Bài 18. Mạch xử lí tín hiệu tương tự SVIP

I. KHÁI NIỆM TÍN HIỆU TƯƠNG TỰ

- Loại tín hiệu có mức độ dao động thay đổi liên tục theo thời gian.

- Tín hiệu loại này thường được thể hiện dưới dạng điện áp hoặc dòng điện trong mạch điện.

- Tín hiệu tương tự (âm thanh, nhiệt độ, ánh sáng,...) dễ bị suy giảm khi truyền qua mạch dài cần sử dụng:

+ Mạch khuếch đại: Tăng tín hiệu.

+ Mạch điều chế: Biến đổi tín hiệu.

+ Mạch giải điều chế: Trả tín hiệu về dạng ban đầu.

II. MỘT SỐ MẠCH XỬ LÍ TÍN HIỆU TƯƠNG TỰ

1. Mạch khuếch đại tín hiệu

- Mạch khuếch đại tín hiệu là một mạch điện tử.

- Mục đích của mạch là tăng biên độ tín hiệu mà không làm thay đổi dạng sóng.

- Tín hiệu đầu vào bên trái có biên độ nhỏ và dạng sóng hình sin.

- Tín hiệu đầu ra bên phải có biên độ lớn hơn nhưng vẫn giữ nguyên dạng sóng hình sin.

- Mạch khuếch đại sử dụng các linh kiện điện tử như:

+ Điện trở.

+ Tụ điện.

+ Transistor,...

- Mạch khuếch đại tín hiệu âm thanh:

+ Mạch này dùng transistor để khuếch đại tín hiệu âm thanh.

+ Tín hiệu đầu vào là điện áp U _vào.

+ Tín hiệu đầu ra có biên độ U_ra = kU_vào, với k là hệ số khuếch đại.

- Transistor đóng vai trò quan trọng trong việc khuếch đại tín hiệu trong mạch.

- Các điện trở như \(R_{1}\), \(R_{2}\), \(R_{C}\), \(R_{E}\) giúp transistor hoạt động ổn định trong chế độ khuếch đại.

- Các tụ điện \(C_{1}\) và \(C_{2}\) được sử dụng để ghép nối tín hiệu đầu vào và đầu ra của mạch khuếch đại.

2. Mạch điều chế tín hiệu

- Tín hiệu cần truyền có tần số thấp, vì vậy không thể truyền đi xa một cách hiệu quả.

- Để truyền tín hiệu đi xa, tín hiệu cần được kết hợp với sóng điện từ có tần số cao (≥ 10 kHz).

=> Được gọi là sóng mang.

- Việc kết hợp hai sóng này được thực hiện bởi mạch điều chế tín hiệu, còn gọi là mạch trộn sóng.

- Tín hiệu ban đầu, sau khi được mạch điều chế xử lí, sẽ có khả năng truyền đi xa hơn.

- Mạch điều chế đóng vai trò quan trọng trong quá trình truyền tín hiệu đi xa.

- Có hai phương pháp điều chế chính:

+ Điều chế biên độ:

• Sự thay đổi của sóng mang được điều chỉnh theo sự biến thiên của tín hiệu cần truyền.

+ Điều chế tần số:

• Tần số của sóng mang sẽ thay đổi theo độ biến thiên của tín hiệu cần truyền.

- Nguyên lí hoạt động của mạch điều chế tín hiệu âm thanh:

+ Mạch điều chế tín hiệu âm thanh tuân theo nguyên lí điều chế biên độ.

+ Đây là công nghệ được sử dụng trong truyền thanh.

- Mạch có hai đầu vào:

+ Một đầu vào nhận sóng mang cao tần, đưa tới cực B của transistor.

+ Một đầu vào nhận sóng âm thanh, đưa tới cực E của transistor.

- Các điện trở R₁, R₂, R₃, R₄ giúp điều chỉnh và xác định mức độ làm việc của transistor.

- Chức năng của transistor trong mạch:

+ Transistor khuếch đại sóng mang.

+ Thực hiện thay đổi biên độ của sóng mang theo tín hiệu âm thanh.

- Tín hiệu đầu ra và khả năng truyền đi:

+ Tín hiệu đầu ra ở cực C của transistor có tần số của sóng mang.

+ Biên độ của tín hiệu đầu ra thay đổi theo tín hiệu âm thanh.

- Khả năng truyền tín hiệu:

+ Tín hiệu đầu ra có năng lượng lớn, nhờ biên độ thay đổi theo tín hiệu âm thanh.

+ Tín hiệu này có thể truyền đi xa từ nguồn phát đến nơi thu tín hiệu.

3. Mạch giải điều chế tín hiệu

- Khi sóng điều chế đã truyền đến nơi thu, cần phải tách tín hiệu cần truyền ra khỏi sóng mang.

- Quá trình tách tín hiệu này được gọi là giải điều chế.

- Giải điều chế được thực hiện thông qua một mạch giải điều chế, hay còn gọi là mạch tách sóng.

- Mạch giải điều chế tín hiệu âm thanh sử dụng một diode.

- Tín hiệu điều chế U_vào được đưa vào mạch giải điều chế và đi qua diode D, tạo thành nửa chu kì dương của sóng truyền qua.

- Sau khi tín hiệu đi qua diode, mạch lọc R - C có nhiệm vụ loại bỏ các tín hiệu có tần số cao, chỉ giữ lại tín hiệu cần thiết.

- Tín hiệu đầu ra U_ra sẽ là tín hiệu âm thanh mong muốn.