Bài giảng "Nhập môn điện tử - Chương 4: Tách sóng" cung cấp cho người đọc các kiến thức: Tách sóng biên độ, tách sóng tín hiệu đơn biên, tách sóng tín hiệu điều tần, tách sóng tín hiệu điều pha. Mời các bạn cùng tham khảo.
AMBIENT/
Chủ đề:
Nội dung Text: Bài giảng Nhập môn điện tử - Chương 4: Tách sóng
- Tr ường Đ ại H ọc Công Ngh ệ
Thông Tin
KHOA MẠNG & TRUYỀN THÔNG
BÀI GIẢNG
THÁNG 9/2012
1 NHẬP MÔN ĐIỆN TỬ
- CHƯƠNG 4: TÁCH SÓNG
1. Tách sóng biên độ
2. Tách sóng tín hiệu đơn biên
3. Tách sóng tín hiệu điều tần
4. Tách sóng tín hiệu điều pha
- 1. Tách sóng biên độ
Tách sóng là quá trình lấy lại tín hiệu điều chế. Tín hiệu sau
tách sóng phải giống dạng tín hiệu điều chế ban đầu. Để
tín hiệu ra không méo thì tín hiệu vào tách sóng phải có
biên độ đủ lớn.
Tương ứng với các loại điều chế, ta cũng có các mạch tách sóng
s a u đ â y : t á c h s ó n g đ i ều b iê n , t á c h s ó n g đ i ều t ần ,
t á c h s ó n g đ i ều p h a .
- a. Các tham số cơ bản
+ Hệ số tách sóng:
-Tín hiệu vào bộ tách sóng là tín hiệu đã điều biên:
uVTS= UVTS.cosω tt= Uω t.cosω tt (biến thiên theo quy luật
tin tức)
- Đối với tín hiệu vào: UVTS=U’0+u’
U’0 :thành phần một chiều, u’:thành phần biến thiên chậm theo
thời gian
Đối với tín hiệu ra: URTS=U”0+u”
Tín hiệu ra bộ tách sóng điều biên: URTS(t) = KTS.UVTS(t)
Hệ số tỷ lệ hệ số tách sóng: KTS = URTS/UVTS
- Quá trình tách sóng chỉ cần quan tâm đến thành phần biến
thiên chậm (mang tin tức), do đó, hệ số tách sóng: KTS =u”/u’
- + Trở kháng vào bộ tách sóng:
ĐÆ c trưng cho m ø c ®é ¶nh hưë ng cña bé t¸ch s ãng
®Õn nguån tÝ n hiÖu vào.
+ Méo phi tuyến:
§Æ c trưng cho s ù s ai lÖch cña tÝ n hiÖu håi phôc và tÝ n
hiÖu ban ®Çu, t ro n g đ ó I2 ω t , I3 ω t , ... là t h à n h
p h ần d ò n g đ iện c á c s ó n g h à i c ủa t ín h iệu đ iều
c h ế x u ất h iện khi qua mạch tách sóng.
- . Mạch t á c h s ó n g đ i ều b iê n
i.M¹c h t¸c h s ãng b iª n ®é d ïng m ¹c h c hØnh lưu:
Tách sóng dùng diot nối tiếp Tách sóng dùng diot song song
Khảo sát mạch nối tiếp:+ iD= S.uD = S (uđb uC)
Trong đó: uđb=Uđbcosωst =Ut(1+mcosωst)
cosωtt
=> iD = S.uD=S(Uđbcosωst uc)
- Với ωst=θ (góc cắt tín hiệu, góc dẫn điện của diode),
=> iD = S.uD=S(Uđbcosωst cosθ)
+ Trường hợp: iD= I0 + I1cosωtt + I2cos2ωtt+ I3cos3ωtt+...+
I4cos4ωtt+....
Điện áp ra trên tải:
=> =>
- Nhận xét: Góc cắt tín hiệu θ chỉ phụ thuộc vào thông số hỗ
dẫn S và điện trở tải R mà không phụ thuộc vào tín hiệu vào.
Như vậy, tách sóng tín hiệu lớn thì tín hiệu đó không bị méo.
Ví dụ: cho θ=900
=>
Thành phần 1 Thành phần cơ Thành phần kết
chiều bản hợp
Thông thường ωt >> ωs do đó các thành phần ωt, ωt ± ωs, vầ
nωt ± ωs được loại bỏ dễ dàng nhờ mạch lọc thông thấp. Chỉ
còn thành phần hữu ích, là tín hiệu hồi phục:
- Quá trình tách sóng tín hiệu lớn
nhờ mạch chỉnh lưu dùng điốt
Đồ thị thời gian điện áp
ra uC trên tải bộ tách sóng nối tiếp.
Hiện tượng méo tín hiệu tách sóng do tải điện dung
- Chọn hằng số thời gian τ=RC đủ lớn sao cho điện áp trên tải
(tín hiệu hồi phục), giống với tín hiệu tin tức ban đầu. Tổng
quát R, C chọn theo biểu thức sau:
ực tế thường chọn RC t h e o đ iều k iện :
Muốn dễ dàng thoả mãn cần ωt ≥ 100 ωSmax
+ Đối với mạch tách sóng song song có ưu điểm là có thể loại được
thành phần một chiều DC (do không qua được tụ điện); nhưng lại
có nhược điểm là thành phần cao tần dễ dàng đi ra tải, cần phải
lọc. Nên sơ đồ tách sóng song song chỉ được dùng trong trường hợp
cần ngăn thành phần một chiều từ tầng trước đưa tới.
- i.M¹c h t¸c h s ãng b iª n ®é d ïng phần tử tuyến tính tham số
Dùng mạch nhân tương
tự
uđb =Ut(1+mcosωst) cosωtt : tín hiệu đầu vào bộ tách sóng
ut =Utcos(ωtt +φ): tín hiệu dao động nội
ur=K.ut.uđb=
Dùng mạch lọc thông thấp có thể tách ra thành phần hữu ích:
- Nhận xét :
Trong phổ điện áp ra không có thành phần tải tần;
Muốn tách được sóng ut phải có tần số bằng tần số tải tin
của t/h đã điều biên;
Biên độ điện áp đầu ra phụ thuộc vào góc pha φ (là góc lệch
pha giữa tín hiệu cần tách sóng và tải tin phụ.
Khi φ = 0 ⇒ u’r cực đại, khi φ = ± 900 ⇒ u’r=0
Bộ tách sóng vừa có tính chọn lọc về biên độ, vừa có chọn lọc
về pha gọi là bộ tách sóng biên độ pha;
Để tách sóng có hiệu quả cần phải đồng bộ tín hiệu vào và
tải tin phụ vào tần số và góc lệch pha. Bộ tách sóng này còn có
tên gọi là bộ tách sóng đồng bộ.
- 2. Tách sóng tín hiệu đơn biên
Tách sóng tín hiệu đơn biên nhờ mạch điều chế vòng
Tín hiệu đơn biên
t/h tần số thấp
t/h tần số cao
hữu ích
tín hiệu
t/h tải tin phụ từ tần số thấp
bộ dao động nội
Cũng như phương pháp tách sóng đồng bộ, vấn đề là phải tạo
ra sự đồng bộ về tần số tín hiệu tải tin và tín hiệu dao động nội.
Để giải quyết vấn đề này, tiến hành lọc lấy tải tin đã bị nén,
rồi khuếch đại để có tín hiệu dao động nội cần thiết.
- 3. Tách sóng tín hiệu điều
Tách sóng tín hiệu điều tần là quá trình biến đổi độ lệch tần số
tần
tức thời của tín hiệu đã điều tần so với tần số trung bình thành
biến thiên điện áp ở đầu ra.
Hệ số truyền đạt
Tách sóng điều tần và
điều pha thường được Âàûc tuyãún truyãön âaût
cuía bäü taïch s oïng
thực hiện theo một trong
những nguyên tắc sau:
Biến đổi tín hiệu điều tần hoặc điều pha thành tín hiệu điều biên
rồi thực hiện tách sóng biên độ.
Biến đổi tín hiệu điều tần thành tín hiệu điều chế độ rộng xung
rồi thực hiện tách sóng t/hiệu điều chế độ rộng xung nhờ mạch tích
phân.
Làm cho tần số tín hiệu cần tách sóng bám theo tần số của một bộ
tạo dao động nhờ hệ thống vòng giữ pha PLL, điện áp sai số chính
- a. Mạch tách sóng điều tần dùng mạch lệch cộng
hưởng
+ Đầu vào hai bộ tách sóng biên độ (D1,D2) là hai mạch cộng hưởng
được điều chỉnh tại các tần số ω1 và ω2. Nếu gọi tần số trung tâm
của tín hiệu điều tần đầu vào là ω1 = ωt thì: ω1 = ω0 + Δω ; ω2 = ω0
− Δω
+ S ự đ iều c h u ẩn m ạc h c ộn g h ưởn g lệc h k h ỏi t ần s ố t ru n g
b ìn h c ủa t ín h iệu v à o là m b iê n đ ộ đ iện á p v à o c ủa h a i b ộ
t á c h s ó n g b iê n đ ộ (U1 , U2 ) t h a y đ ổi p h ụ t h u ộc v à o t ần s ố
đ iện á p v à U1 = m .Uđt Z1
o.
U2 = m. UđtZ2
m = M/L: hệ số ghép của biến áp vào
- Rtd1, Rtd2 : trở kháng của hai mạch cộng hưởng ở tần số cộng hưởng ω1 và ω2.
Q1 , Q2 là p h ẩm c h ất c ủa c á c m ạc h c ộn g h ưởn g t ươn g ứn g .
+ Ch ọn h a i m ạc h c ộn g h ưởn g n h ư n h a u t a c ó : Rt d 1 = Rt d 2 = R ,
Q1 = Q2 = Q
đ ộ lệc h s ố t ần s ố t ươn g đ ối g iữa t ần s ố c ộn g
h ưởn g riê n g
c ủa m ạc h d a o đ ộn g v ới t ần s ố t ru n g b ìn h c ủa t ín
h iệu v à o .
đ ộ lệc h s ố t ần s ố t ươn g đ ối g iữa t ần s ố t ín h iệu
v à o v à t ần s ố trung bình.
- Quá trình biến đổi tín hiệu điều tần thành tín hiệu điều biên đã
được thực hiện. Qua bộ tách sóng biên độ ta nhận được các điện
áp:
Điện áp ra tổng:
hệ số tách sóng: KTS
- Hệ số truyền đạt
ξ=
0
+ Váûy S f phuû thuäüc vaìo ξo. Âaûo haìm (S f) the o ξo vaì xe ït
cæ ûc trë ta tháúy 1
2
S f = S fm ax khi ξO =
+ Váûy m uäún hãû s äú truyãön âaût cæ ûc âaûi phaíi choün
læ åüng lãûch táön Δωo the o âiãöu kiãûn s au âáy:
+ Tách sóng dùng mạch lệch cộng hưởng có nhược điểm là khó điều
chỉnh cho hai mạch cộng hưởng hoàn toàn đối xứng, nên ít được dùng.
- b. Mạch tách sóng điều tần dùng mạch cộng hưởng
ghép
Mạch điện làm việc theo nguyên tắc chuyển biến thiên tần số
t h à n h b iến t h iê n v ề p h a , s a u đ ó t h ực h iện t á c h s ó n g p h a
n h ờ t á c h s ó n g b iê n đ ộ.
TÝ n hiÖu ®iÒu tÇn ®ưîc ghÐp the o 2 hưíng(hình vu«ng nÐt
®ø t):
+ Qua biÕn ¸p (L1, L2) ®ưa ®Õn m ¹ch dao ®é ng thø
cÊp: L2, C2
M¹ch biªn ®é t¸ch s ãng pha:
+ Qua tô Cgh ®ưa vào bé t¸ch s ãng biªn ®é .
UD1=U1 +U2
UD2=U1 - U2
- Cã 3 kh¶ n¨ng:
+ Khi tần số tín hiệu vào f = f0 (tần số cộng hưởng c ủa m ạc h
c ộn g h ưởn g s ơ c ấp v à t h ứ c ấp :
=> us= us1 us2= KTS(UD1 UD2)= KTS.0=0
+ Trường hợp f > f0: Mạch cộng hưởng thứ cấp
mang tính chất điện cảm. Tần số tín hiệu vào càng
lệch khỏi tần số cộng hưởng trung tâm f0 thì biên
độ UD1 càng lớn hơn biên độ UD2 , do đó trị số
điện áp ra us càng lớn.
+ Khi f
Thêm vào BST
Báo xấu
Download
Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ
