Tài liệu Soạn giáo trình môn Kỹ Thuật Truyền Thanh, chương 9 pdf

Chương 9:
Sơ đồ mạch khuếch đại IF
Hình 3.13 : Khối IF với 3 tầng khuếch đại
Mạch khuếch đại tần số trung tần IF là dạng mạch có hệ số khuếch đại
tương đối cao và rất giống mạch khuếch đại RF, ngoại trừ mạch khuếch đại IF
hoạt động trên dải băng tần cố đònh tương đối hẹp. Thường mạch khuếch đại
trung tần IF hoạt động rất ổn đònh. Các mạch khuếch đại được ghép cảm ứng
liên tiếp với mạch điều chỉnh kép. Mạch điều chỉnh kép là cả hai cuộn sơ cấp
và thứ cấp của biến áp được điều chỉnh cùng lúc. Như vậy mạch dễ dàng đạt
được hệ số khuếch đại tối đa và tính lựa chọn tốt. Hầu hết độ lợi, tính chọn lọc
của máy thu đạt được trong tần khuếch đại IF. Một tần IF thường có từ 2 đến 5
mạch khuếch đại. Hình 3.13 trình bày sơ đồ nguyên lý của khối IF với 3 tầng
khuếch đại. T
1
& T
2
là biến áp điều chỉnh kép. L
1
, L
2
, L
3
được kết nối với nhau
để làm giảm ảnh hưởng của tải. Cực nền của Q
3
được nối với 2 tụ C
9
& C
10
, C
1

& C
6
là những tụ trung hòa.
Rút gọn băng thông:
Khi mạch khuếch đại điều hưởng được mắc cascade với nhau thì đặc
tuyến tổng bằng tổng các đặc tuyến riêng biệt của mạch khuếch đại. Hình 3-
14a biểu diễn đường đặc tuyến của mạch khuếch đại điều hưởng. Độ lợi tại f
1
và f
2
là 0,707 độ lợi tại f
0
. Nếu hai mạch khuếch đại điều hưởng ghép cascade
thì độ lợi tại f
1
và f
2
giảm xuống 0,5(0,707 x 0,707). Nếu ghép ba tầng cascade
độ lợi tại f
1
và f
2
giảm xuống 0,353. Thông thường mạch khuếch đại cascade
được thêm vào để cho dạng đường cong của đặc tuyến thu hẹp lại và băng

Từ mạch trộn
đến
T1
T2
Q2

Q3
Q1
R4
R3
R2
R1
R6
R5
C9
C5
C8
C6
C2
C10
C7
C4
C1
C3
Đến mạch
tách sóng
Vcc















thông được giảm xuống. Sự thu hẹp băng thông này được biễu diễn trên hình 3-
14b và 3-14c. Biễu diễn toán học của toàn băng thông n tầng điều hợp
được tính như sau:
B
n
= B
1
2 1
1/n

(3-7)
Trong đó: B
n
là băng thông của n tầng điều hợp đơn
B
1
là băng thông của một tầng điều hợp đơn
n là số tầng ghép( n là số nguyên dương)
Hình 3.14 : Độ suy giảm suy giảm băng thông
(a) Tầng điều hợp đơn
(b) Ghép hai tầng cascade
(c) Ghép ba tầng cascade
Băng thông của n tầng điều hợp kép:
B
ndt

= B
1dt
( 2
1/n
-1 )
1/4
(3-8)
Trong đó: B
ndt
là toàn bộ băng thông của n tầng điều hợp kép
B
1dt
là băng thông của một tầng điều hợp kép.
n là số tầng ghép ( n là số nguyên dương)
VD 3-4: Xác đònh độ băng thông:
(a) Hai tầng điều hợp đơn với BW của mỗi tầng là 10 Khz
(b) Ba tầng khuếch đại điều hợp đơn với BW của mỗi tầng là 10 Khz
(c) Bốn tầng khuếch đại điều hợp đơn với BW của mỗi tầng là 1 Khz
(d) Mạch khuếch đại điều hợp kép với hệ số ghép tối ưu, hệ số ghép tới hạn là
0,02, tần số cộng hưởng 1 Mhz
(e) Lập lại phần (a,b, c) với mạch khuếch đại điều hợp kép ở phần trên
Giải
Tất cả áp dụng từ biểu thức 3-7
(a) B
2
= 10
2 1
1 2/

= 6436 Hz

(b) B
3
= 10
2 1
1 3/

= 5098 Hz
(c) B
4
= 10
2 1
1 4/

= 4350 Hz
V
V
V
0,707V
0,707V
0,5 V
0,5 V
0,353 V
0,353 V
f
f
f
f
2
f
2

f
2
f
0
f
1
f
0
f
1
f
0
f
1
(c)
(a)
(b)
(d) Ta có K
0pt
= 1,5Kc
K
opt
= Hệ số ghép tối ưu( optimum coupling)
K
c
hệ số ghép tới hạn (critical coupling)

Kc =
1
QpxQs

Qp, Qs không phải là giá trò ghepù
K
opt
= 1,5 x 0,02 = 0,03
B
dt
= k. F
c
= 0,03 x 1 MHz= 30 KHz
(e) Từ biểu thức 3-8. Ta có
n B(Hz)
2 24,067
3 21,042
4 19,756
Mạch khuếch đại IF sử dụng vi mạch tổ hợp tuyến tính:
Trong những năm gần đây, mạch khuếch đại IF được sử dụng trong nhiều hệ
thống thông tin di động như: thông tin vô tuyến hai chiều, mạch tổ hợp có rất
nhiều ưu điểm như: kích thước mạch nhỏ, công suất tiêu tán thấp. Một trong
những mạch khuếch đại trung tần dùng IC phổ biến nhất là: CA 3028A. CA
3028A là mạch khuếch casade được chế tạo để sử dụng trong truyền thông và
những thiết bò điện công nghiệp như mạch khuếch đại IF, RF tại tần số khoảng
120 Mhz. CA 3028A có đặc điểm là điều khiển được ngõ vào dòch chuyển điện
áp, chuyển dòch dòng điện và dòng phân cực ngõ vào. Hoạt động của nó không
giống như mạch khuếch đại cân bằng, điều khiển được nguồn dòng cố đònh và
có thể được sử dụng đối với cả sự hoạt động đơn lẫn hoạt động kép. CA 3028A
có công suất AGC cân bằng và có dòng hoạt lớn.
Hình 3.15 : Mạch tổ hợp tuyến tính vi sai / Mạch khuếch đại Cascode.
(a) Sơ đồ nguyên lý.
(b) Cấu trúc mạch khuếch đại Cascode.
1

2
4
Q2
Q1
5
R1
Q3
R3
R2
6
8
3
7
(a)




Đến mạch KĐ
IF
1
2
4
Q2
Q1
5
R1
Q3
R3
R2

6
8
3
7
L
Vcc
R
F
C
bp
C
bp
C
bp
C1
Cc
Điện áp AGCõ
vào
Đến mạch
AGC
õ Ngõvào t/h
IF
(b)
  












Hình 3-15a trình bày sơ đồ nguyên lý của CA 3028A. Hình 3-15b trình bày
cách sử dụng CA 3028A, hoạt động của nó giống như mạch khuếch đại
cascode.Ngõ vào tín hiệu IF đưa đến chân 2. Ngõ ra IF lấy từ chân 6.
Khi điện áp AGC trên chân 1 bằng với điện áp chuẩn trên chân 5.
Dòng cực thu chảy vào Q
1
và Q
2
bằng nhau và mạch khuếch đại có hệ số
khuếch đại lớn nhất. Nếu điện áp AGC trên chân 1 tăng thì dòng qua Q
2
giảm,
làm giảm hệ số khuếch đại của mạch.
4. Mạch tách sóng AM:
Nhiệm vụ của mạch tách sóng AM là giải điều biến tín hiệu AM và
khôi phục hoặc tái tạo lại nguồn tín hiệu thông tin ban đầu. Tín hiệu được khôi
phục lại phải có cùng tần số với tín hiệu thông tin ban đầu và cùng quan hệ đặc
tuyến biên độ. Mạch trộn (chuyển đổi ) gọi là mạch tách sóng thứ nhất vì nó là
mạch tiền tách sóng AM.
Mạch tách sóng đỉnh:
Hình 2-16a trình bày sơ đồ nguyên lý của mạch tách sóng AM không
đồng bộ đơn giản. Mạch này thường được gọi là mạch tách sóng đỉnh. Bởi vì
diode là một linh kiện phi tuyến cho nên sự trộn không tuyến tính xảy ra bên
trong diode D
1

. Khi hai hay nhiều tín hiệu cùng đưa đến ngõ vào của nó. Tại
ngõ ra của mạch bao gồm những thành phần tín hiệu sau: tần số tín hiệu vào
ban đầu, các sóng hài và những thành phần giao chéo của nó.
Nếu sóng mang hình sin có tần số 300 Khz, điều biến với tín hiệu có
tần số 2 Khz thì sóng được điều biến bao gồm: tần số biên dưới, tần số biên
trên, tần số sóng mang 298Khz, 302 khz, 300 Khz.Nếu các tín hiệu này đưa đến
ngõ và mạch tách sóngAM thì ngõ ra sẽ bao gồm : ba tần số ngõ vào, các dạng
sóng hài của các tần số cơ bản và thành phần giao chéo của sự kết hợp ba tần
số, các dạng sóng hài của chúng. Biểu thức toán học tại ngõ ra được mô tả như
sau:
V
out
= các tần số vào + các dạng sóng hài + tổng và hiệu các tần số
Vì mạng RC là mạch lọc qua thấp, chỉ cho hiệu các tần số truyền qua đến khối
âm tần. Cho nên ngõ ra chỉ đơn giản là:
Vout = 300 - 298 = 2 Khz
= 302- 300 = 2 Khz
= 302 - 298 = 2 Khz
Mạch tách sóng diode được xem như một dạng mạch trộn đơn giản
nhất. Thực chất sự khác nhau giữa mạch điều biến AM và mạch giải điều biến
AM là mạch điều biến có ngõ ra điều hưởng được đến tần số tổng (mạch
chuyển đổi tần số cao). Trong khi đó ngõ ra của mạch giải điều biến điều
hưởng được đến giá trò hiệu tần số (mạch chuyển đổi tần số thấp). Mạch giải