›
›

Giáo trình Kĩ thuật mạch điện tử

pdf 274 trang huongle 4000
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Giáo trình Kĩ thuật mạch điện tử", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfgiao_trinh_ki_thuat_mach_dien_tu.pdf

Nội dung text: Giáo trình Kĩ thuật mạch điện tử

  1. HọC VIệN Kỹ THuậT QUÂN Sự Bộ MÔN Cơ Sở Kỹ THUậT VÔ TUYếN - KHOA Vô TUYến ĐIệN Tử Ths. Nguyễn Duy chuyên (chủ biên) Pgs . ts tr−ơng văn cập - ts. trần hữu vỵ - Ts. nguyễn huy hoàng Kỹ thuật mạch điện tử ( Phần hai - Dùng cho chuyên ngành thông tin và tỏc chiến điện tử) Hà nội - 2008
  2. Mục lục Trang Lời nói đầu 7 Ch−ơng 1 Sơ đồ khối tổng quát, chỉ tiêu kỹ thuật chủ yếu của các thiết bị thu phát 9 1.1. Sơ đồ Chức năng, chỉ tiêu chất l−ợng của máy phát 9 1. Sơ đồ chức năng và các phần cơ bản của máy phát 9 2. Các chỉ tiêu kỹ thật của máy phát 11 1.2. Sơ đồ Chức năng, chỉ tiêu chất l−ợng của máy thu 13 1. Sơ đồ chức năng và các phần cơ bản của máy thu 13 2. Chỉ tiêu chất l−ợng của máy thu 15 Ch−ơng 2 Tạp âm 18 2.1. Khái niệm về tạp âm 18 2.2. Các đặc tr−ng thống kê của tạp âm 19 1. Giá trị trung bình của điện áp tạp âm 19 2. Mật độ phân bố xác suất 20 3. Giá trị trung bình của bình ph−ơng điện áp tạp âm 20 4. Ph−ơng sai của điện áp tạp âm 21 5. Hàm tự t−ơng quan của điện áp tạp âm 21 6. Phổ năng l−ợng của tạp âm 22 2.3. Sự truyền tạp âm qua mạng bốn cực tuyến tính - dải tạp âm t−ơng đ−ơng. 22 2.4. Tạp âm nhiệt của mạch thụ động 25 1. Tạp âm của điện trở thuần 25 2. Tạp âm của mạch RC 26 3. Tạp âm của mạch cộng h−ởng LC 27 2.5. Tạp âm của anten thu 29 2.6. Tạp âm của dụng cụ điện tử và bán dẫn 30 1. Tạp âm của đèn điện tử 2 cực 31 2. Tạp âm của đèn 3 cực 32 3. Tạp âm đèn 5 cực 33 4. Tạp âm đèn trộn tần 34 5. Tạp âm của đèn điện tử ở siêu cao tần (SCT) 35 6. Sơ đồ t−ơng đ−ơng tạp âm của đèn điện tử. 35 7. Tạp âm của bán dẫn. 37 2.7. Hệ số tạp âm và độ nhạy máy thu 39 1. Hệ số tạp âm 40 2. Hệ số tạp âm của các mạng 4 cực mắc nối tiếp. 43 Ch−ơng 3 Tuyến tần số tín hiệu 46 3.1. Cấu trúc của tuyến tần số tín hiệu để đảm bảo độ nhạy đã cho 46 1. Hệ số tạp âm của máy thu 47 2. Độ nhạy của máy thu 48 3
  3. 3. Chọn các tham số của tuyến tần số tín hiệu suất phát từ điều kiện đảm bảo của độ nhạy cao của máy thu 51 3.2. Cấu Trúc của tuyến tần số tín hiệu để đảm bảo độ chọn lọc đã cho 52 1. Độ chọn lọc một tín hiệu 53 2. Độ chọn lọc nhiều tín hiệu 56 3.3. Mạch vào 62 1. Mạch vào có một mạch dao động trong hệ thống chọn lọc 64 2. Mạch vào có nhiều mạch cộng h−ởng trong hệ thống chọn lọc 69 3.4. Các sơ đồ cơ bản của bộ khuếch đại Trong tuyến tần số tín hiệu. 72 1. Bộ khuyếch đại katốt chung 72 2. Sơ đồ dùng đèn ba cực mắc l−ới chung 80 3. Sơ đồ cascode 85 3.5. đặc điểm các sơ đồ tuyến tần số tín hiệu dùng transistor l−ỡng cực 87 1. Bộ khuếch đại mắc emitor chung 88 2. Sơ đồ trung hoà hồi tiếp trong 94 3. Bộ khuếch đại bazơ chung 98 3.6. Bộ khuếch đại sử dụng bán dẫn tr−ờng 100 1. Đặc điểm chung 100 2. Các sơ đồ cơ bản 101 Ch−ơng 4 Các bộ khuếch đại cao tần có tạp âm nhỏ 104 4.1. Bộ khuếch đại dùng đèn sóng chạy 104 1. Cấu trúc và nguyên tắc công tắc 105 2. Tạo nhóm điện tử trong tr−ờng sóng chạy 106 3. Các chỉ tiêu chất l−ợng của bộ khuếch đại cao tần dùng đèn sóng chạy 108 4.2. Nguyên lý mạch hai cực khuếch đại 114 1. Sơ đồ t−ơng đ−ơng của mạng 2 cực khuếch đại. 115 2. Mạng hai cực khuếch đại theo kiểu - phản xạ - mắc song song 119 4.3. Bộ khuếch đại cao tần dùng điốt tunel 119 1. Đặc tuyến vôn - ampe của điốt tunel 119 2. Các chỉ tiêu chất l−ợng của bộ KĐCT dùng điốt tunel 122 3. Sơ đồ cấu trúc điện của bộ KĐCT dùng điốt tunel ở dải sóng centimet 126 4.4. Bộ khuếch đại tham số 127 1. Nguyên lí khuếch đại tham số 128 2. Quan hệ năng l−ợng trong bộ khuếch đại tham số và phân loại các bộ KĐTS. 134 3. Bộ KĐTS một khung cộng h−ởng kiểu phản xạ và truyền qua 139 4.5. Bộ khuếch đại cơ l−ợng tử 141 1. Tính chất của các hệ phân tử 141 2. Nguyên lí khuếch đại cơ l−ợng tử 144 Ch−ơng 5 Tuyến trung tần và âm tần 148 5.1. Bộ biến tần 148 1. Các tham số cơ bản và yêu cầu đối với biến tần 149 2. Các yêu cầu cơ bản của bộ dao động ngoại sai 153 5.2. Tuyến khuếch đại tần số trung gian 153 4
  4. 1. Bộ khuếch đại nhiều tầng, có các tầng dùng mạch dao động đơn, điều chỉnh cộng h−ởng ở một tần số 155 2. Bộ khuếch đại nhiều tầng, các tầng dùng mạch cộng h−ởng đơn, lệch cộng h−ởng từng đôi một 160 3. Bộ khuếch đại nhiều tầng mỗi tầng có phụ tải là bộ lọc hai mạch cộng h−ởng 166 5.3. Xác định dạng sơ đồ và tính toán bộ khuếch đại trung tần 171 1. Chọn sơ đồ 171 2. Chọn tần số trung gian của máy thu 172 3. Máy thu biến tần hai lần 175 4. Thứ tự tính toán bộ khuếch đại nhiều tầng 176 5.4. tuyến âm tần của máy thu 178 1. Xác định dạng và các tham số cơ bản của bộ tách sóng: 178 5.5 Phân phối độ chọn lọc và hệ số khuếch đại giữa các tuyến của máy thu 183 Ch−ơng 6 Điều chế và giải điều chế số 189 6.1. Điều chế số 189 1. Khoá dịch biên : (ASK) 189 2. Điều chế khoá dịch tần (FSK) 192 3. Điều chế khoá dịch pha (PSK) 195 4. Điều chế biên độ cầu ph−ơng (QAM) 198 6.2 Giải điều chế số 200 1. Giải điều chế ASK. 200 2. Giải điều chế FSK 201 3. Giải điều chế PSK 202 Ch−ơng 7 Tầng khuếch đại ra và tiền khuếch đại của máy phát 204 7.1. Nhiệm vụ, yêu cầu và phân loại 204 1. Khái niệm chung 204 2. Các yêu cầu về chỉ tiêu kỹ thuật đối với tầng ra 204 3. Phân loại tầng ra của máy phát 206 7.2. Mạch Anten của tầng ra 207 1. Những vấn đề chung 207 2. Dạng tổng quát của mạch Anten 208 3. Thiết bị đối xứng 210 7.3. Sơ đồ thực tế của tầng ra 211 1. Tầng ra có tải cộng h−ởng 211 2. Điều chỉnh tầng ra có tải cộng h−ởng . 212 3. Sơ đồ tầng ra dải rộng 214 7.4. Cộng công suất cao tần 216 1. Vai trò của cộng công suất 216 2. Các yêu cầu đối với thiết bị cộng công suất 217 3. Các ph−ơng pháp cộng công suất cao tần 217 4. Ph−ơng pháp cộng công suất bằng thiết bị cầu 219 Ch−ơng 8 Điều chỉnh bằng tay và tự động trong máy thu 221 8.1 Điều chỉnh khuếch đại 222 5
  5. 1. Đặc điểm của điều chỉnh hệ số khuếch đại 222 2. Ph−ơng pháp thay đổi hỗ dẫn của Transitor. 225 3. Tự động điều chỉnh hệ số khuếch đại (TĐK) 226 8.2. Điều chỉnh dải thông 238 2. Điều chỉnh dải thông nhờ bộ lọc tập trung 242 3. Điều chỉnh dải thông nhờ bộ lọc thạch anh 243 4. Điều chỉnh dải thông bằng cách thay thế bộ lọc hay tuyến khuếch đại trung gian 247 5. Điều chỉnh tuyến dải thông tần thấp 247 8.3. Tự động điều chỉnh tần số 249 1. Công dụng và phân loại 249 2. Những đặc tr−ng cơ bản của các phần tử điều chỉnh 252 3. Phân tích chế độ công tác tuyến tính của hệ thống TĐT theo tần số 255 4. Công tác của hệ thống TĐT theo tần số trong chế độ thiết lập khi lệch cộng h−ởng lớn. Dải giữ và dải bắt 260 8.4. Tự động điều chỉnh tần số theo pha (TĐF) 265 1. Bộ tách sóng pha 265 2. Ph−ơng trình cơ bản của hệ thống TĐF 267 3. Trạng thái xác lập của hệ thống TĐF 269 4. Dải đồng bộ của hệ thống TĐF 270 5. Vai trò và ảnh h−ởng của bộ lọc tần thấp trong hệ TĐF. 271 Tài liệu tham khảo 275 6
  6. Lời nói đầu Cuốn sách này là phần thứ hai của giáo trình môn học “Kỹ thuật mạch điện tử” cho chuyên ngành thông tin, tác chiến điện tử. Nó là tài liệu tham khảo cho các chuyên ngành đào tạo khác của Khoa Vô tuyến điện tử - Học viện kỹ thuật quân sự. Nội dung các ch−ơng nhằm phục vụ cho giảng dạy các môn kỹ thuật chuyên ngành đ−ợc thuận lợi, làm tài liệu giúp cho các học viên khi làm đồ án tốt nghiệp, và làm tài liệu tham khảo có ích cho các cán bộ khi khai thác, thiết kế thiết bị thu - phát. Tham gia biên soạn là các giảng viên nhóm Kỹ Thuật Mạch: Ths. Nguyễn Duy Chuyên phụ trách các ch−ơng 1, 4, 5, 6, 8. PGS – TS. Tr−ơng Văn Cập phụ trách ch−ơng 7. TS. Trần Hữu Vỵ phụ trách ch−ơng 2. TS. Nguyễn Huy Hoàng phụ trách ch−ơng 3. Trong thời gian biên soạn, chúng tôi đã nhận đ−ợc sự đóng góp của nhiều đồng nghiệp - Chúng tôi xin cảm ơn sự đóng góp. Trong lần xuất bản đầu, chắc chắn sẽ có nhiều sai xót và hạn chế. Chúng tôI mong tiếp tục nhận đ−ợc sự đóng góp của các đồng chí để hoàn thiện cho lần táI bản sau. Nhóm tác giả 7
  7. Ch−ơng 1 sơ đồ khối tổng quát, chỉ tiêu kỹ thuật chủ yếu của các thiết bị thu phát Thiết bị thu phát là phần quan trọng, không thể thiếu trong các thiết bị viễn thông. Cấu trúc của hệ thống thu phát phụ thuộc rất nhiều vào công dụng của chúng. Trong các hệ thống phát thanh, phát hình một hệ thống phát có thể làm việc với hàng chục vạn, hàng triệu máy thu. Trong các hệ thống thông tin có thể một máy phát chỉ làm việc với một máy thu. Với các hệ thống thu phát đặt trên các ph−ơng tiện bay (máy bay, vệ tinh) thì cấu trúc của nó lại phụ thuộc vào yêu cầu giảm nhỏ kích th−ớc và trọng l−ợng. Ngày nay, do sự phát triển của công nghệ điện tử, những yêu cầu nh− nâng cao số l−ợng, chất l−ợng tin tức cần truyền, yêu cầu đảm bảo thông tin ổn định và không tìm kiếm đã đ−ợc giải quyết và cấu trúc của các thiết bị thu phát rất phức tạp. Tuy vậy những nguyên tắc cơ bản của chúng cũng không thay đổi. Trong ch−ơng này sẽ phân tích các chức năng, chỉ tiêu chất l−ợng cơ bản của các thiết bị thu phát và phân thích sơ đồ máy thu phát điển hình 1.1. sơ đồ Chức năng, chỉ tiêu chất l−ợng của máy phát 1. Sơ đồ chức năng và các phần cơ bản của máy phát Sơ đồ và cấu trúc của thiết bị phát phụ thuộc vào các yếu tố khác nhau: công dụng, dải tần công tác, công suất; cấu trúc của thiết bị phát đ−ợc xác định bằng các chức năng cơ bản của chúng: - Tạo dao động cao tần với công suất và tần số yêu cầu. - Điều chế dao động cao tần bằng các tin tức cần truyền. - Suy giảm các hài và dao động phụ mà tần số của chúng nằm ngoài dải tần bức xạ cần thiết và có thể gây nhiễu cho các đài khác. - Bức xạ dao động qua anten. Sơ đồ khối tổng quát của thiết bị phát có cấu trúc nh− sau: (hình 1 - 1) 9
  8. Mạch tạo dao động ổn định th−ờng là mạch dao động thạch anh và có thể gọi là mạch dao động chuẩn để nhận đ−ợc dao động tần số cao, mà tần số của nó đảm bảo yêu cầu cao về độ chính xác và ổn định của tần số máy phát. Hình 1 - 1: Sơ đồ khối thiết bị phát. - Bộ tổng hợp tần số tạo mạng tần số cần thiết cho máy phát từ tần số của các mạch dao động chuẩn. Hiện nay đa số các bộ tổ hợp tần số của máy phát nói riêng hay thiết bị thông tin nói chung đều sử dụng sơ đồ có vòng giữ pha (PLL) kép. Với các bộ tổng hợp tần số hiện nay có thể tạo mạng tần số công tác theo ý muốn với độ ổn định rất cao. - Sau bộ tổng hợp tần số là bộ khuếch đại trung gian có hệ số khuếch đại đủ lớn. Nhờ vậy, các bộ tạo dao động chuẩn, bộ tổ hợp tần số không cần công suất lớn. Điều này đảm bảo cho các bộ tạo dao động chuẩn và tổng hợp tần số đạt đ−ợc yêu cầu cao về độ ổn định tần số và các yêu cầu khác. - Bộ khuếch đại trung gian còn có chức năng ngăn cách ảnh h−ởng các tầng khuếch đại công suất và các thiết bị điều chỉnh trong tầng ra tới các mạch tổng hợp tần số, tạo tần số chuẩn. Các bộ khuếch đại công suất dao động cao tần có hệ số khuếch đại công suất đủ lớn để công suất ra đạt đến mức xác định theo yêu cầu của hệ thống viễn thông. 10
  9. Mạch ra dùng để truyền dao động cao tần đã đ−ợc khuếch đại ra anten, lọc dao động cao tần và phối hợp mạch ra của tầng khuếch đại công suất với anten, nghĩa là đảm bảo truyền công suất tín hiệu ra anten với hiệu suất cao nhất. Bộ điều chế dùng để điều chế dao động cao tần máy phát bằng các tín hiệu tin tức cần truyền 2. Các chỉ tiêu kỹ thật của máy phát : * Các chỉ tiêu kỹ thật của cơ bản máy phát : - Dải tần công tác và độ ổn định tần số công tác - Công suất ra, hiệu xuất - Dạng và số l−ợng tín hiệu cần truyền - Chất l−ợng điều chế tin tức Dải tần công tác của máy phát (hay hệ thống viễn thông) phụ thuộc vào mục đích sử dụng của chúng. Dải tần công tác sẽ quyết định hệ thống cộng h−ởng, dạng dụng cụ sử dụng trong tuyến tần số cao của máy phát, máy thu. Các thiết bị thu phát có thể làm việc trên một vài tần số cố định hay trong một dải tần. Các máy phát thanh, phát hình th−ờng làm việc trên một vài tần số (kênh). Các hệ thống thông tin di động làm việc trong một dải tần phù hợp. Còn các hệ thống thông tin th−ờng căn cứ vào yêu cầu sử dụng sẽ làm việc trong các dải tần số khác nhau. Hiện nay có những thiết bị thông tin dải tần làm việc từ vài chục KHz đến vài GHz. f max Với máy phát có hệ số bao tần rộng ( kd = ), ng−ời ta chia dải tần công f min tác thành các băng tần. Việc phân chia này đ−ợc dựa trên nguyên tắc đảm bảo khả năng thực hiện của phần tử điều chỉnh tần số và giữ chỉ tiêu chất l−ợng đồng đều trong dải tần nói chung và băng tần nói riêng. Trong hệ thống thông tin hiện nay, độ ổn định tần số cao là một yêu cầu rất quan trọng để đảm bảo thông tin không tìm kiếm và điều chỉnh trong quá trình làm việc. Đồng thời chỉ tiêu này cũng quyết định đến số l−ợng đ−ờng thông tin và chất l−ợng truyền tin trong từng đ−ờng. 11
  10. Nh− chúng ta đã biết, tần số của dao động tự do trong mạch dao động phụ thuộc vào điện cảm, điện dung và mức độ nhỏ hơn vào tiêu hao của mạch cộng h−ởng. Ba tham số này không chỉ do bản thân mạch dao động tạo nên mà còn phải tính đến các ảnh h−ởng của các phần tử mạch ngoài ảnh h−ởng tới. Nhiệt độ và các tham số khác (độ ẩm, áp suất) của môi tr−ờng xung quanh ảnh h−ởng đến giá trị điện cảm, điện dung và dẫn đến thay đổi tần số riêng của mạch dao động. Sự thay đổi điện áp nguồn cung cấp cho các phần tử tích cực cũng làm thay đổi điện dung giữa các cực, điện dung giữa các mặt ghép, hay nói tổng quát là các trở kháng của dụng cụ điện tử đ−ợc sử dụng trong mạch. Tất cảc các nguyên nhân dẫn đến ảnh h−ởng đến giảm độ ổn định tần số của bộ dao động chuẩn cần phải đ−ợc khắc phục và loại trừ. Để tạo tần số ổn định cao, trong bản thân mạch dao động ng−ời ta sử dụng các linh kiện có chất l−ợng cao, dùng tầng đệm cách ly bộ dao động chuẩn với các tầng khác, điện áp cung cấp cũng đ−ợc ổn định. Bản thân mạch dao động và toàn thiết bị đ−ợc bảo ôn và chống rung xóc. Với các yêu cầu nâng cao độ ổn định số ng−ời ta dùng thạch anh làm hệ thống cộng h−ởng và cùng với việc tạo mạng tần số, ng−ời ta sử dụng các hệ thống mạch vòng giữ pha (PLL) trong các bộ tổ hợp tần số. Hiện nay đó là giải pháp duy nhất để đảm bảo độ ổn định tần số công tác cao trong dải tần công tác rộng. Độ ổn định tần số th−ờng đ−ợc đánh giá theo sai số t−ơng đối giữa tần số thực tế và tần số danh định. ff− ∆f dd = fdd fdd Các thiết bị hiện nay có thể đảm bảo giá trị sai số nhỏ hơn 10-5. Cũng có thể đánh giá theo giá trị sai số tuyệt đối tần số trong khoảng thời gian qui định nào đó. Ví dụ sau khi mở máy 30 phút sai số là 100 Hz; sau 2 giờ là 150 Hz. Công suất của máy phát th−ờng xác định là công suất dao động cao tần cực đại đ−a tới anten khi không điều chế, bức xạ liên tục. Trong những tr−ờng hợp riêng (phát tín hiệu xung, trong các hệ thống thông tin có sự thay đổi biên độ cao tần) ng−ời ta có thể đ−a ra khái niệm công suất trung bình, công suất đỉnh. Khi đánh giá chỉ tiêu công suất ra của máy phát, bao giờ ng−ời ta cũng tính hiệu xuất. 12
  11. Hiệu xuất của máy phát đ−ợc xác định theo công thức : P η = ra (%) Po Trong đó : (Pra ) công suất ra của tín hiệu cao tần máy phát (P0 ) công suất tiêu thụ của toàn bộ máy phát Với các máy phát đặt trên các ph−ơng tiện mang vác, di động và khi công suất ra lớn cần phải tăng hiệu xuất. Điều này sẽ làm tăng thời gian làm việc của nguồn cung cấp, cũng nh− tính kinh tế khi thiết kế các máy phát có công suất lớn. Một trong các chỉ tiêu cần đ−ợc chú ý là mức điện áp tần số phụ. Để không gây nhiễu các đài khác, tăng hiệu xuất (tập trung công suất vào tần số cần phát), mức độ suy giảm các tần số phụ càng cao càng tốt. Việc suy giảm này đ−ợc thực hiện nhờ hệ thống lọc ở tầng ra máy phát. Để tin tức cần truyền không bị méo, việc điều chế tín hiệu trong các bộ điều chế và truyền tín hiệu đã điều chế qua các tầng của máy phát không đ−ợc làm méo dạng tin tức ban đầu. Đánh giá độ méo tin, theo hệ số méo đã biết. Ngoài những chỉ tiêu cơ bản trên, ng−ời ta còn yêu cầu dải nhiệt độ, áp suất công tác, yêu cầu kích th−ớc, độ chống ẩm và chống rung xóc. Khi thiết kế điện và thiết kế kết cấu ta phải giải quyết các ph−ơng án tốt nhất theo các yêu cầu trên. 1.2. sơ đồ Chức năng, chỉ tiêu chất l−ợng của máy thu 1. Sơ đồ chức năng và các phần cơ bản của máy thu. Máy thu cần phải bao gồm các khâu để thực hiện các quá trình sau: - Tách từ tất cả tập hợp dao động điện nhận đ−ợc trên anten thu do các tr−ờng điện từ bên ngoài không gian cảm ứng vào, lấy ra tín hiệu cần thu từ máy phát (nguồn phát) tín hiệu cần nhận truyền tới. - Khuếch đại tín hiệu cao tần - Giải điều chế (tách sóng), nghĩa là biến đổi điện áp cao tần đ−ợc điều chế bởi tin tức thành điện áp thay đổi theo quy luật điều chế. - Khuếch đại tín hiệu sau tách sóng . 13
  12. Hiện nay, sơ đồ khối của máy thu theo nguyên tác biến tần (một lần hoặc hai lần) là phổ biến và khi phân tích sơ đồ máy thu, chúng ta dựa trên sơ đồ này (hình 1 - 2). Mạch vào ghép anten với máy thu và sơ bộ tách tín hiệu có tần số cần nhận. Thiết bị vào gồm các hệ thống mạch dao động cộng h−ởng điều chỉnh ở tần số cần nhận ( fth ) hoặc bộ lọc dải tần xác định. Hình1 - 2 Sơ đồ khối máy thu đổi tần Bộ khuếch đại cao tần dùng để khuếch đại tín hiệu trong dải tần công tác của máy thu. Các bộ khuếch đại cao tần đa số là các bộ khuếch đại cộng h−ởng hoặc bộ khuếch đại dải. Nhờ hệ thống cộng h−ởng đ−ợc sử dụng trong các bộ khuếch đại cao tần và trong mạch vào đảm bảo cho máy thu thực hiện đ−ợc nhiệm vụ suy giảm các loại nhiễu ngoài dải tần số tín hiệu, đặc biệt là nhiễu có tần số ảnh và tần số trung gian. Tín hiệu có ích nhận đ−ợc sau khi đ−ợc khuếch đại bằng bộ khuếch đại cao tần đ−a tới bộ trộn tần. Đồng thời đ−a tới bộ trộn tần có dao động ngoại sai với tần số f ns . Trong bộ trộn tần ta sử dụng các phần tử không đ−ờng thẳng hoặc tham số để thực hiện nhiệm vụ trộn hai điện áp có tần số khác nhau : tín hiệu ( fth ) và ngoại sai ( f ns ). ở đầu ra bộ trộn tần ta đ−ợc dòng điện có tần số tổ hợp. f nm = mfth ± nf ns 14
  13. Nếu ta sử dụng các bộ lọc có tần số cộng h−ởng ở một trong các tần số này ta sẽ thu đ−ợc điện áp tần số khác với tần số tín hiệu, gọi là tần số trung gian. Sau bộ trộn tần là các tầng khuếch đại tần số trung gian. Trong các máy thu hiện đại, th−ờng sử dụng hai lần trộn tần. Tần số trung gian thứ nhất (sau bộ trộn tần thứ nhất) có thể thay đổi trong dải tần (khi đó tần số ngoại sai thứ nhất cố định), còn tần số trung gian thứ hai cố định (tần số ngoại sai thứ hai thay đổi trong một dải tần). −u điểm của việc sử dụng sơ đồ máy thu đổi tần và tần số trung gian cố định: - Phân phối độ khuếch đại của máy thu trên nhiều tần số công tác. Điều này đảm bảo cho máy thu có độ ổn định cao và hệ số khuếch đại lớn. - Tần số trung gian (có thể là tần số trung gian thứ hai) thấp và cố định. Khi đó ta có thể sử dụng hệ thống mạch chọn lọc phức tạp để đảm bảo độ chọn lọc cao và đặc tuyến chọn lọc theo yêu cầu. Đồng thời bộ KTG làm nhiệm vụ khuếch đại tín hiệu tần số cao chủ yếu trong máy thu. Sau tách sóng (giải điều chế) tín hiệu đ−ợc bộ khuếch đại tần thấp (tần số điều chế) tiếp tục khuếch đại để đ−a tới thiết bị cuối của máy thu. Tuỳ thuộc vào công dụng của máy thu, thiết bị cuối có các dạng khác nhau: loa, máy truyền chữ, máy fax, ống tia điện tử. 2. Chỉ tiêu chất l−ợng của máy thu : Tính chất của máy thu đ−ợc đặc tr−ng bằng một loạt các chỉ tiêu và cũng nh− máy phát nó phụ thuộc vào các công dụng, và cấp của máy thu. D−ới đây ta phân tích các chỉ tiêu chủ yếu của máy thu: - Độ nhạy: Độ nhạy của máy thu đ−ợc xác định bằng giá trị nhỏ nhất của sức điện động hay công suất của tín hiệu cần thu trên anten để thiết bị cuối máy thu làm việc bình th−ờng (với độ tin cậy và sai số cho phép). 15
  14. Do điều kiện tác động nhiễu ngoài máy thu có mức độ rất khác nhau: (tuỳ thuộc vào thời gian, vào dải tần công tác.), nên khi xác định độ nhạy máy thu ng−ời ta chỉ xác định ảnh h−ởng do tạp âm nội bộ gây ra. - Dải tần công tác: Dải tần công tác của máy thu cũng giống nh− của máy phát. Nó đ−ợc xác định theo dải tần số làm việc của máy thu mà các chỉ tiêu chất l−ợng chỉ thay đổi trong giới hạn cho phép. Đôi khi trong một số điện đài dải tần công tác của máy thu khác với dải tần công tác của máy phát. Trong các máy thu chuyên dụng, dải tần công tác cũng đ−ợc phân thành các băng tần theo những nguyên tắc để đảm bảo chỉ tiêu kỹ thuật đ−ợc đồng đều trong toàn bộ dải tần. Độ chọn lọc : Đánh giá khả năng máy thu làm suy giảm tín hiệu ở tần số khác với tần số công tác (tần số tín hiệu cần thu). Khó khăn nhất là làm suy giảm các nhiễu có tần số gần với tần số tín hiệu cần nhận (nhiễu lân cận). Vì vậy để đánh giá độ chọn lọc của máy thu bao giờ cũng đ−a ra độ chọn lọc tần số lân cận. Để thực hiện chọn lọc theo nhiễu lân cận, ng−ời ta cũng sử dụng các hệ thống chọn lọc phức tạp và đánh giá qua đặc tuyến cộng h−ởng của máy thu. Trong các máy thu theo sơ đồ biến tần (một lần hoặc nhiều lần) còn xuất hiện các loại nhiễu có tần số trùng với các tần số trung gian (f tg ), đ−ợc gọi là nhiễu tần số trung gian (trực thông) và các tần số có giá trị f ả = f th ± f tg , các loại nhiễu có tần số này còn gọi là nhiễu đối xứng (hoặc ảnh). Vì tần số của nó đối xứng với tần số tín hiệu qua tần số ngoại sai. Để loại trừ (suy giảm) tác động của các loại nhiễu có tần số trùng với tần số trung gian và tần số ảnh, cần phải dùng các bộ lọc tr−ớc bộ trộn tần và lựa chọn tần số trung gian cho phù hợp. Khi nghiên cứu tác động của nhiễu đến hoạt động của máy thu ng−ời ta phân hai tr−ờng hợp: 16
  15. Một: khi đầu vào tác động từng tín hiệu riêng rẽ. Khi đó độ chọn lọc do các hệ thống chọn lọc giải quyết. Và ng−ời ta đ−a ra khái niệm chọn lọc một tín hiệu (chọn lọc tuyến tính - do các hệ thống cộng h−ởng tuyến tính gây ra) Hai: Trong thực tế làm việc của máy thu, đồng thời có nhiều tín hiệu tác động, lúc đó ng−ời ta dùng khái niệm độ chọn lọc nhiều tín hiệu. Do trong các mạch có sử dụng các phần tử không đ−ờng thẳng, nên gây ra hiện t−ợng tin tức điều chế tín hiệu nhiễu đồng thời điều chế cả tín hiệu có ích. Hiện t−ợng này ng−ời ta gọi là điều chế giao thoa. Để giảm nhỏ tác dụng nhiễu giao thoa phải giảm biên độ tín hiệu đầu vào và điểm làm việc cho phù hợp. - Chỉ tiêu chất l−ợng tin tức thu đ−ợc gồm có dải tần tin (với tín hiệu âm thanh), tốc độ truyền tin (cho truyền tin tức điện báo), các đặc tr−ng tín hiệu ảnh và độ méo của các loại tín hiệu đó. Tuỳ thuộc vào thiết bị cuối, sẽ yêu cầu chỉ tiêu đầu ra khác nhau (điện áp, công suất ). Độ méo tín hiệu ở đầu ra máy thu th−ờng đ−ợc đánh giá theo hệ số méo không đ−ờng thẳng. - Trong thực tế khi thu, c−ờng độ của tín hiệu thay đổi trong phạm vi rất rộng, có thể đạt đến hàng triệu lần. Để giữ cho mức tín hiệu đầu ra không thay đổi quá giới hạn cho phép, trong máy thu ng−ời ta sử dụng các mạch tự động điều chỉnh hệ số khuếch đại (TĐK). Ngoài các chỉ tiêu trên, trong máy thu cũng nh− máy phát cần yêu cầu nguồn điện (nguồn một chiều, xoay chiều): dòng điện khi thu, khi phát; giới hạn cho phép thay đổi tần số nguồn điện. Với các máy thu chuyên dụng ng−ời ta còn có những yêu cầu riêng, phù hợp với mục đích sử dụng. 17
  16. Ch−ơng 2 Tạp âm 2.1 Khái niệm về tạp âm Trong khi hoạt động các thiết bị điện tử th−ờng bị các tác động của các tín hiệu khác ngoài tín hiệu có ích. Những tín hiệu khác ấy ta gọi là tín hiệu nhiễu (hay đơn giản gọi là nhiễu). Các tín hiệu nhiễu có thể có nhiều nguồn gốc khác nhau nh−ng ng−ời ta th−ờng chia ra làm 2 loại: Nhiễu bên ngoài và nhiễu bên trong. Nhiễu bên ngoài là các loại tín hiệu không có ích từ bên ngoài thiết bị điện tử đang sử dụng tác động lên nó. Nhiễu bên ngoài có nhiều nguồn gốc khác nhau, chúng có thể là các bức xạ điện từ trong khí quyển hoặc từ ngoài vũ trụ đ−a đến. Cũng có thể là các bức xạ điện từ do hoạt động điện công nghiệp sinh ra. Thậm chí chúng có thể là bức xạ tín hiệu có ích của các thiết bị phát vô tuyến gây nên một cách vô tình hay hữu ý. Nhiễu bên trong là do những xáo động nhiệt điện sinh ra ở trong bản thân thiết bị của chúng ta đang làm việc. Các xáo động nhiệt điện đó là do sự chuyển động của các hạt mang điện ngay trong bản thân thiết bị điện tử sinh ra, nh− trong đèn điện tử, bán dẫn, dây dẫn, điện trở Các hạt này trong điều kiện nhiệt độ bình th−ờng, đều chuyển động một cách hỗn loạn theo quy luật ngẫu nhiên. Sự chuyển động hỗn loạn đó sinh ra các dòng điện dao động mà ta gọi là tạp âm. Việc tạp âm có nguồn gốc ngay trong thiết bị khi thiết bị làm việc, nên nó không thể tránh khỏi, mà chỉ có khắc phục dù ít hoặc nhiều mà thôi. Bản chất tạp âm là các xung dòng điện cực ngắn do các hạt mang điện chuyển động trong vật thể sinh ra, nên phổ của nó rất rộng và có thể coi là phân bố đồng đều trong dải tần tín hiệu vô tuyến. Tạp âm làm ảnh h−ởng đến sự hoạt động của thiết bị điện tử không kém gì nhiễu bên ngoài. Do đó ta cần nghiên cứu nó để tìm cách khắc phục. 18
  17. 2.2 Các đặc tr−ng thống kê của tạp âm Bản chất tạp âm là những xáo động dòng điện hay điện áp sinh ra trong bất kỳ vật dẫn điện nào, do sự chuyển động nhiệt hỗn loạn của các điện tử tự do trong vật dẫn ấy. Đồ thị điện áp hay dòng điện tạp âm (trong toán học ta gọi là những hiện thực của hàm điện áp hay dòng điện tạp âm) với cùng những khoảng thời gian bằng nhau là biểu hiện số hoàn toàn khác nhau. Bởi vậy khi biết một số lớn các hiện thực, ta cũng không thể biểu diễn chính xác đ−ợc một hiện thực sau đó. Chúng lại rất hiếm giá trị cực đại, còn giá trị trung bình của chúng th−ờng bằng không. Cho nên chỉ có thể đánh giá các điện áp và dòng điện tạp âm bằng các đặc tr−ng thống kê. Để đơn giản, ta giả thiết tạp âm có giá trị tức thời của dòng điện điện áp tuân theo quy luật phân bố chuẩn. Điều này về lý thuyết cũng nh− thực nghiệm là hoàn toàn có thể chấp nhận đ−ợc. Các đặc tr−ng thống kê của tạp âm gồm có: 1. Giá trị trung bình của điện áp tạp âm U ta : 1 T Uuta = lim ta (t)dt T →∞ ∫ T 0 Trong đó: uta(t) là giá trị tức thời của điện áp tạp âm; T là khoảng thời gian quan sát hiện thực uta(t) - (hình 2 -1) U ta()t + + + − t − − T Hình 2 - 1 19
  18. Giá trị trung bình của điện áp tạp âm có ý nghĩa vật lý là thành phần một chiều của điện áp tạp âm. Nó có thể đo đ−ợc bằng vôn kế từ điện. Khi phân bố chuẩn thì U0ta = ý nghĩa hình học của nó là tổng đại số của các diện tích gạch sọc trên trục hoành với diện tích d−ới trục hoành. 2. Mật độ phân bố xác suất P(uta ) : Vì phân bố chuẩn nên: u2 − ta 1 2 Pu()= e2Uta ta 2 (2.1) 2π ⋅U ta Trong đó: uta là giá trị tức thời của điện áp tạp âm Uta là giá trị hiệu dụng của điện áp tạp âm. Về vật lý, nó nói lên khả năng (hoặc xác suất) suất hiện một giá trị biên độ uta nào đó của điện áp tạp âm. 2 3. Giá trị trung bình của bình ph−ơng điện áp tạp âm U ta : Giả thiết tạp âm là một quá trình ngẫu nhiên chuẩn, dừng và có tính chất Egôđich, thì giá trị trung bình bình ph−ơng của điện áp tạp âm. T 21 2 Uta = lim uta (t).dt T →∞ ∫ (2.2) T 0 ý nghĩa vật lý của giá trị trung bình của bình ph−ơng điện áp tạp âm là công suất trung bình toàn phần của tạp âm toả ra trên điện trở 1 đơn vị (1Ω). Nó có thể đo bằng dụng cụ đo công suất nhiệt. 2 Về hình học, U ta chính là tổng diện tích gạch sọc trong thời gian T chia cho chính thời gian đó (hình 2 - 2). 20
  19. utta () t U2 t Hình 2- 2 4. Ph−ơng sai của điện áp tạp âm D(uta ): 2 ⎛⎞- Du()ta =⎜⎟uta -Uta (2.3) ⎝⎠ ý nghĩa vật lý của D(u) là công suất trung bình của tạp âm toả ra trên điện trở một đơn vị nếu không kể đến thành phần một chiều. 5. Hàm tự t−ơng quan của điện áp tạp âm: Ơ R(t ,t ) = u .u .P(u u ).du .du 12 ∫ 12 12 1 2 (2.4) -Ơ Nó nói lên sự t−ơng quan của điện áp tạp âm giữa hai thời điểm khác nhau t1 ,t2 . Do tính chất dừng nên R(t1,t2) chỉ phụ thuộc τ = t2−t1 mà không phụ thuộc vào giá trị cụ thể của t1, t2 . Do tính chất egôdich nên ta lại có thể thay phép lấy trung bình thống kê của tập hợp bằng phép lấy trung bình theo thời gian dài. T R(,t12t)==R(τ) lim ut().ut(+τ).dt Khi đó: T →∞ ∫ (2.5) 0 Giá trị R(τ) phải đo bằng t−ơng quan kế. 21
  20. 2 Khi τ = 0 thì R (τ ) = U ta , sau đó tăng τ thì R(τ) sẽ giảm dần. 6. Phổ năng l−ợng của tạp âm W (ω): Phổ năng l−ợng của tạp âm đ−ợc xác định bằng tỷ số giữa giá trị trung bình 2 của bình ph−ơng điện áp tạp âm chọn một dải tần ∆ω nào đó U ta∆ω với trị số của dải tần đó U 2 W ()ω = ta∆ω (2.6) ∆ω Nó chính là công suất trung bình của điện áp tạp âm toả ra trên một điện trở đơn vị ở trong một dải tần bằng 2π H z Giữa R(τ) và W(ω) có mối liên hệ ∞ RW()τ = ∫ (ωω).cos τ.dω (2.7) 0 Ta cũng thấy từ định nghĩa : ∞ UW2 = ω .dω ta ∫ () (2.8) 0 2 Trong thực tế ng−ới ta hay sủ dụng các đặc tr−ng U ta và phổ năng l−ợng để đánh giá trị tạp âm. 2.3. Sự truyền tạp âm qua mạng bốn cực tuyến tính. Dải tạp âm t−ơng đ−ơng Vì tạp âm có phổ rất rộng và có thể coi nh− đồng đều ở dải sóng các thiết bị vô tuyến điện tử làm việc, nên ta giả thiết đó là tạp âm trắng có phổ năng l−ợng w()ω =const =w0 . Khi truyền tạp âm qua mạng bốn cực có dải thông nhất định thì phổ tạp âm sẽ bị hạn chế. Ta xét bài toán đó (hình 2 -3). 22
  21. U tav K(ω) Uta ra Wv (ω) = Wo = const Hình 2 - 3 Ta hãy tính tạp âm ở đầu ra mạng bốn cực tuyến tính trên, nếu coi nh− mạng không sinh ra tạp âm (nghĩa là chỉ tính phần tạp âm truyền đ−ợc qua mạng bốn cực). Phổ năng l−ợng tạp âm ở đầu ra: 2 wwra (ω ) = o .K (ω ) (2.9) ∞∞ Ud22==wω ωwKωdω Vậy: tara ∫∫ra () o () (2.10) 00 ∞∞K 2 ()ω ==wKd22ωπ2wKy2fdf ν 00∫∫2 0() 00K0 Trong đó: K0 là hệ số truyền đạt điện áp cực đại của mạng bốn cực K()f y()f = Đặc tuyến biên độ tần số chuẩn hoá của mạng bốn cực K 0 ∞ Dy= 2 fdf Ta gọi: ta ∫ () là dải tạp âm t−ơng đ−ơng của mạng bốn cực 0 tuyến tính. Và nó chỉ phụ thuộc vào dạng đặc tuyến biên độ tần số của mạch. 22 Vậy: UKtara = 2wπ o o Dta (2.11) Nếu vẽ đặc tuyến y(f) và y2(f), rồi vẽ hình chữ nhật sao cho phần diện tích chấm chấm bằng phần diện tích gạch sọc, thì đáy hình chữ nhật đó chính bằng Dta (hình 2 - 4). Nó có giá trị khác với dải thông của mạng bốn cực. 23
  22. R C Hình 2 - 4 Hình 2 - 5 Về vật lý Dta là dải thông của một mạng bốn cực lý t−ởng (có đặc tuyến biên độ tần số hoàn toàn chữ nhật) chiều cao K0, đáy Dta, cho ta ở đầu ra cùng một giá trị trung bình bình ph−ơng một điện áp tạp âm nh− mạng bốn cực thông th−ờng. Để dễ hiểu ta lấy ví dụ: Tính dải tạp âm t−ơng đ−ơng cho bộ lọc RC (hình 2.5). Ta biết bộ lọc RC có đặc tuyến biên độ tần số chuẩn hoá: 1 D y()f = = 0,7 (2.13) 2 2 2 1+ ()2πRCf D0,7 + f Trong đó: D0,7 là dải thông của bộ lọc ở mức 1/ 2 công suất. 1 D = 0,7 2πRC Vậy: ∞ ∞ df π 1 Dy==()fdfD =D= (2.14) ta ∫∫0,7 0 22 0,7 o Df0,7 + 24RC π Nghĩa là ở đây D lớn gấp lần dải thông của bộ lọc. ta 2 Tính t−ơng tự cho mạch lọc LC ta cũng có thể nhận đ−ợc kết quả: π 1 Dta′ = D0,7 = (2.15) 2 4R0C Trong đó R0 là điện trở t−ơng đ−ơng của mạch LC không tải 24
  23. 1 D0,7 = 2πR0C Nói chung Dta tỉ lệ với D0,7 theo một hệ số B nào đó tuỳ theo dạng đặc tuyến biên độ tần số mạng bốn cực, số B lớn hơn 1. Đặc tuyến càng gần dạng chữ nhật B càng gần bằng 1, đặc tuyến cũng khác dạng chữ nhật B càng lớn hơn 1. Thông th−ờng ta chọn gần đúng để tính toán: B = 1,1ữ1,2 . 2.4. Tạp âm nhiệt của mạch thụ động ở trên đã đánh giá tạp âm khi truyền qua một mạch điện. Sau đây ta sẽ nghiên cứu phần tạp âm do các mạch điện sinh ra: nói cách khác là nghiên cứu, đánh giá tạp âm của bản thân thiết bị. Mọi thiết bị điện tử đều gồm các mạch thụ động và mạch điện tích cực. Mạch điện thụ động là các mạch điện không chứa những nguồn năng l−ợng. Ví dụ: Những mạch điện chỉ gồm các loại linh kiện điện trở, tụ điện, cuộn cảm hợp thành nh− khung dao động, các mạch lọc thì gọi là mạch điện thụ động. Mạch điện tích cực (hay chủ động) là các mạch điện có chứa nguồn năng l−ợng (nguồn dòng và nguồn áp), nh− có chứa các đèn điện tử, điốt, transistor, nguồn dao động thì gọi là mạch điện tích cực. Mục này ta nghiên cứu tạp âm do các mạch điện thụ động sinh ra. 1. Tạp âm của điện trở thuần Điện trở thuần (cũng nh− dây dẫn) luôn có trong nó các điện tử tự do ở trạng thái chuyển động nhiệt hỗn loại giữa các mạng tinh thể. Tốc độ chuyển động của chúng phụ thuộc vào nhiệt độ bản thân của điện tử, nghĩa là của U điện trở. Khi điện tử chuyển động, ta có một dòng điện R C ta cực nhỏ t−ơng đ−ơng chạy trong điện trở và do đó hai đầu điện trở sẽ có một điện áp. Vì số điện tử rất lớn, chuyển động của chúng rất ngẫu nhiên, nên điện áp ở hai đầu điện trở do chúng tạo thành là tạp âm. Ta gọi là tạp Hình 2 - 6 25
  24. âm nhiệt của điện trở. Một điện trở chỉ không sinh tạp âm khi nó ở nhiệt độ 0o tuyệt đối (-2730C). 2. Tạp âm của mạch RC Để tính toán tập âm của mạch RC nh− bên, ta hãy xét quan hệ năng l−ợng đặc tr−ng cho tạp âm nhiệt của mạch. Trong RC, khi cân bằng nhiệt động học nó có năng l−ợng trung bình là: 1 A = CU 2 (2.16) 2 ta Ta thấy trạng thái năng l−ợng của mạch chỉ phụ thuộc vào một biến số độc lập là U ta . Vậy hệ này chỉ có một bậc tự do. Theo quy luật phân bố đều của nhiệt động học thống kê thì mọi hệ có nhiệt độ T0 không đổi sẽ có năng l−ợng trung bình ở một bậc tự do là: 1 A = kT (2.17) 2 0 Trong đó: k là hằng số Bolzman. (K=1,38.10-23J/độ) 0 T0 là nhiệt độ tuyệt đối của hệ ( K) Do đó, cân bằng hai ph−ơng trình ta có: 2 kT U = 0 (2.18) ta C 1 Từ phần tr−ớc (2.14) ta có: D = cho nên thay vào (2.18) ta đ−ợc ta 4RC công thức Naiquist. 2 Ukta = 4 T0 RDta (2.19) 0 Cần l−u ý là thông th−ờng ta lấy T0 = 300 K, coi nh− nhiệt độ trong phòng. 2 U ta phụ thuộc Dta chính là vì mạch RC có đặc tr−ng biên độ tần số nhất định, nên nó chỉ cho tạp âm trắng của điện trở nằm trong vùng của đặc tr−ng biên độ tần số của nó tức là trong Dta qua. 26
  25. Cũng cần nhấn mạnh là tạp âm của mạch thụ động chỉ do điện trở R sinh ra. R bị nung nóng ở T0 , tức là nó tiêu thụ một nhiệt năng vậy nó phải sinh ra năng l−ợng là dòng điện tạp âm (điện áp tạp âm). Còn các phần tử điện kháng chỉ làm nhiệm vụ tích tụ năng l−ợng, không tiêu thụ năng l−ợng, nên nó không thể sinh ra năng l−ợng đ−ợc. Nh−ng những phần tử điện kháng lại tác dụng trên lên đặc tuyến biên độ tần số, do đó, nó tác dụng đến Dta của mạch thụ động. Vậy công thức Naiquist là công thức tính tạp âm của điện trở R ở nhiệt độ T0 nào đó và nằm trong một mạch điện có Dta nhất định. Để tiện nghiên cứu sau này, ng−ời ta đặc tr−ng tính chất tạp âm của điện trở thuần R bằng một nguồn áp tạp âm t−ơng đ−ơng U ta có điện trở nội R không gây nên tạp âm, hay bằng một nguồn dòng điện tạp âm. U I ==ta 4kT gD (2.20) ta R o ta 1 Trong đó: g = là điện dẫn trong không sinh tạp âm của nguồn. R Lúc đó ng−ời ta biểu diễn những nguồn ấy nh− (hình 2- 7). Giá trị công suất danh định của tạp âm nhiệt đ−a đến tải phối hợp trở kháng R t = R sẽ bằng. UI22 P==ta ta =kTD (2.21) o44Rg ota R Uta g Ita Hình 2 - 7 3. Tạp âm của mạch cộng h−ởng LC Xét mạch cộng h−ởng đơn có điện cảm L, điện dung C, tổn hao trong cuộn cảm r (hình 2 - 8). 27
  26. L r e c Uta ~ Uta c L r a ) b) Hình 2 - 8 Điện trở r sinh ra tạp âm, nên ta có thể thay nó thành sơ đồ (hình 2 - 8b) : ekta = 4 T0 rDta Chuyển từ eta sang U ta có thể thực hiện theo công thức : UQta ==.4eta QkTo rDta (2.22) ρ ρ 2 Ta biết, với mạch cộng h−ởng LC thì Q = và R = cho nên thay vào: r o r Ukta = 4 To Ro Dta (2.23) R0 là điện trở cộng h−ởng t−ơng đ−ơng của khung LC. Công suất tạp âm danh định của mạch LC : U 2 Pk==td 4 TD ooR ta Nh− vậy P0 phụ thuộc chủ yếu vào T0 và U ta của mạch. Do đó muốn giảm tạp âm bản thân của mạch, tr−ớc tiên cần giảm T0 của mạch, còn Dta thông th−ờng do yêu cầu chọn lọc quyết định. Lúc đó có thể định nghĩa U ta của khung cộng h−ởng nh− sau: dải tạp âm t−ơng đ−ơng của khung cộng h−ởng là dải tần số, trong đó một điện trở thuần có giá trị bằng R0 (điện trở cộng h−ởng t−ơng đ−ơng của khung) có thể tạo một giá trị trung bình bình ph−ơng điện áp tạp âm nh− là khung đã tạo ra ở tất cả mọi tần số. 28
  27. 2.5. Tạp âm của anten thu ở những thiết bị thu vô tuyến điện, tạp âm của anten thu sẽ đ−a thẳng vào thiết bị và mức độ tạp âm không phụ thuộc vào sự hoàn thiện của thiết bị, đôi khi nó còn có tác dụng quyết định đến khả năng thu tín hiệu của thiết bị. Cho nên ta cần đánh giá tạp âm này. Tạp âm anten thu là do điện trở tổn hao Rth của bản thân anten sinh ra. Điện trở này d−ới tác động nhiệt sinh ra tạp âm nhiệt, do đó nó do nhiệt độ của anten (thông th−ờng lấy T = 3000 K) quyết định. Theo công thức Naiquist, thành phần tạp âm tiêu hao sẽ bằng: 2 Ukbt = 4 TRth Dta (2.24) T−ơng tự, ng−ời ta đánh giá tạp âm bên ngoài (tác động của các loại tạp âm bên ngoài đ−a tới) bằng tạp âm do một điện trở thuần bằng điện trở bức xạ RΣ của anten sinh ra ở một nhiệt độ TΣ nào đó. 2 Uktabx = 4 TΣΣRDta (2.25) Nh− vậy TΣ thực chất chỉ là một nhiệt độ tạp âm t−ơng đ−ơng nào đó (không có thực), để nếu điện trở thuần bằng RΣ ở nhiệt độ ấy, nó sẽ sinh ra tạp âm nhiệt bằng toàn thể tạp âm bên ngoài, thực tế tạo trên anten. Do tính chất độc lập thống kê của hai loại tạp âm với nhau, ta có thể tính tạp âm chung của anten bằng : UU22=+U2=44kTRD+kTRD= taA tabt tabx th ta ΣΣ ta (2.26) =+4(kTatD aRth RΣ )=4kTaDtaRA ở đây : RAt=+RhRΣ - điện trở toàn phần của anten. RA =Rth +RΣ Rth RΣ TTa =+TΣ (2.27) UtaA Rth ++RRΣΣth R ~ Là nhiệt độ tạp âm t−ơng đ−ơng của anten. Hình 2 - 9 Ta : Giá trị tính toán, là một nhiệt độ không có 29
  28. thực. Nó có ý nghĩa vật lý nh− nhiệt độ của điện trở thuần có giá trị bằng RA sao cho nó sinh ra một giá trị trung bình bình ph−ơng điện áp tạp âm nh− anten thu 2 thực tế đã sinh ra (U taA). Khi đó ta cũng có thể biểu diễn anten về mặt tạp âm nh− một nguồn áp tạp âm có nội trở RA không sinh tạp âm (hình 2 - 9). RΣ Nếu để ý rằng hiệu suất của anten η A = thì ta có thể viết : Rth + RΣ TTaA=+ηΣ (1−ηA)T (2.28) Ngoài ra ng−ời ta còn dùng khái niệm nhiệt độ tạp âm t−ơng đối của anten thu T γ = a (2.29) A T Thông th−ờng ta biết các giá trị Rth ,,RΣ Tđối với từng anten thu một. Muốn xác định Uta ta cần phải biếtTΣ . ở dải sóng cực ngắn và cao hơn, một cách gần đúng có thể nói TΣ phụ thuộc vào 3 yếu tố chính (không kể các loại nhiễu nhân tạo gây nên nh− nhiễu công nghiệp, nhiễu do các đài phát VTĐ) đó là : a) Sự bức xạ của những tia vũ trụ(tạp âm vũ trụvà các thiên thể gây nên); b) Sự bức xạ nhiệt của khí quyển (tạp âm do khí quyển gây nên); c) Sự bức xạ do mặt đất gây nên( tạp âm nhiệt mặt đất). Do đó : TΣ có thể coi là gồm 3 thành phần : TΣ = Tv + Tkq + Td (2.30) Cách xác định thành phần này đ−ợc trình bầy cụ thể ở nhiều tài liệu tham khảo. Trên tính toán, thiết kế dựa theo các điều kiện làm việc thực tế để lựa chọn. 2.6. Tạp âm của dụng cụ điện tử và bán dẫn Dụng cụ điện tử và bán dẫn là những nguồn dòng hoặc nguồn áp để biến năng l−ợng của điện áp một chiều thành những năng l−ợng của tín hiệu cần gia 30
  29. công. Chúng tạo thành các mạch điện tích cực. Chúng ta cần xác định đánh giá định l−ợng tác động tạp âm của chúng gây nên trong các mạch điện. 1. Tạp âm của đèn điện tử 2 cực Tr−ớc đây ta cho rằng: khi điện áp trên hai cực đèn không đổi thì dòng điện qua đèn là một hằng số. Nh−ng thực tế trong catốt đèn điện tử, các điện tử tự do chuyển động nhiệt với vận tốc và ph−ơng h−ớng hoàn toàn khác nhau một cách rất ngẫu nhiên. Do đó sự thoát điện tử ra khỏi catốt đến anốt cũng thay đổi một cách rất ngẫu nhiên, không đồng đều. Ta gọi đó là hiệu ứng hạt trong đèn điện tử. Hiệu ứng hạt là sự thoát điện tử ra khỏi catốt đèn không đồng đều, một cách ngẫu nhiên, ứng với những khoảng thời gian ngắn bằng nhau, làm cho dòng anốt cũng thay đổi một cách ngẫu nhiên xung quanh một giá trị trung bình nào đó. Nh−ng sự thay đổi đó là nhỏ và rất nhanh, nên ta không thể nhận ra, nếu không có dụng cụ đo đặc biệt. Lúc đó coi là dòng anốt không đổi . Hiệu ứng hạt gây nên dòng tạp âm lẫn trong dòng anốt của đèn. Ta xét định l−ợng dòng điện tạp âm ấy trong hai tr−ờng hợp. a) Chế độ bão hoà : Khí Ua của điốt lớn, mọi điện tử khi thoát khỏi catốt đều đến đ−ợc anốt. Khi đó, mọi sự phát xạ không đồng đều của catốt đều làm dòng anốt bị xáo động t−ơng ứng. Xáo động đó chính là dòng điện tạp âm của đèn hai cực. Nó đ−ợc xác định theo công thức: 2 Ita = 2eIbh D ta (2.31) Trong đó : e - là điện tích của điện tử Ibh- là dòng điện bão hoà của đèn hai cực. b) Chế độ diện tích không gian : Khi Ua còn nhỏ, điện tr−ờng giữa hai cực nhỏ, không phải mọi điện tử thoát khỏi catốt đến đ−ợc anốt ; mà chỉ các điện tử thoát ra với vận tốc ban đầu lớn mới đến đ−ợc anốt. Số còn lại hoặc rơi về catốt hoặc lơ lửng giữa catốt với anốt (đám mây điện tử), ta gọi là lớp điện tích không gian. Lớp này có điện tích âm nên trở thành một tr−ờng cản đối với các điện tử thoát ra khỏi catốt sau đó. Nó chỉ cho các điện tử thoát khỏi catốt với vận tốc lớn, xuyên đ−ợc qua nó thì đến đ−ợc anốt. 31
  30. Nếu không điện tử lại phải nhập vào đám mây (làm cho tr−ờng cảm tăng lên) hoặc rơi lại catốt. Nh− thế lớp điện tích không gian sẽ điều hoà bớt tính chất ngẫu nhiên của dòng anốt, làm cho tạp âm sẽ giảm đi, ở chế độ này dòng tạp âm đ−ợc tính theo công thức: 22 Ita = 2eIaC Dta (2.32) Trong đó : Ia là thành phần một chiều của dòng anốt ; C < 1 là hệ số kể đến ảnh h−ởng của lớp điện tích không gian. Ngoài ra ở đèn hai cực còn có một thành phần tạp âm gọi là tạp âm “dôi”. Nó do sự thay đổi cấu trúc của catốt và sự khuếch tán các hạt tạp chất trên bề mặt catốt khi đèn làm việc gây nên. Do đó nó có tần số rất thấp (d−ới vài trăm Hz) nên th−ờng bỏ qua khi tính toán. Tóm lại ở đèn hai cực thành phần tạp âm chủ yếu là do hiệu ứng hạt gây nên. Hiệu ứng này bị lớp điện tích không gian giảm bớt tác dụng, nên ở chế độ điện tích không gian tạp âm của đèn sẽ ít hơn. Hiệu ứng hạt tồn tại trong cơ chế làm việc của mọi đèn điện tử, cho nên sau này ta không nhắc lại bản chất của nó khi nghiên cứu tạp âm của các đèn điện tử khác nữa. 2) Tạp âm của đèn 3 cực ở đèn 3 cực, ngoài tạp âm do hiệu ứng hạt và tạp âm “dôi” nh− ở đèn 2 cực, còn có tạp âm do sự phân bố lại dòng điện tử giữa l−ới và anốt một cách không đồng đều, vì các điện tử có thể rơi vào l−ới trên đ−ờng đến anốt. Song do l−ới mang điện thế âm so với catốt, nên số điện tử rơi vào l−ới là không đáng kể, và thành phần tạp âm do sự phân bố lại dòng điện cũng không đáng kể. Tạp âm chủ yếu vẫn do hiệu ứng hạt. Ta vẫn có thể dùng công thức tạp âm của đèn hai cực. Song cần chú ý là phải coi đèn ba cực nh− đèn hai cực có điện áp anốt bằng điện áp điều khiển. Ng−ời ta chứng minh đ−ợc rằng với đèn 3 cực. 2 −22 (2.33) I ta = 0,36.10 TK SDta 32
  31. 0,36.10−22TD Hay : U 2 = K ta (2.34) ta S Trong đó S là hỗ dẫn của đèn 3 cực. Dùng công thức Naiquist ta có thể biểu diễn tạp âm đèn bằng điện trở Rta o sao cho ở nhiệt độ chuẩn To = 300 K sẽ tạo ở hai đầu của nó mức tạp âm nh− tạp âm của đèn sinh ra tính về mạch l−ới. 2 U ta = 4kT0 Rta Dta (2.35) T Từ đó rút ra : R = 2,2.10−3 K (2.36) ta S o Khi catốt oxit TK = 1000 K nên 2, 2 R = (2.37) ta S 2,5 ữ 3 Và thông th−ờng chọn R = (2.38) ta S Công thức này đã tính đến phát xạ thứ cấp và sự ion hoá khí trong đèn. Khi dùng khái niệm điện trở tạp âm của đèn, ta có thể biểu diễn tạp âm đèn 3 cực theo (hình 2 - 10). Hình 2 - 10 3. Tạp âm đèn 5 cực. Trong đèn 5 cực cũng có những nguồn tạp âm nh− ở đèn 3 cực. Nh−ng do l−ới màn có điện thế d−ơng so với catốt nên phải kể đến tạp âm do sự phân bố lại dòng điện giữa l−ới màn và anốt. Ng−ời ta chứng minh đ−ợc rằng : 33
  32. ⎛⎞2,5 I g 20 Iao Rta =+⎜20 2 ⎟ (2.39) ⎝⎠SSIao + Ig 20 Trong đó : I ao , I g 20 là thành phần một chiều của các dòng điện. Rõ ràng là các đèn càng nhiều cực thì tạp âm càng lớn. Đồng thời có thể biểu diễn tạp âm đèn nhiều cực giống nh− đèn 3 cực. 4. Tạp âm đèn trộn tần Đặc điểm của đèn làm việc ở chế độ trộn tần là khi làm việc hỗ dẫn của nó biến đổi theo chu kì điện áp ngoại sai. Do đó với đèn ở chế độ trộn tần. 2−22 Ita = 0,36.10 TSK o Dta (2.40) Trong đó : So là hỗ dẫn đặc tuyến vôn - ampe đèn lấy trung bình theo chu kì điện áp ngoại sai. Nh−ng ở đầu ra bộ trộn tần, ta chỉ quan tâm đến thành phần tạp âm ở tần số trung gian, cho nên việc tính điện áp tạp âm về mạch l−ới đèn phải qua hỗ dẫn biến tần Sbt . 2 2Ita −22TKSoDta Uta ==20,36.10 2 (2.41) SSbt bt Cho nên với đèn 3 cực biến tần : −3 2,2.10 TKSo R tabt = 2 (2.42) Sbt Còn với đèn 5 cực biến tần : ⎛⎞2,5SIoI g 2 a Rtabt =+⎜2220 ⎟ (2.43) ⎝⎠SSbt bt Ia + Ig 2 Trong đó : I a và I g 2 là các dòng anốt và dòng l−ới màn lấy trung bình theo chu kì điện áp ngoại sai. Ta cũng có thể biểu diễn tạp âm đèn trộn tần nh− đèn ở chế độ khuếch đại. Trên đây ta đã nghiên cứu tạp âm của đèn khi nó làm việc ở dải tần số t−ơng đối thấp (< 30MHz). Khi tần số công tác của đèn cao hơn, cơ chế tạp âm của đèn 34
  33. có thay đổi đi, giống nh− sự thay đổi tham số của đèn khi làm việc ở chế độ tần thấp và tần số cao. 5. Tạp âm của đèn điện tử ở siêu cao tần (SCT) ở siêu cao tần tạp âm của đèn còn có thành phần tạp âm do cảm ứng. Nguyên nhân của nó là do sự kết hợp giữa sự tồn tại hiệu ứng hạt với thời gian bay của điện tử từ catốt đến anốt khá lớn so với chu kỳ dao động của tín hiệu. ở siêu cao tần chu kỳ dao động của tín hiệu rất nhỏ, nên xấp xỉ thời gian bay τ của điện tử giữa các cực. Lúc đó, trong mạch l−ới của đèn sẽ có dòng điện cảm ứng, mà trị số của nó tăng tỉ lệ với góc bay ϕ = ωth τ . Điều này t−ơng đ−ơng với việc tạo ra ở mạch mới của đèn một điện dẫn vào g τ , bằng: ()ωτ 2 g= th S (3.4.4) τ 20 Khi có hiệu ứng hạt thì hiện t−ợng cảm ứng này làm cho tạp âm của đèn tăng thêm lên. Ng−ời ta tính l−ợng tạp âm ấy qua g τ theo công thức sau: Itaττ= 4kTg Dta Trong đó: Th=.5T00≈T Tạp âm do cảm ứng I taτ cũng có thể biểu diễn nh− các nguồn tạp âm của một điện dẫn khác, nh−ng chỉ l−u ý giá trị T khác To thông th−ờng. Ngoài ra, ở siêu cao tần đèn điện tử còn có các thành phần điện dẫn cảm ứng khác do điện cảm chân đèn, do điện dung ký sinh gây nên. Song chúng th−ờng nhỏ hơn gτ nhiều nên ta bỏ qua đ−ợc. 6. Sơ đồ t−ơng đ−ơng tạp âm của đèn điện tử. Tóm lại nếu có một tầng khuếch đại dùng đèn điện tử thì ta có thể biểu diễn tạp âm của tầng ở mạch l−ới nh− sau. Sơ đồ nguyên lý của tầng theo (hình 2 - 11). 35
  34. C n Cn C L2 2 L U 1 C1 ng ~ R CK K +U Hình 2 - 11 Sơ đồ t−ơng đ−ơng tạp âm của đèn tích ở mạch l−ới sẽ nh− (hình 2 - 12): Hình 2 - 12 Trong đó: g ng là điện dẫn ra của nguồn tín hiệu; g K là điện dẫn t−ơng đ−ơng của khung L1 ,C1 ; I ta ng , I taK là tạp âm của nguồn và của khung. Ta có : 2 22 22Itan g IItaK taτ Utal =+22+2+Uta (2.46) ggΣΣgΣ Vì các thành phần tạp âm này độc lập thống kê với nhau. Trong đó : ggΣ =+ng gK +gτ (2.47) Thay giá trị Ita vào các công thức trên ta có thể viết đ−ợc kết quả : 2 ⎡⎤ggng ++K hgτ UKtal =4 To Dta ⎢2 +Rta ⎥ (2.48) ⎣⎦gΣ 36
  35. 7. Tạp âm của bán dẫn. Nói chung tạp âm của điốt bán dẫn và transistor cũng có bản chất vật lý giống nh− ở đèn điện tử vì nó cũng có các dòng của những hạt mang điện thoát từ cực này qua cực khác qua các mặt ghép. Ngoài ra mỗi một khối bán dẫn cũng có điện trở nhất định nên còn có tạp âm nhiệt của điện trở khối bán dẫn nữa. a.Tạp âm của điôt bán dẫn. Trong điôt bán dẫn có ba thành phần tạp âm chủ yếu: - Tạp âm nhiệt của điện trở khối bán dẫn; - Tạp âm hạt của lớp mặt ghép (lớp ngăn cách) hai khối; - Tạp âm “dôi” (có thể bỏ qua đ−ợc). Khi điện trở của khối bán dẫn là R0 thì tạp âm nhiệt của R0 đ−ợc xác định theo công thức Naiquist. 2 Ukta = 4 To Ro Dta (2.49) Còn tạp âm hạt của lớp mặt ghép 2' Ita =+2(eIo 2Io )Dta (2.50) Trong đó : I 0 và I 0′ là dòng điện tổng cộng và dòng điện ng−ợc của điốt khi có điện áp bên ngoài đặt lên nó. Khi đó có thể biểu diễn tạp âm t−ơng đ−ơng cho điốt theo sơ đồ (hình 2 - 13), trong đó g d là điện dẫn vi phân của lớp ngăn. δ Io e ' gd==(Io+Io) (2.51) δUkTo g d Uta R o Ita ~ ~ Hình2 - 13 37
  36. Trong nhiều tr−ờng hợp tạp âm của điôt đ−ợc đánh giá bằng các nhiệt độ tạp âm t d , hoặc bằng hệ số tạp âm của điôt Nta , hoặc điện dẫn tạp âm t−ơng đ−ơng. Những giá trị này thông th−ờng đ−ợc xác định theo công thức hoặc số liệu sổ tay của riêng từng điốt khi sản xuất ra đã thử nghiệm đo đ−ợc. a. Tạp âm của Transistor Trong Transistor có bốn thành phần tạp âm chính: - Tạp âm nhiệt của điện trở các khối bazơ (rb ), collector (ra ) và emitter ()ra - Tạp âm hạt của các mặt ghép emittor và collector ; - Tạp âm do sự phân phối lại dòng emittor giữa base và collector; - Tạp âm “dôi” mà ta bỏ qua vì ở tần số thấp. Trong các khối bán dẫn thì (rb ) là có giá trị lớn nhất, nên ta chỉ tính tạp âm nhiệt của transistor do (rb ) gây nên : 2 Uktab = 4 To rb Dta (2.52) Tạp âm hạt của lớp mặt ghép emittơ do dòng I e thuận và I en ng−ợc chảy qua mặt ghép. 22 Uetae =+2(Ie Ien )re Dta ( 2.53) Vì trong dòng emittor có dòng collector thuận I k , nên trong tạp âm hạt của mặt ghép collector ta chỉ tính theo dòng I kn là dòng collector ng−ợc gây nên. 22 Uetakn = 2 Iknrk Dta (2.54) Ngoài ra ở mặt ghép collector còn có tạp âm do phân phối lại dòng điện emittor giữa base và collector nữa : 22 Uetap =−2(Ieh21e 1h21e )rk Dta (2.55) Trong đó là hệ số truyền đạt dòng điện transistor. h21e Nh− vậy ở collector có hai nguồn tạp âm độc lập thống kê với nhau : 22 2 2⎡⎤Ikn UUtak =+takn Utap =2eIerk ⎢+h21e (1−h21e )⎥Dta (2.56) ⎣⎦Ie 38
  37. Khi đó ta có thể biểu diễn tạp âm tranzitor nh− sơ đồ (hình 2 - 14). U U tae r rk tak ry I e e ~ e ~ ~ k rb U ~ tab b Hình 2-14 Trong sơ đồ (hình 2 - 14), ry I a đặc tr−ng cho tính chất khuếch đại của transistor. Thông th−ờng với transistor có thể tính toán bằng số tạp âm của nó theo công thức : re 2 r + '2 b ⎡⎤⎛⎞f ()rrR++ Nh=+112 +⎢⎥+ ⎜⎟th be ng2π (2.57) Rf'⎢⎥21e ⎜⎟2hR'r ng ⎣⎦⎝⎠gh 21e ng e Trong đó : fth là tần số tín hiệu mà transistor làm việc ; f gh là tần số giới hạn của transistor ; Rng′ là điện trở ra của nguồn tín hiệu đ−ợc tính toán đến đầu vào của transistor. Sau đó có thể coi N là hệ số tạp âm (xem phần sau) của tầng khuếch đại cao tần đầu tiên nếu tầng này dùng transistor. 2.7. Hệ số tạp âm và độ nhạy máy thu Mức độ tín hiệu ở đầu ra một thiết bị bao giờ cũng phải bằng hoặc lớn hơn một số lần nào đó so với mức độ tạp âm ở đầu ra thì ta mới có khả năng nhận biết tín hiệu ở đầu ra thiết bị. Ng−ời ta nói rằng, muốn nhận biết tín hiệu ta cần một tỉ số tín/ tạp ở đầu ra nhất định (bằng hoặc lớn hơn 1). Khi đánh giá mức độ tạp âm của một bộ phận ảnh h−ởng đến tỉ số tín/ tạp ở đầu ra, ta không phải chỉ tính toán xem nó sinh ra l−ợng tạp âm bằng bao nhiêu, 39
  38. mà còn phải đánh giá xem mức độ tạp âm bộ phận đó sinh ra bằng bao nhiêu phần tạp âm tổng cộng ở đầu ra của bộ phận ấy nữa. Có nh− thế mới thấy bộ phận ấy làm xấu tỷ số tín/ tạp nh− thế nào. Nh− vậy ta phải giải quyết hai vấn đề chính là : - T−ơng quan giữa tạp âm bản thân và tạp âm toàn bộ ở đầu ra (hay tạp âm đầu vào) của bộ phận. - Vị trí vai trò của các bộ phận trong thiết bị ảnh h−ởng thế nào đến tạp âm toàn bộ của thiết bị. Các vấn đề trên đ−ợc giải quyết bằng các định nghĩa sau về hệ số tạp của một tầng và nhiều tầng. 1) Hệ số tạp âm. p , p ( pthv , ptav ) ( thr tar ) Hình 2 - 15 Giả thiết ta có mạng 4 cực tuyến tính với hệ số khuếch đại công suất danh định K po và sinh ra tạp âm Ptabt . Nguồn tín hiệu đầu vào của mạng 4 cực tạo ra ở đầu vào mạng Pthv Ptav . Khi ở đầu ra của mạng ta có Pthra Ptara . Ng−ời ta định nghĩa hệ số tạp âm là tỉ số giữa tỉ số tín/ tạp ở đầu vào với tỉ số tín/ tạp ở đầu ra của mạng 4 cực tuyến tính. Pthv P N = tav (2.58) Pthra Ptara Biến đổi ta nhận đ−ợc : 40
  39. Pthv PP.P P P N ==tav thv tara =thra =tara (2.59) PP thra PPthra tav tara Ptav Kpo Ptav PPtara thv Pthra vì = K po Pthv Ta biết rằng tạp âm ở đầu ra bằng tạp âm ở đầu vào đ−ợc mạng 4 cực khuếch đại lên và tạp âm do bản thân mạng 4 cực sinh ra Ptabt . Cho nên : PPtara =tav .Kpo +Ptabt (2.60) Do đó : PK. + P P N ==tav po tabt 1+tabt >1 (2.61) PKtav po Ptav Kpo Rõ ràng N luôn lớn hơn 1. Điều đó cho thấy ý nghĩa vật lý của hệ số tạp âm N. Đó là một số nói lên do có tạp âm bản thân, nên tỉ số công suất tín hiệu trên công suất tạp âm (tỉ số tín/ tạp) ở đầu vào lớn hơn ở đầu ra bao nhiêu lần (xấu đi bao nhiêu lần). Ng−ời ta cũng biểu diễn N theo đềxiben. Khi đó : Ndb = 10lg N (2.62) Từ định nghĩa hệ số tạp âm ta thấy, nó có thể biểu diễn bằng tỉ số giữa công suất, giá trị trung bình của bình ph−ơng điện áp hoặc dòng điện tạp âm trên tải và nguồn tính ở đầu ra hay đầu vào của mạng 4 cực. Để đánh giá hệ số tạp âm của các tầng khác nhau chúng ta phải chuẩn hoá phần tạp âm đầu vào Ptav , coi phối hợp trở kháng giữa nguồn tín hiệu và đầu vào mạng bốn cực. Do đó ng−ời ta dùng nguồn tạp âm chuẩn đầu vào có: Ptavo = kTo Dta (2.63) 41
  40. Khi đó có thể ttính tạp âm bản thân của mạng ở đầu ra nếu ta biết N và K po của mạng. Từ (2.61) ta có : Ptabt = Ptavo K po ()N −1 = kTo Dta K po (N −1) (2.64) Sau đây để ví dụ, chúng ta thử tính hệ số tạp âm của tầng khuếch đại có sơ đồ nguyên lý trên (hình 2 - 11) và sơ đồ tạp âm t−ơng đ−ơng 2.12. Ta đã có từ công thức (2.46) 222 22IItan gt++aKItaτ UUtal =+2 ta gΣ Nguồn tín hiệu đầu vào sinh ra tạp âm tại l−ới đèn khuếch đại : 2 2 Itan g U tan gl = (2.65) gΣ Vậy có thể tính hệ số tạp âm bằng tỉ số giữa giá trị trung bình của bình ph−ơng điện áp tạp âm toàn bộ với giá trị trung bình của bình ph−ơng điện áp tạp âm của nguồn, cả hai đều tính ở l−ới đèn khuếch đại : ⎛⎞U 2 II22+ U2 N = ⎜tat ⎟ =+1 taK taτ + ta g 2 (2.66) ⎜2 ⎟l−ới đèn 22Σ ⎝⎠U tan g IItan ggtan Thay trị số của I tai và U ta vào công thức (2.66) ta đ−ợc : 2 ghK + gτ ()ggKn++ggτ NR=+1 + ra (2.67) ggng ng Từ đây ta rút ra một số nhận xét sau : a) Hệ số tạp âm một tầng phụ thuộc vào các tham số điện trở và điện dẫn tạp âm vào. b) Hệ số tạp âm của tầng không phụ thuộc vào tải đầu ra, vì nó đ−ợc tính đến ở tầng sau. 42
  41. c) Trong khi biến đổi ta coi Dta của các thành phần tạp âm là nh− nhau. Điều này cho phép khi tính toán kĩ thuật vì chúng chung nhau đặc tuyến biên độ tần số của tầng. Sử dụng kết quả nhận đ−ợc ng−ời ta xác định đ−ợc hệ số tạp âm của các mạng 4 cực. Thí dụ với mạng 4 cực thụ động thì : 1 N = (2.68) K po Còn với mạng 4 cực tích cực ng−ời ta đ−a ra : γ N = (2.69) K po Trong đó γ là nhiệt độ tạp âm t−ơng đối của mạng 4 cực tích cực. γ = NK po (2.70) Ng−ời ta còn đ−a ra một khái niệm nữa là nhiệt độ tạp âm tính theo đầu vào để đánh giá phần tạp âm bản thân của mạng 4 cực (từ công thức 2.64): T = To (N −1) (2.71) 2. Hệ số tạp âm của các mạng 4 cực mắc nối tiếp. Trong các mạch điện thực tế, th−ờng các mạch mắc nối tiếp với nhau. Để xác định tạp âm của các mạch điện đó và đánh giá vai trò từng tầng đến tạp âm chung. Ta tìm giá trị hệ số tạp âm của các tầng nối tiếp. Muốn vậy ta xét bài toán sau. Có hai mạng 4 cực tuyến tính mắc nối tiếp nhau với các giá trị N , K po , Ptabt nh− ở (hình 2 16). Nếu coi hệ hai mạng này là một mạng 4 cực tuyến tính với K po12 = K po1 ⋅ K po2 thì xác định N1,2 . 43
  42. p K po1 , N Kpo2 , N tava 1 2 p tara p tabt1 p tabt 2 , N12 K po12 Hình 2- 16 Từ (2.59) ta có thể viết : Ptara PKtav01 po Kpo2+ Ptabt1.Kpo2+ Ptabt 2 N12 == (2.72) PKtav01 po 2 PKtav0po1.Kpo2 Do N1 , N 2 đ−ợc xác định với các nguồn tạp âm vào chuẩn nên ta có thể viết theo (2.64) Ptabt1 = Ptavo K po1 (N1 −1) Ptabt 2 = Ptavo K po2 (N 2 −1) Thay vào biểu thức (2.72) ta đ−ợc : N2 −1 NN12 =+1 (2.73) K po1 Làm t−ơng tự cho nhiều mạng 4 cực mắc nối tiếp ta có : NN−−11N −1 23 4 (2.74) NN=+1 + + + KKpo11po Kpo2Kpo1Kpo2Kpo3 Từ (2.74) ta có thể rút ra kết luận sau : - Hệ số tạp âm của các tầng đầu tiên ảnh h−ởng lớn nhất đến hệ số tạp âm của cả hệ thống nói chung, nhất là khi K po các tầng đầu lớn; 44
  43. - Hệ số khuếch đại công suất của các tầng đầu, đặc biệt là các tầng có phần tử tích cực đầu tiên càng lớn thì hệ số tạp âm của cả hệ thống càng nhỏ. Cho nên cần tăng hệ số khuếch đại công suất các tầng đầu. - Khi K po của các tầng đầu đủ lớn, hệ số tạp âm của các tầng sau ít ảnh h−ởng đến hệ số tạp âm toàn hệ thống, và trong nhiều tr−ờng hợp ng−ời ta không kể đến ảnh h−ởng của chúng. Ta có thể giải thích những kết luận trên nh− sau: Giả thiết rằng tạp âm các tầng sinh ra xấp xỉ nhau. Nh−ng tạp âm các tầng đâu khi truyền đến các tầng sau chúng đã đ−ợc khuếch đại lên khá nhiều lần (có khi đến hàng trăm lần) và lớn hơn hẳn tạp âm bản thân của các tầng sau ấy. Khi đó ảnh h−ởng của tạp âm bản thân các tầng sau trở nên không đáng kể nữa. 45
  44. Ch−ơng 3 Tuyến tần số tín hiệu Tuyến tần số tín hiệu bao gồm các tầng máy thu làm việc ở tần số tín hiệu thu nhận đ−ợc. Nó bao gồm Anten-phide, thiết bị vào và các bộ khuyếch đại cao tần. ở đây chúng ta chỉ chú ý đến hai phần thiết bị vào và khuếch đại cao tần. Nhiệm vụ của tuyến tần tín hiệu: - Khuếch đại tín hiệu thu nhận đ−ợc, đảm bảo nâng cao tỷ số tín hiệu và tạp âm (hay là hệ số tạp âm cực tiểu). - Thực hiện chọn lọc tần số, nhờ các hệ thống mạch dao động. Do máy thu phải làm việc trong một dải tần nên để đơn giản về mặt cấu trúc và điều chỉnh ng−ời ta cố gắng sử dụng các hệ thống dao động đơn. Khi yêu cầu về độ chọn lọc rất cao ng−ời ta mới dùng hệ thống chọn lọc nhiều mạch dao động. Sơ đồ khối tổng quát của tuyến tần số tín hiệu có dạng nh− (hình 3-1). Từ hệ thống Thiết Dụng cụ Hệ thống Dụng cụ Hệ thống Ura anten bị vào khuếch đại 1 chọn lọc 1 khuếch đại 2 chọn lọc 2 Hình 3 - 1 U Hệ số khuếch đại của tuyến đ−ợc đánh giá bằng tỷ số K = ra (ở đây Ura là E A biên độ điện áp đầu ra của tuyến, nghĩa là đầu vào bộ biến tần thứ nhất; EA: Sức điện động của tín hiệu trên An ten). K Còn độ chọn lọc đ−ợc đánh gía theo đ−ờng cong cộng h−ởng Y = , K max hoặc đ−ờng cong chọn lọc. Ta hãy khảo sát cấu trúc của tuyến tần số tín hiệu để đảm bảo hai nhiệm vụ trên. 3.1. Cấu Trúc của tuyến tần số tín hiệu để đảm bảo độ nhạy đã cho Chúng ta biết rằng độ nhạy của máy thu phụ thuộc vào hệ số khuếch đại và tạp âm nội bộ của máy thu. Trong các loại máy thu chất l−ợng không cao, có số 46
  45. tầng khuếch đại rất ít (thậm chí không có khuếch đại) nên hệ số khuếch đại rất nhỏ. Để đạt đ−ợc mức tín hiệu bình th−ờng ở đầu ra thì mức độ tín hiệu ở đầu vào cần phải khá lớn, cao hơn nhiều mức tạo âm nội bộ của máy thu. Tr−ờng hợp này ta thấy độ nhạy của máy thu rất kém. Nh− vậy với các máy thu đơn giản độ nhạy kém là do hệ số khuếch đại rất nhỏ. Trong các máy thu hiện đại, chỉ tiêu chất l−ợng cao, đ−ợc xây dựng trong sơ đồ đổi tần, có hệ số khuếch đại rất lớn. Để đạt đ−ợc mức điện áp danh định ở đầu ra, chỉ cần tín hiệu ở đầu vào rất nhỏ, có giá trị xấp xỉ với mức tạp âm ở đầu vào máy thu. D−ới tác dụng của tạp âm, tin tức cần nhận sẽ bị méo dạng. Trong một phạm vi nào đó, độ méo càng giảm khi tín hiệu càng cao hơn tạp âm nhiều lần. Vậy muốn tăng độ nhạy ta cầm phải giảm tạp âm của máy thu. Tạp âm của hệ thống Anten-phide và các tầng đầu tiên của máy thu là quan trọng nhất, vì nó đ−ợc nâng lên do hệ số khuếch đại rất lớn ở các tầng sau. Do đó tr−ớc khi xét độ nhạy ta hãy xét tạp âm của máy thu, đặc biệt là các tầng đầu tiên - tuyến tần số tín hiệu. 1. Hệ số tạp âm của máy thu: Nh− đã xét ở ch−ơng 2, mỗi tầng của máy thu đ−ợc coi là một nguồn tạp âm. Thông th−ờng máy thu gồm nhiều tầng mắc nối tiếp với nhau. Để phân tích vai trò của mỗi tầng đến hệ số tạp âm tổng cộng của máy thu ta hãy biểu diễn máy thu d−ới dạng các mạng 4 cực mắc nối tiếp có các tham số là; hệ số khuếch đại công suất Kpi, hệ số tạp âm Ni, và dải thông tần tạp âm Dtâi; cũng dễ thấy là mỗi một mạng bốn cực thay thế cho một tầng t−ơng đ−ơng trong máy thu (hình 3-2). Hệ số tạp âm của máy thu đ−ợc xác định theo công thức : NNmv −−11NN12−−11 n NNch =+pd + + + + KKPtd Pmv KPpd KPmv KP11KPpd .KPmv KPn− Phi đơ Thiết bị Tầng1 Tầng 2 . . . Tầng n anten vào Hình 3 - 2 47
  46. Cần chú ý là hai tầng đầu tiên ( phiđe - Anten và thiết bị vào ) là các mạng 4 cực thụ động, do đó: 11 N;pd ==Nmv KKPpd Pmv N1mv −−11KPmv 1 Từ đó ta có: Npd +=+ = KKPpd Ppd KPpd KPpd .KPmv Hệ số tạp âm của máy thu: ⎡⎤ 1 N −1 NN−−11 NN=+⎢⎥2 +3 + +n (3.1) ch ⎢⎥1 KKPpd Pmv KP11KP KP2KP1KP2.Kpn−1 ⎣⎦⎢⎥ 2. Độ nhạy của máy thu : Từ sơ đồ nguyên lý ta có thể tính đ−ợc hệ số tạp âm, song không trực tiếp đánh giá định l−ợng độ nhạy của máy thu. Biểu diễn toàn bộ thiết bị thu nh− mạng bốn cực có sinh tạp âm trên (hình 3- 3) có các tham số: Hệ số khuếch đại công suất của toàn bộ máy thu K pch , hệ số tạp âm N ch và dải thông tần tạp âm t−ơng đ−ơng Dtâ . P /P ()th ta v (Pth/Pta)r Hình 3 - 3 Giả thiết rằng các tầng trong tuyến tần số vô tuyến của máy thu làm việc trong chế độ tuyến tính và độ nhạy của máy thu chủ yếu đ−ợc xác định bằng tuyến này. Chúng ta biết công suất tạp âm ở đầu ra máy thu đ−ợc xác đinh theo công thức : Ptara = PtaA .K pch + Ptabt (3.2) Công suất tạp âm PtaA khi coi Anten nh− một nguồn tạp âm và Anten phối hợp trở kháng với đầu vào của máy thu có dạng : PktaA == TA Dta k.tA.T.Dta (3.3) 48
  47. ở đây - t A = TA /T : nhiệt độ tạp âm t−ơng đối của Anten, nó chỉ ra công suất tạp âm trên Anten thực tế cao hơn công suất tạp âm trên Anten t−ơng đ−ơng bao nhiêu lần khi cùng nhiệt độ môi tr−ờng xung quanh . Công suất tạp âm bản thân của máy thu có thể biểu diễn qua hệ số tạp âm : Pktabt =TDta (Nch −1.)Kpch (3.4) Thay PtaA và Ptabt vào công thức của Ptara ; ta có: Pktara =+TDta Nch tA −1.Kpch (3.5) Đây là công thức để xác định các độ nhạy của máy thu. Trên thực tế th−ờng dùng hai khái niệm sau đây về độ nhạy. a) Độ nhạy ng−ỡng: Độ nhạy ng−ỡng của máy thu đ−ợc đánh giá bằng công suất danh định hay sức điện động cực tiểu của tín hiệu trên Anten khi ở đầu ra phần tuyến tính của máy thu công suất của tín hiệu bằng công suất tạp âm. Nghĩa là ở đầu ra phần tuyến tính: PPthng ==tara k TDta Nch +tA −1Kpch Rút ra độ nhạy ng−ỡng: Pthng PkAng = =+TDta Nch tA −1 (3.6) K pch Trong một số tài liệu, ng−ời ta cũng dùng khái niệm độ nhạy giới hạn cho định nghĩa này b) Độ nhạy thực tế: Độ nhạy thực tế của máy thu đ−ợc đánh giá bằng công suất danh định hay là sức điện động cực tiểu của tín hiệu trên Anten khi tín hiệu ở đầu ra cao hơn tạp âm γ lần. PPthra ==γ tara k TDta Nch +tA −1Kpchγ Từ đó độ nhạy thực tế: 49
  48. PkAth.te =+.TDta Nch tA −1γ (3.7) Nếu tạp âm phụ gây ra trên Anten do các nguồn ngoài cảm ứng vào có thể bỏ qua, nghĩa là tA = 1. Vậy: PkAthte = T.Dta Nchγ (3.8) ở đây k = 1,38.10−23 Jun/độ: hằng số Bônzman T: Nhiệt độ tuyệt đối. Dta : Dải tập âm t−ơng đ−ơng của máy thu. γ : Phụ thuộc vào ph−ơng pháp điều chế của tín hiệu, ph−ơng pháp thu, tính chất của bộ tách sóng, sơ đồ giữa bộ tách sóng và thiết bị cuối cùng (dải thông của các tầng này) là một số không thứ nguyên. Từ công thức (3.8) ta nhận thấy nếu hệ số tạp âm và dải thông tần tạp âm t−ơng đ−ơng càng nhỏ thì độ nhạy càng cao. Để so sánh độ nhạy của máy có dải thu tạp âm t−ơng đ−ơng khác nhau, đánh giá một cách hợp lý trị số công suất trên Anten của chúng, ng−ời ta dùng khái niệm độ nhạy riêng trong đơn vị dải thông: P A = kT N .γ (3.9) ∆F ch Trong tr−ờng hợp này độ nhạy của máy thu tính bằng đơn vị kT. - 21 Th−ờng lấy giá trị tiêu chuẩn của kT là : 4.10 Jun/Hz. Độ nhạy của máy thu có thể đ−ợc đánh giá bằng trị số sức điện của tín hiệu trên Anten. Công suất danh định của tín hiệu trên Anten đ−ợc xác định công thức: 2 E A PA = 4RA Vậy EPAA==4.RA4kTDta(Nch+tA−1)γ .RA (3.10) - 21 - 18 Nếu cho: kT = 4.10 Jun/Hz= 4.10 Jun/KHz; tA=1;Dta tính theo KHZ; điện trở của Anten RA tính KΩ , thì: β E ==àvD[]kH.R[kΩ]N (3.11) At8 aZAch 50
  49. Trong đó β = γ biểu thị mức điện áp tín hiệu so với tạp âm. Cuối cùng vẫn phải chú ý là hệ số tạp âm của máy thu Nch cơ bản quyết định bởi hệ số tạp âm của thiết bị vào và tầng đầu tiên. ở dải sóng dài, trung, ngắn trong tính toán sơ bộ hệ số tạp âm chung của máy thu có thể lấy bằng hệ số tạp âm của mạch vào, và tầng đầu tiên : ' G t ()tv −1 RtA " ' 2 A t N = 1+ '' + " Gv + " ()G + G G A G A G A ’ Trong đó : G A: điện dẫn của Anten ( nh− nguồn tín hiệu, tính đến đầu vào tầng đầu tiên). ' Gt t G = 2 :điện dẫn phụ tải tính đến đầu vào tầng đầu tiên: P2 2 GGto=+P2 Gv 3. Chọn các tham số của tuyến tần số tín hiệu suất phát từ điều kiện đảm bảo của độ nhạy cao của máy thu: Từ biểu thức, lý luận ở trên, ta nhận thấy với hệ số đã chọn, độ nhạy của máy thu phụ thuộc vào các yếu tố sau: a) Các hệ số truyền đạt công suất KPpd; KPmv; KP1 để đảm bảo độ nhạy cao cần phải tăng hệ số truyền đạt công suất của thiết bị vào (giả thíêt KPpd =1). Nh− vậy cần dùng mạch vào một mạch dao động và cố gắng đảm bảo điện 2 2 dẫn cộng h−ởng t−ơng đ−ơng Gtd cực tiểu (Gtd = P1 GA+ Go+ P2 Gv). Mạch dao 1 động cần chọn có phẩm chất cao, khi đó G0 = giảm,trở kháng đặc tr−ng ρtd ρtd Qo cực đại. Ltd ( ρtd = ). Ctd Ngoài ra để cho Kpmv lớn cần chọn chế độ phối hợp trở kháng thiết bị vào với Anten phiđe, hay là chế độ không phối hợp trở kháng tốt nhất theo tạp âm. Dụng cụ khuếch đại (đ−ợc đặc tr−ng bằng điện trở tạp âm, điện dẫn vào Gv, nhiệt độ tạp âm t−ơng đối ở đầu vào : tv ). Các tầng đầu tiên cần chọn dụng cụ 51
  50. khác có điện trở tạp âm, điện dẫn đầu vào, và nhiệt độ tạp âm t−ơng đối ở đầu vào nhỏ. Dụng cụ cần phải có hỗ dẫn lớn (vì hệ số khuếch đại công suất tỷ lệ với bình ph−ơng hỗ dẫn) để đảm bảo hệ số khuếch đại công suất cao. Càng giảm tạp âm của Anten hay phiđe và dải thông của máy thu. Tóm lại để nâng cao độ nhạy của máy thu cần phải chọn đúng dạng Anten- phiđe, thiết bị vào, và độ ghép giữa hệ thống Anten - phiđe với thiết bị vào, chọn dạng và tham số của dụng cụ điện tử tầng đầu tiên cho phù hợp. 3.2. Cấu Trúc của tuyến tần số tín hiệu để đảm bảo độ chọn lọc đã cho Hiện nay ở bất cứ thời điểm nào cũng có rất nhiều đài vô tuyến cùng làm việc. Trong Anten thu ngoài tín hiệu đài cần nhận còn sức điện động của rất nhiều các đài khác cảm ứng vào. Sức điện động của các đài nhiễu này đôi khi cao hơn điện áp của tín hiệu có ích hàng trăm, nghìn lần Vì vậy trong tất cả các thiết bị thu dùng chọn lọc tần số để tách tín hiệu có ích khỏi tập hợp tín hiệu và nhiễu có tần số khác nhau là một vấn đề vô cùng quan trọng. U ⎛ EA ⎞ n ⎜ ⎟ = 0 ⎜ E ⎟ Uth ⎝ AO ⎠ fo = Uth = kgt = f (∆f = 0) ∆f o Hình 3- 4 Độ chọn lọc đ−ợc đánh giá theo đ−ờng cong cộng h−ởng của máy thu, tức là theo sự phụ thuộc của trị số sức điện động trên Anten vào tần số khi không điều chỉnh cộng h−ởng với điều kiện là công suất đầu ra của máy thu không thay đổi. Hình 3 - 4 (đ−ờng liền) biểu diễn dạng đ−ờng cong cộng h−ởng đó. ở đây ∆f = f − f o : độ lệch cộng h−ởng (f: tần số tín hiệu có sức điện động cảm ứng 52
  51. trên Anten bằng EA; fo : tần số cộng h−ởng của máy thu trên Anten có sức điện động EAo - t−ơng ứng với độ nhạy máy thu). Để thu tín hiệu có ích với độ méo nhỏ nhất cần phải đảm bảo dải thông tần phù hợp, trong giới hạn dải thông đó độ suy giảm không đ−ợc v−ợt quá trị số đã cho, ngoài giới hạn dải thông cần phải đảm bảo suy giảm lớn nhất, độ chọn lọc của máy thu càng cao. Đặc tuyến cộng h−ởng chỉ đ−ợc xét ở tuyến tần số tín hiệu và trung tần, khi truyền đến đầu vào máy thu một điện áp dao động cao tần điều hoà cho nên ng−ời ta gọi là chọn lọc một tín hiệu. Tuy nhiên trong đa số các tr−ờng hợp thực tế ở đầu vào máy thu có ít nhất hai điện áp cùng tác dụng: Một của đài cần nhận, và một của đài nhiễu. Lúc đó đánh giá tính chất chọn lọc nhờ đặc tuyến cộng h−ởng chỉ thoả mãn khi điện áp nhiễu t−ơng đối nhỏ, không v−ợt quá 10 - 100àv. Khi nhiễu mạnh, đặc tuyến này không phản ảnh độ chọn lọc thực tế của máy thu. Để đánh gía đầy đủ hơn tính chất chọn lọc của máy thu ta dùng khái niệm đặc tuyến chọn lọc thực tế. Nó tính đến các hiện t−ợng do tính không đ−ờng thẳng của các phần tử trong máy thu gây ra; nó còn đ−ợc gọi là độ chọn lọc nhiều tín hiệu. D−ới đây ta xét tỷ mỉ các loại chọn lọc này. 1. Độ chọn lọc một tín hiệu: Tuyến chọn lọc sơ bộ (tuyến tần số tín hiệu) có chức năng cơ bản nhất về chọn lọc và suy giảm nhiễu đ−ờng ảnh và trực thông. a) Suy giảm nhiễu đ−ờng ảnh: Nếu toàn tuyến sử dụng các mạch dao động đơn, thì độ suy giảm của mỗi một mạch dao động đ−ợc xác định theo công thức: 1 ⎛ f ± ∆f f ⎞ 2 2 ⎜ o ⎟ D = = 1+ ξ = 1+ Qtd ⎜ − ⎟ (3.12) y( f ) ⎝ f o f ± ∆f ⎠ ở đây: ξ : độ lệch cộng h−ởng tổng quát. Khi lệch cộng h−ởng nhỏ fo ± ∆f ≈ f o ta có thể viết: 2 2 ⎛⎞2∆f DQ≈+1 td ⎜⎟ ⎝⎠fo 53
  52. Trong máy thu đổi tần, tần số ảnh đ−ợc xác định: f a = f th ± 2 f tg Nếu thực hiện đồng chỉnh trên fa = f th + 2f tg ta có độ chọn lọc đ−ờng ảnh: 2 2 ⎛ f o + 2 ftg f ⎞ ⎛ 1+ a ⎞ D = 1+ Q 2 ⎜ − o ⎟ = 1+16a 2Q 2 a td ⎜ ⎟ td ⎜ ⎟ (3.13) ⎝ f o f o + 2 ftg ⎠ ⎝1+ 2a ⎠ f ở đây a = tg . fo Khi tính toán gần đúng có thể lấy: ⎛ 1+ a ⎞ Da = 4a.Qtd ⎜ ⎟ (3.14a) ⎝1+ 2a ⎠ Đối với các máy thu thực hiện đồng chỉnh d−ới f a′ = f th − 2 f tg ta có: ⎛ 1− a ⎞ Da = 4a.Qtd ⎜ ⎟ (3.14b) ⎝1− 2a ⎠ Khi: a ≤ 0,05 , trong cả hai tr−ờng hợp, ta có thể xác định theo công thức: 2 ⎛ 4 f ⎞ ⎜ td ⎟ Da′ 1+ Qtd ⎜ ⎟ ⎝ f o ⎠ Việc tính toán độ suy giảm đ−ờng ảnh đ−ợc tiến hành ở điểm xấu nhất của băng sóng, tức là ở tần số cực đại, khi đó tỷ số ftg / fo = a có giá trị nhỏ nhất. ở điểm này thực hiện đ−ợc yêu cầu chọn lọc đ−ờng ảnh đã đề ra thì toàn băng sóng hoàn toàn thoả mãn. Trong tr−ờng hợp tuyến tần số tín hiệu bao gồm n mạch dao động đơn đều đ−ợc điều chỉnh cộng h−ởng ở một tần số và có các phẩm chất Qtd1,Qtd2, Qtdn, thì độ suy giảm đ−ờng ảnh của cả tuyến đ−ợc xác định. D =D .D .D ≥D aa′′mva′Kct2a′Kct2 a' yêu cầu (3.16) Hệ số phẩm chất Qtd của các mạch dao động, số l−ợng mạch n, tần số trung gian cần phải chọn nh− thế nào để đảm bảo độ suy giảm đ−ờng ảnh đã cho. Nâng 54
  53. cao hệ số phẩm chất Qtd sẽ nâng cao độ chọn lọc nh−ng khi đó hẹp dải thông tần làm méo tín hiệu. Vì vậy lựa chọn Qtd cần xuất phát cả từ điều kiện độ rộng phổ của tín hiệu cần truyền qua không bị méo. Nếu hệ số phẩm chất Qtd, số mạch dao động n và tần số trung gian đã chọn khá cao vẫn không đảm bảo độ suy giảm đ−ờng ảnh đã cho thì cần sử dụng ở thiết bị vào và trong các tầng của bộ khuếch đại cao tần các hệ thống mạch ghép hai hay ba mạch dao động, các bộ lọc dải phức tạp. Việc tính toán trong tr−ờng hợp này có thể dựa theo đồ thị hay theo các công thức giải tích. Khi dùng hai mạch dao động, độ suy giảm của bộ lọc: 2 ξ 4 + 2ξ 2 ()1 − β 2 + (1 + β 2 ) D = khi β ≤ 1 a′ 1 + β 2 2 ξ 4 + 2ξ 2 ()1 − β 2 + (1 + β 2 ) D = Khi β > 1 (3.17) a' 1 + β 2 Công thức này chính xác trong trong các mạch dao động cộng h−ởng ở một tần số. Độ lệch cộng h−ởng tổng quát ξ đ−ợc xác định theo công thức ⎛⎞f fo ξ =−Qtd ⎜⎟ ⎝⎠fo f Trong đó: Qtd = Qtd1Qtd 2 (3.18) ở đây Qtd1, Qtd2 : t−ơng ứng vơi các phẩm chất t−ơng đ−ơng của các mạch của dao động thứ nhất và thứ hai Nếu bộ lọc hai mạch dao động sử dụng trong bộ KCT thì có thể giả thiết Q td1 ,Q td2 = Q tdct ; còn nếu trong thiết bị vào thì còn có thể xác định: Qtdc1 Qtd = (3.19) 1+ a 2 55
  54. a: Tham số không phối hợp trở kháng: khi làm việc với Anten không điều chuẩn lấy a ≤ 0,5; khi đảm bảo chế độ trở kháng với Anten a =1; còn trong chế độ không phối hợp trở kháng tốt nhất theo tạp âm : a =1,5 ữ 2 b) Suy giảm nhiễu đ−ờng tần số trung gian: Trong máy thu tần cần phải đảm bảo suy giảm nhiễu tần số trung gian theo các yêu cầu đã cho. Độ suy giảm này do toàn bộ tuyến tần số tín hiệu của máy thu đảm nhiệm. Mức độ suy giảm nhiễu tần số trung gian phụ thuộc vào độ chọn lọc của tuyến tần số tín hiệu và giá trị tần số trung gian danh định. Khi sử dụng các mạch dao động đơn độ suy giảm của nó đ−ợc xác định theo (3.12); còn suy giảm khi dùng hệ thống hai mạch đ−ợc xác định theo công thức : (3.16) và (3.17) trong đó độ lệch cộng h−ởng tổng quát bằng: ⎛ f f ⎞ ξ = Q ⎜ tg − o ⎟ (3.20) td ⎜ ⎟ ⎝ f o f tg ⎠ Số mạch dao động trong tuyến tần số tín hiệu cần chọn nh− thế nào để suy giảm nhiễu tần số trung gian lớn hơn giá trị trong chỉ tiêu kỹ thuật: Dtg = Dtgmv.Dtgkct1.Dtgkct2 Dtgkctn ≥ Dtg yêu cầu. Tính toán ở điểm thấp nhất của băng sóng. 2. Độ chọn lọc nhiều tín hiệu: Nh− chúng ta đã nói ở trên, để đánh giá đầy đủ hơn tính chất chọn lọc của máy thu, ta phải kể đến các hiện t−ợng do tính chất không đ−ờng thẳng của các dụng cụ khuếch đại trong máy thu gây ra. Khi truyền tín hiệu và nhiễu qua phần tử không đ−ờng thẳng, ngay bản thân tín hiệu sẽ bị méo dạng, và có hiện t−ợng tác dụng lẫn nhau giữa tín hiệu và nhiễu. D−ới đây ta sẽ khảo sát các hiện t−ợng đó một cách tỉ mỉ hơn. a) Méo không đ−ờng thẳng trong bộ khuếch đại tín hiệu vô tuyến : Trong tiết tr−ớc ta giả thiết dụng cụ khuếch đại là phần tử đ−ờng thẳng, nghĩa là quan hệ giữa dòng điện đầu ra và điện áp đầu vào là quan hệ bậc nhất, ta có thể viết: iY= 21 u 56
  55. Điều này chỉ có thể đạt đ−ợc khi điểm công tác ban đầu chọn ở phần đ−ờng thẳng của đặc tuyến và tín hiệu vào nhỏ, ta không cần chú ý đến tính chất không đ−ờng thẳng các đặc tuyến của dụng cụ khuếch đại. Tuy nhiên điểm công tác ban đầu trên đặc tuyến của dụng cụ khuếch đại thay đổi trong một giới hạn rất rộng trong quá trình điều chỉnh hệ số khuếch đại, do các nhân tố không ổn định. Ngoài ra khi biên độ tín hiệu vào lớn đến một mức nào đó cũng cần phải tính đến tính chất không đ−ờng thẳng của dụng cụ khuếch đại. Trong tr−ờng hợp này chúng ta có thể biểu diễn các đặc tuyến d−ới dạng hàm số: i = f (u) (3.21) Giả sử ở đầu vào dụng cụ khuếch đại ta có một thiên áp E và tín hiệu ∆u, nghĩa là: u = E + ∆u Dòng điện ở đầu ra có thể biểu diễn d−ới dạng chuỗi Taylơ theo cấp số của ∆u: 11 if=+()E∆u=f(E)+f′(E)∆u+f" ()E∆u2 +f''' ()E∆u3 + 2! 3! ở đây: f ()E= I0 : thành phần một chiều của dòng điện đầu ra tại điểm công tác tĩnh. f '(E) = Y21 : hỗ dẫn của dụng cụ khuếch đại tại điểm công tác ()u= E '' ' ''' fE()==Y21 ;"f()E Y21 Ta có thể viết: 11 iI=+Y∆u+ Y'∆u2+Y''∆u3+ (3.22) 021 2! 21 3! 21 Để đơn giản, đầu tiên ta hãy khảo sát tín hiệu không điều chế. ở đầu vào dụng cụ khuếch đại tác dụng tín hiệu vô tuyến điều hoà. uE=+∆uE=+Uthm cos ωtht 57
  56. Thay vào công thức (3.22) ta có : 11'" iI=+YUcosωωt+YU22cos t+YU3cos3ωt+ 021thm th 2621thm th 21 th Chú ý các công thức l−ợng giác: 1 cos 2 ω t = ()1+ 2cos 2ω t th 2 th 1 cos3 ω t = ()3cosω t + cos3ω t th 4 th th Ta nhận đ−ợc: 1 ' 2 1 i = I o + Y21 U thm cosωtht + Y21 U mth . (1+ 2cos 2ωtht) 2 2 1 '' 3 1 + Y U thm (3cosω t + cos3ω t) + 6 21 4 th th Từ biểu thức này ta thấy rằng do tính không đ−ờng thẳng của dụng cụ khuếch đại, dòng điện đầu ra ngoài thành phần tần số ωth , còn chứa các hài của nó 2ωth ,3ωth Vì hệ thống chọn lọc ở phụ tải của dụng cụ khuếch đại cộng h−ởng ở tần sốωth có dải thông t−ơng đối hẹp nên có thể coi trên phụ tải chỉ xuất hiện các thành phần tần số ωth , còn các thành phần hài khác nhỏ, bỏ qua. Hài cơ bản của dòng điện đầu ra: 1 ″ iY=+Ucosω t YU3 cosω t 21 thm th 8 12 thm th Biên độ hài cơ bản: 1 ″ I = Y U + Y U 3 (3.23) 1m 21 thm 8 21 thm Thành phần thứ hai của biểu thức bên phải do tính không đ−ờng thẳng của dụng cụ gây ra, ta thấy rõ ràng là dòng điện (hay là điện áp) ở đầu ra không tỷ lệ bậc nhất với biên độ điện áp đầu vào, nó đ−ợc đánh giá bằng tỷ số: 1 3 YU21 '' thm 8 1 Y21 '' 2 =⋅ ⋅U thm (3.24) YU21 thm 8 Y21 58
  57. Khi tín hiệu có điều chế, do tính không đ−ờng thẳng của đặc tuyến sẽ gây ra méo dạng đ−ờng bao của tín hiệu. Khi điều chế đơn âm, ta có U thm = U thmo (1+ mcosΩt), biên độ dòng điện đầu ra ở tần số cơ bản ωth có dạng: 1 '' 3 3 I = Y U []1+ mcosΩt + Y U thmo []1+ mcosΩt 21 thmo 8 21 Phân tích biểu thức này ta thấy ngoài thành phần tần số cơ bản Ω, đ−ờng bao của dòng điện (hay điện áp) lúc đó còn thay đổi theo tần số 2Ω, 3Ω. Ng−ời ta đánh giá hệ số méo không đ−ờng thẳng theo hài bậc hai: ″ I m2Ω 3Y21 2 km = = U thmo .m (3.25) I mΩ 16Y21 Theo các công thức (3.24) và (3.25) ta thấy độ méo không đ−ờng thẳng phụ thuộc vào các tham số đặc tuyến của dụng cụ khuếch đại và c−ờng độ tín hiệu, để giảm méo không nhất thiết phải chọn đặc tuyến von-ampe có dạng bậc nhất, chỉ cần chọn dụng cụ khuyếch đại có đặc tuyến von - ampe là đ−ờng cong bậc hai, ⎛ ″ ⎞ khi đó ⎜ Y / Y ≈ 0⎟ , vậy km= 0. Đặc tuyến thực tế của dụng cụ khuếch đại ⎝ 21 21 ⎠ khác với đ−ờng cong bậc hai và tầng khuếch đại cho độ méo khoảng 1-2%. Đối với các đèn 5 cực có đặc tuyến von - ampe kéo dài sẽ cho độ méo t−ơng đối nhỏ. Với độ méo đã cho, các tham số của đèn đã biết thì biên độ điện áp tín hiệu cho phép trên đầu vào l ″ km Y21 U thmo ≤ 2,3 . m Y21 b) Méo giao thoa: Bây giờ ta hãy nghiên cứu nếu ở đầu vào dụng cụ khuếch đại có tác động hai điện áp tín hiệu có ích và nhiễu, nghĩa là: uE=+∆uE=+(Uthm cosωωtht +Unm cos nt) Xuất phát từ công thức (3.22), cũng biến đổi nh− trên ta có biên độ hài bậc nhất đối với tần số tín hiệu: 59
  58. 1 ″ I = Y U + Y U U 2 m1 21 thm 4 21 thm nm Giả sử rằng nhiễu điều chế biên độ: UUnm =+nmo (1cmn osΩnt) Còn tín hiệu không điều chế. Khi đó biên độ dòng điện có tần số cơ bản của tín hiệu có dạng: '' ⎡⎤11'' 222 ⎡1Y2l IYml =+2l Uthm ⎢⎥1Y2l Unmo ()1+mn cosΩn t=Ithm ⎢1+Unmo + ⎣⎦4Y2l ⎣4Y2l 11YY21 '' 22 21 '' 2 1Y21 '' 22 ⎤ ++ Umnmo n Umnmo n cosΩnt+.Unmmcos2Ωnt⎥ 82YY21 21 8Y21 ⎦ Bỏ Qua thành phần bậc cao có giá trị số nhỏ, có công thức gần đúng: ⎡⎤″ 1 Y I =+IU⎢⎥1.21 2 mcosΩt m1 thm ⎢⎥2 Y nmo n n ⎣⎦21 Qua biểu thức này thấy rằng nếu ở đầu vào tầng khuếch đại ta các dụng tín hiệu không điều chế và nhiễu có điều chế, ở đầu ra tín hiệu sẽ bị điều chế biên độ với tần số cơ bản của nhiễu Ω n , và ng−ời ta gọi là điều chế giao thoa. Vậy điều chế giao thoa dẫn đến ở trong phổ của tín hiệu các tần số biên tần khác với tần số mang tín hiệu một l−ợng Ω n , hay là đ−ờng bao của tín hiệu biến thiên theo cả tần số điều chế của nhiễu Ω n . Nguyên nhân của méo này có thể giải thích nh− sau: Nh− chúng ta đã biết, hệ số khuếch đại của tầng tỷ lệ với hỗ dẫn Y21 . Nếu ở đầu vào của tác động một nhiễu mạnh có tần số khác xa với tần số cộng h−ởng của tầng, thì nhiễu này không thể truyền trực tiếp qua tầng. Nh−ng nhiễu này làm thay đổi điểm công tác của dụng cụ khuếch đại, dẫn tới thay đổi tham số Y21 theo thời gian. Vì vậy khi tính hệ số khuếch đại của tầng phải sử dụng giá trị trung bình của hỗ dẫn. Do độ không đ−ờng thẳng của đặc tuyến truyền thông 60
  59. i = f (ugk) của dụng cụ khuếch đại (đặc biệt là tranzistor), giá trị trung bình của Y21 và tất nhiên là cả hệ số khuếch đại phụ thuộc vào biên độ nhiễu ở đầu vào của tầng. Đặc tuyến sự phụ thuộc đó nh− (hình 3 - 5). Hình 3 - 5 Đ−ờng a (nét liền) ứng với chế độ tĩnh của dụng cụ khuếch đại có hỗ dẫn cực đại, khi tăng biên độ điện áp nhiễu dẫn tới giảm đơn điệu giá trị trung bình của hỗ dẫn, vậy giảm hệ số khuếch đại. Đ−ờng b.(nét đứt) ứng với chế độ tĩnh của dụng cụ khuếch đại có hỗ dẫn nhỏ hơn mức cực đại, nên khi tăng biên độ nhiễu giá trị trung bình của hỗ dẫn (và t−ơng ứng là hệ số khuếch đại) tăng. Nếu tiếp tục tăng biên độ của nhiễu, thì giá trị trung bình của hỗ dẫn và hệ số khuếch đại sẽ giảm xuống. Từ trên hình vẽ ta thấy khi biên độ nhiễu càng lớn, hệ số khuếch đại của tầng càng giảm nhỏ, mức độ tín hiệu có ích ở đầu ra máy thu (nói riêng là của tầng) càng thấp. Nh− vậy là suy giảm tín hiệu do nhiễu mạnh. Đôi khi ng−ời ta gọi là đặc tuyến suy giảm biên độ. Chú ý khi lấy đặc tuyến này nhiễu không điều chế và để điện áp nhiễu không truyền trực tiếp qua tầng cần cho tần số của nhiễu khác xa tần số tín hiệu. Để đánh gía mức độ méo giao thoa ta biến đổi công thức: ⎡⎤Y21 '' 2 Im1 = IUthm ⎢⎥12+Ωnmomn cos nt=Ithm []1+mthn cosΩnt ⎣⎦Y21 61
  60. ở đây I thm = Y21 U thm : biên độ dòng điện tín hiệu. ″ 1 Y21 2 mthn = .Unmo .mn : hệ số điều chế tín hiệu do nhiễu. 2 Y21 Hệ số giao thoa đ−ợc đánh giá theo tỷ số: ″ mthn 1 Y21 2 kgt==. Unmo (3.27) mYn 2 21 Kết luận: để giảm méo giao thoa cũng nh− để giảm mức độ suy giảm tín ⎛ ″ ⎞ hiệu do nhiễu cần phải chọn dụng cụ khuếch đại có tham số ⎜ Y / Y ⎟ nhỏ nhất. ⎝ 21 21 ⎠ Độ méo càng nhỏ nếu biên độ nhiễu ở đầu vào dụng cụ khuếch đại càng nhỏ: điều này đạt đ−ợc khi nâng cao chọn lọc ở thiết bị vào. Nếu k gt ≤ 0,3 thì nhiễu giao thoa yếu và thu tín hiệu thoại một cách bình th−ờng. Trong điều kiện trên, để cho một khái niệm đầy đủ hơn về ảnh h−ởng của nhiễu điều chế biên độ đến tính chất chọn lọc của máy thu ta sử dụng đ−ờng cong chọn lọc thực tế. Nó chỉ ra sự phụ thuộc của tỷ số điện áp nhiễu và tín hiệu trên đầu vào của máy thu theo hiệu tần số của nhiễu và tín hiệu với tần số cộng h−ởng của máy thu, điện áp tín hiệu trên đầu vào và hệ số điều chế giao thoa cho tr−ớc (hình 3 - 4 - đ−ờng đứt nét). 3.3. Mạch vào Trong thiết bị thu, mạch vào thực hiện ghép giữa anten với đầu vào tầng đầu tiên. Mạch vào có hai nhiệm vụ chủ yếu : - Truyền một cách hiệu quả nhất điện áp hay công suất tín hiệu có ích từ anten đến đầu vào tầng đầu tiên. - Làm suy giảm nhiễu cảm ứng trên anten (chọn lọc về tần số). Đặc biệt là nhiễu ảnh và trung gian trong máy thu đổi tần. Thực tế mạch vào chỉ bao gồm hệ thống các mạch dao động chọn lọc (LC) không chứa nguồn năng l−ợng, do đó ta có thể coi đây là mạng 4 cực tuyến tính thụ động. Các đặc tr−ng cơ bản của mạch vào: 62
  61. - Hệ số truyền đạt: là tỉ số điện áp U 2 ở đầu vào tầng đầu tiên của máy thu với trị số sức điện động của tín hiệu có ích cảm ứng trên anten : . Up22YA (3.28) K mv ==⋅ ' ⋅K cl EpAA1 Y+YA ZA I 1 2 2 U cl1 EA U 1 G1 U cl 2 G 2 U 2 2′ 1′ Hình 3 - 6 Trong đó : + Hệ số ghép giữa anten với hệ thống chọn lọc và giữa hệ thống chọn lọc với tầng sau lần l−ợt là : ⋅ ⋅ U1 U 2 p1 = ⋅ , p2 = ⋅ Ucl1 Ucl 2 ⋅ U 1 YA 1 + = ' , với YA = ( Z A : trở kháng của anten) EAAYY+ t Z A ' 1 ' ' Yt = ' ( Zt : trở kháng t−ơng đ−ơng tải của nguồn tín hiệu anten, tính đến 11− ). Zt ⋅ U cl 2 + Kcl = ⋅ U cl1 - Độ chọn lọc : Trong tr−ờng hợp chung nhất, tính chất chọn lọc về tần số của thiết bị vào đ−ợc đánh giá bằng đặc tuyến cộng h−ởng hay là đặc tuyến chọn lọc, đặc tuyến này đ−ợc biểu diễn theo hàm số : Kmv Kmvo y==y1()f hay Dy==2 ()f Kmvo Kmv ở đây : K mvo : hệ số truyền đạt ở tần số cộng h−ởng 63
  62. K mv : hệ số truyền đạt ở tần số bấy kỳ. - Tính dải tần : Khi làm việc trong dải tần, thiết bị vào đ−ợc đánh giá bằng hai đặc tr−ng: + Hệ số bao tần (là tỉ số giữa tần số cộng h−ởng cực đại với tần số cộng h−ởng cực tiểu). + Mức biến đổi của hệ số truyền đạt cộng h−ởng K mvo và sự biến đổi của đặc tuyến chọn lọc hay đặc tuyến cộng h−ởng trong dải tần công tác. 1. Mạch vào có một mạch dao động trong hệ thống chọn lọc . Phân loại sơ đồ của mạch này chủ yếu dựa theo sự khác nhau về cách ghép giữa anten và mạch dao động. Có các ph−ơng pháp ghép nh− sau: ghép biến áp, biến áp tự ngẫu, ghép điện dung ngoài hoặc trong (hình 3 - 7). Hình 3 - 7 a) Sơ đồ t−ơng đ−ơng và các tham số tổng cộng của mạch vào Để dễ tính toán và nhận xét, khi vẽ sơ đồ t−ơng đ−ơng ta lấy khung dao động làm gốc. Sơ đồ t−ơng đ−ơng đ−ợc vẽ chi tiết theo hình (3 - 8). Hình3 - 8 64
  63. ở trên sơ đồ này, mạch cộng h−ởng đơn đ−ợc đặc tr−ng bằng ba tham số : L,C,Go . Khi ghép anten với mạch dao động với hệ số ghép P1 , thì hệ thống Aten - Phiđơ sẽ phản ánh vào mạch dao động một nguồn dòng điện: ' I A ==pI11AAp E YA (3.29) Trở kháng trong của nguồn dòng điện này đ−ợc xác định theo công thức: '2 ' ' YpA ==1 .YAAG+jBA YA′ gồm hai thành phần G′A và B′A .B′A có thể mang tính chất điện cảm hoặc điện dung. Trở kháng đầu vào tầng đầu tiên Yv phản ánh vào mạch dao động một l−ợng YV′ theo công thức : '2 ' 2 YpA ==2YvvG+jBv 2 Thông th−ờng BV′ mang tính điện dung, ta có thể coi CV′ = P2 Cv b) Hệ số truyền đạt : Theo công thức (3.29), ta tính đ−ợc hệ số truyền đạt : ⋅ ' Up22pU2. ch .IAAp1p2Y Kmv == =''= (3.30) EEAAYA++YYvYtd 2 ở đây : YYtd =+t YA′ =+Yt P1 YA : 2 YYto=+P1 YV Trong công thức hệ số truyền đạt của mạch vào, dẫn nạp nguồn tín hiệu YA phụ thuộc vào tần số, nh−ng có thay đổi rất chậm trong giới hạn của mỗi băng sóng. Khi chỉ tính đến sự phụ thuộc vào YA , ta có thể coi K mv thay đổi t−ơng đối chậm theo tần số. Dẫn nạp tổng cộng Ytd đạt rất nhanh đến cực tiểu ở tần số cộng h−ởng. Vì vậy trên thực tế hệ số truyền đạt của mạch vào đạt cực đại K mv max ở tần số trùng với tần số riêng của mạch cộng h−ởng có tính tham số phản ánh. Khi cộng h−ởng, các thành phần điện kháng bù trừ lẫn nhau, ta có : p12p YAAp1p2Y Kmvo =='' GGAt++GGAt 65
  64. 22 ở đây : YA =GAA+B Trong công thức này, hệ số truyền đạt của mạch vào phụ thuộc vào độ ghép P1 , P2 . Thông th−ờng P2 ít ảnh h−ởng, khi phân tích hệ số truyền đạt. Hệ số truyền đạt có giá trị cực đại ứng với hệ số P1 phối hợp trở kháng. 2 GGto+ p2 GV p1ph == (3.31) GGAA pY2 A Kmvoph = (3.32) 2.pG1ph A Không phải lúc nào ta cũng có thể làm việc trong chế độ phối hợp trở p kháng, nếu đặt a = 1 là hệ số không phối hợp trở kháng, ta có : p1ph Kmvo 2a = 2 (3.33) Kamvoph 1+ Quan hệ này đ−ợc biểu diễn trên hình (hình 3 - 9) Từ đồ thị này, ta có các nhận xét : - Ban đầu khi độ ghép với anten P1 tăng lên, K mvo tăng. Khi tăng qua mức độ ghép, K mvo giảm đi, do tăng tổn hao tổng cộng trong mạch dao động. - Khi a thay đổi trong giới hạn 0,5 ≤ a ≤ 2, thì K mvo chỉ thay đổi 20%, vì vậy ta có thể làm việc trong chế độ không phối hợp trở kháng mà hệ số truyền đạt không thay đổi quá nhiều. Kmvo/Kmvoph a Hình 3- 9 66
  65. - Chế độ ghép lỏng (a < 0,5) sử dụng khi mong giảm sự ảnh h−ởng các tham số mạch anten tới mạch dao động (ví dụ nh− khi máy thu làm việc trong dải tần rất rộng và các loại anten khác nhau). Còn chế độ ghép chặt (1,5 ≤ a ≤ 2,5) sử dụng khi muốn giảm hệ số tạp, nâng cao độ nhạy máy thu. c) Độ chọn lọc Độ chọn lọc của thiết bị vào một khung dao động đ−ợc đánh giá theo đ−ờng cong cộng h−ởng y()f hay đặc tuyến chọn lọc D( f ) : 1 yf()= 1+ξ 2 (3.34) D =+1 ξ 2 2∆f ở đây : ξ = : độ lệch tổng quát. dftd . o f o : tần số cộng h−ởng, ∆f : độ lệch tuyệt đối d = P 2d + d + P 2 d = P 2d + d td 1 A 0 1 V 1 A t (3.35) 2 2 = ρtd ()P1 GA + G0 + P2 GV 1 Dải thông ở mức 0,7 ( ); 0,1 ; 0,01 : 2 ∆f 0,7 = d td . f 0 ∆f 0,1 ≈ 10 d td . f 0 ∆≈f0,01 100.dtd . f0 Theo công thức (3.35), độ tổn hao (hay độ chọn lọc) cũng phụ thuộc độ ghép P1 . Khi P1 = P1ph , tổn hao d td tăng hai lần so với dt . Khi a = 2, độ suy giảm tăng 5 lần. d) Hệ số tạp âm của mạch vào và tầng đầu tiện : Mạch vào và tầng đầu tiên có ý nghĩa quyết định đến hệ số tạp âm của toàn bộ máy thu. ở đây nêu ph−ơng pháp tính toán hệ số tạp âm của mạch vào và tầng 67
  66. đầu tiên. Ph−ơng pháp này cũng có thể áp dụng cho các tầng bất kỳ, có thể áp dụng cho cả bán dẫn và điện tử. Đối với mạch vào và tầng đầu tiên, ta có các nguồn tạp âm sau : - Mạch anten có điện dẫn GA phản ánh tới đầu vào tầng đầu tiên (qua hai 2 '' p1 GA lần ghép P1 và P2 ) một giá trị GA = 2 . Điện dẫn này sinh ra một nguồn dòng p2 tạp âm: 2'′′' o '' ItaA = 4kT GADta - Điện dẫn cộng h−ởng riêng của mạch cộng h−ởng Go khi tính đến đầu vào G ′ ' o tầng đầu tiên thành G0 và tạo ra nguồn dòng điện tạp âm (Go = 2 ). p2 2 ' I o = 4kToGo Dta - Dụng cụ khuếch đại tầng đầu tiên sinh tạp âm, đ−ợc đặc tr−ng bằng hai đại l−ợng : U 2 = 4hTR D taa ta ta 2 0 I ta = 4hT tV GV DV Các giá trị Rta ,tV tuỳ thuộc vào dạng dụng cụ khuếch đại (điện tử hay bán dẫn) đ−ợc tính theo các công thức khác nhau. Sơ đồ t−ơng đ−ơng về tạp âm của mạch vào và tầng đầu tiên (hình 3 - 10). 2 Utaa L′ C ′ 2 2 I 2 G′ I′ G taa It′a′A G′A′ 0 tao V Hình 3 - 10 Xuất pháp từ định nghĩa hệ số tạp âm : 68
  67. 2 PUtara tara N ==2 PUtaAra Ara Tính toán : '' 2 4kTDtaGA U taAra = '2 Gtd ' '' ' Gtd = GA = Go + GV ''2 2' 2 2 I taA I tao I taa 2 U tara = '2 + 2 + 2 +U taa Gtd Gtd Gtd Thay vào ta tính đ−ợc : ''''2 GGtV(1tV−+)Rta(GAGt) N =+1 '' + '' + '' (3.36) GGAA GA '' ở đây : GGGto=+. Theo công thức này, hệ số tạp của mạch vào và tầng đầu tiên phụ thuộc vào tính chất tạp âm của mạch vào qua trị số điện dẫn tổng cộng Gtd′ ; tính chất tạp âm của dụng cụ khuếch đại Rta ; một l−ợng vào tạp âm do điện dẫn đầu vào : tV (ở tần số thấp và khi tính gần đúng có thể coi tV ≈ 1); điện dẫn của mạch anten và độ 2 2 ghép giữa mạch anten với mạch vào (G′A′ = P1 GA / P2 ). Từ quan hệ hệ số tạp âm phụ thuộc vào độ ghép P1 và P2 , ta có thể thực hiện các cách lựa chọn độ ghép : - Chọn P1 theo phối hợp trở kháng theo công suất - Chọn P1 phối hợp theo công suất, P2 để cho hệ số tạp âm cực tiểu - Chọn P1 để N cực tiểu. 2. Mạch vào có nhiều mạch cộng h−ởng trong hệ thống chọn lọc Để nâng cao độ chọn lọc các loại nhiễu với độ lệch cộng h−ởng t−ơng đối lớn, nhất là nhiễu đ−ờng ảnh và nhiễu trung gian, ng−ời ta sử dụng mạch vào nhiều mạch cộng h−ởng. Yêu cầu về số mạch dao động phụ thuộc vào yêu cầu về độ chọn lọc. Độ ghép giữa anten với mạch dao động đầu tiên, giữa các mạch dao động và giữa hệ 69
  68. thống chọn lọc với tầng đầu tiên phụ thuộc vào yêu cầu chỉ tiêu độ nhạy, sự thay đổi tham số trong mỗi một băng sóng. Tất nhiên khi sử dụng nhiều khung dao động cũng có những nh−ợc điểm là cấu trúc và điều chỉnh phức tạp; giảm độ nhạy, khó khăn đảm bảo sự đồng đều chỉ tiêu chất l−ợng khi điều h−ởng các mạch dao động trong dải tần. a) Mạch vào có hai mạch cộng h−ởng : Sơ đồ mạch vào nh− (hình 3 - 11). Sơ đồ a, ghép hỗ cảm mạch anten với mạch đầu tiên giữa hai mạch. Sơ đồ b thực hiện ghép hỗn hợp giữa hai mạch dao động, đảm bảo các tham số đồng đều trong băng tần. Để đơn giản trong tính toán và điều này cũng phù hợp với thực tế, ta giả thiết các tham số t−ơng đ−ơng của hai mạch giống nhau. L1 = L2 ,Ctd1 = Ctd 2 ,dtd1 = dtd 2 . Khi đó ta có thể xác định hệ số truyền đạt của mạch vào: pp Y β.Q K =⋅12 A td mv 42 2 22 ωoC ξξ+−2(1β)+(1+β) k ở đây : β = : nhân số ghép giữa hai mạch dao động. d 1 Qtd = : phẩm chất t−ơng đ−ơng của mạch dao động. dtd ⎛⎞ω ωo ξ =−Qtd ⎜⎟: độ lệch cộng h−ởng tổng quát. ⎝⎠ωo ω Cg1 L Lgh 1 C1 L2 Lgh Cg2 a) b) Hình 3 - 11 Hệ số truyền đạt cộng h−ởng : pp12YA β Kmvo =⋅2 (3.37) Gtd β +1 70
  69. β So với mạch vào một mạch dao động, hệ số truyền đạt giảm đi lần. 1+ β 2 Ph−ơng trình đ−ờng cong cộng h−ởng : K 1+ β 2 y ==mv (3.38) 42 2 22 Kmvo ξ+−2ξ(1β)+(1+β) Ph−ơng trình này là ph−ơng trình gốc của hai mạch dao động ghép. Ta có thể có các nhận xét từ lý thuyết về 2 mạch dao động ghép. Để tính toán hệ số tạp âm trong tr−ờng hợp này, cũng qui các nguồn tạp về đầu vào tầng đầu tiên; ta tính đ−ợc công thức hệ số tạp âm : '' 2 GGtd12td GV Gtd Nt=+1.'' + '' +Vt'' +Ra'' (3.39) GGAA GA GA ở đây :G′A′ : Phản ánh điện dẫn anten tới đầu vào tầng đầu tiên G1′ : Điện dẫn t−ơng đ−ơng mạch dao động thứ nhất tới đầu vào tầng đầu tiên : Gtd = G′A′ + Gtd′ 1 + Gtd′ 2 + GV Nh− vậy hệ số tạp âm là hàm số phụ thuộc vào rất nhiều tham số . Ngoài phụ thuộc vào độ ghép P1 , P2 , (giữa anten và mạch thứ nhất P1 , ghép giữa hai mạch dao động thứ hai với đầu vào tầng đầu tiên P2 ), còn phụ thuộc vào độ ghép giữa hai mạch dao động β . Thông th−ờng chọn β = 1. b) Mạch vào có ba mạch cộng h−ởng trong hệ thống chọn lọc : Ph−ơng pháp tính toán cũng giống nh− tr−ờng hợp cho hai mạch cộng h−ởng. Tr−ớc tiên tính các tham số của mạch cộng h−ởng. Th−ờng cho tham số của các mạch giống nhau và cộng h−ởng trên cùng một tần số. Sau đó chọn độ ghép giữa mạch dao động đầu tiên tới anten P1 và tính hệ số truyền đạt : p2 YA Kmv1 = Gtd1 71
  70. Khi các mạch cộng h−ởng có tham số giống nhau và độ phẩm chất bằng nhau : K ghg12==kdhβ. td Hệ số truyền đạt điện áp của mạch vào 3 khung cộng h−ởng : β 2 KK=⋅ mvo 12+ β 2 mv1 Ph−ơng trình đặc tuyến chọn lọc mạch vào : ξξ64−−(4β23) +ξ2(4β2+3) +(1+2β2)2 D = (3.40) 12+ β 2 Trong các máy thu hiện nay, mạch vào th−ờng làm việc trong các băng tần, không có phần tử điều chỉnh tần số. Hệ thống chọn lọc th−ờng từ ba đến bốn khung cộng h−ởng. Các khung này cũng đ−ợc điều chỉnh trên một tần số. Dải thông của bộ chọn lọc chính bằng độ rộng băng tần. Tr−ớc và sau bộ lọc dải th−ờng đặt các bộ lọc thông thấp và cao, nhằm mục đích giảm tối đa tác dụng nhiễu ngoài dải tần công tác. 3.4. Các sơ đồ cơ bản của bộ khuếch đại Trong tuyến tần số tín hiệu. Hiện nay các thiết bị vô tuyến điện tử gần nh− không còn dụng các đèn điện tử chân không. Tuy vậy, một phần đây là lý luận cơ bản cho các dụng cụ khuếch đại chung, một phần trong quân đội ta vẫn còn một số trang bị dùng đèn điện tử, nên vẫn giữ nội dung này 1. Bộ khuyếch đại katốt chung: Bộ khuếch đại dạng này đ−ợc sử dụng rất phổ biến trong các sơ đồ khuếch đại của tuyến tần số tín hiệu, dụng cụ khuêch đại có thể là đèn điện tử năm cực hoặc ba cực. Đèn năm cựcđ−ợc dùng để khuếch đại dao động ở tần số d−ới 80 MHz còn đèn ba cực ở dải sóng mét. a) Sơ đồ nguyên lý: 72
  71. Hai sơ đồ nguyên lý cơ bản của bộ khuếch đại katốt chung đ−ợc vẽ ở (hình 3-12). Trong đó hệ thống chọn lọc dùng một mạch cộng h−ởng, ghép một phần hệ thống chọn lọc với dụng cụ khuếch đại và tầng sau với các hệ số ghép. U 2 U ra P1 = ; P2 U cl U cl Cung cấp cho anốt của đèn có thể đ−ợc thực hiện theo sơ đồ nối tiếp hoặc song song. ở sơ đồ nối tiếp (hình 3 -12a) thành phần một chiều của dòng anốt đi qua cuộn dây điện cảm L. Để ngăn cao áp cho l−ới đèn tầng sau ng−ời ta mắc tụ C p . Điện trở R p là điện trở thoát l−ới. ở sơ đồ cung cấp song song (hình 3-12b) thành phần một chiều của dòng anốt đi qua cuộn điện trở Ra hoặc cuộn chặn Lch . Các linh kiện trong sơ đồ cung cấp nối tiếp đ−ợc chọn trên cơ sở lý luận sau. Điện trở R p để thoát các điện tích trên lới đèn tầng sau, cần phải chọn nhỏ hơn so với giá trị điện trở vào của tầng đó nghĩa là R p < RV 2 . Tuy nhiên điện trở R p phải đủ lớn để giảm ảnh h−ởng đối với hệ thống chọn lọc. điện dung C p đủ lớn để điện áp tín hiệu có ích rơi trên đó không đáng kể. Th−ờng . Điện C p ≥ (20 ữ 50).Cv2 (Cv2 dung đầu vào của tầng sau). Các linh kiện Ra ,C p trong sơ đồ cung cấp song song đ−ợc chọn lọc nh− sau. Điện trở Ra có giá trị đủ lớn để giảm ảnh h−ởng đối với hệ thống chọn lọc. Vì Ra lớn nên sụt áp trên nó cũng lớn, không đủ điện áp cung cấp cho anốt của đèn. Muốn nâng cao hệ số phẩm chất của đèn và đảm bảo điện áp cần thiết cho anốt của đèn ng−ời ta thay thế bằng cuộn chặn Lch , cũng có khi dùng cả hai để đảm bảo yêu cầu về dải thông và điện áp trên anốt. Hình 3 - 12 73
  72. Trong cả hai sơ đồ cung cấp song song và nối tiếp, các điện trở R1 , Rg 2 cung cấp điện áp cho anốt và l−ới hai của đèn. Các tụ điện C1 ,C g 2 ngắn mạch thành phần xoay chiều, đảm bảo cho các điện áp cung cấp ổn định. Mạch Rk ,Ck để tạo thiên áp cho đèn. Bây giờ ta sẽ xét một vài −u khuyết điểm của sơ đồ cung cấp nối tiếp và song song. Nh− trên đã nói, ở hệ thống chọn lọc khi cung cấp nối tiếp có cao áp, còn khi cung cấp song song thì không có, để khắc phục khuyết điểm này ở sơ đồ cung cấp nối tiếp ng−ời ta nối rô to của tụ điện có điện dung biến đổi với vỏ máy (hình 3- 13). Thành phần một chiều của dòng anốt đi qua cuộn cảm L (trong tr−ờng hợp cuộn dây điện cảm) mạch dao động có lõi sắt từ là một nh−ợc điểm của sơ đồ nối tiếp, vì dòng điện đó làm giảm trị số tử thẩm hiệu dụng và khi có sự thay đổi dòng điện từ đó gây nên sự thay đổi tần số cộng h−ởng do trị sồ điện cảm của nó bị thay đổi. Hình 3- 13 Hằng số thời gian của mạch nối tầng khi cung cấp nối tiếp là R pC p và khi cung cấp song song là rI .C p (rI : điện trở tiêu hao của cuộn dây trong mạch dao động). Với các nhiễu xung có biên độ lớn, có thể xuất hiện dòng điện l−ới, tụ C p đ−ợc nạp điện, với hằng số thời gian lớn có thể làm tắt đèn sau. Về mặt này ta thấy sơ đồ cung cấp song song tốt hơn sơ đồ cung cấp nối tiếp. ảnh h−ởng tiếng ù tần số 50hz của nguồn cung cấp đến sơ đồ song song cũng ít hơn so với sơ đồ nối tiếp, vì điện áp thành phần tần số này hạ trên điện trở rI có trị số nhỏ, còn sơ đồ nối tiêp hạ trên điện trở R p lớn. Từ các phân tích trên ta thấy sơ đồ cung cấp nối tiếp đ−ợc sử dụng trong các bộ khuếch đại dải hẹp, còn sơ đồ cung cấp song song đ−ợc sử dụng trong bộ khuếch đại dải rộng. 74
  73. b) Hệ số khuếch đại: Ta biết sơ đồ t−ơng đ−ơng của đèn điện tử có dạng sau (hình 3 - 14). Đối với bộ khuếch đại catốt chung làm việc ở dải sóng dài, trung và ngắn, dùng đèn năm cực cao tần có thể coi dẫn nạpYag = jωCag ≈ 0 , khi đó: Dẫn nạp vào của bộ khuếch đại: YGvv=+jωCv≈Ygk=Ggk+jωCgk. Dẫn nạp ra của bộ khuếch đại Yra = G ra + jωC ra ≈ Yak = G ak + jωC ak Ta lập sơ đồ t−ơng đ−ơng cho cả bộ khuếch đại (hình 3 - 14) khi tính đầu ra của dụng cụ khuếch đại của tầng đ−ợc phân tích và đầu vào tầng sau về mạch cộng h−ởng (hình 3-15). Hình 3-14 Hình 3- 15 1 Trong đó Y = G + jωC + dẫn nạp của mạch cộng h−ởng. o jωL Yv2 = Gv2 + jωCv2 Dẫn nạp vào của tầng sau. 1 Ys = Gs = : Đối với sơ đồ 3 - 12a Rg 1 YGss==: Đối với sơ đồ 3 - 12b Rg Hệ số khuếch đại điện áp đ−ợc xác định theo công thúc: . . U ủa P2 U cl K = . = . (3.41) U v U v Dễ dàng có thể tìm đ−ợc 75
  74. . . P1SUv P1SU v U cl = − 2 2 = P1 Yra + Y + P2 Yv2 + Ys Ytd 2 2 Với Ytd = P1 Yra + Y + P2 Y v2+Ys Do đó: . P1P2 S K = − = −P1P2 S.Z td (3.42) Ytd 1 ở đây = Z td . Trở kháng t−ơng đ−ơng thuần dẫn: Ytd 2 2 Ytdo = Gtd = P1 Gra + Go + P2 Gv2 + Gs (3.43) Hệ số khuếch đại điện áp lúc cộng h−ởng: P1P2 S K o = = −P1P2 SRtd (3.44) Ytd Hệ số khuếch đại công suất là tỉ số công suất trên phụ tải đầu ra của tầng khuếch đại và công suất đầu vào. Pra K p = Pv Điện dẫn tải của bộ khuếch đại: 2 Gt = P2 Gv2 + Go + Gs Công suất đ−a ra; U ra 2 Pra = = U raGt Rt Công suất đ−a tới đầu vào: 2 2 U v 2 U ra Gt 2 Gt Pv = = U v Gv Vậy K P = 2 . = K o (3.45) Rv U v Gv Gv Thay (3.31) vào, ta có : 2 ⎛ P P S ⎞ G K = ⎜ 1 2 ⎟ . t P ⎜ 2 ⎟ ⎝ P1 Gra + Gt ⎠ Gv Khi phối hợp trở kháng đầu ra của bộ khuếch đại với phụ tải, nghĩa là: 76
  75. 2 P1 Gra = Gt Hay là: Gt P1ph = (3.46) Gra Lúc đó hệ số khuếch đại công suất sẽ đạt cực đại: 22 PS2 K pmax = (3.47) 4GGra v c) Độ ổn định của công tác bộ khuếch đại catốt chung. Bộ khuếch đại catốt chung có thể tự kích do hồi tiếp giữa mạch ra về mạch vào qua nguồn cung cấp chung, qua vỏ máy và qua điện dungCag giữa anốt và l−ới của đèn. Hồi tiếp qua nguồn cung cấp chung đ−ợc loại trừ bằng cách mắc bộ lọc R1,C1 (hình 3- 16) hoặc bộ lọc L1,C1 . Hồi tiếp qua vỏ máy đ−ợc hạn chế bằng cách cấu trúc máy và bố trí linh kiện cho phù hợp. Với hệ số khuếch đại lớn hồi tiếp qua điện dung Cag sẽ dẫn bộ khuếch đại đến tự kích. Giá trị cho phép của hệ số khuếch đại đ−ợc xác định nh− sau. Sơ đồ t−ơng đ−ơng của bộ khuếch đại khi không bỏ qua dẫn nạp (gây hồi tiếp) Yag nh− (hình 3-16). Hình 3-16 Chúng ta hãy xác định các tham số của bộ khuếch đại khi có hồi tiếp: Dẫn nạp đầu vào: . . I v vht Y = . (3.48) U gk 77
  76. Trong đó dòng điện đầu vào: . . Iva=+IIgk g=Ygk Ugk +Yag Uag Chú ý là: . . . U ag = U ak +U gk Ta có: . . . Y vht = Y gk + Y ag ()1+ K (3.49) Trong công thức (3.36): . . U ak S K = . = . = S Z td U gk Ytd ở đây: . . . Y td = Yak + Y t Dẫn nạp t−ơng đ−ơng của mạch cộng h−ởng bộ khuếch đại. 1 Z td = = Rtd + jX td Ytd Khi đó: Yvht = Ggk + jωC gk + jωCag (1+ SRtd + jSX td ) Điện dẫn của dẫn nạp vào: Gvht = Ggk − ωCag SX td Nếu tính cả tải của tầng tr−ớc đến đầu vào của tầng đang phân tích thì điện dẫn tổng cộng ở đầu vào khi có hồi tiếp. Gcth = Gvht + G1 = G1 + Ggk − ωC gk SX td = Gtd1 − ωC gk SX td (3.50) Gtd1 = G1 + Ggk : Điện dẫn t−ơng đ−ơng của mạch dao động là tải bộ khuếch đại tr−ớc với điện dẫn vào của bộ khuếch đại đang xét khi ch−a tính hồi tiếp, nó đ−ợc gọi là điện dẫn tổng cộng ở đầu vào khi không có hồi tiếp. Hình (3 - 17) là 78
  77. các đồ thị biểu diễn sự thay đổi của điện trở Rtd và điện kháng của mạch dao động song song (phụ tải t−ơng đ−ơng của dụng cụ khuếch đại). Hình 3- 17 R Điện kháng X đạt giá trị cực đại tdo ở tần số f và đạt giá trị cực tiểu td 2 1 R bằng − tdo ở tần số f . Các tần số f , f ứng với các biên của dải thông. 2 2 1 2 Trong bộ khuếch đại mắc catốt chung, hiện t−ợng tự kích sẽ xảy ra khi điện dẫn tổng cộng ở đầu vào bằng không. Gcht = 0 (đầu vào coi nh− không có tiêu hao hay là l−ợng hồi tiếp về bằng l−ợng tiêu hao ở các mạch đầu vào). ở đây tr−ờng hợp nguy hiểm nhất là X td có giá trị d−ơng và cực đại, ứng với phụ tải của dụng cụ khuếch đại có tính chất điện cảm. Khi đó: 1 G = G − ωC SR (3.51) cht td1 2 ag tdo Hiện t−ợng tự kích xảy ra khi Gcht = 0 hay là: 2Gtd1 = ωCag SRtdo Để đánh giá khả năng công tác ổn định của tầng khuếch đại ta dùng hệ số ổn định, là tỷ số giữa các dẫn nạp tổng cộng ở đầu vào khi có hồi tiếp và khi không có hồi tiếp: Gcht kon = Gtd1 79
  78. Giả thiết là hệ thống mạch dao động đầu vào và ra của dụng cụ khuếch đại có tham số t−ơng đ−ơng giống nhau 1 Rtdo = (3.52) Gtd1 1 Thay G từ công thức (3.51) ta có: k = 1− ωC SR 2 trên thực tế yêu cầu cht on 2 ag td kon ≥ 0,8 ữ 0,9 và nhân hai vế của đẳng thức với S ta sẽ tìm đ−ợc hệ số khuếch đại để cho bộ khuếch đại một tầng làm việc ổn định: S K on = ()0,45 ữ 0.63 (3.53) ωCag Khi tính toán, hệ số khuếch đại của tầng phải nhỏ hơn giá trị K on này. Với bộ khuếch đại nhiều tầng, hệ số khuếch đại ổn định của mỗi tầng riêng đ−ợc xác định theo công thức: S K on = γ ωCag γ : hệ số phụ thuộc vào số tầng n. Các giá trị của γ theo bảng 3.1 với kon = 0.9 . Bảng 3.1 n 1 2 3 4 5 6 ∞ γ 0,45 0,32v 0,28 0,26 0,25 o,24 0,22 2. Sơ đồ dùng đèn ba cực mắc l−ới chung: Hệ số tạp âm và hệ số khuếch đại của tầng đầu quyết định hệ số tạp âm của toàn máy thu. Vì vậy một vấn đề rất quan trọng đặt ra là xây dựng máy thu nh− thế nào để tầng đầu tiên có hệ số tạp âm cực tiểu và khuếch đại lớn nhất. Chúng ta biết rằng tạp âm của đèn 3 cực nhỏ hơn tạp âm đèn 5 cực từ 3 đến 5 lần, vì vậy trong các tầng đầu tiên cố gắng sử dụng đèn 3 cực. Nh−ng vì đèn 3 80