Transcript
MẠCH ĐIỆN TỬ 3MẠCH ĐIỆN TỬ 3
60 TIẾT
NỘI DUNG MÔN HỌC• Chương 1 Mạch Lọc • Chương 2 Khuếch Đại công suất cao tần và nhân tần • Chương 3 Mạch Dao động và tổng hợp tần số • Chương 4 Điều chế tương tự • Chương 5 Máy Phát và máy thu
Tài liệu tham khảo:[1] Giáo trình Điện tử thông tin - Phạm Hồng Liên , Nhà xuất bản
ĐHQG TP. HCM[2] Mạch điện tử 3 - Mạch điện tử thông tin , Hoàng Đình Chiến , Nhà
xuất bản ĐHQG TP. HCM[3] Electronic communication technology , James K. Hardy, Prentice-
Hall[4] RF Microelectronics , Behzad Razavi , Prentice-Hall
Chương 1 Mạch Lọc
• Mạch lọc thụ động– Mạch lọc thông thấp, thông cao RC bậc 1– Mạch lọc RLC bậc 2
• Mạch lọc tích cực– Mạch lọc tích cực bậc 1– Mạch lọc tích cực bậc 2– Mạch lọc thông dải
V s
0
Time
1.00us 1.05us 1.10us 1.15us 1.20us 1.25us 1.30us 1.35us 1.40us 1.45us 1.50usV(L1:1)
0V
1.0V
2.0V
3.0V
3.5V
1. Giới thiệu
Frequency
0Hz 10MHz 20MHz 30MHz 40MHz 50MHz 60MHz 70MHz 80MHz 90MHz 100MHzV(L1:1)
0V
0.5V
1.0V
1.5V
V s
0
R L
0
Frequency
0Hz 10MHz 20MHz 30MHz 40MHz 50MHz 60MHz 70MHz 80MHz 90MHz 100MHzV(L1:1)
0V
0.5V
1.0V
1.5V
Frequency
0Hz 10MHz 20MHz 30MHz 40MHz 50MHz 60MHz 70MHz 80MHz 90MHz 100MHzV(R3:2)
0V
0.5V
1.0V
Time
1.00us 1.05us 1.10us 1.15us 1.20us 1.25us 1.30us 1.35us 1.40us 1.45us 1.50usV(R3:2) V(L1:1)
0V
2.0V
-1.0V
3.5V
V s
0
R L
0
Frequency
0Hz 10MHz 20MHz 30MHz 40MHz 50MHz 60MHz 70MHz 80MHz 90MHz 100MHzV(L1:1)
0V
0.5V
1.0V
1.5V
Frequency
0Hz 10MHz 20MHz 30MHz 40MHz 50MHz 60MHz 70MHz 80MHz 90MHz 100MHzV(R4:1)
0V
0.5V
1.0V
Time
1.00us 1.05us 1.10us 1.15us 1.20us 1.25us 1.30us 1.35us 1.40us 1.45us 1.50usV(L1:1) V(R4:1)
0V
2.0V
-1.0V
3.5V
Đáp ứng của mạch lọc( )
dBH j
|H(jw)|dB
Mạch lọc với điểm cực thực (Real poles)
0
1( )
1nH s
s
Hàm truyền:
Tần số cắt:
2 2
0
1( )
1
nH s
Mạch lọc có đáp ứng phẳng tối đa (Butterworth)
Hàm truyền:
CTần số cắt:
1( )
( )H s
B s
Đặc tính của mạch lọc Butterworth
•Đáp ứng phẳng tối đa trong dải thông.
•Độ suy giảm ngoài dải thông dốc hơn bộ lọc Bessel và điểm cực thực cùng bậc.
•Đáp ứng đối với hàm nấc (step) có độ vột lố cao và dao động tắt dần.
•Dạng mạch lọc được sử dụng phổ biến.
Xét một mạch lọc có hàm truyền bậc 4:
Tần số cắt: C
H(s)
( )dB
H j
Mạch lọc Chebyschev
Hàm truyền:
CTần số cắt:
1( )
( )H s
B s
(độ gợn trong dải thông là 3dB)
Đặc tính của mạch lọc Chebyschev
•Có độ gợn trong dải thông. (đối với bảng ở trên độ gợn là 3dB)
•Độ suy giảm ngoài dải thông dốc hơn bộ lọc Butterworth, Bessel và điểm cực thực cùng bậc.
•Đáp ứng đối với hàm nấc (step) có độ vột lố cao và dao động tắt dần.
Xét một mạch lọc có hàm truyền bậc 4:
H(s)
Mạch lọc Bessel
Hàm truyền: 0
0
( )
n
KH s
sBe
K0: độ lợi được chọn để độ lợi ở DC là 1
W0: được chọn để đạt được tần số cắt wc.
Ben(s) : đa thức Bessel
Đặc điểm của mạch lọc Bessel
• Đáp ứng pha tuyến tính trong dải thông
• Độ dốc ngòi dải thông kém chỉ hơn bộ lọc điểm cực thực.
• Đáp ứng đối với hàm nấc với độ vọt lố thấp và dao động tắt dần
So sánh đáp ứng của các loại mạch lọc bậc 4
|H(jw)|dB
Lưu ý
• Để có được mạch lọc thông cao: thay (s/w0) trong hàm truyền bằng (w0/s).
• Để có được mạch lọc thông dải (hoặc chắn dải): nối xâu chuỗi một mạch lọc thông cao và một mạch lọc thông thấp.
2. Mạch lọc thụ động
Mạch lọc thông thấp, thông cao RC bậc 1
Mạch lọc thông thấp RC bậc 1
R
CinV
outV
1( )
( )1( )
out
in
V S SCH SV S R
SC
1( )
1H S
SRC
1( )
1 .H j
j RC
1( )
1 .H j
j RC
. ( )( ) ( ) . jH j H j e
• Module:
2
1( )
1H j
RC
090
045
00
( )Arg H
• Argument:
( ) ( )Arg H j arctg RC
• Tần số cắt:
1C RC
H j dB
C
Mạch lọc thông cao RC bậc 1
C
RinV
outV
( )( )
1( )out
in
V S RH S
V S RSC
( )1
SRCH S
SRC
.( )
1 .
j RCH j
j RC
• Module:
2( )
1
RCH j
RC
C
045
090
00
0dB
( )H j dB
60dB• Argument:
0( ) 90 ( )Arg H j arctg RC
• Tần số cắt:
1C RC
Mạch lọc RLC bậc 2
Mạch lọc thông thấp LC
C RL
L
inV
LV
1//( )
( )1( ) //
LL
inL
RV S SCH SV S SL R
SC
1.1
//1 1
LL
LL
L
R RSCRSC SR CR
SC
2
1( )
1
L
L L
L L L
L
R
SR C RH S
R S R LC SL RSLSR C
2
1
1 1
L
LC
S SR C LC
Đặt: 20
1
LC
12
LR C
20
2 20
( )2
H SS S
20
22 20
2 20 0
1( )
221
H SSS S
S
Chuẩn hoá: 0
n
SS
2
0
1( )
12 1
n
n n
H SS S
0 0
2 1 1 1
LR C Q
2
1( )
11
n
n n
H SS S
Q
0
1LRQ
C
Nếu tín hiệu là tín hiệu điều hoà: n nthay S j
2 2
1 1( )
1 11 1
n
n n n n
H jj j j
Q Q
0n
Biên độ:
2
22
1( )
11
n
n n
H j
Q
2
22 1( ) 20log 20log 1n n n nH j dB H j
Q
Pha: 2
1
( )1
n
nn
QArg H j artg
100m 300m 1.0 3.0 10 -40
-20
0
15
0n
( )nH j dB
0.5Q
1Q
2Q
4Q
100m 300m 1.0 3.0 10 -200d
-150d
-100d
-50d
-0d
0 00
( ) ( ) ( ) ( )( ) . .
( ) ( ) ( ) ( )Vi i i
V S V S V S V SH S A
V S V S V S V S
10
2
1V
RA
R
1( )( ) 1
1( ) ( ) 1C
i i
V SV S SCV S V S SRCR
SC
.nS S RC0
1( ) .
1n Vn
H S AS
1C RC
Mạch lọc tích cực bậc 1
C
20 /dB dec
+
-
.
R1
R
R2
C
V+Vi
Vo
Mạch lọc thông thấp bậc 1
3. Mạch lọc tích cực
0 02 2
1 1 2 1 1 2 1 2 1
( ) 1 1( ) . .
( ) 1 1 1f V
i
ZV S AR RH S
V S R R SR C R SR C SR C
20
1 2 1
1,V C
RA
R R C
C
20 /dB dec
+
-
.
R2R1
C1
Vo
Vi
Mạch thông thấp bậc 1
0 02 2 2
1 1 1
1 1 1 1
( ) 1( ) .
1 1( ) 1/ 1 1
V
i i
V S AR R RH S
V S Z R SC RSRC SRC
1 1.nS S RC0
1( ) .
11
n V
n
H S A
S
1 1
1C RC
C
20 /dB dec
+
-
.
R2R1 C1
Vo
ViVi
Mạch lọc thông cao bậc 1
Mạch lọc tích cực bậc 2
02 2 2
0 1 0 1 2
( ) 1( )
( ) 1 2i
V SH S
V S RC S R C C S
20 2
1 2
1
R C C 1 0 1
2 22 0 1 2
2 2
1
b RC
b R C C
1 2, ,R C C
0
40 /dB dec
+
-
.
R
C2
ViViR
R R
C1
C2
Vo
Mạch hồi tiếp âm 1 vòng
02 2
1 1 2 0 0 1 2 1 2
( ) 1( )
( ) 1 ( )i
V SH S
V S C R R S R R C C S
20
1 2 1 2
1
R R C C 1 0 1 1 2
22 0 1 2 1 2
( ) 2
1
b C R R
b R R C C
Chọn: 0 1 2,C C
2 21 2 1 2 2 1 2
1,20 1 2
4
4
bC b C b C CR
f C C
0
40 /dB dec
+
-
.
R1
C1
Vo
ViViR2
C2
Mạch lọc thông thấp hồi tiếp dương
0
2 2 20 1 0 1 2
( ) 1( )
2 1 1 1( ) 1 . .i
V SH S
V SRC S R R C S
10 1
2 2 20 1 2
22
11
bRC
bR R C
20 2
1 2
1
R R C 1
1 10
2,
2
RR R
C
C
40 /dB dec
+
-
.Vo
ViViC C
R2
R1
Mạch lọc thông cao hồi tiếp dương
Mạch lọc Thông dải
Lọc thông cao
1Cf f
Lọc thông thấp
2Cf f
1f
2f
2f1f
0 2
1
( )( )
( )i
V S ZH S
V S Z
1 11 1
1 1
11 SRCZ R
SC SC
22 2
22 2
22
1
1 1
RSC R
ZSR CR
SC
1 2
2 1
1 1 2 2
1 1
( )(1 )(1 )
SR CH S
S RC S R C
21
20 /dB dec20 /dB dec
+
-
.
R2
C2
R1 C1
Vo
ViVi
Mạch lọc thông dải bậc 2
top related