PHẠM HỒNG LIÊN

ĐIÊN TỬ

NHÀ XUẤT BẢN
DẠI HỌC QUỐC GIA TP. Hố CHÍ MINH


ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP H ồ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
Phạm Hồng Lỉên

BIỆN Tử TH.NG TIN
(Tái bản lần thứ nhất)

ĩRưữw6٥Ạ i,№ :،m ĩkm
٠
m
m
rnm
1>#M
M
H
i
___________

·'H ư V(ẾfJ
i
٠٠

_

W
٠.٠H،٠٠٠٩٩»٠٠٠٠٠.

0024949
NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC QUỐC GIA
TP HỒ CHÍ MINH . 2010


‫ب‬
■

٠

‫إ‬١‫ا‬.::'‫ا؛ز‬

<٠٠

٦٠.■

. ; ‫''^إ‬٠' ‫ثﺀ‬
١#

/■ ١
٠
‫ز‬.

,а،‫ؤ ي‬.■٠٥■‫'؛‬.

> ! · : ! ■1“< !і

٥!HQG.HCM-1
٠ 1٥1-2٠1٠,CXB,211-٠8

٧

L.GT.W ể ٠10(T)


MỤC LỤC
L('rì nói đầu
CKương

5

1

MẠCHLỌCVÀỔNÁP

7

1.1 Hầm truyền cổ đắp ứng phẳng tô'‫ ؛‬áa

7

1.2 Mạch lọc thụ áộng

9

1.3 Mạch lọc tích cực


16

1.4 Mạch ổn ấp cố hồi tiê'p

30

C liư^g

2

KHUẾCH DẠI CÔNG SƯẤT CAO TẦN '(KSCSCT)

35

2.1 Gốc cất của bộ KDCSCT

35

2.2 Các mốt (Mnde) hoạt dộng của bộ KDCSCT lớp c dUng transistor

38

2.3 Bộ khuếch dại công suất cao tần (KDCSCT) dù^

46

2.4 Bộ nhân tần

61


Chương 3
CAC MẠCH TẠO DAO DỘNG

69

3.1 Cấc vấn dề chung về mạch tạo dao dộng

69

3.2 Bộ tạo dao dộng LC dUng transistor

74

3.3 Các mạch tạo dao dộng dUng thạch anh
3.4 Các mạch tạo dao dộng RC

87
92

Chương 4
DIỀ٧ CHÊ't ư ONGTỰ
4.1 Dỉều biên (AM: Amplitude Modulation)

99
99

4.2 Đơn biên (SSB: Single Side Band)
4.3 Dỉều tần vầ diều pha

108

114

4.4 Ổn định tần số trung tâm cUa tin hiệu diều tần

133

Chương 5
VỎNG GIỮ PHA PLL (PHASE LOCKED LOOPS)
5.1 Những ‫ا‬Λ‫ل‬điểm vả khuyết điểm của mạch PLL

141
14'1


5.2 Sơ đồ khôi và nguyên lý hoạt động của PLL

142

5.3 Tính chất của PLL tuyến tính

144

5.4 Các khối cơ bản của PLL

147

5.5. Một sô' ứng dụng của PLL

153


Chương

6

MÁY PHÁT

159

6.1 Định nghĩa và phân loại máy phát

159

6.2 Sơ đồ khôi tổng quát của các loại máy phát

161

6.3 Các mạch ghép trong máy phát

167

6.4 Các mạch lọc cơ bản trong máy phát

173

6.5 Trung hòa và chô'ng dao động ký sinh

178

6.6 Đo lường máy phát


183

Chương 7
MÁY THU

185

7.1 Định nghĩa và phân loại máy thu

185

7.2 Sơ đồ khối tổng quát của máy thu

187

7.3 Mạch vào củá máy thu

198

7.4 Bộ trộn tần

204

7.5 Tách sống

207

7.6 Tự động điều chỉnh hệ số khuếch đại

219


Bài tập chương 1: Mạch lọc và ổn áp

228

Bài tập chương 2: KĐCSCT
Bài tập chương 3: Các mạch tạo dao động

229
230

Bài tập chương 4: Điều chế tương tự

231

Bài tập chương 6: Máy phát

232

bài tập chương 7: Máy thu

233

Tài liệu tham khảo

234


Lời nói đầu


Đ IỆ N T Ử THÔNG TỈN được biên soạn theo đề cương
môn học “Mạch điện tử 3” Khoa Điện - Điện tử Trường
Đại học Bách khoa - Đại học Quốc gia TPHCM.
Nội dung cuốn sách đề cập một cách hệ thống các
kiến thức cơ bản liên quan chặt chẽ đến các thiết bị thông
tin như máy phát, máy thu và được trinh bày troììg 7
chương.
Do nội dung của cuốn sách khá rộng, thời gian bien
soạn gấp rút và trình độ tác giả có hạn nèn chắc chắn
cuốn sách không tránh khỏi những thiếu sót. Tác giả
mong nhận được sự góp ỷ của bạn đọc đ ể trong lần tái
bán sau cuốn sách được hoàn thiện hơn.
Cuối cùng xin chân thành cám ơn các đồng nghicp ở
Bộ môn Viễn thông, đặc biệt giáo sư Nguyễn Đức Phong
người đã tận tình giúp đỡ, dọc bản thảo và góp nhiều ỷ kiến
xáy dựng cho cuốn sách.
Địa chỉ liên hệ: Bộ môn Viễn thông, Khoa B ien ٠
Điện tử, Trường Đại học Bách khoa - Đại học Quốc gia
TPHCM, 268 Ly Thường Kiệt Q.IO. ĐT: (08) 8654184.
T ác giả
TS Phạm H ồn g Liê n


Chương

‫إ‬

MẠCH LỌC VÀ ỔN ÁP
Trong chương nằy chúng ta sẽ sử dụng L, c , R và bộ KD (khuếch
dại thuật todn ƠP.A^IP) dể tạo ra các mạch lọc thụ dộng và mạch lọc

tích cực.
Mạch lọc thụ dộng LRC thưởng dược dùng ở tẫn số cao.
ở tần số thấp cắc mạch lọc đố cố diện cảm qud Idn, lầm cho kết
cấu của nó nặng nề và tốn kẻm, cũng như phẩm chất của mạch giảm,
vì vậy trong phạm vi tần số từ 0,1 dến vầi MHz, ngưởi ta dùng bộ
KĐ thuật todn và mạng RC gọi là mạch lọc tích cực dể lọc.
Tùy thuộc vảo dải tần số cần truyền dạt ngưới ta phần biệt:
Mạch lọc thông thâ'p, mạch lọc thông cao, mạch lọc thông ddi và
mạch lọc chấn dải. Cấc bộ lọc cUng cố thể dược sử dụng như cắc
mạng phối hợp trở khdng dể cung cấp một sự truyền dạt công suất
hiệu quả hơn từ một điểm trong một mạch diện dến diể
Sau dây ta sẽ xết dến cấc mạch ổn áp dùng hồi tiếp bằng
transistor và bằng cấc bộ KD thuật todn (OP.AMP).

1.1 HÀM TRUYỀN CÓ OÁP ỨNG PHẲN.G TỐIĐA
Cấc khdi niệm về hầm truyền ly tưởng, điểm cực,' điểm không
của hầm chUng ta dã học trong phẫn “Lý thuyết tin hiệu. Để xết các
mạch lọc trong chương nầy ta chl nghiên cứu hầm truyền cố ddp ứng
phắng tối da hay cồn gọi là hằm Butteworth. Cồn cấc hàm Bessel
hay Tschebyscheff ta cố thể tham khảo trong cấc tầi liệu khdc
Một hằm truyền bất kỳ cố thể dược biểu diễ.n dươi dạng tổng quất:
A , S " + 4 n - | S “ ~‘ ệỂ Ể ^ iA |S t4,
Sn-i+... + i?252+j5i٠s + B ٠

( 1. 1)

vdi: ‫ ﺀ‬- hệ số phụ thuộc vầo câ'u tạo của mạch
٨

. = const; 5 ‫ = ﻳﺎ‬const cũng phụ thuộc vầo cấu tạo của mạCh.



CHƯƠNG 1

Hàm truyền thường gặp có dạng:
1
His) =
1 + 818 + 828 ^+ - + B„S’^
A. = 1: đa thức bậc không với: Aị = A2 = ··· =
Đáp ứng biên độ chuẩn hóa:
1 ‫ ; ؛‬V '· ‫ ؟‬٠ 1 ٠‫؛‬,;■ í
HÚù)= ,
·\
_
yỊi+ 82 (0^ + Bị(ù* + ··■+•^„(0^”

( 1. 2 )

=0

(1.3)

Điều kiện tối ưu:
82 = Bị = · · ■= ·B2(„_1) = 0; 82„ 0 ،‫؟‬
Khi đó ta có:

H((ù)=

^
١/l+B2n ،٥‫"؛‬


(1.4)
(1.5)

Đây là hàm có đáp tuyến phẳng tốì đa hay còn gọi là hàm
Buttenvorth
Tần số chuẩn hóa:

( 1 .6 )

Khi đó (1.5) trở thành: H((ữ^) =

(1.7)

Ta đi tìm biểu đồ Bode của hàm truyền iĩ((»„). Có nghĩa là ta
tuyến tính hóa đáp tuyến trong hệ tọa độ loga bằng cách biểu diễn
gần đúng đáp tuyến bằng những đường tiệm cận và những đường
, trung bình (H. 1.1).
✓ ٠٠


MẠCH LỌC VÀ ỒN ĂP

+201gl : OdB ^ ٩ < 1

H{(On) =

-20120- ‫ت ﺋﺈﻟﻨﺞ‬nlga)„ khi(ừn >1

Ta có:

n

1

H(٥١١)

- 20‫ﺑﻪ ؟إ‬

2
-40\g(ị

3
-eoigíOh

4
-801. (Oh

„ càng tảng càng gần áến đáp tuyến lý tưởng của bộ lọc.
Bảng các hàm Bưtte ٣uí٥٣th đã chưần hốa:
Da íhức ỏ mẫu số Bn (S)

Bậc N của H(S)
N =1

S+ 1

2

‫ ج‬2 +١‫ ة‬3 +1


3

S3+2S2 + 2S +1= (S +1)(S2+S +1)

4

54 +2.61‫ ج‬3 +3,41432 +2,6135 +1=(‫ ج‬2 ٠ 0.7653 +1)(‫ ج‬2 ٠ 1,8485 + 1)

5

(S+I)(s2+0.618S2+I)(s2ti.6i6s+1)

6

(S2+0.518S +1)(S2 +t414S +1)(S2 +t932S +1)

7

(S +1)(S2+0.445S +1)(s2 +1.2475S +1)(s2 + t802S +1)

8

(s2+0,390s+1)(s2+1.11is +1)(s2+t663s+1)(s2 + t962s +1)

1.2 MẠCH LỌC THỤ ĐỘNG
1. B ộ lọ c th ô n g th ấ p (LTT)

R

s)v١)

g —

I
0‫ل‬
I;

0
(v،(s
0

a)
Hình 1 .2: Bộ lọc thông thầp
‫ وه‬Sơ đổ mạch; ‫ وه‬Đáp tuyến biên độ; ‫ رﺀ‬Đáp tuyên pha
Từ hình I.2a ta cố:


CH U O N G ١

10

н (я ) = V21
VịiS) RΌ . 1
1 + RCS
CS

( 1 .8 )

Nê'u tin hiêu vào là tin hiệu diều hòa ta cd:
H is ) ‫ ﺟﻪ‬Hij(ừ) : dấp ứng tần số của mạch

‫ ا ﻛ ﺮ(ﺗﻤﺮا = )ﻟﻸر( ﺋ ﺮ‬.‫)ﻫﺂر<ﺀآرﺀ‬

Hij(û ) =‫ ا‬H(j(ữ) ‫ ا‬: dấp ứng biên độ - tẩn số
φΟ.ω) = ArgHijai) : ddp ứng pha - tần số.
* Từ (1.8) ta cd dáp ứng 'tần số của mạch hình 1.2.
(1.9)

^ ( ‫ر‬٠‫ط = )ﻟﻪ‬
ì + j(£ R
+ Môdun: ^(ω) = ‫ ا‬Η {]ω ) ‫= ا‬
i

+((ûRC)2

( 1. 10)

ậ Dấp ứng biên độ (H.1.2b)
+ Dắp ứng pha (H.1.2c):
ọ = A rg H {j(ù ):-a rc tg {ẩ ;R )
ω ^Ο ^φ^Ο
ω ^ ٠٠^ φ ^ - 9 0 ٠

‫ث‬

* Tai ω = ‫ﻟﻪ‬٠‫=ت‬
: tần sô' cắt
L RC
‫ب‬

tp =

-4 5 ٥ .K h i dó \H \ = ị z O , 7
١
‫ةل‬

2- B ộ ỉẹ c th ô n g ca o (LTC)

H ình 1.3: Bộ lọc thông cao

( 1 . 11 )


11

MACH LỌC VÀ ỔN ÁP

a) Sơ đồ mạch; b) Đáp tuyến biên độ; c) Đáp tuyến pha
Từ hình I.3a ta cố:
R
ViCS)
Vói

‫ب ﺀ‬

1
‫ا‬

cs

u

i
RCS

1
1

( 1 . 12 )

s

s = RCS: t٠ấn tử chuẩn hóa
* Nếu tin h‫؛‬ệu vầo là tin hiệu điều hòa, tương tự như trên ta cố:
Dấp ứng tần số của mạch:
1
Η 0 ٠ω) =
1+ .
j(àCR

(1.13)

Dấp ứng biên độ của mạch hinh I.3b:
Η(ω) = \Η ٧ ω)\=η
,
Dấp ứng pha của mạch:

1+

(1.14)

i(àRC)2

φ = ArgH{j(ữ) = arctgiíùCR)

Khi ω —>٠٠ο φ ^ 0
ω -4 ٠٠<^φ:^+90 ٠
Tai ω = ω, = ‫— ل‬: tần số cắt
‘ RC
Khi đó φ = +45٠ và IЯ 1=-}= = 0,7

(1.15)


12

CHƯƠNG 1

Từ bộ lọc thông thấp và bộ lọc thông cao ta có nhận xét:
1- Từ bộ LTT ta muôn có bộ LTC chỉ việc đổi biến s -> 1 /S
2- Trên mặt phăng phức diễn ra sự biến đổi đối xứng gương qua
tần số cắt (H.1.4).
3- Về phương diện mạch điện, sự biến đổi được thực hiện bằng
việc hoán vị R và c .
Nhược điểm của các bộ lọc thụ động RC: chịu ảnh hưởng lớn của tải.

3- B ộ ỉọ c th ô n g th ấ p b ậ c 2

------ 1--V ‫ (؛‬S )

٧ i(S)

٧2

-0

0- -----

a)

N
P ir—
11 - +ÌB
_ ị1
1 ~a o
p ji— .
Hb

+j

٠ồ

p٩.----11
11
o
l-n
1

٠ô

-j١/ ^

b)

c)

H ình 1.5: Bộ lọc thông thấp bậc 2

a) Sơ đồ mạch L T T bậc 2; b,c) Biểu diễn điểm cực Pị^, P 2
d) Đáp tuyến biên độ; e) Đáp tuyến pha
Từ hình 1.5a, ta có hàm truyền:
_Ị_
cs
■■
1
LS I R I ^ S^LC + RCS + Ti
cs

g2

I

1
LC
_
g I ^
S^+2C،S + C0|
L
LC
(1.16)

với: co. = IILC - tần sô' cắt của mạch
a = R/2L ٠ hệ số đặc trưng cho tổn hao của mạch


13

MACH LỌC VẢ ỔN ẢP

Ta có thể v iết lại (1.16) dưới dạng hàm có hai điểm cực:

m s) =7 -

r

i —\

(1.17)

( S - P i) ( S - ^ 2 )

? \ ١? ‫ =ﺋﻞ‬- 0-‫ ا‬4 ‫ه‬:‫ا‬

Р і-Р 2 = -а ± ІР

Δ' = α 2 - ω ‫ _ = ؛‬β‫؛‬
* Dặt blê'n mới: Sn ='

(1.18

ω.

:jan hóa:
noa
Ta có hàm chuẩn

m sì j :
"

=( '
=
1
5 2 ‫ب‬2 ‫ اب ! ا‬5 ‫ ؛‬+ 2η5 „ + 1
"
ω٥ ω٥

(1.19)

trong đó η = α/ω٠
Khi áố

Рі.Рг = -η±>/η2 - 1 = -η± ;· ١/ΐ- η 2

* Nếu t‫؛‬n hiệu vầo là tin hiệu áiều hốa ta ẹó;
ω
S n = jị= j{i)

( 1 . 20 )

٤٥٠

* Thay (1.20) vào (1.19) ta âược:
1
H {j% )=
0
1 - —- =■;
, 1
٠2ηω„+1 ( 1 - ω
; +
(„Οω‫ )؛‬+ ^2ηω„

( 1 . 21 )

* Dấp ứng biên độ của mạch:
1
1
m j ị ) =(^ω„)2 ‫ ^ ؛‬2ηω„+1 (ΐ-ω ^ ) + ;·2ηωπ
‫=|) „ ﻻ ر ( ^ا‬

,

Λ.α

1

.

١‫س‬

íí(rf5) = 201g!^ (^ w „)!=-201g ١^
OdB

H U B ٥( ١
-201gtứ‫؛‬

-

( 1 . 22 )

k h iịd
ω„>1

Ta nhận thấy bộ lọc thông thấp bậc 2 có độ dốc tâng gấp dôi
HCdB) = 401gw„ do số cực tâng gấp dôi.


14

CHƯƠNG 1

* Đáp ứng pha của mạch:
(p = ArgHij(ù^) = -A rctg 2r\(ùn
1 -ả

(1.23)

Khi 0)„ 0 => cp 0
0)„ -> oo (،)„ = ٥). => (p ^ -9 0 .

H ình 1.6: Biểu diễn cực P ị,P 2 của bộ lọc cộng hưởng

4- B ộ lọ c th ô n g d ả ỉ - B ộ lọ c c ộ n g h ư ở n g
vẫn mạch RLC như hình 1.5a, nhưng nếu ta x ét trường hợp tổn
hao của mạch Tất nhỏ (a«:(ú.) thì sẽ nhận được một bộ lọc thông
dải. Đó cũng chính là bộ lọc cộng hưởng.

H ìn h 1.7: Đặc tuyến biên độ (a) và đặc tuyến pha (b)

của bộ lọc cộng hưởng


15

MẠCH LỌC VẦ ỔN АР

Nếu « < ω ٠ thi từ (1.18) ta có biểu thức gần âúng:
(1.24)

Ρ ί,Ρ ΐ = -α ± 7 α 2 -ω ٠ z - a ± j %
Nếu tin hiệu vầo áiều hồa từ (1.23) ta có:
Bấp ứng biên độ của mạch như sau:
ω;

(1.25)

H = \m jiù )\= -r _

‫ ﺋ ﺮ ا‬- ‫ﺮ اا ااا ﺀ‬. _‫ ﺋ‬- ‫ ﺀ‬2 I‫ا‬

Tại jtí) = j(ữộ ta cố:
ω:

1я О ٠ш٠)1 = —

(1.26)

‫ هﺀزا‬٠ - ‫ ﻫ ﻠ ﻬ ﺰ ! ا ا ﺀ‬- ‫ ﺀ‬2 ‫ا‬

Từ hình 1.6 ta cố:
‫ﻟﻸ'را‬٠ - ‫ﻫ ﺊ'را ; « = ا ا ﺀ‬-‫ ﺀ‬2 ‫ آ ا‬2 ‫ﻟﻸ‬٠ khi a < ω٥
Thay vào (1.35) ta dược:
ω„Ι

ω.
« ( ٠‫ل‬٠) ‫ « ا ل‬0 ‫س‬٠) ‫ﻋ ﻠ ﻴ ﺎ‬

‫ﺀ‬

‫ل‬

‫ﺀ‬

،‫اب‬

(1.27)

vdi Qo là hệ số phẩm chất riêng của mạch cộng hưởng
٠ Từ (1.17) ta cố dấp ứng pha của mạch như sau:
φ = arg(í‫ز(ك‬ω)) = ^arg(‫آر‬ω^Pl^^arg^‫ر‬ω

^

1 . 2 8 )

Xốt tại j(ữ = j(ào ta cố; arg(^w٠-P i) = 0 vầ arg(^tó٠- p 2 ) ٠ 90٥
Bo đố

φ = arg(^(^tứ)) = -9 0 .

(1.29)

* Bối vdi những hệ thOng cộng hưỗng người ta thường quan tâm
dển khu vực lân cận tần số. Từ hinh 1.6 ta cỏ:
‫اﻟﻪ'ى‬

‫'را‬٤‫ه‬2 = ‫ﻟﻪ('ر‬٠-« )
thay vầo biểu thức (1.25) ta cố:
Tại ‫ ر = ىز‬٠‫ اﻟ ﺔ‬:
Q
| ‫ ﺭ‬٠) ‫ ﺃ‬- ‫ || ﺇ ﺀ‬٠‫(ﺭ‬0‫ﺍ‬

-

‫ ﺍ ﺓ ﺀ‬٠ α ١/ 2 ·2 ω ٥

(|)((‫& = )ا)ا‬rg[H٧ (ữi - 45- = .90- . 45 = 1(‫ ا ﺀ‬.
Tại ‫ر‬٠‫ ر =هﺀ‬٤١ :

(1.30)

ѵ2

(1.31)

^2‫) ﺀ‬


16

CHƯƠNG 1

^<“ 2^= 7—
S ~•2(0.
I j(ữ2—
- Pi 7I I7jci-١2- ----P2rI z r0،v2

(1.32)
V2
(1.33)

cp((Ù2 ) = argíHO.íOa)] = - 4 5 .- 9 0 . = -1 3 5 .

Ta có đặc tuyến biên độ và đặc tuyến pha·của bộ lọc cộng hưởng
như hình 1.6.

1.3

MẠCH LỌC TÍCH

cực

1.3.1 M ạch ỉọ c th ô n g th ấ p b ậ c 1 (LTTỉ)

v ٤tu LÌX u u i i ^ u ụ

tx u

1 1 vvyJT.xiLLVijr; Jtsaiuii^

đảo như h ìn h l.8 làm bộ LTT. Ta có hàm truyền;
rrfc)

V2(S)
V٤(S)

V2(S) Vc,(S)
Vc‫( ؛‬S) VĨ(S)

Coi bộ KĐTT là lý tưởng ta có:

= ٠٠ ٠ suy ra V*

=v~ = v .i(s )

Mặt khác Z ị = ‘>° nên ! 2 = 13 , suy ra:
V 2 (S )-V (S ) _ V ( S )
VgíS)
R2
R3 ^ V - ( S )

_ VziS) ^

V JS)

Mặt khác:

^ ٠

l + 5 i ‫؟‬iCi
SCỵ

K Í،q u à،٥،٥
: ٥(S ) ٠
^
trong đó: Ay = l + ệ - và (ÙQ =
/،3

٠
j ^

<1.34.


17

MẠCH LỌC VÀ ỔN ẰP

B ể rút gọn sơ đồ, ta có thể dưa luôn phần tử lọc vào mạch hồi
tiê'p của bộ KBTT (ΟΡ-ΑΜΡ) như hình 1.9.

H ìn h 1.9: Bộ L T T dùng phần tử lọc, mắc vào mạch hồi tiếp

của bộ KBTT
Ta cố hầm truyền của bộ KBTT:
H {S) = I
=Ế Í :
ViiS)
ị

ì

1Α_:Λ
R\ \-vR ‫ ؟‬R \ ' \ ^ R

1

__

А
у
р
_1

C\S‫ ؟‬C\S

^+ R C S
(1.35)

tro n g dd: Aự ٥

:j v à

Шс

=
ử

1.3.2 B ộ lọ c th ô n g c a . b ậc 1


18

CHƯƠNG 1

Ta có hàm truyền của bộ KĐTT:
٠

—A y -------------٠ 1
C^RiS
CiRỵS
^ ^

' ٠ v ;(s)٠ z .t ô ) ٠ ٩ , v
^ CiS

(1.36)
Ro
1
trong đó: Aw = —^ và (ù, = _ _
”
Ri
RiCi

Chú ý ta coi các bộ KĐTT là lý tưởng: A٥£. » Ay.
1.3.3- B ộ ỉọ c t h ô n g th ấ p b ậ c 2
I- M ạch lọ c h ồ i tiế p â m m ộ t v ò n g

c١

Để tính hàm truyền đạt, viết phương trình dòng điện nút cho
các nút 1,2,3. Giải hệ phương trình đó, ta sẽ nhận được hàm truyền
đạt của mạch LTT hồi tiếp âm một vòng:
1
(1.37)
H(S) =
l + 2(ừ„RCiS + (ùlR^CiCỵS^
trong đó:

s = j(ú. = ji—í ٥ );١

5
©= ٥

٥٠،

1
R%C2

: tần số cắt

Từ bảng hàm Butterworth đã chuẩn hóa ta có:
6i = 2©٠iỉCi

= yÍ2

٠٥‫؛‬٤= ©٥/ỉ ٥CiC2 = 1

(1.38)
(1.39)

Nếu ©٠ ,C1‫ ؛‬đã biết từ (1.53), ta có:
R=

١/2

2©„c

và từ (1.39) ta có: C2 =

<4r %

(1.40)


19

MẠCH LỌC VÀ ỔN ÁP

2- M ạ ch lọ c h ồ i tiế p ă m nhiều v ồ n g

H ìn h

1 .12: Mạch LTT dùng hổi tiếp âm

nhiều vòng

Lập phương trình dòng điện nút cho các nút 1, 2, giải hệ phương
trình đó ta sẽ nhận được hàm truyền của mạch LTT hồi tiếp âm
nhiều vòng:

Ay*^0_________________

m s)=
1 + (D٠Ci (/?2 + «3 + ٥

(1.41)

)S + (ữlC^C^IỊ.R^S‘^

tr ٠٠ g d 6 : A , ٠ = - | ; < ٥‫ ؛‬٠ ٩ ^
Từ bảng hàm Butterworth đã chuẩn hóa ta có:
6i=co ٠C i( iỈ 2 + iỈ 3 + ^ ^ ) = ١/2

(1.42)

٥2 “

(1.43)

^

Nếu cho trước t٥٠,|Av^ |,C j,C 2 từ hệ phương trình (1.42) và
(1.43) ta tính được:

61C2 -ự 6 f c |- 4 C iC 2 2 ٥‫(؛‬l+IA v I)
iĨ2 =
"

^

47ự٠
٥
C i^

(1.44)
(1.45)

lAv

٤

«3 =
Để i ?2 ،‫؛‬٠‫؛‬

(1.46)
4 tiV ٠‫؛‬٤CjC2/ỉ2

(‫؛؛‬.ị

، ٤^®. ( ;ta phải thỏa mãn điều kiện (1.46

Cg ١ Ay 1+1 )462. ٠^
c,-

^

(1.47)


20

CHƯƠNG

3- M ạch lọ c h ồ i tiế p dư ơn g m ộ t v ò n g

Lập phưcmg trình dòng điện nút cho các nút 1, 2, giải hệ phương
trình đó ta sẽ nhận được hàm truyền của mạch LTT hồi tiếp dương:
(1.48)

H{S) =
1 + [Cj^(iĩj + ^2‫ )؛‬+ C 2/ĩj(l~ Aự )](O.s + (ứ٠OjC2٩ .^'S‫؛؛‬

Để đơn giản ta chọn: A y =l+R ^IR ị = 1 , có nghĩa là j0 = 3‫؟‬. từ
(1.48) ta có:

ms) =
trong đó:

(1.49)

Cj (i?i + 1 + .‫©)؛;؟‬.s + ©،C1C2iỉiiỉaS ‫؟‬

0). =

Từ bảng hàm Butterworth đã chuẩn hóa ta cói ٠
٥1 = ،٥٠٠1 (-٩

+ •‫ ؟‬2) ~ ١^

ỉ١ị = t^C-ịC^RiR^

(1.50)

'

(1.51)

~^

Cho trước (0٠ ,C i,C 2 ta tính được J‫؟‬i , i ?2 1.51) ,(50-1) ‫ ؛‬٥ ):
_ 5^ỡ 2 í y Ị t Ị c ị —462Ci C2~
٠٥ ~

(1.52)

W 0C1C2

Đ ể ٩ , jRg thưc phải đảm bảo điều kiện: ^

Ci

٠

‫؛‬

6

Trong mạch điện H.1.14 nếu ta chọn Rị - R2 = R và

lúc đó từ (1.48) ta GÓ hàm truyền đạt:

= C2 =‫ ؛‬c ٠


'21

MẠCH LỌC VÀ ỔN ÂP

HiS) =

A
ω„(3-Α ٧ +Ιν:
1 )‫ ﺀ ﺀ‬5 + ‫ ﺀة ى‬2‫ ﺀ‬252

(1.53)

:Từ bảng hàm Butterw.rth dã chuẩn hóa ta có
b'\ = ^ ٠i ^ - A v )١RC = 4 ‫؟‬.

(1.54)

‫ﺧﺎ‬2 = ‫ةر ؛ﻟﻸ‬2‫ص‬

(1.55)

Nếu biết ω٠ ,

=‫ا‬

c từ (1.55) ta xấc dinh R:

R= 1
ω .ο

Từ (1.54) ta có: 3 - Α γYq = ế ^ A vYq = 3 - ế
+ Nê'u AvVq = 3 từ (1.53) ta cố;

His) = 1 + ‫ ﻵ ه ﺀ‬2‫ﺗﻊ‬2‫ و‬2

Thay S : j ω n = j ( ! ) vầo (1.56) ta cd:
ω٠

(1.56)

H{s) : 1 - ‫ !ﺀ ةﻟ ﻪ‬2.‫ﺀ‬. 2٤‫؛ه‬.

Xét tại ω = ω٥ , nghĩa lầ ω„ = 1 , ta thấy mạch hình 1.13' tự kích
tại ٤٥٠ = 1/RC do thỏa mãn diều kiện biên độ và pha. Vậy khi
Λ ν = 3 , rất khó thực hiện loại mạch lọc này. Tuy nhiên mạch cố ưu
điểm là hoàn toàn xác định bởi Ay mà không phải bởi cấc linh kiện
RC. Do dd có thể dễ dầng thay dổi tần sô' cắt fo của mạch bằng cdch
thay dổi RC mầ không ảnh hưởng dê'n tinh chất của bộ lọc.

1.3.4 B ộ lọc th ô n g c a . b ậ c 2

H ìn h 1.14: Bộ lọc LTC dùng hồi tiếp dương

D ể thực hiện mạch LTC ta chỉ việc dổi vị trí của R vằ c trong
tầ't cả các sơ dồ trên. Dể tim hầm truyền của hình 1.14, vdi việc ốp
dụng (1.48) trong dd thay s bởi 1/5 c bởi R vầ R bởi c, ta cd:


22

CHUO.NG ١

ms)=

Ауо
l R2 (Cị f C2 ) 4· R\Cî (l ~ Ay )
‫■اإ‬

٠
‫ﺀ =ا ﺀ‬

(1.57)

I

(ù ợ R iự iC ì

‫ ة‬2 ٤‫؛ﻻ‬٩ ‫ ﺀ‬2‫ﺀ ا ﺀ‬

2

Dể dơn gian ta xét mạch khi Лу = 1 nghĩa lả ‫ ﺀ‬và 0 = 3
:ta có 0 = 2
I

m s):

(1.58)

‫ ﺑﻞ‬5 ٠
‫|ا ﻗ ﻘﺒ ﺼ ﺔ‬

٩‫ق‬

* Từ bảng hằm Butterwnrth dã chuấn hda ta cd
‫؛‬١

‫ ء‬4

(1.59)

‫ة ا ء‬

w٠i?iC
'l

=‫ا‬

(1..60)

‫ص؛ﻟﻪ‬
‫ﺀاﺀ‬2

* Nếu biết

٠

ω٠
, c từ (1.59) ta cd:
R

I

٩

‫ﺀةﻟﻪ‬2‫اﺀ‬

:

Ri =

Ị
ω .ο

I
_Д і
ѣ оС
2

(1.61)

Nếu Cl = C2 = С và ‫ ﺀ = ا ﺀ‬2 = ‫ ﺀ‬từ (1.57) ta cd:
l

H iS ) :
!■_

{./гс·f 5l . Î ‫ ة‬2—°.
+ị
ω
‫ ﺀ؛ﻟ ﻪ‬2‫ﺀ‬

Ta cd ω٠ = ‫ ل‬nên nếu biết ω٠ ,
٠ RC
٠'
khi dd ‫ د‬ÌQ
٠

(1.62)

c thi

2

R = —L
tứ.C

dế 6‫د‬i = 3 - A vVq = V 2 ^ A y٣٠ = 3 - ١‫ح‬

1.3.S B ộ lọ c d ả i b ậ c 2 ٠

B ộ lọ c c ộ . g h ư ở n g
Nếu mắc xầu chudi một khdu LTT vdi một khâu LTC, ta nhận
dược một bộ lọc thông dẩi (LTD). Dặc tinh tẩn số của nd lả tích dặc
tinh tdn sdcUa hai khdu lọc riêng rẽ.
Đệ dốc của dặc tinh tẩn số ở ‫ ﺀﺗﻢ ( ﺀﺛﻢ > ﺛﻢ‬: tần số gidi hạn trên) và
‫ﺀﺛﻢ<ﺗﻢ‬

( ‫ﺛﻢ‬: tẩn số gidi hạn dưdi) phụ thuộc vầo bậc và loại bộ lọc

thôn.g thấp và thdng cao dược dùng.


23

MẠCH LỌC VĂ ỔN ÁP

Nếu trong mạch lọc thông dải đó f t= f c = fo ،hì ta có mạch lọc
chọn lọc (mạch lọc cộng hưởng).
Một bộ lọc dải lý tưởng có đặc tuyến truyền đạt như hình 1.15.

của bộ lọc thông dải
Xét một sô' bộ lọc thông dải dùng RLC mắc với một bộ KĐTT
như hình 1.16.
Ta có hàm truyền của mạch hình 1.16:

ms) = Vi(S) = Av

SL + — + R
oC/

S^+yS +^

S^+2ơS + (ừl

٠٧

(1.63)
với: (0. =

LC

- tần sô' cộng hưởng riêng của mạch

2a = — ٠ hệ số. đặc trưng cho tổn hao của mạch cộng hưởng
Li
Q = .‫ ؛ ^ ؛‬٠ ٠ hệ số. phẩm chât của mạch cộng hưởng
R
5 = — = — = 2a - độ rộng băng thông của mạch cộng hưởng
Q Z/
٠

Từ (1.63) ta có thể viết hàm truyền dưới dạng;

H(S) =

Ay ( ^ ) S
Q
S 2 + ( ^ ) S + ،٥٠2

( 1 .6 4 )

24

CHƯƠNG 1

(1-65)

h .ặc dưới dạng: H is ) =
‫ﻏ ﺒ ﺔ ( ؤ ﺑ ﺎ‬

R

‫ ؤ ( ﻵ را‬٠‫ؤ‬
2 a (0 ٥ 5

SLC

)

9n
Q
Gọi: Aù = — 'y S = 1 thi (1.65) trở thành:
CO/,

CO/,

Av
H {S ):~
1 + ‫( ي‬5 + ‫ة‬

Aíi

( 1 .66 )

s

Nếu tin hiệu vào là hình sin
diều hồa ta cố:
٠

s =j ! =jíì

nghĩa là Q = !

٤٥٠

٤٥٠

Trên hình 1.17 là dặc tuyến biên
độ của bộ lọc cộng hưởng với các giấ
trịsau:
CO^
co.
o
-max.
٠
-min
‫“ﻤﺪ‬
‫ﻣ‬m

٠٠١
٠٧ —
, ^^min
ax
C ri
CO.
AQ —‫ ؛؛‬max “ min

HìnK 1.17: Đặc tuyển bìẽn
độ của bộ lọc cộng hưởng

Thay v à . (1.66) ta dược:

H (jũ ) =

A vq

.

l +lAíl( j n +ịj ù)

A vq

(1-67)

l +l(Q
-Ấũ)
AQ

Từ (1.67) ta cố dặc tuyến biên độ:

ív„

H = \H (jn )\:
(‫ﺎ‬

‫ﻟ ﺒ‬

( 1. 68 )

7 (‫ك‬

‫ق) ﻳ ﺔ‬

n
٠

Từ (1.68) ta cố nhận xét: khi 0‫ ﺑ ﻲ ﺀ‬hoặc

thi H -^ O

Khi fi-> l(co ٠ ío ) thi H A y
w„ + a
Q m ٥x =

Tại

ĩ ^

(0„0

١

=

Q
. = -co^~a
£
^٥min
co.

=

a

١

ΔΩ

l +!
=l+ ^
CO/,

a
AQ
1
=1
co.
.

‫ز‬

thi H
١‫ةر‬


25

MẠCH LỌC VÀ ỔN ÁP

* Ta thay bộ lọc thông dải RLC bằng một mạch lọc tích cực bậc
2 dùng hồi tiếp âm nhiều vòng như hình 1.18.

Viết phương trình dòng điện nút cho nút 1, 2, giải hệ phương
trình đó ta có hàm truyền đạt của bộ lọc thông dải hình 1.18 như sau:

m s) =

g 2^

+ Cg)
s
R^C-ịC2

+

1

(1.69)

R Rị Cị C2

٠, ٥ ,
trong áó R = —^ ^

Rị +i?2

* Nếu

=C 2 =c thì (1.69) trở thành:
1 ^
RiC

H(S) = —
g2

R3C

(1.70)

R'R^C^

Đồng nhất (1.70) với (1.69) ta có các phương trình sau:
١٩‫؛‬

2
R3C
R'R3Ơ^ =

(1.71)
(1.72)

Q
1

(1.73)

2

“٠

Từ (1.73) ta có:
Từ (1,71), (1.73) ta có;

f =_L_ I■ ^1 + ^2
" 2itCV٩ iỈ2^3

(1.74)

_ ^3

(1.75)

Av =

Q

/?١C o ). ~ 2 i ?١