Nghiên cứu và xây dựng các bài thực hành điều chế và giải điều chế AM trên bộ kit ITF-01A của hãng IWATSU

LỜI CẢM ƠN
Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến tất cả các thầy cô trong Khoa ĐiệnĐiện tử – Trường Đại học Hàng hải Việt Nam đã cùng với tri thức và tâm huyết
của mình để truyền đạt vốn kiến thức quý báu cho chúng em trong suốt khoảng
thời gian học tập tại trường.
Em đặc biệt chân thành cảm ơn giảng viên Th.S Vũ Đức Hoàn đã tận tâm
hướng dẫn em thực hiện đồ án tốt nghiệp. Nếu không có những lời hướng dẫn,
chỉ bảo tận tình của thầy thì em rất khó để có thể hoàn thiện được đồ án tốt
nghiệp của mình. Một lần nữa, em xin chân thành cảm ơn thầy!
Đồ án được thực hiện trong gần 3 tháng. Do vậy những thiếu sót là điều
chắc chắn khó có thể tránh khỏi, em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp
quý báu từ các thầy cô và các bạn học cùng lớp để đồ án được hoàn thiện hơn.
Sau cùng, em xin kính chúc tất cả các thầy cô trong Khoa Điện-Điện tử thật
dồi dào sức khỏe, niềm tin để tiếp tục thực hiện sứ mệnh cao đẹp của mình là
truyền đạt kiến thức cho thế hệ mai sau!
Trân trọng!
TP.Hải Phòng, ngày tháng năm 2015
Sinh viên thực hiện

Vũ Thị Thúy

1


LỜI CAM ĐOAN
Em xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu khoa học độc lập của riêng
mình. Tất cả các số liệu sử dụng phân tích trong đồ án đều có nguồn gốc rõ ràng
và đã được công bố theo đúng quy định. Các kết quả nghiên cứu trong đồ án đều
do em tự tìm hiểu, phân tích một cách trung thực, khách quan và phù hợp. Các
kết quả này cũng chưa từng được công bố trong bất kỳ nghiên cứu nào khác!

2

MỤC LỤC

3


DANH MỤC CÁC BẢNG
Stt

Bảng

Tên bảng

1
2
3
4

1.1.
1.2.
1.3.
1.4.

Các nút điều khiển, tác động và kết nối của ITF-011A
Các nút điều khiển, tác động và kết nối của ITF-012A
Các nút điều khiển, tác động và kết nối của ITF-013A
Các nút điều khiển, tác động và kết nối của ITF-014A

4

Tran
g
11
12
14
15


DANH MỤC CÁC HÌNH
Hìn

Tên hình

h
1.1.

Bố trí phân bố các module của kit thực hành thí nghiệm ITF-

Trang
10

01A

1.2.

Cấu trúc ITF-011A

11

1.3.

Cấu trúc ITF-012A

13

1.4.

Cấu trúc ITF-013A

15

1.5.

Cấu trúc ITF-014A

16

2.1.

a) Mạch chỉnh lưu nửa chu kì b) Mạch chỉnh lưu cả chu kì

18

2.2.

Dạng sóng ra khi thay đổi công tắc Full wave – Half wave

19

2.3.

Tín hiệu AM với các hệ số điều chế khác nhau

21

2.4.

Sơ đồ khối điều chế đơn biên bằng phương pháp lọc

23

2.5.

Sơ đồ khối nguyên lý mạch điều chế AM bằng phương pháp

24

lọc và quay pha

2.6.

Mạch điều chế cân bằng: a) dùng diode, b) dùng transistor

24

2.7.

Ch1: Chân 13 (Output) & Ch2: Chân 3 (Base)

27

2.8.

Dạng sóng điện áp tại chân Base và Emitter

27

2.9.

Dạng sóng điện áp chân Base/dòng điện chân Emitter

27

Ch1: Chân 30 (Collector) & Ch2: Chân 21 (Base)

28

Ch1: Chân 30 (Collector) & Ch2: Chân 35 (Dòng Collector)

29

Ch1: Chân 36 & Ch2: Chân 30 (Collector)

29

Ch1: Chân 21 (Base) & Ch2: Chân 28 (Dòng Emitter)

29

Dạng sóng ra tại chân 42

30

2.10
.
2.11
.
2.12
.
2.13
.
2.14
.

5


2.15
.
2.16
.
2.17
.
2.18
.
2.19
.
2.20
.

2.21
.
2.22
.
2.23
.
2.24
.
2.25
.
2.26
.
2.27
.
2.28
.
2.29
.
2.30
.
2.31
.

Ch1: Chân 21 & Ch2: Chân 28

31

Ch1: Chân 21 & Ch2: Chân 35

31

Ch1: Chân 21 & Ch2: Chân 36

31

Ch1: Chân 21 & Ch2: Chân 41

31

Dạng sóng ra 100 KHz

32

Dạng sóng chân 58

33

Ch1: Chân 58 & Ch2: chân 59

33

Sự biến dạng sóng đầu ra OUTPUT khi TR41 bị kích thích

33

Tín hiệu điều chế biên độ AM

34

Mạch tách sóng đường bao

34

Méo xảy ra khi R.C <<

34

Méo xảy ra khi R.C >>

34

Hạn chế độ gợn của đường bao

35

Nhiễu do xiên cắt

35

Đồ thị biểu diễn hiệu suất tách sóng

36

Hệ thống tách sóng biên độ đồng bộ

37

Dạng sóng trên chân số 9

40

6


2.32

Dạng sóng đầu ra của trung tần (chân số 9)

41

Dạng sóng tách nửa sóng của trung tần (Không lọc)

41

Dạng sóng sau khi tách nửa sóng /lọc (sóng điều chế)

41

Dạng sóng của chân số 9

42

Dạng sóng của chân số 9 khi thay đổi mức đầu ra của SG

43

Nguyên lý của phương pháp SEPP

44

Nguyên lý của phương pháp Bù đối xứng SEPP

45

Dạng sóng input (Đầu vào) & Output (Đầu ra)

46

Dạng sóng input (Đầu vào) & output (Đầu ra)

47

Dạng sóng chân Base (CH1) và chân Emitter (CH2) của TR4

47

Dạng sóng chân Base (CH1) và chân Emitter (CH2) của TR5

47

Dạng sóng input (Đầu vào CH1) và Collector của TR5 (CH2)

48

3.1.

Sơ đồ khối điều chế tín hiệu AM

49

3.2.

Kết nối mạch dao động tự kích dùng biến áp

49

3.3.

Tín hiệu tin tức từ chân số 13

49

3.4.

Kết nối mạch dao động phản hồi 3 khâu RC

50

3.5.

Tín hiệu sóng mang từ chân số 43

50

3.6

Kết nối mạch điều chế AM

51

3.7.

Tín hiệu đã được điều chế tại Output chân số 60

51

3.8.

Tín hiệu tin tức từ chân số 13 (Hiện tượng quá điều chế)

52

.
2.33
.
2.34
.
2.35
.
2.36
.
2.37
.
2.38
.
2.39
.
2.40
.
2.41
.

2.42
.
2.43
.

7


3.9.
3.10
.
3.11
.
3.12
.
3.13
.
3.14
.

Tín hiệu sóng mang từ chân số 43 (Hiện tượng quá điều chế)

52

Tín hiệu đã được điều chế tại chân số 60

52

Sơ đồ khối giải điều chế tín hiệu AM

53

Kết nối giải điều chế AM

54

Sơ đồ khối thu tín hiệu AM

55

Kết nối mạch thu tín hiệu AM

55

8


MỞ ĐẦU
Ngày nay chúng ta đang sống trong một thế giới thông tin, vấn đề giao tiếp
giữa con người với con người ngày càng thuận lợi và hoàn hảo hơn nhờ vào các
hệ thống thông tin liên lạc đa dạng. Vì thế mà nhu cầu học tập và làm việc trong
lĩnh vực điện tử viễn thông ngày càng tăng cao. Nắm bắt được xu hướng đó,
hãng IWATSU đã giới thiệu ra thị trường bộ kit thí nghiệm ITF-01A thuộc ITF
series nổi tiếng vốn đã quen thuộc với các nghiên cứu sinh.
Hơn thế nữa, ITF-01A là một thiết bị thực hành đơn giản với hiệu quả cao.
Với thiết kế thông minh, kết nối dễ dàng tích hợp nhiều tính năng hiện đại giúp
người thực hành có thể dễ dàng sử dụng. Cũng chính vì lí do đó, được sự nhất trí
của cán bộ hướng dẫn thầy giáo Th.S Vũ Đức Hoàn em đã được giao đề tài:
“Nghiên cứu và xây dựng các bài thực hành điều chế và giải điều chế AM
trên bộ kit ITF-01A của hãng IWATSU”.

Nội dung đồ án gồm 3 chương:
Chương 1: Kết cấu và đặc điểm kit thí nghiệm ITF-01A
Chương 2: Thực hành cơ bản trên các module của kit thí nghiệm ITF-01A
Chương 3: Xây dựng các bài thực hành thí nghiệm điều chế và giải điều chế AM
-

-

trên kit ITF-01A
Sau thời gian 3 tháng, với sự giúp đỡ của thầy giáo Th.S Vũ Đức Hoàn
cùng các thầy cô giáo trong bộ môn, em đã hoàn thành cơ bản nội dung của đồ
án. Mặc dù đã rất cố gắng nhưng do trình độ có hạn nên đồ án vẫn còn nhiều hạn
chế. Kính mong thầy cô cùng các bạn đóng góp ý kiến để đồ án có thể hoàn
thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
TP.Hải Phòng, ngày tháng năm 2015
Sinh viên thực hiện

Vũ Thị Thúy
9


CHƯƠNG I: KẾT CẤU VÀ ĐẶC ĐIỂM KIT THÍ NGHIỆM ITF - 01A
1.1.

Đặc điểm chung của kit thí nghiệm ITF-01A
ITF-01A là thiết bị cung cấp các bài thực hành về thu phát AM, bao gồm 4

khối: ITF-011A là bộ tạo tín hiệu dao động hình sin được cấu trúc bởi mạch dao
động tự kích dùng biến áp, mạch dao động phản hồi 3 khâu RC và một mạch

điều chế Collector; ITF-012A là bộ thu tín hiệu AM-RADIO bao gồm mạch đổi
tần, mạch khuếch đại trung tần, và mạch tách sóng dựa trên nền tảng hoạt động
của mạch thu AM trong hệ thống máy thu đổi tần; ITF-013A là bộ khuếch đại
âm tần bao gồm mạch khuếch đại RC hai tầng và mạch khuếch đại nguồn OTL;
cuối cùng ITF-014A là bộ nguồn bao gồm mạch chỉnh lưu, mạch lọc và mạch ổn
áp bù cung cấp nguồn điện +15VDC cho toàn bộ kit thí ngiệm ITF-01A.

Hình 1.1. Bố trí phân bố các module của kit thực hành thí nghiệm ITF-01A
Bộ kit ITF-01A là sự hợp thành của 4 khối: Bộ tạo dao động, Bộ thu tín hiệu
AM, Bộ khuếch đại âm tần, và Bộ nguồn. Bộ kit cho phép ta thực hành các bài
10


tập tổng quan về thu sóng AM, cung cấp thêm kiến thức về mạch khuếch đại - là
mạch cơ bản trong mạch điện tử.
Với rất nhiều ưu điểm, ITF-01A cung cấp các kit thí nghiệm thu phát tín
hiệu AM với bộ nguồn, bộ tạo tín hiệu dao động, bộ thu tín hiệu AM-RADIO,
bộ khuếch đại âm tần, người dùng có thể sử dụng các khối này để thiết kế những
bài thực hành mong muốn. Điều này sẽ kích thích sự sáng tạo của người dùng
cũng như cho phép họ xác định kết quả các bài thực hành một cách nhanh chóng
và chính xác. Thêm vào đó, với đồ họa được hiển thị trên bảng điều khiển, nó
cho phép người dùng có thể dễ dàng hiểu được hoạt động của mạch điện. Đặc
biệt, bộ kit không yêu cầu nguồn cấp ngoài vì bộ nguồn hoạt động như 1 mạch
trong bài thực hành. Vì ITF-01A bao gồm các khối riêng biệt nên chúng có thể
được tháo rời và bảo quản trong hộp đựng tiêu chuẩn.
1.2.
Cấu trúc và tham số kĩ thuật của các module trong bộ kit ITF-01A
1.2.1. Bộ tạo dao động – ITF-011A
MẠCH ĐIỀU CHẾ AM

MẠCH DAO ĐỘNG TỰ KÍCH DÙNG BIẾN ÁP

MẠCH DAO ĐỘNG PHẢN HỒI 3 KHÂU RC

Hình 1.2. Cấu trúc ITF-011A
ITF-011A gồm 2 mạch dao động và 1 mạch điều chế. Với tín hiệu sóng
mang 100kHz được tạo ra từ mạch dao động tự kích dùng biến áp và tín hiệu
1kHz cho bộ điều chế được tạo ra từ mạch phản hồi 3 khâu RC. Hai tín hiệu này
chính là hai tín hiệu sẽ được đưa và mạch điều chế. Trong trường hợp cần thiết
cũng có thể sử dụng tín hiệu được tạo ra từ bộ phát tín hiệu ngoài.
Bảng 1.1 Các nút điều khiển, tác động và kết nối của ITF-011A
ST

Tên

Chức năng
11


T
Điều chỉnh dao động đầu ra (tín hiệu ra), tăng tần
số bằng cách vặn núm theo chiều kim đồng hồ
Công tắc chuyển mạch dao động tự kích dùng
2 S1, S2, S3
biến áp, mạch dao động phản hồi 3 khâu RC,
mạch điều chế AM. Chọn ON để cấp nguồn
3 100kHz INPUT
Đầu nối cấp tín hiệu sóng mang 100kHz
4 +15V
Đầu nối cấp nguồn cho tất cả các mạch trong khối

5 AF INPUT
Đầu nối cấp tín hiệu sóng cho bộ điều chế
6 OUTPUT1
Đầu nối lấy dao động đầu ra 100kHz
7 OUTPUT2
Đầu nối lấy tín hiệu sóng từ bộ điều chế
8 OUTPUT3
Đầu nối lấy tín hiệu dao động ra
Các thông số kỹ thuật của module:
- Mạch dao động tự kích dùng biến áp
+ Dạng sóng hình sin đầu ra có tần số đáp ứng trong khoảng f =
1

•

-

-

AMPLITUDE 1, 2

100kHz±5kHz (0~5Vp-p hoặc nhiều hơn)
Mạch dao động phản hồi 3 khâu RC
+ Dạng sóng hình sin đầu ra có tần số đáp ứng trong khoảng f = 1kHz ±
200Hz (0~5Vp-p hoặc nhiều hơn)
+ Mạch điều chế AM
+ Tần số sóng mang xấp xỉ 100kHz
+ Tần số sóng điều chế đầu vào xấp xỉ 1kHz
Nguồn cấp: +15Vdc với sai số ±5%

12


1.2.2.

Bộ thu tín hiệu AM- RADIO – ITF-012A
MẠCH ĐỔI TẦN

MẠCH KHUẾCH ĐẠI TRUNG TẦN
MẠCH TÁCH SÓNG

Hình 1.3. Cấu trúc ITF-012A
ITF-012A gồm mạch đổi tần, mạch khuếch đại trung tần, và mạch tách sóng,
tất cả dựa trên nền tảng hoạt động của mạch thu AM trong hệ thống máy thu đổi
tần.
Tín hiệu ra từ mạch ITF-011A đóng vai trò là tin tức được đưa tới đầu vào
của ITF-012A . Tín hiệu tin tức đi tới mạch đổi tần để hạ xuống tần số trung tần.
Tín hiệu sau đổi tẩn được khuếch đại bởi các transistor Tr2 và Tr3. Sau đó tín
hiệu được đưa tới mạch tách sóng đường bao gồm các diode D1, tụ C14 và điện
trở R13.
Bảng 1.2. Các nút điều khiển, tác động và kết nối của ITF-012A
ST
T
1
2

Tên
Input circuit
EXT ANT

3

S1 (RADIO-IF)

4
5
6
7

S3
+15V
MONITOR
OUTPUT

8

VOLUME

9

S2 (AGC)

Chức năng
Mạch vào
Kết nối với anten ngoài
Khi cài đặt RADIO, lựa chọn mạch đổi tần, và cài
đặt trung tần, lựa chọn chân đầu vào IF
Công tắc nguồn. Chuyển ON để bật nguồn
Cung cấp nguồn cho tất cả mạch trong hệ thống
Giắc cho màn hình tách sóng đầu ra với tai nghe

Thu tách sóng đầu ra
Điều chỉnh tách sóng đầu ra. Vặn theo chiều kim
đồng hồ để tăng đầu ra
Thay đổi AGC của mạch khuếch đại trung tần.
Chuyển ON để bật AGC
13


10

IF FREQ
INPUT

Chân kết nối tín hiệu trung tần để điều chỉnh tần số
thích hợp của máy biến thế trung tần. (IF
transformer)

11

Núm quay lựa
chọn tần số cho
sóng radio

Núm quay này dùng để lựa chọn sóng radio mong
muốn

Các thông số kỹ thuật:
Module ITF-012A có dải tần số thu trong khoảng 520-1650kHz
Điều chỉnh IF: 455kHz với sai số ± 5kHz hoặc có thể hơn
Nguồn cấp: +15V DC với sai số ± 5%

•

-

14


1.2.3.

Bộ khuếch đại âm tần – ITF-013A

MẠCH KHUẾCH ĐẠI GHÉP RC TẦNG 1

MẠCH KHUẾCH ĐẠI OTL BÙ SEPP

MẠCH KHUẾCH ĐẠI GHÉP RC TẦNG 2

Hình 1.4. Cấu trúc ITF-013A
ITF-013A có kết cấu gồm 2 khối mạch khuếch đại: Mạch khuếch đại tín hiệu
nhỏ gồm 2 tầng khuếch đại được ghép lại với nhau thông qua tụ điện phân tầng;
mạch khuếch đại công suất đẩy kéo không sử dụng biến áp.
Bảng 1.3. Các nút điều khiển, tác động và kết nối của ITF-013A
ST
T
1
2
3

•

Tên

Chức năng

SINAL INPUT

Chân cắm đầu vào cho mạch khuếch đại RC
Công tắc nguồn cho tầng thứ 1, 2 của mạch khuếch
đại RC & mạch khuếch đại bù SEPP OTL . Chọn ON
để cấp nguồn
Cấp nguồn cho toàn bộ mạch của hệ thống

S1, S2, S3

+15V
SIGNAL
4
Tín hiệu vào cho mạch khuếch đại bù SEPP OTL
INPUT
5 B-C-E
Ổ cắm transistor
Các thông số kỹ thuật:
- Mạch khuếch đại RC
+ Hệ số khuếch đại xấp xỉ 40 dB
+ Độ rộng băng tần có giá trị nằm trong khoảng 100Hz-100kHz
-

1.2.4.

Mạch khuếch đại nguồn OTL:

+ Loại mạch: ITF-013A sử dụng loại mạch bù SEPP
+ Đầu ra cực đại: Xấp xỉ 140mW (tải 8Ω)
Nguồn cấp: +15V DC với sai số ± 5%
Bộ nguồn - ITF-014A
15


MẠCH CHỈNH LƯU

MẠCH LỌC

MẠCH ỔN ÁP BÙ

Hình 1.5. Cấu trúc ITF-014A
Thông qua thiết kế hệ thống gồm có tụ C AX, CBX và cuộn dây L1, kết hợp
chúng lại với nhau ta được bộ lọc. Khi lựa chọn Full wave - Half wave ta có
được tín hiệu 1 chiều. Nhưng để ổn áp tốt hơn thì kết cấu của bộ mạch nguồn
này có thêm 1 mạch ổn áp bù. Kết quả sau bộ mạch ổn áp bù ta có được bộ
nguồn áp chuẩn với điện áp +15V
Bảng 1.4. Các nút điều khiển, tác động và kết nối của ITF-014A
ST
T
1
2
3
6
•

Tên
S1

S2 (Full wave – Half
wave)
+15V
AC100V 5060Hz

Chức năng
Công tắc nguồn. Ấn ON: Đèn sáng khi được
cấp nguồn
Công tắc lựa chọn bộ chỉnh lưu
Chân cắm cho nguồn DC. Đạt +15V, 0-0.15A
Đầu nối 2P cho nguồn cấp AC

Các thông số kỹ thuật:
- Máy biến thế: 18Vrms, 0.3Arms (Cuộn thứ cấp)
- Điện áp ra: cấp nguồn +15V cho toàn bộ kit thí nghiệm với sai số ±10%
- Dòng điện ra: Cực đại 150mA
- Dòng điện giới hạn: xấp xỉ 250mA
- Nguồn cấp AC: AC100V với sai số ±10%, 50/60Hz
- Công suất tiêu thụ cực đại: 12VA

16


CHƯƠNG II: THỰC HÀNH CƠ BẢN TRÊN CÁC MODULE CỦA KIT
THÍ NGHIỆM ITF-01A
2.1. Thực hành trên module nguồn ITF-014A (Xem hình ITF-014A)
Tín hiệu điện AC100V được đưa vào mạch chỉnh lưu thông qua switch S1, sử
dụng switch Half wave – Full wave để lựa chọn mạch chỉnh lưu mong muốn:
Mạch chỉnh lưu nửa chu kì hoặc mạch chỉnh lưu cả chu kì.

a)
b)
Hình 2.1. a) Mạch chỉnh lưu nửa chu kì b) Mạch chỉnh lưu cả chu kì

17


Để điện áp ổn định hơn, ITF-014A sử dụng mạch lọc CLC (kiểu ) mắc
giữa diode và tải. Cuộn dây L có điện cảm lớn có tác dụng chống lại sự tăng
dòng hay giảm dòng ra khi điện áp vào tăng lúc nạp hay điện áp ra lúc phóng,
còn tụ CBX hỗ trợ thêm sự phóng nạp qua tải. Vì vậy mà điện áp ra ổn định hơn


nhiều.
Quy trình thực hành
•
Mục đích
Tìm hiểu về hoạt động của bộ nguồn ITF-014A
•
Thiết bị và dụng cụ đo
Oscilloscope (2CH hoặc nhiều hơn), máy đo kiểm tra, tụ điện.
•
Các bước thực hành
Tắt S1, sử dụng dây nối giữa các chân 2-29, 3-6, 8-14, 30-21, tiếp tục lắp
tụ điện CAX=CBX lần lượt vào giữa chân 4-5, 15-16. Sau đó bật S1. Sử dụng
oscilloscope quan sát sự khác nhau giữa dạng sóng ra chân 22 khi thay đổi công
tắc S2 Full wave – Half wave.

Hình 2.2. Dạng sóng ra khi thay đổi công tắc Full wave – Half wave
2.2.

Điều chế tín hiệu điều biên AM
2.2.1. Lý thuyết điều chế AM
a. Đặc điểm của điều chế
Để truyền thông tin đi xa, người ta đưa tin tức trong miền tần số thấp cần
được chuyển sang miền tần số cao (sóng vô tuyến). Điều chế là quá trình ghi tin
tức cần phát vào một dao động cao tần (sóng mang) nhờ biến đổi một hoặc vài
thông số nào đó như: biên độ, tần số, góc pha, độ rộng xung, hoặc biên độ và
pha... của dao động cao tần theo quy luật của tin tức.

18


Người ta phân biệt hai loại điều chế: điều chế biên độ và điều chế góc;
trong đó điều chế góc bao gồm điều tần và điều pha. Khi tải tin là tín hiệu xung
chúng ta có loại điều chế số.
Tín hiệu cao tần thường sử dụng một trong số các tín hiệu tuần hoàn có
dạng cơ bản. Đặc biệt, trong thực tế quá trình điều chế tương tự người ta chọn là
tín hiệu điều hoà sóng cao tần là: c(t) = A.cosa(t)

(2.1)

Trong đó: A - Biên độ.
+ - Góc pha.
- Tần số.
- Góc pha đầu.
Quy luật biến thiên của một thông số bất kỳ k theo tín hiệu âm tần s(t), sau
khi đã được chọn của tín hiệu cao tần c(t) có dạng thức như sau (Chú ý: Mỗi
thông số là 1 hệ số không thay đổi theo thời gian, nhưng khi được chọn làm
thông số điều chế nó sẽ là 1 hàm của thời gian hay gọi là tín hiệu phụ thuộc):
(2.2)

Trong đó: - Giá trị đầu của thông số điều chế.
- Số gia của thông số điều chế (Độ sâu điều chế).
•

Phân loại điều chế:

- Điều biên (điều chế biên độ): là quá trình làm cho biên độ của sóng mang
thay đổi theo quy luật của tin tức.
- Điều tần (điều chế tần số): là quá trình làm cho tần số của sóng mang thay
đổi theo quy luật của tin tức.
- Điều pha: là quá trình làm cho góc pha của sóng mang thay đổi theo quy
luật của tin tức.
Điều chế biên độ AM
Định nghĩa
Điều biên là quá trình làm cho biên độ tải tin (sóng mang) biến đổi theo
b.



quy luật của tin tức. Giả sử pha ban đầu của tin tức và tải tin đều bằng 0.
Tin tức có dạng:

(2.3)
19


Sóng mang hay tải tin có dạng:

(2.4)

Khi đó tín hiệu điều biên có dạng: (2.5)
Hay
, trong đó: gọi là hệ số điều chế.
Hệ số điều chế m phải thỏa mãn điều kiện: m<1 hoặc m=1. Nếu hệ số
điều chế không thỏa mãn điều kiện này thì sẽ xảy ra hiện tượng quá điều chế,
lúc này tín hiệu sẽ bị méo nghiêm trọng.

Hình 2.3. Tín hiệu AM với các hệ số điều chế khác nhau


Quan hệ năng lượng trong AM
- Công suất tải tin là công suất trung bình trong một chu kỳ tín hiệu:
(2.6)

- Công suất biên tần:
- Công suất của tín hiệu điều biên:

(2.7)
(2.8)
20


Từ các công thức trên ta thấy công suất của tín hiệu AM phụ thuộc vào hệ số
điều chế m (độ sâu điều chế). Khi m = 1 ta có: . Tín hiệu điều biên bắt đầu méo,
để giảm méo người ta thường chọn m<1. Khi đó công suất của hai biên chỉ bằng
1/3 công suất tải tin, do vậy công suất tải chỉ phụ thuộc vào thành phần tải tin –
đây chính là thành phần sóng mang không mang tin tức. Thành phần mang tin
chính là thành phần 2 biên tần nhưng có công suất rất nhỏ. Trong thực tế để tiết
kiệm công suất người ta chỉ phát đi một biên tần, thành phần sóng mang cóthể
làm suy giảm hoặc triệt tiêu.



Các chỉ tiêu cơ bản của điều biên

- Hệ số méo phi tuyền: để giảm hệ số méo phi tuyến ta phải hạn chế phạm vi
làm việc của của bộ điều chế trong đoạn tuyến tính. Khi đó phải giảm hệ số điều
chế m.
- Hệ số méo tần số: để dánh giá hệ số này người ta căn cứ vào đặc tuyến biên
độ tần số: m = f (Fs ) , với điều kiện Us = const. Hệ số méo tần số được xác định
bằng biểu thức: hoặc theo
Trong đó: m0 – Hệ số điều chế lớn nhất.
M – Hệ số điều chế tại tần số đang xét.
Các phương pháp điều chế đơn biên
Đặc điểm của điều chế đơn biên:
So với điều biên thì điều chế đơn biên có một số đặc điểm sau:


•

- Độ rộng dải tần giảm một nửa.
- Công suất phát xạ yêu cầu thấp hơn so với cùng một cự ly thông tin.
- Tạp âm phía thu giảm, so dải tần của tín hiệu hẹp hơn
•

Điều chế đơn biên bằng phương pháp lọc:
- Từ phổ của tín hiệu điều biên ta thấy, để có tín hiệu đơn biên chỉ cần
lọc đi một biên tần. Nhưng trong thực tế không làm được như vậy. Khi sóng
mang có tần số cao thì việc lọc và loại bỏ một biên tần sẽ rất khó do lúc này hai
biên rất gần nhau, nên hệ số của bộ lọc yêu cầu phải nhỏ trong khi đó việc thiết
kế bộ lọc có hệ số lọc nhỏ cực kỳ khó khăn.

21


Vì vậy trong phương pháp lọc để hạ thấp yêu cầu đối với bộ lọc, người
ta tiến hành điều chế 2 lần với tần số sóng mang phụ thấp hơn nhiều so với tần
số tải tin yêu cầu. Sơ đồ khối thực hiện như hình vẽ:

f1c±fs
Uc(t)

ĐCCB1

f1c+fs

f2c±(f1c+fs)

Lọc 1

ĐCCB2

f2c+f1c+fs

Lọc 2
UAM-sb(t)

f1c

f2c

OSC 1

OSC 2

Hình 2.4. Sơ đồ khối điều chế đơn biên bằng phương pháp lọc.
Từ sơ đồ trên ta thấy, ban đầu dùng tin tức để điều chế một tải tin trung
gian có tần số f1c khá thấp so với tải tần yêu cầu, sao cho hệ số lọc tăng lên để có
thể lọc bỏ một biên tần dễ dàng. Sau đó, trên đầu ra của bộ lọc No1 sẽ nhận
được một tín hiệu có dải phổ bằng dải phổ của tín hiệu vào nhưng dịch đi một
lượng bằng f1c trên thang tần số.
Tín hiệu ra từ bộ lọc No1 lại tiếp tục đưa vào bộ điều chế cân bằng 2,
trên đầu ra của bộ lọc điều chế này tín hiệu có phổ gồm hai biên tần cách nhau
một khoảng sao cho việc lọc lấy một dải biên tần được thực hiện một cách dễ
dàng bởi bộ lọc 2. Kết quả ra ta được tín hiệu điều chế đơn biên theo yêu cầu.
•

Điều chế đơn biên bằng phương pháp quay pha:
Cả hai tín hiệu us và uc đều được đưa tới bộ dịch pha 90o rồi đưa tới bộ
điều chế cân bằng (ĐCCB). Nếu đầu ra của cả hai bộ ĐCCB dùng mạch tổng thì
ta có tín hiệu đơn biên tần dưới và ngược lại.

•

Điều chế đơn biên bằng phương pháp kết hợp (lọc và quay pha):
Tín hiệu tin tức qua bộ lọc dải được đưa vào bộ ĐCCB 1 để điều chế
với tín hiệu tải tin u1c. Tín hiệu u1c bị dịch pha 90o nên tín hiệu đầu ra của 2 bộ
ĐCCB 1 lệch pha nhau 90o. Sau đó được đưa qua 2 bộ lọc thu (Lọc 1, Lọc 2) thu
22


được tín hiệu biên tần trên lệch pha nhau 90 o. Các tín hiệu này lại được đưa qua

bộ ĐCCB 2 với tín hiệu sóng mang u2c. Tín hiệu u2c cũng được quay pha đi 90o.
Kết quả thu được tại đầu ra là 2 biên tần trên lệch pha nhau 180 o, hai biên tần
dưới đồng pha nhau. Qua mạch hiệu ta thu được tín hiệu đơn biên với tải tần yêu
cầu.
ĐCCB1
U

Lọc dải

Dịch pha 90˚

ĐCCB1

Lọc 1
U1C U2C

ĐCCB2

Dịch pha 90˚

Lọc 2

Mạch trừ

UAM-SB

ĐCCB2

Hình 2.5. Sơ đồ khối nguyên lý mạch điều chế AM bằng phương pháp lọc và
quay pha.

a)
b)
Hình 2.6. Mạch điều chế cân bằng: a) dùng diode, b) dùng transistor.
2.2.2. Thực hành điều chế với bộ tạo dao động trên module ITF-011A (Xem
a.
•

hình ITF-011A)
Nguyên lí hoạt động
Mạch dao động tự kích dùng biến áp:

Dao động được được hình thành từ Transistor TR1, biến áp dao động T1 và
tụ C2 – tụ mắc đồng bộ với T1
TR2 và TR3 mắc E chung có chức năng như một bộ đệm ngăn mạch dao
động bị ảnh hưởng khỏi tải.

23


TR1 có chức năng như một bộ khuếch đại kiểu A giúp khuếch đại các tín
hiệu yếu trong giai đoạn đầu của dao động. Nó sẽ chuyển sang kiểu B và sau đó
là kiểu C khi dao động tăng lên và ổn định. Dao động được thực hiện theo quá
trình sau: Khi nguồn điện được bật, dòng qua TR1 được khuếch đại và chuyển
tới phần sơ cấp biến áp T1. Điện áp trong cuộn thứ cấp T1 được tạo ra và phản
hồi lại cực B TR1.
Sơ cấp và thứ cấp của T1 có quan hệ ngược pha, tín hiệu phản hồi lại cực B
của TR1 có chức năng hỗ trợ dòng ban đầu chuyển qua cực B. Điều này làm gia
tăng dòng từ TR1 qua T1. Hoạt động này lặp đi lặp lại giúp cho dao động liên
tục.

Tần số dao động phía sơ cấp T1 đấu song song với tụ C được xác định bởi
công thức:
Khi đạt được, nó sẽ là f=100kHz với L=0.25mH và C=0.01μF của thiết bị
này.
•

Mạch dao động phản hồi 3 khâu RC:
Mạch dao động tạo các dao động qua lại nhờ vào mạch phản hồi được

hình thành từ các tụ C và điện trở R. Mặc dù có nhược điểm là hiệu quả không
lớn nhưng nó có tần số ổn định, dải biến thiên lớn vì không sử dụng cuộn cảm.
Nó có ưu điểm lớn là nhỏ gọn, sử dụng trong trường hợp tần số thấp. Vì thế mà
mạch được sử dụng rộng rãi.
Có hai loại mạch dao động RC: Mạch dao động phản hồi 3 khâu RC và
mạch dao động kiểu cầu Wien. Thiết bị này sử dụng mạch dao động phản hồi 3
khâu RC vì có các phần tử đơn giản hơn. Nó có thể chia thành loại thông cao và
loại thông thấp tùy thuộc vào cấu trúc mạch phản hồi. Loại thông cao hoạt động
ổn định hơn nếu Transistor được sử dụng như bộ khuếch đại.
•

Mạch điều chế AM:
Hai phương pháp, điều chế Collector và điều chế Base đều có thể thực

hiện điều chế biên độ sử dụng transistor. Điều chế base có ưu điểm yêu cầu công
24


suất điện tối thiểu đối với các sóng điều chế nhưng mặt khác nó có nhược điểm
như hiệu quả thấp và biến dạng lớn, do đó, nó chỉ được sử dụng cho các mục
đích giới hạn. Chính vì lí do này mà thiết bị sử dụng các3 mạch điều chế

Collector.
TR41 mắc kiểu C và sóng mang được dùng để kích thích cực Base. Sóng
điều chế được điều chế liên tiếp kết nối với các nguồn thu để trực tiếp thay đổi
các dòng điện áp của cực C.
TR41 nhận đủ kích thích với đỉnh dương của tín hiệu sóng mang, cực C
bão hòa tuy nhiên nếu điện áp cực C phụ thuộc vào tín hiệu sóng điều chế, mức
độ bão hòa của cực C sẽ được thay đổi và điều chế hoàn thành.
TR42 mắc kiểu E có chức năng như một bộ đệm.
Quy trình thực hành
Mạch dao động tự kích dùng biến áp
• Mục đích
Tìm hiểu nguyên lí hoạt động của mạch dao động tự kích dùng biến áp.
• Thiết bị và dụng cụ đo
Oscilloscope (2CH hoặc hơn), khối ITF-014A hoặc nguồn DC +15V, điện
b.



1.
2.
3.
4.
5.
6.

trở có đặc tính 5.1kΩ, 1/4W hoặc hơn, ±5%.
• Các bước thực hành
S1, S2, S3 OFF.
Nối chân 6- 8, 7- 9.
Nối nguồn +15V giữa chân số 1 với chân số 2 tiếp đất.

S1 ON.
Đặt biên độ lớn dần theo chiều kim đồng hồ.
Kết nối oscilloscope với chân 13 (dạng sóng ra) và chân 3 (dạng sóng base) và
có dạng sóng tương ứng hiển thị trên màn hình. Đồng bộ hóa các dao động.

7.
a

Hình 2.7. Ch1: Chân 13 (Output) & Ch2: Chân 3 (Base)
Hoàn thành việc kiểm tra hoạt động kiểu C theo thứ tự sau:
Đặt các khớp nối tín hiệu đầu vào (AC-GND-DC) của oscilloscope là DC
25