụng n nh v cỏc tham s ca anten nh
hng nhiu n mch cng hng, do ú nú c dựng khi mỏy thu ch
thu mt i c nh hoc trong phm vi tn s hp.
-Mch vo ghộp h cm vi anten ngoi do ghộp h cm nờn h s
truyn t gim.
-Mạch vào ghép hỗn hợp ( vừa điện dung vừa hỗ cảm )với anten
khắc phục được các nhược điểm trên. Vì vậy ta chọn loại này.
• Anten : chọn loại anten đồng chuẩn, cần phải phối hợp trở kháng để đảm
bảo hệ số khuyếch đại hoặc hệ số tạp âm cực tiểu nên cần do đó cần ghép
kiểu hỗn hợp với mạch vào.
• Chọn phương thức điều chỉnh tần sè .
Hệ số trùm băng:
K'
B
= =
(f
B
'
max, f
B
'
min : giới hạn tần số có nới rộng so với băng tần )
Phạm vi tần số tương đối rộng nên cần có phương thức điều chỉnh tần
số bằng tụ điện có điện dung biến đổi hoặc cuộn dây có điện cảm biến đổi.

Tụ điện biến đổi dễ được chế tạo một cách chính xác, đảm bảo hệ số trùm
băng lớn vì phạm vi biến thiên của điện dung (tỉ số C
max
/C
min
) thường khá lớn
chọn phương thức điều chỉnh bằng tụ điện biến đổi.
• Sơ đồ nguyên lý mạch vào :
Tụ ghép C
gh
có tác dụng tránh ảnh hưởng của anten tới phẩm chất của
mạch vào C
gh

phải có giá trị nhỏ để đối với tín hiệu cao tần thì cảm kháng sẽ
tiến dần tới 0. Do đó đối với tín hiệu cao tần thì không bị mất mát hay tổn
hao trên tụ C
gh
.
Cuộn L
l
và tụ C
l
có mục đích nâng cao độ chọn lọc và khử nhiễu lọt
thẳng. Cuộn L
l
và tô C
l
tạo thành mạch cộng hưởng nối tiếp. Mạch cộng
hưởng này chỉ cộng hưởng ở tần số trung tần f

tt
= 6,5MHz.
• Đồng chỉnh giữa mạch vào và mạch dao động ngoại sai:
Trong máy thu thanh đổi tần khi thu tín hiệu bao giê cũng phải có:
f
th
- f
ns
= f
tg


là mét số không đổi. Vì vậy khi f
th
thay đổi thì f
ns
còng phải thay
đổi tương ứng để đơn giản việc điều chỉnh ta dùng tụ xoay kép có hai ngăn,
mét ngăn dùng cho mạch vào và một ngăn dùng cho mạch dao động. Các
phiến động của ngăn tụ xoay cùng nối liền với trục chung. Như vậy hai ngăn
tụ xoay của mạch vào và mạch dao động đồng trục. Tụ điện C
1
của mạch
L
Cl
Ll
CdCo
C
Ra K§CT
Lgh

Cgh
vào đồng trục với tụ điện C

của mạch dao động. Tụ điện C
2
có tác dụng
đồng chỉnh ở hai đầu băng sóng giữa mạch vào và mạch dao động.
2. Mạch khuếch đại cao tần:
Trong các máy thu bình thường,ít có tầng khuếch đại cao tần.Tuy nhiên
trong các máy thu chất lượng cao có thể lắp thêm một tầng khuếch đại cao
tần giữa mạch vào và mạch đổi tần.
Tác dụng chủ yếu của tầng khuếch đại cao tần là nâng cao độ nhạy thực tế
và độ chọn lọc tần số anhr cho máy thu.Ngoài ra tầng khuếch đại cao tần còn
làm giảm ảnh hưởng giưa mạch vào và mạch ngoại sai.Tầng khuếch đại cao
tần có thể mắc theo các kiểu EC,CC hoặc BC nhưng vì mạch EC có hệ số
khuyếch đại lớn hơn cả nên dùng loại mạch này.
Yêu cầu:
Hệ số khuếch đại tín hiệu phải đồng đều và lớn trong cả dải tần
số,không gây méo.
Cùng với mạch vào đảm bảo được độ chọn lọc tần số ảnh.
Độ ổn định cao
Mức tạp âm phải nhỏ
Hình trên là một mạch KĐCT không cộng hưởng.
L
k
:cuộn chặn cao tầnđể nâng cao thêm hệ số khuếch đại của tầng ở phía
tần số cao.
R
1
,R

2
:tạo thiên áp cho transistor
3. Mạch đổi tần :
Trong máy thu đổi tần, tác dụng chủ yếu của tầng đổi tần là biến đổi
tín hiệu cao tần điều biên thành tín hiệu trung tần .Việc thay đổi tần số thực
hiện được là nhờ đặc tính không đường thẳng của transistor. Để thực hiện
việc đổi tần, trong máy thu cần phải có bộ dao động ngoại sai và bộ trộn tần.
Mạch điện tổ hợp của bộ dao động ngoại sai với bộ trộn tần được gọi là
mạch đổi tần. Mạch đổi tần có thể phân làm hai loại : mét loại chỉ dùng một
transistor vừa làm nhiệm vụ tạo dao động vừa làm nhiệm vụ trộn tần. Mạch
yêu cầu transistor phải có tần số cắt cao và hệ số khuếch đại lớn , nhưng về
kết cấu mạch điện tương đối đơn gián , Ýt linh kiện , do đó dược dùng trong
máy thu thanh thông thường . Còn một loại mạch điện dùng hai transistor
cao tần riêng biệt, một transistor chuyên tạo dao động , mét transistor chuyên
làm nhiệm vụ trộn tần. Mạch điện này tuy phức tạp , nhiều linh kiện nhưng
có dé ổn định cao , hiện tượng trôi tần số nhỏ, do đó thường dùng trong máy
thu thanh chất lượng cao và nhiều băng sóng.
a)Mạch dao động ngoại sai :
Mạch dao động dùng transistor cũng giống mạch tạo dao động dùng
đèn điện tử, có thể dùng diện dung(RC) hoặc điện cảm điện dung (LC) để
tạo thành mạch dao động , chỉ khác ở chỗ trở kháng vào của transistor rất
nhá , do đó điện kháng vào của điện cảm hoặc điện dung mắc giữa bazơ và
emitter của transistor rất nhỏ.
Trong các máy thu , bé dao động ngoại sai hầu hết đều dùng mạch tạo
sóng LC. Nói chung mạch điện của bộ dao động có thể được mắc theo ba
kiểu như sau :
+ Mạch dao động ba điểm điện cảm.
+ Mạch dao động ba điểm điện dung.
+ Mạch dao động ghép biến áp.
Re

Rb
+
Ec
C1
L2
C2
L1
C
C4
C2
C1
C
C3
L
+ Ec
R3
R2
R1
Để mạch điện có thể dao động , các điện kháng phải thoả mãn điều
kiện về pha như sau : X
ce
và X
be
luôn cùng dấu còn X
cb
phải luôn khác dấu
với hai điện kháng kia.
b)Mạch trộn tần:
Trộn tần là quá trình tác động lên hai tín hiệu sao cho trên đầu ra bộ
trộn tần nhận dược các thành phần tần số tổng và hiệu của hai tần số đó.

Thông thường một trong hai tín hiệu là tín hiệu đơn âm (có một vạch
phổ), tín hiệu dó được gọi là tín hiệu ngoại sai và có tần số f
ns
, tín hiệu còn
lại là tín hiệu hữu Ých với tần số f
th
cố định hoặc biến thiên trong một phạm
vi nào đó. Tín hiệu có tần số monh muốn được tách ra nhờ bộ lọc , tần số
của nó được gọi là tần số trung gian f
tg
. Còng giống trong điều biên, để trộn
tần có thể dùng các phần tử phi tuyến hoặc các phần tử tuyến tính tham sè.
Trong các máy thu thanh , việc trộn tần đều lợi dụng đoạn phi tuyến
của đặc tuyến transistor dể tiến hành. Giữa emitter và bazơ của một
transistor có thể coi như là một diode, việc lợi dụng đặc tuyến không đường
thẳng của diode thì chúng ta đã biết, nếu đưa một cách riêng rẽ hoặc đồng
thời điện áp tín hiệu và điện áp dao động ngoại sai vào bazơ và emitter của
transistor thì việc trộn tần xảy ra ở một bộ phận nào đó và sẽ xuất hiện các
tín hiệu mới , trong đó tần số bằng tổng hoặc hiệu của hai tần số vào. Tần số
của bộ tạo dao động ngoại sai f
d
và tần số tín hiệu bên ngoài f
t
sai khác nhau
mét trung tần. Theo nguyên tắc trên thì sự sai pha giữa f
t
và f
d
lớn hay nhỏ
hơn một trung tần đều được. Nhưng ở máy thu sóng dài , sóng trung, sóng

ngắn thường chọn f
d
>f
t
, ở máy thu sóng cực ngắn thì chọn f
d
<f
t
- Tần số của mạch dao động là khi L cố định ta có
Dòng điện trung tần qua transistor được khuếch đại lên và được lọc
trên mạch cộng hưởng trung tần. Dùa vào cách đưa điện áp tín hiệu cao tần
và điện áp ngoại sai vào transistor ta có thể chia mạch trộn tần thành ba loại
mạch cơ bản sau :
- Mạch trộn tần điện áp ngoại sai đưa vào bazơ .
- Mạch trộn tần điện áp ngoại sai đưa vào emitter .
- Mạch trộn tần điện áp ngoại sai đưa vào collector .
Mạch trộn tần điện áp ngoại sai đưa vào collector nói chung không
dùng vì điện áp tín hiệu đưa vào cần lớn hơn so với hai mạch kia. Mạch trộn
tần điện áp ngoại sai đưa vào bazơ có đặc điểm là trở kháng vào lớn, mạch
dễ dao động nhưng bị méo dạng sóng. Mạch trộn tần điện áp ngoại sai đưa
vào emitter có dạng sóng dao động tốt , nhưng vì trở kháng vào emitter thấp
nên làn tải của mạch dao động tăng , do đó không dễ dao động bằng trường
hợp mạch có điện áp ngoại sai đưa vào bazơ .
Transistor làm nhiệm vụ trộn tần thì đặc tính tần số của nó chủ yếu
được quyết định bởi đặc tính của tiếp giáp P-N giữa bazơ và emitter, ngoài
bộ phận đó ra mạch collector chỉ gây tác dụng khuếch đại trung tần.
Transistor dùng trong mạch trộn tần còn được chọn sao cho có tần số cắt cao
hơn transistor khuếch đại trung tần.Transistor đổi tần yêu cầu tần số cắt lại
càng phải cao hơn vì nó vừa phải đảm bảo tạo điện áp dao động lại vừa phải
ghép với mạch vào nên tổn hao nhiều hơn.

Mạch đổi tần dùng transistor vừa tạo dao động vừa trộn tần còn được
gọi là mạch đổi tần có bộ ngoại sai chung. Nó vừa làm nhiệm vụ trộn tần
vừa phải làm nhiệm vụ tạo dao động nên yêu cầu transistor phải tốt. Nếu hệ
số khuếch đại của tầng đổi tần khoảng 20dB thì tần số cắt của transistor phải
vào khoảng vài trăm MHz. Nếu tần số cắt của transistor thấp thì hệ số
khuếch đại của tầng đổi tần sẽ giảm.

Hình trên là mạch trộn tần dùng hai trasistor.T1 làm nhiệm vụ trộn tần,T2
làm nhiệm vụ tạo dao động.Điện áp cao tần cần thu được đưa vào bazơ,điện
áp ngoại sai được đưa vào Emitơ của T1.
4.Mạch khuếch đại trung tần :
Trong máy thu thanh transistor kiểu đổi tần các tầng khuếch đại trung tần
chiếm một vị trí rất quan trọng vì nó có tác dụng quyết định đối với các chỉ
tiêu chất lượng chủ yếu của máy thu như độ nhạy, độ chọn lọc, tác dụng tự
điều chỉnh độ khuếch đại … Một tầng khuếch đại trung tần khác một tầng
khuếch đại cao tần ở chỗ nó chỉ khuếch đại ở một tần số cố định gọi là tần số
trung gian hay trung tần. Trong máy thu thanh dùng transistor, mạch khuếch
đại trung tần thường dùng mấy loại sau :
• Loại khuếch đại trung tần cộng hưởng.
• Loại khuếch đại trung tần có bộ lọc tập trung.
• Loại khuếch đại trung tần không cộng hưởng.
Dòng điện collector của mỗi tầng khi làm việc :
C
L
C 4
R 6
R 5
R 4
R 3
C 3R 2

R 1
L 6
L 5
L 4
T 1
T 2
L 2
L 1
C 8
C 2
C 1
C t c
+V
9 V
N PN
N PN
• Dòng collector của tầng khuếch đại trung tần đầu (T
1
) là 0,4mA
đến 0,6mA.
• Dòng collector của tầng khuếch đại trung tần sau (T
2
) là 0,6mA
đến 0,9mA.
Chọn transistor dùng cho mạch khuếch đại trung tần chủ yếu xét đến 2
điểm :
• Chọn transistor có đặc tính tốt khi làm việc ở tần số cao, tần số cắt
f
β
cao.

• Chọn transistor có hệ số khuếch đại dòng điện β trung bình vào
khoảng 50-65 là vừa, không nên chọn β quá lớn dễ gây tự kích,
sinh ra ró rít.
Một tầng khuếch đại trung tần có hệ số khuếch đại công suất khoảng
35dB, hai tầng khuếch đại trung tần có hệ số khuếch đại công suất khoảng
60dB là vừa. Nếu hệ số khuếch đại quá cao sẽ gây ra tù kích, nếu quá thấp
thì không đạt chỉ tiêu về độ nhạy.
Hình trên là hai tầng khuếch đại trung tần dùng mạch cộng hưởng
đơn.Biến áp trung tần dùng loại mạch cộng hưởng đơn.Các tụ C
2
và C
5
là
các tụ trung hoà,ỵu trung hoà có giá trị khoảng vài chục pF,dùng để khử tác
dụng hồi tiếp dương do tụ tạp tán C
cb
sinh ra.Để tự động điều chỉnh hệ số
khuếch đại,thiên áp lấy từ bộ tách sóng ,đi qua R
2
,đưa về khống chế dòng
bazo của transistor tầng đầu.Điện trở R
6
gây hồi tiếp âm dòng điện,dùng để
giải quyết mâu thuẫn giữa độ chọn lọc và dải thông trong mạch khuếch
đại ,đồng thời nó cũng làm tăng thêm tác dụng tự điều chỉnh.
5.Mạch tách sóng :
Tách sóng là quá trình phục hồi lại tín hiệu điều chế, tín hiệu sau khi
tách sóng phải giống dạng tín hiệu ban đầu. Trong thực tế, tín hiệu điều chế
U
S

sau khi qua điều chế, qua kênh truyền dẫn đưa đến bộ tách sóng đã bị
méo dạng thành U
S
’, do méo phi tuyến trong bộ tách sóng nên sau khi tách
sóng ta nhận được tín hiệu U
S
’’, khác với U
S
. Vì vậy yêu cầu cơ bản đối với
quá trình tách sóng là yêu cầu về méo phi tuyến.
Ta chọn bộ tách sóng diode vì : mạch điện đơn giản, hầu như không
gây méo, Ýt bị quá tải khi tín hiệu lớn. Ta chọn sơ đồ tách sóng nối tiếp vì
nó có trở kháng vào cao hơn và hệ số lọc điện áp trung tần lớn hơn so với sơ
đồ tách sóng song song.
Trong mạch tách sóng điều tần:chuyển đổi sự biến đổi về tần số của
tín hiệu sang sự biến đổi về biên độ rồi đưa đến diốt để tách sóng biên độ
lấy ra tín hiệu âm tần.
Trong tách sóng điều tần thường dùng ba loại chính như sau:
Tách sóng điều tần dùng mạch tách sóng lệch cộng hưởng
Tách sóng điều tần dùng mạch lệch cộng hưởng kép
Tách sóng ĐT dùng mạch cộng hưởng
Tách sóng ĐT dùng mạch tách sóng tỷ số
Trong những mạch trên,ta thường dùng mạch tách sóng tỷ số,mạch
này có ưu điểm là vừa có tác dụng tách sóng vừa có tác dụng hạn biên.
Ta chọn sơ đồ của một mạch tách sóng tỷ số như hình vẽ.Trong mạch
này có một số đặc điểm như sau:
Hai diốt D
1
,D
2

được mắc đảo đầu nhau,đồng thời ở đầu ra 5-6,mắc
thêm một tụ C
o
có trị số khá lớn

Tác dụng hạn biên:Vì 2 diốt mắc ngược chiều nhau nên dòng điện
chạy qua D
1
,R
1
sẽ cùng chiều với dòng điện chạy qua D
2
,R
2
=>điện áp ra trên
hai đầu 5-6 sẽ là: U=U
5
+U
6
=U
0
Vì có thêm tụ C
0
nên dù biên độ điện áp vào hai đầu 1-2 có thay đổi
thì điện áp ra U
0
vẫn có thể duy trì không đổi.Nếu biên độ điện áp vào tức
thời tăng lên,dòng điện nạp cho tô C
0
sẽ tăng lên,điện trở vào tương đương

của mạch tách sóng sẽ giảm xuống làm cho biên độ điện áp vào giảm nhiều
và ngược lại.Kết quả là biên độ điện áp vào được cố định.Tuy dòng điện nạp
cho cho Co có biến đổi song vì dung lượng Co rất lớn nên hằng số thời gian
C
0
R
1
R
2
còng rất lớn,do đó điện áp đầu ra về cơ bản là không đổi.
5.Mạch tự động điều chỉnh hệ số khuếch đại(TĐK) :
Thực tế máy thu có hiện tượng âm lượng lúc to lúc nhỏ khi thu các
đài khác nhau, tuy chiết áp đặt cùng một vị trí. Nguyên nhân do cường độ
sóng điện từ thu được trong máy phụ thuộc vào cự li của đài phát. Để khắc
phục hiện tượng trên, giữ cho âm lượng thu đồng đều cho các loại mọi máy,
ta dùng mạch tự động điều chỉnh hệ số khuếch đại. Nguyên lí của mạch là :
dùng tín hiệu âm tần sau khi tách sóng đưa về hồi tiếp cho tầng khuếch đại
trung tần. Sơ đồ mạch như sau :
Khi tín hiệu lớn, dòng điện âm tần lớn, điện áp hồi tiếp âm qua R
TĐK
tác động qua cực bazơ của transistor T
3
làm giảm hệ số khuếch đại ở đầu ra,
dòng điện âm tần được giảm; ngược lại khi tín hiệu nhỏ, dòng điện âm tần
nhỏ, điện áp hồi tiếp âm làm tăng hệ số khuếch đại -> dòng điện âm tần
tăng, công suất ra ổn định. Tụ C
TĐK
có vai trò lọc san bằng điện áp âm tần,
chỉ để lấy ra điện áp một chiều có biên độ tăng giảm tỉ lệ thuận với tín hiệu.
Chọn R

tdk
=5,1kΩ , C
tdk
=50µF.
6. Mạch khuyếch đại âm tần và công suất :
Khối khuếch đại âm tần có nhiệm vụ khuếch đại tín hiệu sau tách sóng
để đạt trị số đủ lớn rồi đưa ra loa. Các tầng của khối khuếch đại âm tần làm
®i vÒ m¹ch
khuÕch ®¹i
trung tÇn
LÊy tõ
m¹ch t¸ch
sãng
việc ở mức tín hiệu lớn nên ta phải đảm bảo tín hiệu ở đầu ra không bị méo
dạng. Sơ đồ:

R1,R2 là các điện trở định thiên.Thường chọn R2 khoảng 5-10k.R3 là điện
trở tải,thường có trị số từ 1-10k.Nếu điện trở tải nhỏ,hệ số khuếch đại
nhỏ,nếu điện trở tải quá lớn,điện áp sụt trên điện trở tải sẽ lớn làm điện áp
đưa về colectơ nhỏ,làm hiệu suất thấp và gây méo dạng tín hiệu ra.
C1,C2 là các tụ nối tầng,nó có nhiệm vụ ngăn dòng một chiều giữa các
tầng,đồng thời đưa tín hiệu âm tần từ tầng trước sang tầng sau.C1,C2 có giá
trị khoảng 3-10 uF.Tụ điện phân đường C3 có ảnh hưởng rất lớn đến dặc
tính tần số ở đoạn tần số thấp,trị số của C3 chọn từ 30uF trở lên.
Ưu điểm:gọn nhẹ,đơn giản
Khuyết điểm:hệ số khuếch đại thấp vì không phối hợp được trở kháng giữa
các tầng.
Khối khuếch đại công suất có nhiệm vụ khuếch đại công suất âm tần đưa
ra loa.
Hình trên là mạch khuếch đại công suất làm việc ở chế độ A trượt.

Đặc điểm:thiên dòng I
b
của transistor luôn biến đổi theo nguồn tín hiệu
đưa vào.Khi chưa có tín hiệu,điều chỉnh R
1
sao cho dòng colectơ khoảng2-
4mA.Khi có tín hiệuvào,tín hiệu này được transistor khuếch đại lên.Điện áp
âm tần trên colectơ một phần được đưa qua tô C
2
trở về mạch nắn điện bao
gồm diốt D, C
3
, R
2
,R
3
.Dòng nắn điện đi qua baz,emitơ của transistor làm
tăng dòng I
b
do đó làm tăng dòng I
c.
Tín hiệu càng lớn,dòng colectơ càng
tăng,vì vậy khi tín hiệu lớn,mạch khuếch đại vẫn không bị méo. C
2
dùng để
ngăn dòng một chiều và đưa dòng âm tần vềmạch nắn điện.
U v
C 3
+V
9V

+
C2
+
+
C1
NPN
R2
R1
C 2
R 3
R 2
R 1
C 3
C 1
8
+V
9V
DIODE
+
+
+
NPN
V.Tính chi tiết mạch vào:
Mạch vào có nhiệm vụ chuyển tín hiệu cao tần từ Anten đến tầng đầu của
máy thu.Nó cũng đảm nhận một phần nhiệm vụ chọn lọc của máy thu.
Việc tính toán mạch vào bao gồm :
-Tính toán hệ thống cộng hưởng
-Tính toán các mạch ghép giữa mạch vào với Anten và với tầng đầu của
máy thu.
Yêu cầu chủ yếu đối với mạch vào là:

-Có hệ số truyền đạt lớn.
-Đảm bảo yêu cầu về độ chọn lọc(Chủ yếu là độ chọn lọc tần số ảnh và tần
số bằng trung tần)
-Tần số cộng hưởng Ýt bị biến đổi vì các yếu tố bên ngoài(VD:do biến
thiên trở kháng vào tương đương của Anten,của trở kháng vào của tầng
đầu )
Sơ đồ mạch vào:

Trong đó,mạch cộng hưởng gồm tụ điện biến đổi C,cuộn cảm L,tụ điện nửa
điều chỉnh C
d
,điện dung phân bố C
0
bao gồm điện dung bản thân cuộn
dây,điện dung lắp ráp và điện dung của Anten.C
d
được thêm vào để đảm bảo
hệ số trùm băng.
Mạch cộng hưởng được ghép hỗn hợp với Anten ngoài.(L
gh
và C
gh
)
Để nâng cao độ chọn lọc đối với những tần số bằng trung tần,ta mắc thêm
một mạch lọc phụ bao gồm C
l
và L
l
ghép giữa Anten và mạch cộng hưởng.
1.Tính toán mạch cộng hưởng:

Để tính toán mạch cộng hưởng,ta cần phải xác định trước:
-Phạm vi tần số của băng và hệ số trùm băng,trong băng FM:
f
min

=65,8MHz,f
max
=73 MHz theo chỉ tiêu cấp một.
Ra K§CT
C
Co Cd
Ll
Cl
L
Lgh
Cgh
Từ đó,ta có hệ số trùm băng là:K
B
= f
max
/ f
min
=1,109.
-Yêu cầu về độ chọn lọc:
Độ chọn lọc tần số ảnh:22dB
Việc tính toán được tiến hành theo các bước sau:
a.Chọn phương thức điều chỉnh tần sè :
mạch vào có thể được điều chỉnh bằng tụ điện có điện dung biến đổi hoặc
cuộn cảm có điện cảm biến đổi.Nhưng ở đây,ta dùng tụ điện có điện dung
biến đổi vì:

-Tụ điện biến đổi dễ được chế tạomột cách chính xác.
-Đảm bảo được hệ số trùm băng lớn vì phạm vi biến thiên của điện dung
(C
min
-C
max
) thường khá lớn.
b.Chon sơ đồ mạch cộng huởng:
Ta chọn mạch điện cộng hưởng điều chỉnh bằng tụ điện biến đổi.
Các giá trị trong mạch phải thoả mãn quan hệ sau:
c.Chọn các phần tử trong mạch cộng hưởng:
-Chọn tụ điện biến đổi:
Khi chọn tụ điện biến đổi phải chú ý những vấn đề sau:
+Chọn những sản phẩm tiêu chuẩn,có sản xuất hàng loạt.
+Phạm vi biến thiên phải thoả mãn điều kiện:

+Giá trị C
max
càng lớn thì tần số cộng hưởng của mạch vào càng ổn định
khi các điện dung phân bố không ổn định,tuy nhiên,hệ số truyền đạt lại thấp.
+ở những băng tần số thấp,nếu C
max
qúa nhỏ thì điện cảm quá lớn,do đó
khó chế tạo cuộn dây.
+Đối với máy thu sóng cực ngắn,nên chọn tụ biến đổi có điện môi không
khí để giảm suy hao ở tần số cao.
+Đối với các máy thu nhiều băng,ta nên chọn một tụ điện biến đổi cho tất
cả các băng.
+Trong máy thu sóng mét,trị số C
max

và C
min
thường được chọn như sau:
C
max
=20-50pF,C
min
=3-7pF.
Sau khi đã xét các điều kiện ở trên,ta chọn các giá trị của tụ điện biến đổi
như sau:
C
min
=6pF,C
max
=20pF.
Tính giá trị của cuộn cảm L trong mạch cộng hưởng,giá trị của L được tính
theo công thức:
Nếu các giá trị của cuộn cảm,tụ điện,tần số tính bằng đơn vị µH, pF, và
MHz, thì ta có :
Từ công thức trên,ta tính được L=5,6µH
Vậy các giá trị của cuộn cảm và tụ xoay trong mạch cộng hưởng là:
L=5,6µH, C
min
=6pF,C
max
=20pF.
d.Ước tính điện dung phân bố C
o
:

Điện dung phân bố thường gồm có các thành phần sau :
- Điện dung bản thân của cuộn dây điện cảm (C
L
).
- Điện dung lắp ráp (C
lr
)
- Điện dung do anten phản ánh vào (C’
A
). Điện dung này thường rất
không ổn định, do đó độ ghép giữa anten và mạch vào phải chọn đủ nhỏ để
giảm bớt ảnh hưởng của nó. Vì vậy thường có thể bỏ qua C’
A
khi tính giá trị
C
o
.
Tóm lại : C
o
= C
L
+ C
lr
+ C’
A
≈ C
L
+ C
lr

Điện dung C
L
có thể ước lượng như sau (dùng cho băng sóng ngắn, sóng
mét) :
C
L
≈ (0,5 đến 3) D
L
Trong đó, D
L
là đường kính ống dây, tính bằng centimet (thường vào
khoảng 0,5 đến 1,5 cm), C
L
tính bằng picofara (pF).
Nên : C
L
≈ 3 x 1 = 3 pF.
C
lr
= 2 ÷ 5 pF.
chọn C
lr
= 4 pF.
C
o
= C
L
+ C
lr

= 3 + 4 = 7 pF.
e.Tính giá trị của tụ nửa điều chỉnh C
d
:
C
d
được tính theo công thức sau:
Từ công thức trên,ta tính được C
d
=4,5pF. C
d
là giá trị trung bình.Tụ C
d
là
tụ nửa điều chỉnh.Bảng dưới đây cho ta giá trị của một số tụ nửa điều chỉnh:
Giá trị TB của C
d
Phạm vi biến thiên của C
d
4,5 2-7
9,5 4-15
15,5 6-25
19 8-30
33 6-60
Các giá trị trong bảng đều được tính theo pF.Vậy từ bảng trên ta có
C
d
=2-7pF.
2.Xác định hệ số phẩm chất của mạch cộng hưởng:
a. Nguyên tắc chung:

Gọi Q
td
là hệ số phẩm chất tương đương của mạch cộng hưởng,Q
o
là hệ số
phẩm chất của bản thân mạch cộng hưởng,ta có những vấn đề cần lưu ý sau:
-Giá trị Q
td
cần thiết phải nhỏ hơn giá trị Q
o
.
- Giá trị Q
td
càng phải cao ,nếu yêu cầu về độ chọn lọc càng cao. Giá trị Q
td
càng phải thấp,nếu yêu cầu về độ méo tín hiệu càng chặt chẽ.
b.Xác định giá trị Q
td
:
Xác định Q
td
để đảm bảo chỉ tiêu chọn lọc:
Ta đưa ra định nghĩa độ lệch cộng hưởng tổng quát ξ.
ξ=Q
tdcl
(f
n
/f
B
-f

B
/f
n
)
Trong đó, Q
tdcl
là hệ số phẩm chất tương đương tính theo độ chọn lọc. f
n
:tần
số nhiễu ,tức là tần số lân cận,tần số ảnh hoặc trung gian tuỳ các trường hợp.
f
B
:tần sè trong băng cần thu.Nếu tính theo yêu cầu về độ chọn lọc,đối với độ
chọn lọc tần số ảnh và tần số lân cận f
B
= f
Bmax
.Đối với độ chọn lọc tần số
trung gian,phải lấy tần số nào gần tần số trung gian nhất trong hai tần số f
min

và f
max
.
Công thức trên được tính gần đúng là:ξ=Q
tdcl
.2∆f/ f
B
(1)
Trong đó:f

n
= f
B
-2 f
tg
, ∆f=2 f
tg
.
Mạch vào dùng mạch cộng hưởng đơn:
S
MV
:độ chọn lọc tần số ảnh.Theo chỉ tiêu cấp một, S
MV
=22dB.Vậy ξ=21,9.
Thay ξ vào (1) ta có Q
tdcl
=61,5.
Ta có Q
td
> Q
tdcl
.Vậy chọn Q
td
=62.
Hệ số phẩm chất của bản thân mạch cộng hưởng phải thoả mãn điều
kiện:Q
o
> Q
td
Khi làm việc ở tần số cao(trên 30 MHz),ta có:

Vậy ta chọn Q
o
=2Q
td
=2.62=124.
3.Xác định C
gh
và L
gh
:
Mạch cộng hưởng vừa ghép điện cảm vừa ghép điện dung với anten,mạch
này có ưu điểm là hệ số truyền đạt đồng đều trong cả băng sóng.
Khi tính toán,ta phải quan tâm đến những thông số sau:
L
A
,C
A
,r
A
.Đó là điện cảm,điện dung ,điện trở tương đương của anten.Chúng
đều biến thiên theo tần số.
Đối với anten dài,ta có: L
A
=15-20µH,C
A
=10-20pF,r
A
=10Ω.
-Tính C
gh

:
Với d
td
=1/Q
td
=1/62,Ψ
n
=1,∆C
A
max
=20-10=10pF,L=5,6µH,
C
A
o
=15pF,ω
B
=2.∏f
B

=

458.10
6
rad.
Ta tính được:C
gh
=0,5.10

–12
F=0,5pF.

-Tính L
gh
:
L
gh
được tính theo công thức sau:
Với a
min
=f
B
min
/f
A
, f
A
là tần số của bản thân mạch sơ cấp(An ten).Thường
a
min
=1,3-3.Ta chọn a
min
=2.Từ công thức trên,ta tính được:L
gh
=2,5µH.
4.Xác định mạch lọc đối với tần số bằng trung tần:
Từ công thức :
Với C
l
chọn trong khoảng 50 đến vài trăm pF.Chọn C
l
=100pF.Vậy ta có:

5.Tổng kết:
Ta đã tính được các giá trị của các linh kiện trong mạch vào như sau:
-Mạch cộng hưởng: L=5,6µH, C
min
=6pF,C
max
=20pF.
-Mạch chọn lọc đối với tần số bằng trung tần: C
l
=100pF, L
l
=6µH.
-Mạch ghép: C
gh
=0,5pF, L
gh
=2,5µH.
-Hệ số phẩm chất của mạch cộng hưởng: Q
td
=62, Q
o
=124.
Sơ đồ chi tiết toàn máy
K§CS
K§AT
T¸ch sãng
K§ TT
T.§.K
KhuÕch ®¹i CT
Trén tÇn

M¹ch vµo
Cgh
L1
Lo
Co
C2
C 1
L g h
+
NPN
+
+
DIODE
NPN
+
+
8
+
+
NPN
+
DIODE
DIODE
NPN
NPN
+V
9V
NPN
NPN