Chương 5 Điện tử thông tin

Chương 5
kỹ thuật FM tần số thấp
5.1 Bộ chuyển đổi điện áp sang tần số
5.1.1 Sơ đồ khối











Kỹ thuật FM tần số thấp là một phương thức biến đổi điện áp sang tần số gọi tắt là chuyển đổi V TO F. Kỹ thuật này được sử dụng khá phổ biến trong các mạch xử lý tín hiệu truyền tải hay lưu trữ thông tin. ưu điểm của kỹ thuật này là nhờ công nghệ chế tạo vi mạch để có độ tuyến tính cao trong chuyển đổi V sang F. Độ di tần có thể đạt đến giá trị cực đại. Các ứng dụng phổ biến là trong các mạch thu phát hồng ngoại, thông tin quang, thu phát tín hiệu điều khiển từ xa, các loại tín hiệu số, hoặc lưu trữ dữ kiện, thông tin trên băng cassette. Thông thường bộ chuyển đổi có thể kết hợp với một PLL để có độ chính xác cao và luôn luôn có tính thuận nghịch, nghĩa là có thể chuyển đổi từ điện áp sang tần số và ngược lại từ F sang V.
5.1.2 Hoạt động của mạch
Bộ chuyển đổi V sang F thường có 3 khối:
- Mạch tích phân kết hợp với nguồn dòng I2.
- Mạch so sánh điện áp để phát hiện mức điện áp đầu ra của bộ tích phân.
- Mạch monostable nhằm tạo xung ở đầu ra mà mức cao có thời gian t1 không đổi (quyết định bởi mạch RC của Monostable).
Trong thời gian t1, xung ở đầu ra có mức 1 (mức cao). Nó được đưa trở về mở nguồn dòng để tạo ra dòng không đổi I2. Dòng I2 chia làm 2 phần: I2 = IC+I1, trong đó IC là dòng nạp cho tụ C của mạch tích phân làm cho điện áp trên tụ (tức là điện áp ở đầu ra của bộ tích phân) có độ dốc âm như hình vẽ. Còn dòng I1 thì chạy qua Rin. Bộ so sánh điện áp sẽ so sánh mức điện áp trên đầu ra bộ tích phân và giá trị 0 (masse) để tạo 1 xung kích mở mạch Monostable.
Trong thời gian t2, điện áp trên đầu ra của mạch Monostable bằng 0 làm đóng (khóa) nguồn I2. Tụ C sẽ phóng điện qua Rin bằng dòng I1. Năng lượng nạp cho tụ C trong thời gian t1 sẽ được phóng hết trong thời gian t2. ở cuối thời điểm của t2, mạch so sánh tạo ra 1 xung kích mở mạch Monostable để tạo xung đầu ra mạch Monostable có độ rộng t1
Gọi T =t1 + t2 là chu kỳ hoạt động của mạch. T phụ thuộc vào vin, I2, Rin và C.
5.1.3 Thiết lập quan hệ giữa vin và fout
Trong thời gian t1: tụ nạp điện bằng dòng IC
với
Điện tích nạp cho tụ:
(1)
Trong thời gian t2: dòng I2 = 0, tụ C sẽ xả điện bằng dòng cố định I1= (-vin/Rin).
Điện tích do tụ xả:
(2)
Điện tích nạp và xả trên tụ bằng nhau nên từ (1) và (2) ta suy ra:

Vậy: (3)
Từ (3) suy ra: fout tỷ lệ với vin với điều kiện I1<< I2
C: không xuất hiện trong biểu thức do đó C không câng phải là loại có độ chính xác cao lắm.

5.2 Một số vi mạch chuyển đổi V sang F
5