Tài liệu Soạn giáo trình môn Kỹ Thuật Truyền Thanh, chương 15 ppt

Chương 15: MÁY THU FM DÙNG VI MẠCH
TỔ HP TUYẾN TÍNH
Trong những năm gần đây các hãng sản suất linh kiện như:
Signetics, RCA, Motorola… đã chế tạo ra nhiều mạch tổ hợp có độ tin cậy
cao, mạch tổ hợp công suất thấp. Hầu hết chúng được sử dụng trong tất
cả các loại máy thu, đối với cả hai hệ thống truyền thông AM và FM.
Dạng mạch tổ hợp này có những ưu điểm sau : độ tin cậy cao, kích thước
nhỏ, là linh kiện tích cực, dễ chế tạo. Sự phát triển của những vi mạch tổ
hợp này đã thay thế toàn bộ hệ thống thông tin FM hai chiều đơn giản và
hệ thống truyền thông vô tuyến hình mạng đã được sử dụng trong những
năm trước đây.
1. Hệ thống trung tần IF của máy thu FM sử dụng vi mạch tổ hợp
tuyến tính công suất thấp.
NE/SA614A là một IC trung tần IF đơn khối công suất thấp của
máy thu FM được chế tạo bởi hãng Sinetic Corporation. NE/SA 614A là
linh kiện có hệ số khuếch đại lớn, hoạt động ở tần số cao có công suất
tiêu thụ thấp, dòng ngõ vào khoảng 3,3 mA, độ nhạy rất cao (1,5
V tại
chân vào của nó) tại tần số 455Khz.
NE/SA 614A có 2 ngõ ra âm thanh (1 ngõ bò làm câm và 1 ngõ không).
NE/SA 614A không yêu cầu nhiều linh kiện bên ngoài và đáp ứng được
yêu cầu kỹ thuật của Radio hình mạng (Radio Cellular). NE/SA614A
được ứng dụng trong những lónh vực sau đây:
Máy thu sóng vô tuyến FM hình mạng.
Máy thu sóng FM chất lượng cao.
Mạch khuếch đại IF và mạch tách sóng trên 25 Mhz.
Đồng hồ đo cường độ tín hiệu RF
ng dụng trong máy phân tích quang phổ.
Thu-phát dữ liệu
Sơ đồ khối của NE/SA614A được vẽ trên hình (5-12). NE/SA614A
bao gồm 2 mạch khuếch đại trung tần giới hạn, mạch tách sóng vuông

góc FM, mạch làm câm tín hiệu âm thanh, mạch chỉ báo logic cường độ
tín hiệu thu được và một bộ ổn áp. NE/SA614A có hệ thống xử lý tín hiệu
trung tần IF đối với những tần số rất cao 21,4 Mhz.
Hình 5-12: Sơ đồ khối của mạch tổ hợp NE/SA 614A.
 Mạch khuếch đại trung tần IF:
Hình 5-13 vẽ sơ đồ mạch tương đương của NE/SA614A. Khối
khuếch đại IF bao gồm 2 mạch khuếch đại logic giới hạn. Tầng đầu bao
gồm 2 mạch khuếch đại vi sai có độ lợi 39 dB và băng thông tín hiệu nhỏ
AC là 41 Mhz được điều chỉnh bằng biến trở 50
. Ngõ ra của mạch giới
hạn thứ nhất có một bộ lặp lại tổng trở thấp với điện trở tương đương nối
tiếp 1K. Tầng giới hạn thứ hai bao gồm 3 mạch khuếch đại vi sai với độ
lợi tổng là 62 dB và băng thông tín hiệu nhỏ AC là 28 Mhz. Ngõ ra của
mạch khuếch đại vi sai cuối cùng được đệm bởi mạch tách sóng vuông
góc bên trong. Một ngõ ra dùng để điều khiển tụ điện dòch pha và mạch
dòch pha L,C. Cả 2 tần giới hạn đều được phân cực DC có phản hồi.
Mạch đệm ngõ ra của mạch khuếch đại vi sai cuối cùng trong mỗi
tầng được phản hồi trở về ngõ vào của tần số đó thông qua biến trở
41K
. Vì mạch giới hạn có hệ số khuếch đại cao, băng thông rộng, trở
kháng vào lớn nên các tầng hạn biên có điện thế không ổn đònh tại tần số
trung tần IF lớn hơn 455Khz. Tính ổn đònh có thể được cải thiện bằng
cách giảm hệ số khuếch đại của mạch. Điều này được thực hiện bằng
cách mắc thêm bộ suy giảm giữa các tầng khuếch đại. Mạch khuếch đại
IF cũng có độ lệch pha thấp (khoảng vài độ trên khoảng rộng của tần số
vào).
 Mạch tách sóng vuông góc:
16 15 14 13 12 11 10 9

1 2 3 4 5 6 7 8

Cường độ tín
hiệu
Bộ nguồn ổn
áp
X
X
GND
IF
amp
GH
Vcc
GND

Hình 5-14: Sơ đồ khối mạch tách sóng vuông góc
Mạch tách sóng vuông góc trong NE/SA614A trên hình (5-14) là
một bộ nhân cũng tương tự như mạch trộn nhưng thay vì trộn 2 tần số
khác nhau, mạch tách sóng vuông góc trộn 2 tín hiệu cùng tần số nhưng
khác nhau về pha. Một tín hiệu có biên độ cố đònh được đưa đến ngõ vào
của bộ nhân, tín hiệu này cũng được đặt vào đầu cuối của tụ điện bên
ngoài kết nối với chân (9) của NE/SA 614A tạo nên sự lệch pha 90
0
thông
qua 2 bản cực của tụ điện. Tín hiệu được làm lệch pha này sẽ đặt vào đầu
dương của bộ nhân chân (8). Mạch dòch pha ( mạng LC mắc song song )
cho phép lựa chọn những tần số đang bò dòch pha tại tần số IF. Mạch tách
sóng vuông góc tạo 1 tín hiệu ra mà biên độ tỷ lệ với giá trò của độ lệch
tần số của tín hiệu FM vào.
 Ngõ ra âm thanh :
NE/SA614A có 2 ngõ ra âm thanh, cả 2 đều có transistor PNP
chuyển đổi dòng thành áp với một điện trở tải danh đònh 55K

 bên trong.
Ngõ ra không bò làm câm luôn hoạt động để cho phép sử dụng những tín
hiệu âm thanh như vô tuyến hình mạng. Ngõ ra còn lại bò làm câm với sự
suy giảm đặc trưng là 70 dB. Hai ngõ ra có hiệu số pha 180
0
, vì thế có thể
đưa đến ngõ vào vi sai của mạch khuếch đại op-amp hoặc mạch so sánh.
Một giá trò ngưỡng của tần số chuẩn chưa được ổn đònh nên biên độ của 2
ngõ ra sẽ dòch pha theo hướng ngược lại so với sự dòch tần số vào.
X
42K

40K

40K

30K

V
+
9
11
12
10
8







2. Hệ thống trung tần IF với mạch trộn chất lượng cao, điện áp
thấp:
NE/SA616 là một hệ thống trung tần FM đơn khối chất lượng cao.
Điện áp thấp cũng tương tự như NE/ SA 614A ngoại trừ có thêm mạch
trộn / mạch dao động. NE/SA616 hoạt động tại những tần số lớn hơn 150
Mhz với nguồn nuôi thấp hơn 2,7VDC. NE/SA616 có ưu điểm là tiêu thụ
công suất thấp, hệ số khuếch đại công suất của mạch trộn / chuyển đổi là
17dB tại tần số 45Mhz. Hệ số khuếch đại của mạch khuếch đại IF / mạch
ghim là 102 dB, băng thông tín hiệu nhỏ AC của mạch khuếch đại IF và
mạch giới hạn là 2 Mhz. NE/SA616 được ứng dụng trong những lónh vực
sau :
Vô tuyến hình mạng FM xách tay.
Điện thoại không dây.
Hình 5-15: Sơ đồ khối của signetic NE/ SA 616 đơn khối dùng
trong hệ thống trung tần của máy thu FM.
Hệ thống truyền thông không dây.
Máy đo cường độ tín hiệu RF.
ng dụng trong máy phân tích quang phổ.
20 19 18 17 16 15 14 13 12 11

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
RSSI
Mạch dao
động
Vreg
IF
-
amp
G.hạn

-
-
+
+
X
X
Mạch
trộn
Audio
T.S vuông góc
Mạch thu - phát dữ liệu.
Mạch khuếch đại logaric
Máy thu VHF đổi tần đơn.
Sơ đồ khối của NE/ SA616 được vẽ trên hình 5-15. Nó cũng tương
tự như NE/SA614A nhưng có thêm tầng trộn và tầng dao động nội. Đặc
tính tiêu biểu của mạch trộn gồm: Hệ số nhiễu 6,2 dB, hệ số khuếch đại
chuyển đổi 17dB, ngõ vào chặn thứ ba là 9dB. Mạch dao động sẽ làm
việc trong khoảng tần số 200Mhz đối với mạng cộng hưởng LC. Trở
kháng ngõ ra của mạch trộn là điện trở 15K cho phép liên lạc trực tiếp
với mạch lọc gốm 455Khz. Mạch khuếch đại IF có hệ số khuếch đại là
43dB và băng thông là 5,5Mhz. Mạch giới hạn IF có hệ số khuếch đại là
60dB và băng thông là 4,5Mhz. Mạch tách sóng cũng sử dụng nguồn pin
Gilbert, một cực của pin được điều khiển bởi nguồn tín hiệu IF bên trong
và ngõ ra còn lại của IF được nối trực tiếp AC với mạng dòch pha điều
hưởng được. Tại đây nó được dòch pha 90
0
trước khi phản hồi về cực còn
lại của pin. Ngõ ra của mạch giải điều biến của mạch tách sóng vuông
góc để điều khiển op-amp bên trong, op-amp giống như một mạch
khuếch đại đệm có hệ số khuếch đại bằng 1 hoặc hệ số khuếch đại đồng

thời đối với mạch lọc và thành phần nhiệt độ ở tầng thứ hai nếu cần
thiết.
3. Hệ thống vô tuyến FM sử dụng vi mạch:
TDA7000 là mạch tổ hợp đơn khối của hệ thống vô tuyến FM,
TDA7000 là máy thu radio FM hoàn chỉnh trên một mạch tổ hợp đơn
chip. TDA7000 có đặc điểm là kích thước nhỏ dễ tích hợp, tiêu thụ công
suất thấp. Bên ngoài IC chỉ có mạch cộng hưởng LC điều hưởng được để
làm mạch dao động nội. TDA7000 được ứng dụng trong những thiết bò
như: điện thoại không dây, các mạch điều khiển vô tuyến hoặc những
kênh âm thanh trong máy thu hình.
Sơ đồ khối của TDA700 được vẽ trên hình (5-16), TDA7000 bao
gồm những khối chức năng sau: tầng RF, mạch trộn, mạch dao động nội,
mạch khuếch đại, mạch hạn biên IF, mạch giải điều biến pha, mạch tách
sóng và các công tắc. TDA7000 có vòng khóa tần số FLL có tần số trung
tần là 70Mhz. FLL được sử dụng để làm giảm méo sóng hài tổng (THD)
bằng cách nén sự biến thiên tần số IF. Tức là nén độ lệch tần số 75Khz
xuống còn khoảng 15Khz. Điều này làm hạn chế méo sóng hài tổng đến
0,7% với độ lệch tần số là

21,5Khz và đến 3,3% khi độ lệch tần là

75Khz. Tính chọn lựa của IF phụ thuộc vào hoạt động của mạch lọc RC
Sallen - Key.
Hình 5-16: Sơ đồ khối của mạch tổ hợp radio FM signetic
TDA7000