Chương 8 Điều chỉnh bằng tay và tự động trong máy thu
3. Điều chỉnh dải thông nhờ bộ lọc thạch anh
Đồng thời với bộ lọc tập trung, trong các máy thu quân sự hiện đại còn sử dụng bộ lọc thạch anh. Nhờ mạch cộng h−ởng thạch anh có phẩm chất cao nên có thể đạt đ−ợc dải thông rất hẹp ngay cả khi tần số trung gian khá cao. Việc xuất hiện sơ đồ lọc thạch anh có điều chỉnh dải thông liên tục lại làm cho nó đ−ợc sử dụng nhiều hơn, đặc biệt trong thiết bị thu quân sự cấp hai và ba.
Bộ lọc thạch anh là tập hợp hai mạch cộng h−ởng song song ghép với nhau bằng mạch cộng hưởng thạch anh. Sơ ý của tầng khuếch đại và sơ đồ t−ơng đ−ơng của thạch anh đ−ợc vẽ ở (hình 8 17a).
ng h−ởng của thạch anh thì mạch cộng h−ởng thạch anh sẽ cộng h−ởng. Ghép giữa các mạch dao động chỉ qua điện trở
lệch
đồ nguyên l
Nếu tần số của dao động cần khuếch đại trùng với tần số cộ
rp, điện áp đầu ra bộ lọc có trị số rất lớn. Khi tần số sang bên phải hoặc trái tần số cộng hưởng, độ ghép sẽ suy giảm đi rất nhanh và điện áp ra giảm đi rõ rệt.
rq
lq
L1
L2 C L
q
)
a Ucc b)
H×nh 8- 17b GhÐp
c
N
giữa các mạch dao động chỉ thực hiện qua cộng hưởng thạch anh, để
điện dung giá đỡ c
.
C
ủa tấm thạch anh Co không ảnh hưởng tới sơ đồ, ta dùng mạch trung hoà (hình 8- 17b).
Trung hoà ảnh hưởng của Co được thực hiện nhờ sơ đồ cầu, gồm các điện cảm L L1, 2, điện dung giá đỡ thạch anh Covà điện dung trung hoà Cn. Để rõ hơn, ta vẽ sơ đồ tương đương chỉ rõ mạch trung hoà (hình 8- 18). Khi cầu cân bằng, bất kỳ tác dụng nào giữa mạch dao động thứ nhất và thứ hai qua điện dung C0 sẽ bị loại trừ vì chúng mắc trên các đường chéo đối nhau của cầu
Ucc
+
Ca
L2
CN
C L
L1
s
®
ao c
H×nh 8- 18
Khi được điều chỉnh cộng hưởng, các mạch dao động được biểu diễn bằng các điện trở R01 và R02, ơ đồ tương đương của bộ lọc khi điều chỉnh các mạch dao động cộng hưởng được vẽ (hình 8 - 19a). Từ sơ đồ ta nhận thấy suy giảm tương ương của bộ phân tích, có nghĩa là dải thông của bộ lọc, được xác định bằng điện trở tiêu h ủa bản thân thạch anh rqπ và cả hai điện trở R01 và R02. Trị số của R01và R02 càng lớn suy giảm t−ơng đ−ơng càng lớn, dải thông của bộ lọc càng rộng. Vậy có thể điều chỉnh dải thông bằng cách thay đổi điện trở tương
đương của mạch dao động, trong sơ đồ (hình 8 - 19b) làm lệch cộng hưởng các
mạch dao động nhờ biến đổi tụ C nh− thế nào đó để các điện kháng của các mạch dao động có trị số bằng nhau, nh−ng dấu khác nhau, lúc này các mạch dao động sẽ lệch cộng h−ởng về hai phía của tần số trung tâm fo cùng một trị số ∆fo.
H×nh 8 - 19
Trong điều kiện đó điện kháng của các mạch dao động sẽ bù trừ lẫn nhau, tần số cộng hưởng của bộ lọc không thay đổi. Trở kháng toàn phần của các mạch dao động đ−ợc viết theo các công thức.
1 1
2 td
td
Z R jx R jx
= +
= − (8.20) Z
ở đây:
1 2 o
Rtd R
= ξ
+ (8.21) Và
0
2
td
f Q
ξ = ∆f ⋅ : Độ lệch cộng h−ởng tổng quát.
Sơ đồ tương đương của bộ lọc có dạng ở (hình 8- 19b) .
Trở kháng tổng cộng của thạch anh, hai mạch dao động bằng:
' q td q
q
Z r 2R j L 1
ω C
ω
⎛ ⎞
= + + ⎜ − ⎟
⎝ ⎠ (8.22)
Rõ ràng các điện trở Rtd của mạch dao động tham gia vào thành phần điện trở tổn hao của bộ lọc, làm tăng dải thông tần. Dải thông tần đạt cực đại khi các mạch dao động cộng hưởng, vì khi có điện trở Rtd đạt giá trị lớn nhất. Khi các mạch dao động lệch cộng hưởng, Rtd giảm và dải thông giảm theo, giới hạn điều chỉnh dải thông phụ thuộc vào m c độ thay đổiứ Rtd và điện trở tiêu hao bản thân
thạch anh . Dải thay đổi của rq Rtd càng lớn, càng nhỏ, giới hạn điều chỉnh càng lớn.
Để xác định ta viết phương trình đường cong cộng hưởng của toàn bộ lọc
rq
∆F
2
1 1 L
y= +ξ (8.23) ở đây độ lệch tổng quát của bộ lọc:
0
. .
2 1 2
L L
o o q td td
q
2 f 2 f o qL Qq 2 f
Q R
f f r R f
r
ξ = = ω =
+ +
Qq: phẩm chất bản thân thạch anh.
∆ ∆ ∆
1 2
NÕu lÊy
y = , thì dải thông bằng:
0,7 o o td
L q q
f f R
f 1 2
Q Q r
∆ = = ⎜⎜⎝ + ⎟⎟⎠
Thay (8.21) vào ta có :
⎛ ⎞
0,7 o 0
q q 2
f 2R
f 1
Q r 1 ξ
⎡ ⎤
⎢ ⎥
∆ = +
⎢ + ⎥
⎣ ⎦
(8.24)
Từ công thức này ta nhận thấy thay đổi độ lêch cộng hưởng các mạch dao
động ξ có thể đảm bảo điều chỉnh dải thông của bộ lọc. Trong các sơ đồ thực tế có thể điều chỉnh dải thông từ 0,3 - 0,4, KHz, nghĩa là hơn 10 lần.
Hệ số chữ nhật của bộ lọc này tương đối lớn và để tăng chọn lọc, trong tuyến khuếch đại trung tần người ta sử dụng bộ lọc hai mạch dao động hay bộ thông cực đại của bộ lọc thạch anh.
h đại của tầng. Do đó, đồng thời với tăng dải thông ta giảm hệ số khuếch đại củ
Cũng cần chú ý là trong tr−ờng hợp này khi điều chỉnh dải thông sẽ kéo theo sự thay đổi hệ số khuếc
a tầng nhờ điều chỉnh hệ số khuếch đại bằng tay một cách đồng bộ với trục của tụ điện mạch dao động.