Tách sóng Điều tần theo Nguyên lý Cân bằng - Công ty TNHH Tam Hùng

Tách sóng Điều tần theo Nguyên lý Cân bằng

Chủ nhật - 27/01/2013 05:08
Mạch Tách sóng FM dưới đây được gọi là mạch Tách sóng Cân bằng bởi sự hoạt động của mạch Tách sóng này dựa trên nguyên lý cân bằng giữa các chế độ hoạt động độc lập.


          Hãy phân tích kỳ hơn về nguyên lý cân bằng như sau, mạch này hoạt động dựa trên hai nguồn Tín hiệu bao gồm: 


·        Tín hiệu trực tiếp

              Được tạo bởi do Tín hiệu IF Signal đi qua tụ Cp và sụt áp lên cuộn RFC và được gọi là Tín hiệu u1

                                

          Chú ý: Vì u1 được tạo ra bởi sự truyền trực tiếp của Tín hiệu vào IF Signal thông qua tụ Cp nên Tần số của nó phụ thuộc hoàn toàn vào Tần số của Tín hiệu vào IF Signal.

           Nếu coi như u1 là Tín hiệu duy nhất tại của mạch Tách sóng thì vì u1 là điện áp được tạo ra trên cuộn RFC nên u1 sẽ phân thành hai dòng điện bằng nhau chạy qua cả hai Diode D1 và D2 trong nửa Chu kỳ thuận và gây nên ở đầu ra hai điện áp ngược chiều nhau đồng thời bằng nhau nên chúng triệt tiêu nhau làm cho Tín hiệu sau tách sóng bằng không.
 

·        Tín hiệu gián tiếp

          Được tạo bởi cuộn Thứ cấp của Biến áp T1 và được chia thành hai nửa cuộn bằng nhau nên điện áp ra trên hai nửa cuộn này bằng nhau nhưng ngược Phase nhau và được gọi là u21 và u22 như dưới đây:

          

          Chú ý: Vì u21 và u22 được tạo bởi ba mạch Cộng hưởng có phẩm chất rất cao (Cộng hưởng chặt) gồm Mạch Cộng hưởng Sơ cấp do cuộn Sơ cấp của Biến áp T1 và tụ C1 song song với cuộn Sơ cấp của T1 và hai Mạch Cộng hưởng Thứ cấp được tạo bởi hai nửa cuộn Thứ cấp của T1 với hai tụ ghép song song với chúng là Cr1 và Cr2 nên do đặc tính tự duy trì dao động của các Mạch Cộng hưởng chặt mà Tần số của Tín hiệu được tạo ra trong các Khung Cộng hưởng chặt gần như không thay đổi mặc dù Tần số của Tín hiệu bên ngoài tác động vào bị thay đổi.

          Thay vì Tần số của Tín hiệu được tạo bởi Mạch Cộng hưởng chặt luôn được giữ nguyên không đổi thì Biên độ của Tín hiệu do chính nó tạo ra sẽ bị thay đổi khi Tín hiệu ngoài thay đổi Tần số.

Nếu bỏ qua sự có mặt của Tín hiệu trực tiếp u1 thì vì hai Tín hiệu u21 và u22 bằng nhau và ngược Phase nhau nên tại nửa Chu kỳ thuận thì u21 sẽ đi qua Diode D1 và nạp vào tụ COut1 một Biên dương U02 (vì Diode D2 bị phân cực ngược đối với u22 nên lúc này sẽ không có dòng điện được tạo ra từ u22 qua D2) và sau đó tại nửa Chu kỳ âm thì u22­ sẽ chạy qua Diode D2 (lúc này D1 sẽ bị khoá vì lúc này u21 phân cực ngược đối với D1) và nạp vào COut2 một Biên âm -U02 mà vì COut1 và COut2 mắc nối tiếp với nhau nên sau một Chu kỳ thì Điện áp ra trên cả hai tụ Cout1 và COut2 sẽ triệt tiêu nhau.

          Theo trên, nếu chỉ có một trong hai Tín hiệu thì cho dù Tín hiệu có thay đổi Biên độ hay Tần số như thế nào thì Điện áp Tín hiệu ra sau  tách sóng vẫn bằng không.

          Mạch nói trên trở thành tương đương như hình bên đây.

          Bây giờ, hãy phân tích sự có mặt đồng thời của cả hai Tín hiệu nói trên và rõ ràng rằng nếu có Tín hiệu vào IF Signal thì tại lối ra luôn xuất hiện đồng thời cả hai Tín hiệu nói trên.

          Trong đó, Tín hiệu trực tiếp được lấy trên cuộn RFC sẽ lớn hơn Tín hiệu được lấy trên hai nửa cuộn Thứ cấp của Biến áp T1 (đó là nguyên tắc tất yếu của mạch Tách sóng Cân bằng) nhưng Tần số của Tín hiệu u1 sẽ bị thay đổi tuân theo sự thay đổi của Tần số Tín hiệu IF (vì nó chịu ảnh hưởng trực tiếp của Tín hiệu vào IF Signal và Tín hiệu này chính là Sóng đã được điều chế Tần số và được gửi đến từ máy phát).

          Riêng đối với hai Tín hiệu gián tiếp thì vì được truyền qua Biến áp Cộng hưởng T1 nên Tần số của Tín hiệu qua Thứ cấp của T1 bị sự tác động của quá trình tự dao động duy trì của các Khung Cộng hưởng của cả mạch Sơ cấp được tạo bởi cuộn Sơ cấp của Biến áp T1 với tụ Cộng hưởng C1 và Khung Cộng hưởng Thứ cấp được tạo bởi hai nửa cuộn Thứ cấp của T1 với hai tụ Cr1 và Cr2.

          Vì thế, khi Tín hiệu IF Signal truyền qua T1 thì mặc dù Tần số của IF Signal liên tục bị thay đổi theo sự điều chế ở máy phát nhưng các Tín hiệu được tạo ra trên hai nửa cuộn Thứ cấp của T1 là u21 và u22 luôn giữ được đúng với Tần số f0 không đổi nên u21 và u22 được coi là các nguồn Tín hiệu có Tần số chuẩn f0 để so phase với Tín hiệu trực tiếp được lấy trên cuộn RFC thông qua tụ Cp:

          Vì Tần số của u21 và u22 được giữ không đổi, trong lúc Tần số của u1 trên cuộn RFC luôn bị thay đổi nên Phase θ1 của u1 luôn bị thay đổi so với Phasse θ2 của u21 và u22 nên khi đó có thể tách riêng từng nửa Chu kỳ để xét sự hợp thành của Tín hiệu ra lần lượt như dưới đây:

          Đối với nửa Chu kỳ thuận thì giả sử rằng u1 cũng có Phase dương và u21 cũng có Phase dương để Tín hiệu hợp thành của nó có thể qua Diode D1 thì khi đó, theo (*) và (**) như đã trình bày ngay trên đây, có thể viết phương trình cho sự hợp thành của chúng như dưới đây:

          Hình trên mô tả sự hợp thành của hai nửa Biên của Tín hiệu ra up1 và up2 do sự tổng hợp riêng phần của các nửa Biên của u1 với u21 và u22.

 

          Theo hình trên, nếu lệch Phase giữa u1 và u21 cũng như u22 càng lớn thì nửa Biên độ hợp thành up1 sẽ càng giảm đi, trong lúc đó up2 sẽ càng tăng lên. Ngược lại, nếu lệch Phase giữa u1 và u21 cũng như u22 bằng không thì up1 đạt cực đại bằng tổng hai Biên độ của u1 và u21 còn up2 sẽ đạt cực tiểu (bằng không nếu Biên độ của u1 và của u22 bằng nhau).

          Đối với nửa Chu kỳ âm thì quá trình tổng hợp Tín hiệu ra hoàn toàn ngược lại

 

 

Tác giả bài viết: Dr Trần Phúc Ánh

Tổng số điểm của bài viết là: 7 trong 2 đánh giá
Click để đánh giá bài viết

Những tin cũ hơn