ĐỀ ÁN TỐT NGHIỆP-Thiết kế máy thu radio AM

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH
KHOA CÔNG NGHỆ
ĐỀ TÀI: Thiết kế máy thu radio AM
Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Thị Minh
Sinh viên thực hiện : Nguyễn Đình Tuấn
Lớp : 46k, Điện tử - Viễn thông


ỏn k thut tng t GVHD: Nguyn Th Minh
Vinh, 2009
Mục lục
Mở đầu 3
Chơng 1: Tổng quan đề tài 4
1 khái niệm chung về thu radio 4
1.1 Khái niệm 4
1.2 Điều chế tín hiệu radio 4
1.3 Sử dụng tần số trung tần trong máy thu thanh 4
1.4 Phân loại máy thu Radio và sơ đồ khối của máy thu 5
1.5 Thiết kế máy thu Radio AM 6
2 Lý thuyết về máy thu radio AM 6
2.1 Mạch cộng hởng tần số 6
2.2 Máy biến áp 7
2.3 Mạch khuếch đại 10
2.4 Mạch dao động ba điểm 19
2.5 Mạch trộn tần 20
2.6 Mạch tách sóng 21
Chơng 2: Phân tích, thiết kế và tính toán 24
3 Sơ đồ khối của máy thu radio AM 24
4 Sơ đồ mạch thực hiện 24
5 Phân tính, thiết kế và tính toán chi tiêt từng khối25

5.1 Khối anten 25
5.2 khối mạch vào 25
5.3 Khối khuếch đại cao tần, khối tự tạo dao động và khối trộn
tần 26
5.4 Khối khuếch đại trung tần 29
5.5 Khối tách sóng 30
5.6 Khối khuếch đại âm tần 31
Kết luận 33
Tài liệu tham khảo 34


ti: Thit k mỏy thu radio AM SVTH : Nguyn ỡnh Tun
2
ỏn k thut tng t GVHD: Nguyn Th Minh
mở đầu
gày nay, khoa học kỹ thuật trên thế giới có nhiều
tiến bộ, nhiều thành tựu đáng kể. Nhất là các lĩnh
vực kỹ thuật, công nghệ thông tin, kỹ thuật viba,
truyền hình số, tổng đài điện thoại vô tuyến, kỹ thuật phát
thanh, đã và đang phát triễn vợt bậc. Các thiết bị điện tử
ngày càng đợc tinh gọn, siêu nhỏ nhng tính năng và hiệu quả
làm việc của chúng thì rât cao và rất bền
N
Trong lĩnh vực phát thanh, truyền hình ở nớc ta, ngày
nay đã có nhiều tiến bộ đáng kể do có nhiều nhà khoa học,
nhiều chuyên gia, nhiều kỹ s giỏi về khoa học kỹ thuật cùng
tham gia nghiên cứu và triển khai ứng dụng. Kết quả có rất
nhiều thiết bị mới đợc đa vào thay thế các thiết bị, máy móc
cũ mang lại hiệu quả kinh tế cao. Tuy vậy, về phát thanh
truyền hình cần có nhiều lĩnh vực cần tiếp tục nghiên cứu,

học hỏi và phát triễn thêm đối với ngời làm kỹ thuật phát thanh
truyền hình nói riêng và các kỹ s điện tử nói chung.
Trong đồ án kỹ thuật tơng tự này nhóm thực hiện xin
trình bày về vấn đề thu sóng radio AM qua đề tài: Thiết
kế máy thu radio AM. Trong chừng mực thời gian ngắn ngủi và
lợng kiến thức tích luỹ còn hạn chế, tài liệu cha nhiều, ngời
thực hiện chỉ khảo sát máy thu radio AM trên khía cạnh nhập
môn kỹ thuật phát thanh truyền hình. Hi vọng với đề tài này
nhóm những ngời thực hiện sẽ có thêm hiểu biết về kỹ thuật
thu sóng radio và tích luỹ thêm kiến thức phục vụ cho quá
trình học tập
Tuy có nhiều cố gắng thực hiện thành công đồ án nh-
ng không tránh khỏi những hạn chế thiếu sót, nếu có điều
kiện nhóm thực hiện sẽ nghiên cứu sâu hơn và hoàn thiện
hơn. Mong nhận đợc sự góp ý chỉ bảo thêm của thầy cô và bạn
bè để đề tài có thể hoàn thiện tốt hơn.
Em xin chân thành cảm ơn cô giáo Nguyễn Thị
Minh đã chỉ bảo tận tình trong quá trình thực hiện đề tài
này, cảm ơn tất cả các ý kiến đóng góp của các thầy cô và bạn
bè.
ti: Thit k mỏy thu radio AM SVTH : Nguyn ỡnh Tun
3
ỏn k thut tng t GVHD: Nguyn Th Minh
Nhóm sinh viên thực hiện!
Chơng I
Tổng quan đề tài
1 khái niệm chung về thu radio
1.1 Khái niệm
Máy thu radio hay còn gọi là máy thu thanh là một thiết bị
hoàn chỉnh dùng để thu nhận sóng radio mang thông tin, phục

hồi lại tín hiệu thông tin và khuếch đại đến giá trị ban đầu
và đa ra loa
1.2 Điều chế tín hiệu radio
Trong kỹ thuật radio có hai cách điều chế tín hiệu cơ
bản:
1.2.1 Điều chế biên độ AM (Amplitude Modulation)
Phơng pháp điều chế biên độ (điều biên) AM sử dụng
một sóng có tần số cao (rất lớn hơn tần số tín hiệu gọi là
sóng mang) phối hợp với tín hiệu để tạo ra một dạng sóng có
tần số là tần số sóng mang, nhng biên độ thay đổi theo dạng
sóng tín hiệu. Sóng AM đợc phát ra ngoài không gian.
Sóng AM trong radio đợc chia thành các dãi tần:
- Sóng trung MW (medium wave) có tần số từ 530 KHz
1600 KHz.
- Sóng ngắn 1 SW1 (short wave) có tần số từ 2.3 MHz 7
MHz.
- Sóng ngắn 2 SW2 (short wave) có tần số từ 7 MHz 22
MHz.
ti: Thit k mỏy thu radio AM SVTH : Nguyn ỡnh Tun
4
ỏn k thut tng t GVHD: Nguyn Th Minh
Khi nói đến dải tần của một băng sóng, tức là nói đến tần
số sóng mang của dải tần đó.
1.2.2 Điều chế tần số FM (Frequency Modulation)
Khác với điều biên, điều chế tần số (điều tần) FM là làm
thay đổi tần số sóng mang theo biên độ tín hiệu. Tần số
sóng mang FM rất lớn hơn tần số sóng mang trong AM. Dải tần
FM từ 88 MHz 108 MHZ. Khi điều chế FM .
Trong hai cách điều chế, thì phơng pháp điều chế
FM cho tín hiệu đến nơi thu trung thành hơn, ít sai lệch hơn

là điều chế AM, bởi vì đờng truyền ảnh hởng rất ít đến tần
số sóng truyền, nhng lại tác động rất lớn lên biên độ của nó.
Tuy nhiên, sóng FM vì tần số rất lớn hơn tần số AM nên không
truyền đợc xa nh sóng AM.
1.3 Sử dụng tần số trung tần trong máy thu thanh
Trong phần thu radio, tín hiệu lối vào rất bé, cần phải
khuếch đại nhiều lần. Một mạch khuếch đại với hệ số khuếch
đại lớn và không gây méo trong suốt toàn giải tần là điều
không thể thực hiện đợc. Vì vậy ngời ta đa tín hiệu cần
khuếch đại RF (Radio frequency) về một tần số trung gian cố
định, gọi là tần số trung tần IF (Intermediate frequency).
Trong AM thì IF là 455 KHz, còn trong FM thì IF là 10.7 MHz.
1.4 Phân loại máy thu radio và sơ đồ khối của máy thu
Căn cứ vào cấu trúc sơ đồ mà ngời ta chia máy thu thanh
thành hai loại
1.4.1 Máy thu thanh khuếch đại thẳng
Tín hiệu cao tần thu từ Anten đợc khuếch đại thẳng và
đa đến mạch tách sóng, mạch khuếch đại âm tần mà không
qua mạch đổi tần. Đối với dạng này, cấu trúc sơ đồ của máy
đơn giản nhng chất lợng thu sóng không cao, độ chọn lọc
kém, không ổn định và khả năng thu không đồng đều trên
cả băng sóng. Vì vậy loại máy thu này gần nh không còn đợc sử
dụng.
1.4.2 Máy thu thanh đổi tần
ti: Thit k mỏy thu radio AM SVTH : Nguyn ỡnh Tun
5
ỏn k thut tng t GVHD: Nguyn Th Minh
Tín hiệu cao tần đã điều chế thu từ Anten đợc khuếch
đại lên và biến đổi về một tần số trung gian không đổi gọi là
tần số trung tần IF. Trung tần này đợc chọn thấp hơn cao tần.

Tín hiệu trung tần này sau khi đi qua vài bộ khuếch đại trung
tần sẽ đợc đa đến mạch tách sóng, mạch khuếch đại âm tần
và đa ra loa. Sơ đồ khối của một máy thu đổi tần có dạng nh
sau:
Hình 1.1 Sơ đồ máy thu đổi tần
Máy thu đổi tần có những u điểm là độ khuếch đại
đồng đều hơn trên tất cả các băng sóng vì tần số trung tân
tơng đối thấp và ổn định khi tín hiệu vào thay đổi.
- Mạch vào: làm nhiệm vụ chọn lọc các tín hiệu cần thu và
loại trừ các tín hiệu không cần thu cũng nh các nhiễu khác nhờ
có mạch cộng hởng, tần số cộng hởng đợc điều chỉnh đúng
bằng tần số cần thu f
0
.
- Khuếch đại cao tần: nhằm mục đích khuếch đại bớc
đầu cho tín hiêu cao tần thu đợc từ Anten.
- Bộ đổi tần: gồm mạch dao động nội và mạch trộn tần.
Khi trộn hai tần số của tín hiệu dao động nội f
n
và tín hiệu
cần thu f
0
ta đợc tần số trung gian hay còn gọi là trung tần IF
giữa tần số dao động nội và tần số cần thu.
f
tt
= f
n
f
0

= const.
Khi tần số tín hiệu từ đài phát thay đổi từ f
0min
đến f
0max
thì tần số dao động nội cũng phải thay đổi từ f
nmin
đến f
nmax
để bảo đảm hiệu số giữa chúng luôn luôn bằng hằng số.
ti: Thit k mỏy thu radio AM SVTH : Nguyn ỡnh Tun
Mạc
h
vào
KĐ
RF
KĐ
IF
KĐ
âm
tần
Trộn
tần
Dao
độn
g
nộin
Tách
sóng
6

ỏn k thut tng t GVHD: Nguyn Th Minh
Đối với máy thu điều biên (AM): f
n
= 455 KHz hoặc 465
KHz.
Đối với máy thu điều tần (FM): f
n
= 10.7 MHz.
- Bộ khuếch đại trung tần: có nhiệm vụ khuếch đại tín
hiệu trung tần đến một giá trị đủ lớn để đa vào mạch tách
sóng. Đây là một tần khuếch đại chọn lọc tải là một tần số
cộng hởng có tần số cộng hởng bằng tần số trung tần.
- Tách sóng: có nhiệm vụ tách tín hiệu âm tần ra khỏi tín
hiệu sóng mang cao tần sau đó đa qua mách khuếch đại âm
tần trớc khi đa qua loa.
1.5 Thiết kế máy thu radio AM
Trong phạm vi đề tài này ngời thực hiện chỉ thiết kế một
máy thu sóng radio điều chế biên độ AM. Máy thu radio AM
này hoạt động theo nguyên lý máy thu đổi tần, có sơ đồ khối
nh ở hình 1.1. Để đơn giản, máy thu radio AM đợc thiết kế
để thu đợc sóng trung MW (medium wave) có tần số từ 530
KHz 1600 KHz. Máy thu phải hoạt động ổn định, có độ
chống nhiễu cao, chất lợng âm thanh tơng đối.
2 Lý thuyết máy thu radio AM
2.1 Mạch cộng hởng tần số
Dùng mạch dao động LC mắc song song để tạo sự cổng h-
ởng với tần số cần thu. Ta thờng sử dụng sơ đồ sau đây:
Hình 1.2 Mạch LC dùng làm mạch cộng hởng tần số.
Trở kháng tơng đơng của mạch:
t

Z

=
CL
CL
ZZ
ZZ
+
=
1LC
L
2
+




LC
L
2


=
C
1

ti: Thit k mỏy thu radio AM SVTH : Nguyn ỡnh Tun
7
ỏn k thut tng t GVHD: Nguyn Th Minh

V
LC
Trạng thái
0 V L đóng mạch
0

0
Z
L
= Z
c
Vô hạn V C đóng mạch
Bảng 1.1 Bảng trạng thái của mạch LC
Khi Z
L
= Z
c
, mạch điện cổng hởng tai tần số

=
0

và
đợc tính bằng:

L =
C
1

hay

0

=
LC
1
Tần số cộng hởng: f
0
=
LC2
1

Khi giá trị tụ xoay C thay đổi ta sẽ có các tần số cộng
hởng khác nhau. Điều này đợc ứng dụng để thu đợc nhiều kênh
trong máy thu thanh.
2.2 Máy biến áp
2.2.1Định nghĩa và ký hiệu
Biến áp là thiết bị để biến đổi điện áp xoay chiều, cấu
tạo gồm một cuộn cấp (đa điện áp vào) và một hay nhiều
cuộn thứ cấp (lấy điện áp ra sử dụng) cùng quấn trên một lỏi từ
có thể là lá thép hoặc lõi ferit. Để tránh dòng điện Fuco chạy
trong mạch và làm nóng mạch các lá thép làm lõi đợc dát mỏng
và ghép cách điện với nhau.
Trong mạch điện biến áp đợc ký hiệu nh sau:
Hình 1.3 Kí hiệu của biến áp.
ti: Thit k mỏy thu radio AM SVTH : Nguyn ỡnh Tun
8
ỏn k thut tng t GVHD: Nguyn Th Minh
Trong đó:
N
1

: Số vòng dây cuộn sơ cấp U
1
: Điện áp vào
cuộn sơ cấp
N
2
: Số vòng dây cuộn thứ cấp U
2
: Điện áp ra
cuộn thứ cấp
2.2.2 Nguyên lý làm việc
Khi đặt vào cuộn sơ cấp một điện áp xoay chiều hình
sin U
1
, trong lõi thép xuất hiện một từ trờng biến thiên theo quy
luận điện áp vào. Từ trờng biến thiên làm xuất hiện từ thông
biến thiên, từ thông biến thiên này cảm ứng sang cuộn thứ cấp
làm xuất hiện một điện áp xoay chiều hình sin. Điện áp, số
vòng dây cuộn sơ cấp và điện áp, số vòng dây cuộn thứ cấp
liên hệ theo công thức sau:
2
1
U
U
=
2
1
N
N
=

1
2
I
I
2.2.3 Công suất
Công suất của máy biến áp phụ thuộc vào tiết diện của lõi
từ, và phụ thuộc vào tần số của dòng điện xoay chiều, biến áp
hoạt động ở tần số càng cao thì công suất càng lớn. Công suất
vào ra của máy biến áp đợc tính theo công thức sau:
P
1
= U
1
I
1
; P
2
=U
2
I
2
Khi hiệu suất của máy biến áp cao thì: P
1


P
2
suy ra
U
1

I
1


U
2
I
2
2.2.4 Phân loại máy biến áp
- Biến áp nguồn và âm tần
Hình 1.4 Biến áp nguồn
ti: Thit k mỏy thu radio AM SVTH : Nguyn ỡnh Tun
9
ỏn k thut tng t GVHD: Nguyn Th Minh
Biến áp nguồn thờng gặp trong Cassete, Âmly, biến
áp này hoạt động ở tần số điện lới 50 Hz lõi biến áp sử dụng
các lá Tônsilic hình chữ E và I ghép lại biến áp này có tỷ số
vòng / vol lớn
Biến áp âm tần sử dụng làm biến áp đảo pha và ra loa
trong các mạch khuếch đại công suất âm tần. Biến áp sử dụng
các lá Tônsilic làm lõi từ nh biến áp nguồn nhng lá Tônsilic trong
biến áp âm tần mỏng hơn để tránh tổn hao, biến áp âm tần
hoạt động ở tần số cao hơn cho nên có tỷ số vòng / vol thấp
hơn Khi thiết kế biến áp âm tần ngời ta thờng lấy giá trị tần
số trung bình khoảng 1 KHz đến 3 KHz.
- Biến áp xung và cao áp
Hình 1.5 Biến áp xung và cao áp
Biến áp xung là biến áp hoạt động ở tần số cao khoảng
vài chục KHz nh biến áp trong các bộ nguồn xung, biến áp cao
áp. Lõi biến áp xung làm bằng ferit do hoạt động ở tần số cao

nên biến áp xung cho công suất rất mạnh, so với biến áp nguồn
thông thờng có cùng trọng lợng thì biến áp xung cho công suất
mạnh gấp hàng chục lần.
2.2.5Tính số vòng dây, diện tính lõi từ, đờng kính
dây quấn
Diện tích lõi từ:
S
=
)3.18.0( ữ
2
P
Đối với tần số thấp 50 Hz diện tích của lõi từ đợc tính theo
công thức:
S
=
2
mm/A3
)A(I
ti: Thit k mỏy thu radio AM SVTH : Nguyn ỡnh Tun
10
ỏn k thut tng t GVHD: Nguyn Th Minh
Đờng kính của dây quấn theo chỉ tiêu mật độ dòng 3
A/mm
2
:
4
d
S
2

=
suy ra

=
S
2d
Số vòng dây đợc tính theo công thức: số vòng dây / vol
=
)cm(S
45
2
. Nên suy ra:
11
UN =
)cm(S
45
2
;
22
UN =
)cm(S
45
2
2.3 Mạch khuếch đại
2.3.1 Mạch phân cực và khuếch đại tín hiệu nhỏ dùng
BJT
Ta biết BJT có thể hoạt động trong 3 vùng:
- Vùng tác động (Vùng khếch đại hay tuyến tính): lớp tiếp
giáp BE phân cực thuận, lớp BC phân cực thuận.
- Vùng bảo hoà: lớp tiếp giáp BE phân cực thuận, lớp BC

phân cực thuận.
- Vùng ngng: lớp BE phân cực nghịch
Tuỳ theo nhiệm vụ mà hoạt động của transistor phải đợc
đặt trong vùng nào. Nh vậy, phân cực các transistor là đa các
điện thế một chiều vào các cực của transistor nh thế nào để
transistor hoạt động ở vùng mong muốn. Dĩ nhiên ta còn phải
thực hiện một số biện pháp khác để ổn định hoạt động của
transistor nhất là khi nhiệt độ của transistor thay đổi.
a. Phân cực cố định (Fixed Bias):
Phơng pháp chung để phân
giải mạch cực gồm ba bớc:
- Bớc 1: Dùng mạch điện ngõ
vào để xác định dòng điện ngõ
vào (I
B
hoặc I
E
).
- Bớc 2: Suy ra dòng điện ngõ
ra từ quan hệ I
C
=

I
B
, I
C
=

I

E
.
ti: Thit k mỏy thu radio AM SVTH : Nguyn ỡnh Tun
11
ỏn k thut tng t GVHD: Nguyn Th Minh
- Bớc 3: Dùng mạch điện ngõ ra để xác định các thông số
còn lại (điện thế tại các chân, giữa các chân cửa BJT ).
áp dụng vào mạch điện hình 1.6 ta có:
- Mạch ngõ vào:
CC
V
-
B
R
B
I
-
BE
V

=

0
, suy ra
B
BECC
B
R
VV
I

=
. Với V
BE
= 0.7V nếu
BJT là Si và V
BE
= 0.3V nêu BJT là Ge. Suy ra I
C
=

I
B
.
- Mạch ngõ ra:
CECCCC
VIRV +=
hay
CCCCCE
IRVV =
Sự liên hệ giữa I
C
và I
B
sẽ quyết định xem BJT có hoạt
động trong vùng tuyến tính hay không. Để BJT hoạt động trong
vùng tuyến tính thì V
C
> V
B

= V
BE
. Suy ra V
C
= V
CC
R
C
I
C
= V
CE
>V
BE
= 0.7. Hay
C
CC
C
R
V7.0V
I

<
, nếu
C
I
dần tới
C
CC
R

V7.0V
BJT sẽ đi
dần vào hoạt động ở vùng bảo hoà. Từ điều kiện này và liên hệ
I
C
=

I
B
ta tìm đợc trị số tối đa của I
B
, từ đó chọn đợc trị số R
B
sao cho thích hợp.
Nếu V
CE
= 0 khi đó
C
CC
C
R
V
I =
(thực ra V
CE


= 0.2V) suy ra V
C
<

V
B
tức là lớp tiếp giáp BC phân cực thuận nên BJT hoạt động
trong vùng bảo hoà. Lúc này dòng I
C
đợc gọi là dòng bảo hoà, kí
hiệu là I
Csat
.
b. Phân cực bằng cầu chia điện thế (Voltage Divider
Bias):
Mạch cơ bản có dạng nh hình 1.7. Dùng định lý Thevenin
biến đổi thành mạch tơng.
Trong đó:
R
BB
= R
1
// R
2
=
21
21
RR
RR
+
V
BB
= V
CC

21
21
RR
RR
+
- Mạch ngõ vào:
ti: Thit k mỏy thu radio AM SVTH : Nguyn ỡnh Tun
12
Hình 1.6 Sơ đồ phân
cực cố định.
Hình 1.7 Sơ đồ phân cực
bằng cầu chia thế
ỏn k thut tng t GVHD: Nguyn Th Minh
V
BB
= R
BB
I
B
+ V
BE
+ R
E
I
E
Thay I
E
= (1+

)I

B
. Suy ra
EBB
BEBB
B
R)1(R
VV
I
++

=
, ta tính đợc I
C
=

I
B
.
- Mạch ngõ ra:
V
CE
= V
CC
- R
C
I
C
- R
E
I

E
, vì I
C


I
E
suy ra V
CE
= V
CC
(R
C
+
R
E
)I
C
. Ngoài ra:
V
C
= V
CC
R
C
I
C
; V
B
= V

BB
R
B
I
B
; V
E
= R
E
I
E


R
E
I
C
.
Dòng bảo hoà trong trờng hợp này I
C
= I
CSat
=
EC
CC
RR
V
+
.
c. Phân cực ổn định cực phát (Emitter Stabilized Bias):

Mạch cơ bản giống mạch phân cực cố định, nhng ở cực
phát mắc thêm một điện trở R
E
xớng mass.
- Mạch ngõ vào:
V
CC
= R
B
I
B
+ V
BE
+ R
E
I
E
.
Thay I
E
= (1 +

)I
B
, suy ra
EB
BECC
B
R)1(R
VV

I
++

=
. Suy ra I
C
=

I
B
- Mạch ngõ ra:
V
CC
= R
C
I
C
+ V
CE
+ R
E
I
E
, trong đó I
E


I
C
Suy ra V

CE
= V
CC
(R
C
+ R
E
)I
C
.
Trong mạch phân cực cố định, bằng cách cho nối tắt
giữa cực thu và cực phát ta tìm đợc dòng điện cực thu bảo
hoà I
Csat
EC
CC
CSat
RR
V
I
+
=
. Ta thấy khi thêm R
E
vào I
CSat
nhỏ hơn trong tr-
ờng hợp phân cực cố định, tức BJT dễ bảo hoà hơn.
d. Phân cực với hồi tiếp điện thế (Dc Bias With Voltage
Feedback):

- Mạch ngõ vào:
V
CC
= R
C
I

C
+ V
BE
+ R
B
I
B
+ R
E
I
E
với
ti: Thit k mỏy thu radio AM SVTH : Nguyn ỡnh Tun
13
Hình 1.8 Sơ đồ
phân cực ổn định
cực phát
Hình 1.9 Sơ đồ
phân cực với hồi
tiếp điện thế
ỏn k thut tng t GVHD: Nguyn Th Minh
I

C
= I
C
+ I
B
= I
E


I
C
=

I
B
. Suy ra ta tính đợc:
)RR(R
VV
I
ECB
BECC
B
++

=
. Tính đợc I
C
=

I

B
- Mạch ngõ ra:
V
CE
= V
CC
(R
C
+ R
E
)I
C
.
2.3.2 Tính khuếch đại của BJT
Xem mạch điện hình 1.10
Giả sử đa một tín hiệu xoay chiều có dạng sin, biên độ
nhỏ vào chân B của BJT nh hình vẽ. Điện thế ở chân B ngoài
thành phần phân cực V
B
còn có thành phần xoay chiều của tín
hiệu v
i
(t) chồng lên: V
B
(t) = V
B
+ v
i
(t).
Các tụ C

1
, C
2
ở ngõ vào và ngõ ra đợc chọn nh thế nào để
có thể xem nh nối tắt Dung kháng rất nhỏ ở tần số tín hiệu.
Nh vậy tác dụng của các tụ liên lạc C
1
, C
2
là cho thành phần xoay
chiều của tín hiệu đi qua và ngăn thành phần phân cực một
chiều.
- Khi v
B
(t) < V
B
, tức bán kỳ dơng của tín hiệu V
BE
tăng tức
dòng I
B
tăng và do đó I
C
=

I
B
nên dòng cực thu I
C
cũng tăng. Do

đó điện thế tại cực thu v
C
(t) = V
CC
R
C
i
C
(t) giảm hơn trị số
tĩnh V
C
.
- Khi v
B
nhỏ hơn V
B
, tức bán kỳ âm của tín hiệu, dòng I
B
giảm đa đến dòng I
C
cũng giảm và dòng v
C
(t) tăng.
Nh vậy ở mạch trên ta thấy v
C
(t) biến thiên ngợc chiều với
v
B
(t) tức v
0

(t) ngợc pha với v
i
(t)
2.3.3 Mạch khuyếch đại công suất
a, Chế độ công tác và định điểm làm việc cho tần
khuếch đại công suất
Tuỳ thuộc vào chế độ công tác của transistor, ngời ta
phân biệt: bộ khuếch đại chế độ A, AB, B, và C. Đồ thị trên
hình 1.12 minh hoạ các chế độ khác nhau của tần khuếch đại
ti: Thit k mỏy thu radio AM SVTH : Nguyn ỡnh Tun
14
Hình 1.10
Hình 1.11 giản
đồ thời gian tín
hiệu vào và ra
ỏn k thut tng t GVHD: Nguyn Th Minh
và dạng dòng điện ra trên colecto ứng với các chế độ đó.
Hình 1.12 còn cho thấy miền làm việc cho phép của một
transistor khuếch đại. Với các chế độ khác nhau, góc cắt


cũng khác nhau.
Hình 1.12 Đặc tuyến ra của transistor và dạng sóng ra
của transistor ứng với chế độ công tác khác nhau.
Chế độ A tín hiệu đợc khuếch đại gần nh tuyến tính,
góc

= T/2 = 180
0
. Khi tín hiệu vào hình sin thì ở chế độ A

dòng tĩnh colecto luôn luôn lớn hơn biên độ dòng ra. Vì vậy
ti: Thit k mỏy thu radio AM SVTH : Nguyn ỡnh Tun
I
C
P
Cma
x
Hypebo
l công
suất
B
AB
A
0
U
CE MAX
Khu vực
tắt
Khu vực
bảo hoà
i
C
U
CE
i
C
I
CO
A
t

2
t
1
t
i
C
I
CO
AB
t
2
t
1
t
B
t
2
t
1
t
i
C
i
C
C
t
2
t
1
t

15
ỏn k thut tng t GVHD: Nguyn Th Minh
hiệu suất của bộ khuếch đại chế độ A rất thấp (<50%). Do đó
chế độ A chỉ dùng trong trờng hợp công suất nhỏ (P
r
< 1W).
Chế độ AB có góc cắt 90
0
<

< 180
0
. ở chế độ này có
thể đạt hiệu suất cao hơn chế độ A (< 70%), vì dòng tĩnh
I
C0
lúc này nhỏ hơn dòng tĩnh ở chế độ A. Điểm làm việc nằm
trên đặc tuyến tải gần khu vực tắt của transistor.
Chế độ B có góc cắt

= 90
0
. Điểm làm việc tĩnh đợc xác
định tại U
BE
= 0. Chỉ một nữa chu kỳ âm (hoặc dơng) của
điện áp vào đợc transistor khuếch đại.
Chế độ Ccó góc cắt

< 90

0
. Hiệu suất chế độ C khá cao
(lớn hơn 78%), nhng méo rất lớn. Nó thờng đợc dùng trong các
bộ khuếch đại tần số cao và dùng với tải cộng hởng để có thể
lọc ra dợc hài bậc nhất nh mong muốn. Chế độ C còn đợc dùng
trong mạch logic và mạch khoá.
Điểm làm việc tĩnh đợc xác định trong khu vực cho phép
trên đặc tuyến transistor (hình 1.12). Khu vực đó đợc giới hạn
bởi: hyperbol công suất, đờng thẳng ứng với dòng colecto cực
đại, đờng thẳng ứng với điện thế colecto emito cực đại, đ-
ờng cong phân cách với khu vực bảo hoà và đờng thẳng phân
cách với khu vực tắt của transistor. ở chế độ động (khi có tín
hiệu vào), điểm làm việc có thể vợt ra ngoài hyperbol công
suất (nếu vẫn đảm bảo đợc điều kiện công suất tổn hao nhỏ
hơn công suất tổn hao cho phép), nhng không đợc vợt quá các
giới hạn khác.
b. Mạch khuếch đại đẩy kéo
- Những vấn đề chung về tầng khuếch đại đẩy kéo:
Để tăng công suất, hiệu suất và giảm méo phi tuyến, ngời
ta dùng tầng khuếch đại đẩy kéo. Tầng khuếch đại đẩy kéo
là tầng gồm có hai phần tử tích cực mắc chung tải. Để biểu
diễn và phân loại các sơ đồ đẩy kéo, có thể dùng sơ đồ cầu
nh hình 1.13
ti: Thit k mỏy thu radio AM SVTH : Nguyn ỡnh Tun
16
ỏn k thut tng t GVHD: Nguyn Th Minh
Hình 1.13 Phân loại các tầng khuếch đại đẩy kéo.
a) sơ đồ đẩy kéo song song; b) sơ đồ đẩy kéo nối tiếp.
Trong sơ đồ đẩy kéo song song, các phần tử tích cực đ-
ợc mắc trong các nhánh bên trái của cầu. Trong các nhánh phải

của cầu là điện trở tải, có điểm giữa nối với nguồn cung cấp
có điểm giữa nối với tải, tải nằm trong nhánh chéo của cầu.
Ngợc lại, trong sơ đồ đẩy kéo nối tiếp nguồn cung cấp có
điểm giữa nối với tải, tải nằm nằm trong nhánh chéo của cầu.
Tóm lại sơ đồ đẩy kéo song song có các phần tử tích cực đấu
song song về mặt một chiều và sơ đồ đẩy kéo nối tiếp có
các phần tử tích cực đấu nối tiếp về mặt một chiều.
Các tầng đẩy kéo có thể làm việc ở chế độ A, AB hoặc
B, nhng thông thờng ngời ta hay dùng chế độ AB hoặc B. ở chế
độ B, điểm làm việc đợc chọn sao cho dòng điện ra ở chế
độ tĩnh I
r0
bằng không và điện áp ra ở chế độ tĩnh U
r0
bằng
điện áp nguồn cung cấp. Mỗi transistor chỉ khuếch đại một
nữa dơng hoặc một nữa âm tín hiệu vào. Hai na tín hiệu
này sẽ đợc tổng hợp lại thành tín hiệu hoàn chỉnh trên điện
trở tải.
Tuy nhiên, ở chế độ B phải lu ý đến méo tín hiệu sinh ra
khi điểm làm việc chuyển tiếp từ transistor khác, Méo này đợc
khắc phục bằng cách cho tầng ra làm việc ở chế độ AB.
- Sơ đồ đẩy kéo song song:
Tất cả các sơ đồ đẩy kéo song song đều phải dùng
biến áp ra để phối ghép giữa hai nữa điện trở tải R
t
. Mạch
ti: Thit k mỏy thu radio AM SVTH : Nguyn ỡnh Tun
Phần
tử

KĐ
Phần
tử
KĐ
U
CC
t
t
Phần
tử
KĐ
Phần
tử
KĐ
R
t
U
CC
a) b)
17
ỏn k thut tng t GVHD: Nguyn Th Minh
điện nguyên lý biểu diễn trên hình 1.14. Để có điện áp đặt
vào hai transistor ngợc pha, dùng biến áp BA
1
.
Hình 1.14 Tầng công suất đẩy kéo song song
Nếu điện áp đặt vào có dạng sin thì hai transistor thay
nhau khuếch đại hai nữa hình sin, vì điện thế đầu cuộn thứ
cấp BA
1

ngợc pha. Các điện trở R
1,
R
2
đợc chọn sao cho dòng
tĩnh qua chúng nhỏ (chế độ AB). Khi cho R
2
= 0 thì U
B
= 0, do
đó bộ khuếch đại làm việc ở chế độ B. ở chế độ AB dòng
tĩnh colecto nằm trong khoảng (10
ữ
100)
à
A. Hai nữa hình sin
của điện áp đợc phối hợp lại trên biến áp BA
2
. Điện trở của mỗi
transistor đợc xác định nh sau: R

t
= n
2
R
t
, trong đó n là hệ số
của máy biến áp: n = N
1
/N

2
, N
1
, N
2
theo thứ tự là số vòng dây
của một nữa cuộn sơ cấp và số vòng của cuộn thứ cấp. Vậy ta
có quan hệ:
ti: Thit k mỏy thu radio AM SVTH : Nguyn ỡnh Tun
Đờng tải xoay
chiều
U
CC
U
CE
I
C
U
CER
U
CE
t
0
U
CE
P
0
, P
r
, P

C
U
r
/ U
r
max
10,5 0,64
P
r
P
C max
P
0 max
0,78P
0m
ax
R
t
U
r
N
2
I
rX
U
V
N
a
I
C1

N
1
BA
2
BA
1
I
C2
T
2
T
1
N
b
R
1
R
2
b)
a)
c)
18
ỏn k thut tng t GVHD: Nguyn Th Minh
I
C
= U
CE
/R

t

và U
CE
= nU
r
Công suất ra của mạch:
t
2
2
CE
t
2
r
r
Rn2
U
R2
U
P ==
Biên độ điện áp ra cực đại giữa colecto và emito của một
transistor (hình 1.14b): U
CEMAX
= U
CC
- U
CER

Do đó nhận đợc công suât cực đại:
t
2
2

CERCC
maxr
Rn2
)UU(
P

=
Nếu giả thiết bộ khuếch đại làm việc ở chế độ B, ta tính
đợc dòng colecto trung bình:

==

C
2/T
0
CC
I
dt)t(i
T
1
i
.
Do đó công suất cung cấp một chiều:
t
2
CCCE
CCC0
Rn
UU
2

UI
2
P

=

=
Vậy công suất cung cấp một chiều phụ thuộc vào mức
điện áp ra U
CE
(xem hình 6.10c). Công suất tiêu hao trên
colecto là hiệu công suất cung cấp P
0
với công suất ra tải P
r
.
Thay P
0
và P
r
vào ta có:
t
2
2
CE
t
2
CCCE
r0C
Rn2

U
Rn
UU
2
PPP

==
.
P
C
thay đổi theo U
CE
và đạt cực đại khi:
CCCE
U
2
U

=
.
ở chế độ B, công suất tổn hao cực đại là:
maxr
2
maxC
P
4
P

=
.

Hiệu suất cực đại của mạch:
%5,78%100
4
%100
P
P
max0
maxr
max


=
- Sơ đồ đẩy kéo nối tiếp dùng transistor cùng loại:
Trên hình 1.15 là hai sơ đồ nối tiếp dùng transistor cùng
loại.
ti: Thit k mỏy thu radio AM SVTH : Nguyn ỡnh Tun
19
ỏn k thut tng t GVHD: Nguyn Th Minh
Hình 1.15 Tầng ra mắc theo sơ đồ đẩy kéo nối tiếp.
Để tạo tín hiệu ngợc pha đa vào bazo hai transistor T
1
và
T
2
, dùng tầng khuếch đại đảo pha T
3
. ở đây thay cho nguồn
cung cấp có điểm giữa nối đất, ngời ta dùng nguồn đối xứng
CC
U

. Trong sơ đồ, T
1
đợc mắc theo kiểu mạch colecto chung
và T
2
theo kiểu mạch emito chung. T
3
ngoài nhiệm vụ khuếch
đại đảo pha, còn làm nhiệu vụ định điểm làm việc cho T
1
và
T
2
nhờ điện áp tĩnh trên colecto và emito của nó. Trong các
mạch rời rạc thờng dùng ghép điện dung giữa tầng khuếch đại
đảo pha và tầng ra, bằng cách đó có thể định điểm làm
việc riêng cho T
1
và T
2
, các điện trở R
C
và R
E
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 đợc điều đó, vì vậy sơ đồ
trên hình 1.15a thờng gặp khó khăn trong việc chọn R
E
để

thoả mãn yêu cầu về độ méo và công suất ra. Để khắc phục
phần nào khó khăn đó, ngời ta thay điện trở R
E
bởi một điot
nh trên hình 1.15b. Điot làm nhiệm vụ hạn chế điện áp bazo
emito của T
2
, nhờ đó khắc phục đợc hiện tợng quá tải của T
2
.
Để giảm méo còn dùng mạch hồi tiếp âm gồm R
ht1
và R
ht2
.
Trong mạch hồi tiếp ta tính đợc:
v
v
ht
'
vv
R
U
III =+=
;
vht
'
v
'
v

URIU +=
.
Suy ra:
vuv1htth
'
v
UKURIU =+=
. Do đó hệ khuếch đại điện áp
của mạch khi tính đến hồi tiếp âm đợc xác định nh sau:
ti: Thit k mỏy thu radio AM SVTH : Nguyn ỡnh Tun
-U
CC
-U
CC
+U
CC
R
t
U
r
T
1
T
2
R
E
R
C
R
1

R
2
T
3
U
v
+U
CC
R
t
U
r
T
1
T
2
D
R
C
T
3
U
v
R
ht1
I
ht
R
ht2
U

v
I
v
a) b)
20
ỏn k thut tng t GVHD: Nguyn Th Minh
v1ht2ht1htu
u
2ht
1ht
'
v
'
r
'
u
R/RR/R1K
K
R
R
U
U
K
+++
==
, trong đó K
u
và R
V
là hệ

số khuếch đại điện áp và điện trở vào của mạch khi cha có
hồi tiếp.
2.4 Mạch dao động ba điểm
Các mạch tạo dao động LC nói chung đều có thể về kết
cấu chung theo hình 1.16. Trong dó A
1
là một bộ khuếch đại
bất kỳ (transistor, Fet, khuếch đại thuật toán, ).
Hình 1.16 Sơ đồ tổng quan của mạch tạo dao động ba điểm
Hệ số hồi tiếp:
31
1
ht
ZZ
Z
K
+
=
Hệ số khuếch đại khi có tải của mạch:
tr
t
1
d
r
Zr
Z
K
U
U
K

+
==

Với:
2t
ZZ =
)ZZ//(
31
+
Lập tích
)ZZ(Z)ZZZ(r
ZZ
KKK
312321r
12
1
ht
++++
=
Giả thiết các trở kháng Z
1
, Z
2
, Z
3
, thuần khảng:
11
jXZ =
;
22

jXZ =
và
33
jXZ =
Thay Z
1
, Z
2
, Z
3
vào tích
ht
KK
ta có:
)XX(X)XXX(r
XX
KKK
312321r
12
1
ht
++++
=
Khung dao động gồm các phần tử X
1
, X
2
và X
3
. Thờng

tần số dao động gần bằng tần số cộng hởng riêng của khung,
nên tại tần số dao động:
ti: Thit k mỏy thu radio AM SVTH : Nguyn ỡnh Tun
A
1
Z
2
Z
Z
Z
3
Z
1
E
C
U
d
B
-
+
21
ỏn k thut tng t GVHD: Nguyn Th Minh
X
1
+ X
2
+ X
3
= 0
Do đó suy ra:

31
1
1ht
XX
X
KKK
+
=
. Ta lại có: X
1
+ X
3
= - X
2
Do đó viết lại là:
2
1
1ht
X
X
KKK =
Theo điều kiện cân bằng pha, để có hồi tiếp dơng,
tông di pha do mạch khuếch đại và mạch hồi tiếp gây nên phải
bằng không tức KK
ht
> 0, do đó X
1
X
2
> 0 và X

3
trái dấu với X
1
và
X
2
. Từ đó suy ra:
- Mạch ba điểm điện cảm: X
1
, X
2
> 0 và X
3
< 0.
- Mạch ba điểm điện dung: X
1
, X
2
< 0 và X
3
> 0.
2.5 Mạch trộn tần
2.5.1 Định nghĩa
Trộn tần là quá trình tác động lên hai tín hiệu sao cho
trên đầu ra bộ trộn tần nhận đợc các thành phần tổng và hiệu
của hai tín hiệu đó.
Thông thờng một trong hai tín hiệu vào là tín hiệu đơn
âm (có một vạch phổ), tín hiệu đó gọi là tín hiệu ngoại sai và
có tần số là f
ns

. Tín hiệu còn lại là tín hiệu hửu ích với tần số f
th
cố định hoặc biến thiên trong một phạm vi nào đó. Tín hiệu
có tần số mong muốn đợc tách nhờ một bộ lọc, tần số của nó
thờng đợc gọi là tần số trung gian f
tg
.
2.5.2 Nguyên lý trộn tần
Giả sử đặc tuyến của phần tử phi tuyến đợc biễu diễn
theo chuổi Taylor sau đây:
i = a
0
+ a
1
u + a
2
u
2
+ + a
n
u
n

+
trong đó, u là điện áp đặt lên phần tử phi tuyến đợc dùng để
trộn tần. Trong trờng hợp này u = u
ns
+ u
th
.

Giả thiết: u
ns
= U
ns
cos

ns
t
u
th
= U
th
cos

th
t
Thay vào i ta có:
ti: Thit k mỏy thu radio AM SVTH : Nguyn ỡnh Tun
22
ỏn k thut tng t GVHD: Nguyn Th Minh
i = a
0
+ a
1
(U
ns
cos

ns
t + U

th
cos

th
t) +
2
a
2
(U
2
ns
+ U
2
th
) +
2
a
2
(U
2
ns
cos

ns
t + U
2
th
cos

th

t) + a
2
U
ns
U
th
[cos(

ns
+

th
)t + cos(

ns
-

th
)t]+
Vậy tín hiệu ra gồm có thành phần một chiều, thành
phần cơ bản:

ns
,

th
; các thành phần tần số tổng và hiệu

ns

th
, các thành phần bậc cao: 2

ns
, 2

th
. Tính các vế tiếp theo
của biểu thức trên ta thấy trong dòng điện ra còn có các thành
phần bậc cao:

=
thns
mn
,
trong đó m, n là nhng số nguyên dơng.
Nếu trên đầu ra của bộ trộn tần, lấy tín hiệu có tần số

=

ns




th
, nghĩa là chọn m = n =1 thì ta có trộn tần đơn
giản. Trờng hợp chọn m, n > 1 thì có trộn tần tổ hợp.

Thông thờng ngời ta hay dùng trộn tần đơn giản. Trong
đoạn sóng mét và desimet, để nâng cao độ ổn định tần số
ngoại sai và giảm ảnh hởng tơng hổ giữa mạch ngoại sai và
mạch tín hiệu, ngời ta có thể dùng trộn tần tổ hợp với tín hiệu
ra:

= n

ns
-

th
(n

2).
2.5.3 Phân loại
Có thể phân loại mạch trộn tần theo nhiều cách.
- Khi phân loại theo phần tử tích cực dùng để trộn tần,
ngời ta phân biệt trộn tần dùng phần tử tuyến tính tham số
(mạch nhân) và trộn tần dùng phần tử phi tuyến (điot,
transistor lỡng cực, Fet, ).
- Cũng có thể phân loại theo sơ đồ trộn tần (trộn tần
điot, trộn tần transistor, ) hoặc theo cách chuyển phổ tc
chuyển phổ về phía tần số cao hoặc tần số thấp tuỳ thuộc
vào vị trí tơng đối giữa tần số tín hiệu f
th
ở đầu vào và tần
số trung gian f
tg
ở đầu ra.

2.5.4
ti: Thit k mỏy thu radio AM SVTH : Nguyn ỡnh Tun
23
ỏn k thut tng t GVHD: Nguyn Th Minh
2.6 Mạch tách sóng
2.6.1 Khái niệm về tách sóng
Tách sóng là quá trình tìm lại tín hiệu điều chế. Tín
hiệu sau khi tách sóng phải giống dạng tín hiệu điều chế ban
đầu. Thực tế tín hiệu điều chế u
s
sau khi qua điều chế và
qua kênh truyền đa 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 đợc u

s
khác dạng với u

s
. Nh vậy tín hiệu thu đợc sau
tách sóng thờng khác với dạng tín hiệu nguyên thuỷ (tin tức) u
s
.
Vì vậy một trong những yêu cầu cơ bản đối với quá trình tách
sóng là yêu cầu về méo phi tuyến.
Tơng ứng với các điều chế, ngời ta cũng phân biệt các
loại tách sóng sau đây: tách sóng biên độ và tách sóng tần số.

2.6.2 Tách sóng biên độ
Tách sóng biên độ đợc thực hiện nhờ mạch chỉnh lu (dùng
phần tử phi tuyến) hoặc các mạch dùng phần tử tuyến tính
tham số.
a. Tách sóng biên độ bằng chỉnh lu
Có hai sơ đồ tách sóng dùng mạch chỉnh lu: sơ đồ tách
sóng nối tiếp và sơ đồ tách sóng song song. Trong sơ đồ tách
sóng nối tiếp (hình 1.17a), điot tách sóng mắc nối tiếp với tải,
còn sơ đồ tách sóng song song, điot tách sóng mắc song với
tải (hình 1.17b).
Nếu tín hiệu vào đủ lớn sao cho điot làm việc trong
đoạn tơng đối thẳng của đặc tuyến và đặc tuyến của điot
có thể coi là một đờng gấp khúc thì ta có quá trình tách sóng
tín hiệu lớn. Lúc đó quan hệ volt ampe của điot đợc biểu
diễn bởi phơng trình sau:







=
0UKhi0
0UKhiSu
i
D
DD
D
ti: Thit k mỏy thu radio AM SVTH : Nguyn ỡnh Tun

24
ỏn k thut tng t GVHD: Nguyn Th Minh
Trong các sơ đồ dới điot chỉ thông đối với nữa chu kỳ d-
ơng của dao động cao tần ở đầu vào. Hình bao của dao
động cao tần nhận đợc nhờ sự phóng nạp tụ C (hình 1.18).
Hình 1.17 Sơ đồ tách sóng biên độ bằng mạch chỉnh lu.
Sau đây ta sẽ phân tích tính toán sơ đồ tách sóng
nối tiếp rồi từ đó suy rộng ra cho sơ đồ tách sóng song song.
Theo hình 1.17 và theo biểu thức i
D
ta viết đợc dòng
điện qua điot:
i
D
= S(u
đb
- u
c
)
với u
đb
= U
T
(1 + mcos

S
t )cos

t
t, hoặc u

đb
= U
đb
=
U
đb
cos

t
t
trong đó U
đb
= U
T
(1 + mcos

S
t)
Thay biểu thức u
đb
vào biểu thức i
D
ta có: i
D
= S(U
đb
cos

S
t)

Biết rằng khi

t
t =

thì i
D
= 0, thay vào biểu thức i
D
ta
có:
0 = S(U
đb
cos

- u
C
)
Từ công thức trên ta tính đợc góc dẫn điện của điot: cos

= u
C
/U
đb
Quá trình tách sóng đợc mô tả chi tiết trên hình 1.18
ti: Thit k mỏy thu radio AM SVTH : Nguyn ỡnh Tun
RC
a
)
U

s
U

s
U
đ
b
RD
C
U

s
U

s
U
đ
b
b
)
25