Giáo trình Thí nghiệm viễn thông - Trần Duy Cường

89 trang Gia Huy 21/05/2022 4220

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Giáo trình Thí nghiệm viễn thông - Trần Duy Cường", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

giao_trinh_thi_nghiem_vien_thong_tran_duy_cuong.pdf

Nội dung text: Giáo trình Thí nghiệm viễn thông - Trần Duy Cường

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THÍ NGHIỆM VIỄN THÔNG Biên soạn: ThS. Trần Duy Cường Tài Liệu Lưu Hành Tại HUTECH www.hutech.edu.vn
THÍ NGHIỆM VIỄN THÔNG Ấn bản 2014
MỤC LỤC I MỤC LỤC MỤC LỤC 1 HƯỚNG DẪN 5 BÀI 1: KỸ THUẬT GHÉP/TÁCH KÊNH TƢƠNG TỰ 1 1.1. CHUẨN BỊ LÝ THUYẾT THÍ NGHIỆM 1 1.2. TIẾN TRÌNH THÍ NGHIỆM 7 1.2.1. KHẢO SÁT HOẠT ĐỘNG CỦA IC CD4066 7 1.2.1.1. Điều chỉnh các thiết bị ban đầu : 7 1.2.1.2. Các bước thí nghiệm – ghi nhận và báo cáo kết quả : 8 1.2.2. KHẢO SÁT HOẠT ĐỘNG CỦA IC CD4052 9 1.2.2.1. Điều chỉnh các thiết bị ban đầu : 9 1.2.2.2. Các bước thí nghiệm – ghi nhận và báo cáo kết quả : 9 1.2.3. KHẢO SÁT HOẠT ĐỘNG CỦA IC CD4051 VÀ MÔ HÌNH TỔNG ĐÀI 11 1.2.3.1. Điều chỉnh các thiết bị ban đầu : 11 1.2.3.2. Các bước thí nghiệm – ghi nhận và báo cáo kết quả : 11 TÓM TẮT 14 CÂU HỎI ÔN TẬP 15 BÀI 2: MẠCH LỌC 16 2.1. CHUẨN BỊ LÝ THUYẾT THÍ NGHIỆM 16 2.1.1. CÁC BỘ LỌC THÔNG THẤP 17 2.1.1.1. Mạch lọc thông thấp thụ động RC bậc 1: 18 2.1.1.2. Mạch lọc thông thấp tích cực RC bậc 2 kiểu hồi tiếp dương: 19 2.1.2. BỘ LỌC THÔNG CAO (High Pass Filters) 22 2.1.2.1. Mạch lọc thông cao thụ động CR bậc 1: 22 2.1.2.2. Mạch lọc thông cao tích cực RC bậc 2: 24 2.1.3. CÁC BỘ LỌC THÔNG DÃI (Band Pass Filters) 26 2.1.3.1. Mạch lọc thông dãi thụ động cộng hưởng nối tiếp: 26 2.2. TIẾN TRÌNH THÍ NGHIỆM 28 2.2.1. MẠCH LỌC THỤ ĐỘNG THÔNG THẤP RC 28 2.2.1.1. Điều chỉnh các thiết bị ban đầu 28 2.2.1.2. Các bước thí nghiệm – ghi nhận và báo cáo kết quả 29 2.2.1.3. Xét mạch lọc thông thấp R1-C1: 29 2.2.2. MẠCH LỌC TÍCH CỰC THÔNG THẤP 30 2.2.2.1 Điều chỉnh các thiết bị ban đầu 30 2.2.2.2. Các bước thí nghiệm – ghi nhận và báo cáo kết quả 31
TRANG 2 >THÍ NGHIỆM VIỄN THÔNG 2.2.3. MẠCH LỌC THỤ ĐỘNG THÔNG CAO RC 32 2.2.3.1. Điều chỉnh các thiết bị ban đầu 32 2.2.3.2. Các bước thí nghiệm – ghi nhận và báo cáo kết quả 33 2.2.4. MẠCH LỌC TÍCH CỰC THÔNG CAO 33 2.2.4.1. Điều chỉnh các thiết bị ban đầu 33 2.2.4.2. Các bước thí nghiệm – ghi nhận và báo cáo kết quả 34 2.2.5. MẠCH LỌC THỤ ĐỘNG THÔNG DÃI 35 2.2.5.1. Điều chỉnh các thiết bị ban đầu 35 2.2.5.2. Các bước thí nghiệm – ghi nhận và báo cáo kết quả 35 TÓM TẮT 37 CÂU HỎI ÔN TẬP 38 BÀI 3: MẠCH ĐIỀU CHẾ VÀ GIẢI ĐIỀU CHẾ BIÊN ĐỘ 38 3.1. CHUẨN BỊ LÝ THUYẾT THÍ NGHIỆM 39 3.1.1. MẠCH ĐIỀU BIÊN AM CƠ BẢN 40 3.1.1.1. Mạch thí nghiệm: 41 3.1.1.2. Mạch cộng tín hiệu: 41 3.1.1.3. Mạch điều biên một vế cơ bản: 41 3.1.2. MẠCH ĐIỀU CHẾ AM DÙNG DIODE 42 3.1.2.1. Mạch thí nghiệm: 42 3.1.2.2. Câu hỏi chuẩn bị: 43 3.1.3. MẠCH ĐIỀU CHẾ AM DÙNG TRANSISTOR 44 3.1.3.1. Mạch thí nghiệm: 44 3.1.3.2. Câu hỏi chuẩn bị: 44 3.1.4. MẠCH GIẢI ĐIỀU CHẾ AM BÁN PHẦN 45 3.1.4.1. Mạch thí nghiệm: 45 3.1.4.2. Câu hỏi chuẩn bị: 45 3.2. TIẾN TRÌNH THÍ NGHIỆM 46 3.2.1. MẠCH ĐIỀU BIÊN CƠ BẢN 46 3.2.1.1. Điều chỉnh các thiết bị ban đầu: 46 3.2.1.2. Các bước thí nghiệm – ghi nhận và báo cáo kết quả : 46 3.2.1.3. Xét mạch cộng tín hiệu: 47 3.2.1.4. Xét mạch điều biên AM cơ bản: 48 3.2.2. MẠCH ĐIỀU CHẾ AM DÙNG DIODE 49 3.2.2.1. Điều chỉnh các thiết bị ban đầu: 49 3.2.2.2. Các bước thí nghiệm – ghi nhận và báo cáo kết quả : 49 3.2.3. MẠCH ĐIỀU CHẾ AM DÙNG TRANSISTOR 52 3.2.3.1. Điều chỉnh các thiết bị ban đầu : 52 3.2.3.2. Các bước thí nghiệm – ghi nhận và báo cáo kết quả : 52
MỤC LỤC I 3.2.4. MẠCH GIẢI ĐIỀU CHẾ 54 3.2.4.1. Điều chỉnh các thiết bị ban đầu: 54 3.2.4.2. Các bước thí nghiệm – ghi nhận và báo cáo kết quả: 54 TÓM TẮT 56 CÂU HỎI ÔN TẬP 56 BÀI 4: VÒNG KHÓA PHA VÀ ĐIỀU CHẾ TẦN SỐ 58 4.1. CHUẨN BỊ LÝ THUYẾT THÍ NGHIỆM: 58 4.1.1. KHẢO SÁT VÕNG KHÓA PHA 61 4.1.1.1. Mạch thí nghiệm: 61 4.1.1.2. Câu hỏi chuẩn bị: 61 4.1.2. KHẢO SÁT MẠCH NHÂN TẦN DÙNG PLL 64 4.1.2.1. Mạch thí nghiệm: 64 4.1.2.2. Câu hỏi chuẩn bị: 65 4.1.3. KHẢO SÁT MẠCH ĐIỀU TẦN DÙNG VI MẠCH LM567: 66 4.1.3.1. Mạch thí nghiệm: 66 4.1.3.2. Câu hỏi chuẩn bị: 66 4.2. TIẾN TRÌNH THÍ NGHIỆM 67 4.2.1. KHẢO SÁT VÕNG KHÓA PHA DÙNG IC NE565: 67 4.2.1.1. Điều chỉnh các thiết bị ban đầu: 67 4.2.1.2. Các bước thí nghiệm – ghi nhận và báo cáo kết quả : 67 4.2.1.3. Xác định tần số trung tâm giữ của vòng giữ pha NE565: 67 4.2.1.4. Xác định dải bắt và dải giữ của vòng giữ pha NE565: 68 4.2.2. KHẢO SÁT MẠCH NHÂN TẦN DÙNG PLL 70 4.2.2.1. Điều chỉnh các thiết bị ban đầu : 70 4.2.2.2. Các bước thí nghiệm – ghi nhận và báo cáo kết quả : 70 4.2.2.3. Khảo sát mạch nhân 2 70 4.2.2.4. Khảo sát mạch nhân 4 71 4.2.3. MẠCH ĐIỀU TẦN DÙNG VI MẠCH TONE DECODER LM567 72 4.2.3.1. Điều chỉnh các thiết bị ban đầu: 72 4.2.3.2. Các bước thí nghiệm – ghi nhận và báo cáo kết quả : 72 4.2.3.3. Xác định tần số sóng mang: 72 4.2.3.4. Khảo sát mạch điều tần: 73 TÓM TẮT 75 CÂU HỎI ÔN TẬP 75 TÀI LIỆU THAM KHẢO 78
TRANG 4 >THÍ NGHIỆM VIỄN THÔNG
HƢỚNG DẪN I HƢỚNG DẪN MÔ TẢ MÔN HỌC Kiến thức : Mục tiêu về kiến thức người học đạt được là Tìm hiểu và kiểm chứng lại lý thuyết về nguyên lý và đo các đặc trưng cơ bản của các linh kiện chuyên dụng và các dạng mạch cơ bản của các thành phần trong hệ một hệ thống viễn thông. Kỹ năng : Mục tiêu về kỹ năng người học đạt được là Trên cơ sở các kiến thức mà môn học trang bị, SV có điều kiện hơn khi hội nhập với những vấn đề kỹ thuật liên quan phát sinh trong thực tế cuộc sống, trong các bưu điện, công ty, xí nghiệp, Từ đó, hình thành kỹ năng phát triển nghề nghiệp. Do đặc điểm của môn học có tính hệ thống cao, là sự kết hợp của nhiều vấn đề kỹ thuật khác nhau (chẳng hạn như: hệ thống phát thu tương tự, hệ thống truyền nhận tín hiệu thoại, ) nên SV cần có kỹ năng phân tích hệ thống cao, kỹ năng tư duy, tìm tòi, phát hiện những vấn đề mới phát sinh, kỹ năng lựa chọn và ra quyết định xây dựng hệ thống theo hướng tối ưu hóa, NỘI DUNG MÔN HỌC Bài 0: Thiết bị thí nghiệm Trong bài này, Sinh viên sẽ được học các thiết bị như: máy dao động ký 3 tia (Oscilloscope), máy phát tần số thấp (Oscillator), máy phát tần số cao (Signal generator) và các hệ thống nguồn cung cấp cho thiết bị, module thí nghiệm. Bài 1: Chuyển mạch tƣơng tự Tìm hiểu và kiểm chứng lại lý thuyết về nguyên lý và đo các đặc trưng cơ bản của các bộ ghép/tách kênh tương tự, ứng dụng trong việc chuyển mạch tín hiệu thoại. Cách điều khiển tín hiệu âm tần từ máy điện thoại ra bus và ngược lại, đồng thời quan sát dạng sóng của tín hiệu âm thanh và tín hiệu quay số dạng DTMF. Xác định điện áp và dòng điện cấp cho thuê bao khi nhấc máy và khi gác máy. Bài 2: Mạch lọc thụ động và tích cực Bài thí nghiệm này nhằm giúp sinh viên tìm hiểu và kiểm chứng lại lý thuyết, đồng thời đo các thông số đặc trưng cơ bản của các dạng mạch lọc thụ động và tích cực: ● Mạch lọc thông thấp. ● Mạch lọc thông cao.
TRANG 6 >THÍ NGHIỆM VIỄN THÔNG ● Mạch lọc thông dãi. ● Mạch lọc chắn dãi. Bài 3: Điều chế tƣơng tự Tìm hiểu và kiểm chứng lại cơ sở lý thuyết về nguyên lý và đặc trưng cơ bản của các dạng mạch điều chế và giải điều chế AM điển hình như: ● Mạch cộng tín hiệu - Điều biên 1-vế dùng diode. ● Điều biên 2-vế dùng diode và mạch cộng hưởng ở ngõ ra ● Điều biên 2-vế dùng transistor kiểu điều chế collector ● Giải điều chế AM bán phần. Bài 4: Vòng khóa pha (PLL) và điều chế tần số Tìm hiểu và kiểm chứng lại lý thuyết về nguyên lý và đo các đặc trưng cơ bản của: ● Vòng khóa pha PLL. Ứng dụng PLL trong việc nhân tần số. ● Mạch điều chế và giải điều chế tần số. ● Lịch phân nhóm theo buổi học Buổi Bàn 1-2-3-4-5 Bàn 6-7-8-9-10 Số tiết học 1 Bài 0 Bài 0 3 2 Bài 1 Bài 2 6 3 Bài 2 Bài 1 6 4 Bài 3 Bài 4 6 5 Bài 4 Bài 3 6 6 Ôn tập + thi Ôn tập + thi 3 Tổng số tiết thực hành 30 KIẾN THỨC TIỀN ĐỀ Môn học Thí nghiệm viễn thông đòi hỏi sinh viên có nền tảng về Kỹ Thuật Xung-Số, Lý thuyết thông tin, Điện tử Thông Tin (điện tử 3), Hệ thống viễn thông và sử dụng internet để tải về datasheet cho các IC trong các bài thí nghiệm. YÊU CẦU MÔN HỌC Người học phải dự học đầy đủ các buổi thí nghiệm và soạn bài đầy đủ trước ở nhà. CÁCH TIẾP NHẬN NỘI DUNG MÔN HỌC Để học tốt môn này, người học cần ôn tập lại các phần lý thuyết của các bài thí nghiệm, trả lời các câu hỏi của phần chuẩn bị bài ở nhà; đọc trước phần hướng dẫn thí nghiệm kết hợp với module thí nghiệm đã được chụp trên tài liệu. Từ đó, các Sinh
HƢỚNG DẪN I viên sẽ có được “hình ảnh công việc của mình khi đến phòng thí nghiệm”. Sau khi đi thí nghiệm xong bài nào người học về làm các bài tập thực dụng của phần tiến trình thí nghiệm bài đó. PHƢƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ MÔN HỌC Môn học được đánh giá gồm: Điểm quá trình: 30%. Hình thức và nội dung do giảng viên quyết định, phù hợp với quy chế đào tạo và tình hình thực tế tại nơi tổ chức học tập. Điểm thi: 70%. Hình thức bài thi là thực hành trong 20phút/Sinh viên. Nội dung gồm một phần của các bài đã thí nghiệm (đề ngẫu nhiên) thuộc bài 0 đến bài 4.
BÀI 1: KỸ THUẬT GHÉP/TÁCH KÊNH TƢƠNG TỰ > TRANG 1 THÍ NGHIỆM VIỄN LÝ THUYẾT THÔNG TIN BÀI 1: KỸ THUẬT GHÉP/TÁCH KÊNH TƢƠNG TỰ Tìm hiểu và kiểm chứng lại lý thuyết về nguyên lý và đo các đặc trưng cơ bản của các bộ ghép/tách kênh tương tự , ứng dụng trong việc chuyển mạch tín hiệu thoại. Cách điều khiển tín hiệu âm tần từ máy điện thoại ra bus và ngược lại, đồng thời quan sát dạng sóng của tín hiệu âm thanh và tín hiệu quay số dạng DTMF. Xác định điện áp và dòng điện cấp cho thuê bao khi nhấc máy và khi gác máy. 1.1. CHUẨN BỊ LÝ THUYẾT THÍ NGHIỆM Họ và tên SV báo cáo : Lớp : Mã số SV : Nhóm : Tiểu nhóm TN : Ngày thí nghiệm : SV cùng tham gia thí nghiệm : 1. 2. 3. Điểm đánh giá CBGD nhận xét và ký tên Chuẩn bị Báo cáo Kiểm Kết quả Lý kết quả tra thuyết TN THIẾT BỊ SỬ DỤNG • Nguồn chuẩn DC (DC Power Supply) trên khung TCPS-900 : +5V/2A, -5V/0.5A, +12V/2A, -12V/1A và nguồn AC : 220V. • Dao động ký 3 tia : 50MHz Oscilloscope CS-5355, cùng với 2 đầu đo. • Máy phát tần số thấp AG - 203D. • Máy điện thoại. • Phụ tùng : dây có chốt cắm 2 đầu
TRANG 2 >THÍ NGHIỆM VIỄN THÔNG MODULE THÍ NGHIỆM : TC-904 ANALOG SWITCHES EXPERIMENTS. TC-904 ANALOG SWITCHES EXPERIMENTS VIELINA QUAD BILATERAL SWITCHES A DUAL 4-CHANNEL ANALOG SWITCHES B POWER PORT SINGLE 8-CHANNEL SWITCHES & 2 SUBSCRIBER TELEPHONE EXCHANGE C TEL.1 TEL.2 GND GND Hình 1.1: Module thí nghiệm chuyển mạch tương tự 1.1.1. KHẢO SÁT IC CD4066 (Quad Bilateral Analog Switches) Theo hình 1.2 1.1.1.1. Câu hỏi chuẩn bị: � Tra cứu bảng hoạt động của IC CD4066:
BÀI 1: KỸ THUẬT GHÉP/TÁCH KÊNH TƢƠNG TỰ > TRANG 3 THÍ NGHIỆM VIỄN LÝ THUYẾT THÔNG TIN � Cho biết tác dụng của các điện trở R1 =22K tại các ngõ IN/OUT A, B, C, D ? � Cho biết việc chọn các điện trở có phụ thuộc vào tín hiệu ngõ vào và nguồn cung cấp hay không? Tại sao? � Với nguồn cung cấp Vcc = +6V, VSS = -6V như Hình 1.2. Khi các công tắc cho phép chuyển mạch thì tín hiệu ngõ vào có biên độ cực đại bằng bao nhiêu để tín hiệu ngõ ra không bị méo dạng. VP-P max = +6V IC1A IN A CD4066 14 OUT A 1 2 R1 R1 22K 22K 13 EA IN B CD4066 OUT B 4 3 R1 R1 22K 22K 5 EB IN C CD4066 OUT C 8 9 R1 R1 +6V 1 22K 22K 6 EC -6V S1 IN D CD4066 OUT D 0 11 10 R1 R1 22K 22K 12 ED 7 -6V Hình 1.2 IC CD4066
TRANG 4 >THÍ NGHIỆM VIỄN THÔNG 1.1.2. KHẢO SÁT IC GHÉP/TÁCH KÊNH TƢƠNG TỰ 41 CD4052: (Dual 4 channel Analog Multiplexer/Demultiplexer) +6V 16 IN IC1 OUT 12 13 X 14 X0 X X1 15 3 Y 11 X2 Y X3 1 +6V 1 Y0 5 2 Y1 0 S2 4 Y2 6 Y3 8 1 10 INH 9 A +6V B CD4052 0 S3 7 GND 1 +6V 0 S4 -6V Hình 1.3 IC CD4052 1.1.2.1. Câu hỏi chuẩn bị: � Xác định ngõ vào/ra của IC CD4052 trong các trường hợp sau: ● Sử dụng chức năng MUX: - Tín hiệu vào đưa đến các ngõ: - Tín hiệu ra lấy từ các ngõ: ● Sử dụng chức năng DEMUX: - Tín hiệu vào đưa đến các ngõ: - Tín hiệu ra lấy từ các ngõ: ● Tra cứu bảng hoạt động của IC CD4052 :
BÀI 1: KỸ THUẬT GHÉP/TÁCH KÊNH TƢƠNG TỰ > TRANG 5 THÍ NGHIỆM VIỄN LÝ THUYẾT THÔNG TIN � Nếu muốn dùng các chân điều khiển để điều khiển kết nối giữa các ngõ: X0  Y0 X1  Y1 X2  Y2 X3  Y3 thì cần kết nối như thế nào? 1.1.3. KHẢO SÁT IC GHÉP / TÁCH KÊNH TƢƠNG TỰ 81 CD4051 VÀ MÔ HÌNH CHUYỂN MẠCH 2 THUÊ BAO: (8-Channel Analog Multiplexer/Demultiplexer & Switch 2 subscribe) Theo hình 1.4 1.1.3.1. Câu hỏi chuẩn bị: Tra cứu bảng hoạt động của IC CD4051:
TRANG 6 >THÍ NGHIỆM VIỄN THÔNG -12V R83K A1013 R1 0 3 10K +12V R7 T2 TEL.2 150 LED R9 100 R6 SC2A -6V 220 D2 3 7 SC2B X 16 8 +6V CD IN 40 IC2 X6X7 X0X1 X2 X3 X4 X5 H A B C 51 1314 15 12 1 5 2 4 6 1110 9 B8 0 Channel S8 B7 1 Select B6 0 B5 S7 1 B4 0 -12V -6V B3 S6 1 7906 B2 0 B1 S5 1 1314 15 12 1110 1 5 2 4 6 9 X0X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 INA B C 8 +12V +6V 16 +6V H CD 7806 40 +6V IC1 51 X 7 3 LED R5 220 -6V SC1B +12V R3 150 D1 A1013 SC1A R4 100 T1 TEL.1 R1 3K3 A1013 R2 10K -12V Hình 1.4 Ứng dụng chuyển mạch và mạch cấp dòng cho thuê bao
BÀI 1: KỸ THUẬT GHÉP/TÁCH KÊNH TƢƠNG TỰ > TRANG 7 THÍ NGHIỆM VIỄN LÝ THUYẾT THÔNG TIN Thiết lập trạng thái các chân điều khiển để link giữa 2 thuê bao TEL.1 và TEL.2 trên Bus B3. Xác định dòng cấp cho máy điện thoại khi nhấc máy. Biết rằng tổng trở của máy điện thoại khi nhấc máy RDC = 300. Cho biết đối với vi mạch này thì hiện tượng xuyên kênh có khả năng xảy ra hay không ? Tại sao? Tính dòng cấp cho thuê bao khi nhấc máy. ITB = 1.2. TIẾN TRÌNH THÍ NGHIỆM Trong quá trình thí nghiệm SV cần chú ý các điểm sau : - Biên độ cực đại cho phép khi cấp tín hiệu vào để khảo sát. - Khi 2 ngõ vào/ ra đã kết nối với nhau thì tín hiệu có thể truyền theo hai chiều hay không? - Mức tích cực của các chân cho phép và cách điều khiển để link 2 ngõ với nhau. - Ứng dụng IC vào kỹ thuật chuyển mạch. 1.2.1. KHẢO SÁT HOẠT ĐỘNG CỦA IC CD4066 1.2.1.1. Điều chỉnh các thiết bị ban đầu : - Nối nguồn cung cấp 220VAC trên thiết bị TCPS-900 cho Oscilloscope. - Cấp nguồn cho máy phát LF – AG203D.
TRANG 8 >THÍ NGHIỆM VIỄN THÔNG - Cấp nguồn 12V cho mảng thí nghiệm 1.2.1.2. Các bƣớc thí nghiệm – ghi nhận và báo cáo kết quả : Sinh viên lần lượt thực hiện các bước theo trình tự sau : Chú ý : SV cần đọc hiểu, đối chiếu giữa lý thuyết và thực tế, ghi nhận kết quả. - Đặt dao động ký ở chế độ sử dụng 2 kênh. - Lấy chuẩn mass của 2 kênh dao động ký trùng nhau. Chú ý : Sau khi lấy chuẩn mass thì nhả nút GND. - Nối kênh 1 của dao động ký với lối vào IN-A (hoặc IN-B, ). - Nối kênh 2 của dao động ký với lối ra OUT-A (hoặc OUT-B, ). - Xác lập máy phát sóng LF ở chế độ phát sóng sin, tần số f = 1KHz. - Đặt thang đo Volts/Div và Time/Div của 2 kênh ở vị trí thích hợp sao cho dễ quan sát tín hiệu. - Sau khi hiệu chỉnh dao động ký để quan sát được tín hiệu, thiết lập Source : ở vị trí CH1 hoặc CH2, Mode ở vị trí FIX. - Cấp tín hiệu ở ngõ vào IN-A. - Thay đổi biên độ tín hiệu ngõ vào, đo tín hiệu ngõ ra tương ứng. Ghi kết quả vào Uin 100mV 1V 2V 3V 4V 8V S1 = “0” Uout S1 = “1” Uout - Đổi chiều kênh truyền : nối tín hiệu từ máy phát xung vào chân OUTA, Nối dao động ký vào chân INA. Đặt S1 lần lượt ở “0” và “1”. Quan sát tín hiệu và ghi nhận kết quả. - Lặp lại thí nghiệm với các khoá IC1 B, C hoặc D. - Từ kết quả trên, trình bày đặc điểm của IC CD4066.
BÀI 1: KỸ THUẬT GHÉP/TÁCH KÊNH TƢƠNG TỰ > TRANG 9 THÍ NGHIỆM VIỄN LÝ THUYẾT THÔNG TIN - Tại sao khi cấp tín hiệu ngõ vào có biên độ Vp = 8V thì tín hiệu ngõ ra bị méo dạng. 1.2.2. KHẢO SÁT HOẠT ĐỘNG CỦA IC CD4052 1.2.2.1. Điều chỉnh các thiết bị ban đầu : Giống như phần 1.2.1 1.2.2.2. Các bƣớc thí nghiệm – ghi nhận và báo cáo kết quả : Sinh viên lần lượt thực hiện các bước theo trình tự sau : Chú ý : SV cần đọc hiểu, đối chiếu giữa lý thuyết và thực tế, ghi nhận kết quả. - Nối kênh 1 của dao động ký với lối vào IN-X. - Nối kênh 2 của dao động ký với lối ra OUT-Xi. (i=0, 1, 2, 3) - Xác lập máy phát sóng LF ở chế độ phát sóng sin, tần số f = 1KHz, Vp = 1V. - Khảo sát chức năng tách kênh • Cấp tín hiệu ở ngõ OUT-X. • Đặt các công tắc S2, S3, S4 theo các giá trị cho trong Bảng 1-1. • Sử dụng dao động ký quan sát tín hiệu tại các lối ra X0X4 theo từng trạng thái của các lối vào điều khiển INH, A, B . Tìm kênh ra có tín hiệu và đánh dấu “x” vào cột tương ứng trong bảng: Bảng 1-1 INH B A OUT-X X0 X1 X2 X3 S2 S3 S4 Signal 1 X X Signal 0 0 0 Signal
TRANG 10 >THÍ NGHIỆM VIỄN THÔNG 0 0 1 Signal 0 1 0 Signal 0 1 1 Signal - Khảo sát chức năng ghép kênh • Đổi chiều kênh truyền: Nối tín hiệu từ máy phát lần lượt vào các chân X0X4 • Dùng dao động ký kiểm tra tín hiệu tại ngõ ra X, ứng với từng trạng thái của tín hiệu điều khiển INH,C,B,A. Đánh dấu “x” vào vị trí ngõ ra có tín hiệu vào Bảng INH B A X0 X1 X2 X3 OUT-X S2 S3 S4 1 X X Signal 0 0 0 Signal 0 0 1 Signal 0 1 0 Signal 0 1 1 Signal - Làm tương tự đối với các ngõ vào/ra Y Yi , i=1 >4. Ghi nhận kết quả. - Từ kết quả trên, trình bày đặc điểm của IC CD4052. - Cho biết tác dụng của các chân INH, B,A.
BÀI 1: KỸ THUẬT GHÉP/TÁCH KÊNH TƢƠNG TỰ > TRANG 11 THÍ NGHIỆM VIỄN LÝ THUYẾT THÔNG TIN 1.2.3. KHẢO SÁT HOẠT ĐỘNG CỦA IC CD4051 VÀ MÔ HÌNH TỔNG ĐÀI 1.2.3.1. Điều chỉnh các thiết bị ban đầu : Giống như phần 1.2.2 1.2.3.2. Các bƣớc thí nghiệm – ghi nhận và báo cáo kết quả : Sinh viên lần lượt thực hiện các bước theo trình tự sau : Chú ý : SV cần đọc hiểu, đối chiếu giữa lý thuyết và thực tế, ghi nhận kết quả. - Xác lập máy phát sóng LF ở chế độ phát sóng sin, tần số f = 1KHz, Vp = 1V. - Khảo sát hoạt động của IC-CD4051. • Nối đầu chung SC1B với lối ra máy phát tín hiệu LF • Đặt các công tắc S5  S8 theo các giá trị cho trong Bảng 1-2. • Sử dụng kênh 1 dao động ký quan sát tín hiệu tại các lối ra B1B8 theo trạng thái các lối vào điều khiển INH, A, B,C (IC1-IC2). Tìm kênh ra có tín hiệu và đánh dấu “x” vào cột tương ứng trong Bảng 1-2. Sử dụng kênh 2 dao động ký quan sát tín hiệu ra tại SC2B. Bảng 1-2 INH C B A SC1B B8 B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 SC2B S5 S6 S7 S8 1 X X X Signal 0 0 0 0 Signal 0 0 0 1 Signal 0 0 1 0 Signal 0 0 1 1 Signal 0 1 0 0 Signal 0 1 0 1 Signal 0 1 1 0 Signal 0 1 1 1 Signal
TRANG 12 >THÍ NGHIỆM VIỄN THÔNG - Khảo sát mạch giao tiếp thuê bao. • Nối máy điện thoại vào ổ cắm TEL.1 và TEL.2. • Xác định dòng cấp cho máy điện thoại khi nhấc máy: ICQT1 = UR3/ R3 = Iled = (UR3 –Uled)/R5 = ITB = ICQT1 + Iled = • Điện áp giữa 2 đầu thuê bao khi nhấc máy: UTB = • Tổng trở vòng DC của thuê bao khi nhấc máy: RTB = UTB/ITB = - Khảo sát việc truyền tín hiệu từ Máy điện thoại  Bus. • Nối SC1A với SC1B và SC2A với SC2B. • Đặt S5 = 0, lựa chọn S6 = S7= S8 = 0, thực hiện liên lạc giữa hai máy điện thoại trên đường Bus B1. • Sử dụng dao động ký quan sát tín hiệu ở SC1A trên B1 và SC2A khi phát âm vào ống nói. • Đồng thời quan trên các Bus còn lại.Ghi nhận kết quả. • Thay đổi trạng thái S6, S7 và S8 để chuyển liên lạc sang đường Bus khác .Ghi nhận kết qủa. - Từ kết quả trên, trình bày đặc điểm của IC CD4051. - Hiện tượng xuyên kênh có xảy ra hay không? Nếu có thì giải thích tại sao?
BÀI 1: KỸ THUẬT GHÉP/TÁCH KÊNH TƢƠNG TỰ > TRANG 13 THÍ NGHIỆM VIỄN LÝ THUYẾT THÔNG TIN
TRANG 14 >THÍ NGHIỆM VIỄN THÔNG TÓM TẮT Trong bài này, người học tìm hiểu được cơ bản về các IC sử dụng trong thực tế. Từ đó, có thể ứng dụng các IC này vào các đồ án môn học, đồ án tốt nghiệp, cho các khối: chuyển mạch tương tự, ghép kênh, tách kênh, các tín hiệu báo hiệu, tăng hoặc giảm âm lượng,
BÀI 1: KỸ THUẬT GHÉP/TÁCH KÊNH TƢƠNG TỰ > TRANG 15 THÍ NGHIỆM VIỄN LÝ THUYẾT THÔNG TIN CÂU HỎI ÔN TẬP Câu 1: Anh/Chị hãy cho biết chức năng các chân của IC đã thí nghiệm. Câu 2: Hãy nêu vài ứng dụng cho từng IC đã thí nghiệm. Câu 3: Kết hợp các môn học khác đã học. Giả sử có tòa nhà 4 tầng, Anh/Chị hãy thiết kế và vẽ sơ đồ khối sao cho tầng 1 có thể gọi và nói chuyện với tầng 2 hoặc tầng 3 hoặc tầng 4.
TRANG 16 >THÍ NGHIỆM VIỄN THÔNG BÀI 2: MẠCH LỌC Bài thí nghiệm này nhằm giúp sinh viên tìm hiểu và kiểm chứng lại lý thuyết, đồng thời đo các thông số đặc trưng cơ bản của các dạng mạch lọc thụ động và tích cực: Mạch lọc thông thấp, mạch lọc thông cao, mạch lọc thông dãi, mạch lọc chắn dãi. 2.1. CHUẨN BỊ LÝ THUYẾT THÍ NGHIỆM Họ và tên SV báo cáo : Lớp : Mã số SV : Nhóm : Tiểu nhóm TN : Ngày thí nghiệm : SV cùng tham gia thí nghiệm : 1. 2. 3. Điểm đánh giá CBGD nhận xét và ký tên Chuẩn bị Báo cáo Kiểm Kết quả Lý kết quả tra thuyết TN THIẾT BỊ SỬ DỤNG • Khung chính cho thực tập viễn thông cơ sở cùng với bộ nguồn chuẩn DC POWER SUPPLY của thiết bị TCPS-900 cung cấp các điện thế DC chuẩn : +5V/2A, - 5V/0.5A, +12V/2A, -12V/1A cố định và nguồn 220V. • Dao động ký 3 tia : 50MHz Oscilloscope CS-5355, cùng với 2 đầu đo. • Máy phát tần số thấp (LF Generator). • Phụ tùng : Dây có chốt cắm 2 đầu. MODULE THÍ NGHIỆM : TC903 PASSIVE & ACTIVE FILTERS EXPERIMENTS.
BÀI 2: MẠCH LỌC > TRANG 17 THÍ NGHIỆM VIỄN LÝ THUYẾT THÔNG TIN TC-903 PASSIVE & ACTIVE FILTERS EXPERIMENTS VIELINA RC LOW-PASS FILTER A LR LOW-PASS FILTER B CR HIGH-PASS FILTER C RL HIGH-PASS FILTER D BAND-PASS CIRCUIT E BAND-REJECT CIRCUIT F LOW-PASS ACTIVE FILTER G HIGH-PASS ACTIVE FILTER H BAND-PASS ACTIVE FILTER I GND GND 2.1.1. CÁC BỘ LỌC THÔNG THẤP ( Low Pass Filters )
TRANG 18 >THÍ NGHIỆM VIỄN THÔNG 2.1.1.1. Mạch lọc thông thấp thụ động RC bậc 1: Mạch thí nghiệm: R1 340 1 S1 R2 680 2 OUT IN S2 1 2 C1 C2 47nF 4,7n GND GND Hình 2.1. Bộ lọc thông thấp thụ động kiểu RC Câu hỏi chuẩn bị: � Viết hàm truyền của mạch lọc. . Vo H ( ) = . = Vi � Viết công thức và tính tần số cắt tại –3dB của các mạch lọc. fc (R1-C1) = fc (R2-C2) = � Vẽ biểu đồ Bode về đặc tính biên độ – tần số và pha – tần số của các bộ lọc:
BÀI 2: MẠCH LỌC > TRANG 19 THÍ NGHIỆM VIỄN LÝ THUYẾT THÔNG TIN � Xác định độ dốc của mạch lọc và giải thích ý nghĩa: 2.1.1.2. Mạch lọc thông thấp tích cực RC bậc 2 kiểu hồi tiếp dƣơng: +12V C1 4.7nF IC1 7 1 741 R1 R2 3 INPUT + 6 OUTPUT 1K 10K 2 - 4 5 R3 -12V C2 1nF R4
TRANG 20 >THÍ NGHIỆM VIỄN THÔNG Hình 2.2 Bộ lọc tích cực thông thấp Câu hỏi chuẩn bị: � Viết hàm truyền của mạch lọc . . Vo H () = . = Vi � Cho biết đây là bộ lọc gì? (Tới hạn, Bessel, Chebyshev hay Butterworth). � Xác định hệ số khuếch đại của mạch A0: A0 = � Viết công thức và tính tần số cắt tại –3dB của các mạch lọc fc = � Vẽ biểu đồ Bode về đặc tính biên độ –tần số và pha-tần số của các bộ lọc:
BÀI 2: MẠCH LỌC > TRANG 21 THÍ NGHIỆM VIỄN LÝ THUYẾT THÔNG TIN � Xác định độ dốc của mạch lọc và giải thích ý nghĩa:
TRANG 22 >THÍ NGHIỆM VIỄN THÔNG 2.1.2. BỘ LỌC THÔNG CAO (High Pass Filters) 2.1.2.1. Mạch lọc thông cao thụ động CR bậc 1: Mạch thí nghiệm: C1 1 S5 10nF C2 2 OUT IN S6 4nF 1 2 R1 R2 2K 1K GND GND Hình 2.3. Bộ lọc thông cao thụ động kiểu RC Câu hỏi chuẩn bị: � Viết hàm truyền của mạch lọc . . Vo H ()= . = Vi � Viết công thức và tính tần số cắt tại –3dB của các mạch lọc : fc (R1-C1) = fc (R2-C2) = � Vẽ biểu đồ Bode về đặc tính biên độ –tần số và pha-tần số của các bộ lọc:
BÀI 2: MẠCH LỌC > TRANG 23 THÍ NGHIỆM VIỄN LÝ THUYẾT THÔNG TIN � Xác định độ dốc của mạch lọc và giải thích ý nghĩa :
TRANG 24 >THÍ NGHIỆM VIỄN THÔNG 2.1.2.2. Mạch lọc thông cao tích cực RC bậc 2: Mạch thí nghiệm: +12V R1 33K IC1 7 1 INPUT 741 3 OUTPUT + 6 2 C1 C2 - 1nF 1nF 4 5 R3 5K6 R2 -12V 10K R4 10K Hình 2.4. Bộ lọc thông cao tích cực. Câu hỏi chuẩn bị: � Viết hàm truyền của mạch lọc . . Vo H ()= . = Vi � Cho biết đây là bộ lọc loại gì? (Tới hạn, Bessel, Chebyshev hay Butterworth).
BÀI 2: MẠCH LỌC > TRANG 25 THÍ NGHIỆM VIỄN LÝ THUYẾT THÔNG TIN � Xác định hệ số khuếch đại của mạch A0 A0 = � Viết công thức và tính tần số cắt tại –3dB của các mạch lọc fc = � Vẽ biểu đồ Bode về đặc tính biên độ –tần số và pha-tần số của các bộ lọc:
TRANG 26 >THÍ NGHIỆM VIỄN THÔNG � Xác định độ dốc của mạch lọc và giải thích ý nghĩa : 2.1.3. CÁC BỘ LỌC THÔNG DẢI (Band Pass Filters) 2.1.3.1. Mạch lọc thông dãi thụ động cộng hƣởng nối tiếp: Mạch thí nghiệm: Xét trường đặt S9, S10  S. INPUT C1 L1 10mH Rw=29 Ohm 4.7nF S S9 0UTPUT P R2 S10 2K S P R1 L2 2K C2 10mH 4.7nF Rw=29 Ohm
BÀI 2: MẠCH LỌC > TRANG 27 THÍ NGHIỆM VIỄN LÝ THUYẾT THÔNG TIN Hình 2.5. Bộ lọc thụ động thông dải Câu hỏi chuẩn bị: � Viết hàm truyền của mạch lọc . H () = � Viết công thức và tính tần số cộng hưởng của mạch f0 (L1-C1) = � Viết công thức và xác định hệ số phẩm chất của mạch Q = Biết rằng hệ số phẩm chất của cuộn dây QL = � Viết công thức và xác định băng thông –3db của mạch lọc BW-3dB = � Vẽ biểu đồ Bode về đặc tính biên độ –tần số và pha-tần số của bộ lọc :
TRANG 28 >THÍ NGHIỆM VIỄN THÔNG 2.2. TIẾN TRÌNH THÍ NGHIỆM Trong quá trình thí nghiệm SV cần chú ý các điểm sau : - Cách thiết kế một mạch lọc trong thực tế. - Nguyên nhân dẫn đến sai số về các giá trị: tần số cắt, băng thông, tần số cộng hưởng, đáp tuyến tần số, pha giữa lý thuyết và thực tế. - Ưu, khuyết điểm giữa các mạch lọc.Từ đó rút kinh nghiệm để chọn phương án thích hợp khi thiết kế một mạch lọc. 2.2.1. MẠCH LỌC THỤ ĐỘNG THÔNG THẤP RC 2.2.1.1. Điều chỉnh các thiết bị ban đầu - Nối nguồn cung cấp 220VAC trên thiết bị TCPS-900 cho Oscilloscope, máy phát LF.
BÀI 2: MẠCH LỌC > TRANG 29 THÍ NGHIỆM VIỄN LÝ THUYẾT THÔNG TIN - Đối với Oscilloscope : Thiết lập trạng thái ban đầu như bài Giới thiệu các thiết bị đo lường dùng trong phòng thí nghiệm viễn thông. 2.2.1.2. Các bƣớc thí nghiệm – ghi nhận và báo cáo kết quả Sinh viên lần lượt thực hiện các bước trình tự sau đây (chú ý đọc hiểu, đối chiếu giữa lý thuyết và thực tế, ghi nhận kết quả): 2.2.1.3. Xét mạch lọc thông thấp R1-C1 (khung A): Đặt công tắc S1  1 và S2  1. Thiết lập máy phát LF ở chế độ phát tín hiệu sin, tần số đặt ở thang x100 hoặc x1k, biên độ khoảng 1V (đỉnh –đỉnh). Nối lối ra máy phát với lối vào sơ đồ hình 2-1. Thiết lập trạng thái dao động ký ở chế độ sử dụng 2 kênh. Lấy chuẩn mass của 2 kênh dao động ký trùng nhau. Chú ý sau khi lấy chuẩn mass thì nhả nút GND. Nối kênh 1 dao động ký với lối vào IN của sơ đồ hình 2-1. Nối kênh 2 dao động ký với lối ra OUT của sơ đồ hình 2-1. Đặt thang đo Volts / Div của 2 kênh và Time /Div ở vị trí thích hợp sao cho dễ quan sát tín hiệu. Chú ý đầu tiên nên thiết lập Votl /Div của 2 kênh dao động ký ở thang giống nhau để thuận lợi trong quá trình thí nghiệm. Hiệu chỉnh dao động ký để quan sát được dạng sóng ở CH1 và CH2 . Trong quá trình hiệu chỉnh nên chú ý các nút LEVEL, HOLDOFF, TRACE SEP. Sau khi hiệu chỉnh dao động ký để quan sát được tín hiệu. Thiết lập Source: ở vị trí CH1 hoặc CH2, Mode ở vị trí FIX. Quan sát tín hiệu vào và ra trên dao động ký. Thay đổi tần số tín hiệu vào từ máy phát LF và ghi nhận kết quả vào bảng 2-1. Chú ý: Đầu tiên nên xác định tần số cắt –3dB của mạch bằng cách chỉnh tần số máy phát LF ở lân cận tần số cắt của mạch đã tính ở phần chuẩn
TRANG 30 >THÍ NGHIỆM VIỄN THÔNG bị lý thuyết. Sau đó hiệu chỉnh tần số máy phát đến khi nào biên độ Vout = 0.707 Vin thì dừng và tính tần số này, đó chính là tần số cắt –3dB (fc) của mạch lọc. Sau đó thay đổi tần số máy phát như trên bảng. Trong quá trình thay đổi tần số nếu muốn giữ nguyên biên độ ngõ vào thì phải chỉnh lại nút AMPLITUDE trên máy phát LF. Bảng 2-1 Tần số [Hz] 0.1fc 0.5fc 0.8fc 0.9fc fc 1.5fc 2.5fc 5fc 10fc >10fc Uin[V] Uout[V] A= Uout/Uin A(dB)= 20log(Uout/Uin) Xác định: • Tần số cắt –3dB của mạch lọc R1-C1: fc (đo - R1-C1) = • Độ dốc của mạch lọc R1-C1: Từ kết quả ở Bảng 2-1 vẽ biểu đồ Bode về biên độ – tần số (Av - f) và pha – tần số ( - f) của mạch lọc thông thấp R1-C1. 2.2.2. MẠCH LỌC TÍCH CỰC THÔNG THẤP 2.2.2.1 Điều chỉnh các thiết bị ban đầu • Nối nguồn cung cấp 220VAC trên thiết bị TCPS-900 cho Oscilloscope
BÀI 2: MẠCH LỌC > TRANG 31 THÍ NGHIỆM VIỄN LÝ THUYẾT THÔNG TIN • Đối với Oscilloscope : Thiết lập trạng thái ban đầu như bài Giới thiệu các thiết bị đo lường dùng trong phòng thí nghiệm viễn thông. 2.2.2.2. Các bƣớc thí nghiệm – ghi nhận và báo cáo kết quả Sinh viên lần lượt thực hiện các bước trình tự sau đây (chú ý đọc hiểu, đối chiếu giữa lý thuyết và thực tế, ghi nhận kết quả) : • Cấp nguồn +12V và –12V cho mảng thí nghiệm G. • Tiến hành như trên. Ghi nhận kết quả vào bảng 2-2. Chú ý: Đầu tiên nên phát tín hiệu ở tần số rất nhỏ hơn tần số cắt cuả mạch đã tính ở phần chuẩn bị bài (khoảng = 1/10 fcắt lý thuyết ) để xác định hệ số khuếch đại A0 ( hay ) của mạch, sau đó chỉnh tần số máy phát LF đến lân cận tần số cắt của mạch đã tính ở phần chuẩn bị lý thuyết, hiệu chỉnh tần số máy phát đến khi nào hệ số khuếch đại của mạch A = 0.707 A0 thì dừng và tính tần số này, đó chính là tần số cắt –3dB ( fc ) của mạch lọc. Sau đó thay đổi tần số máy phát như trên bảng và ghi nhận kết quả. Trong quá trình thay đổi tần số nếu muốn giữ nguyên biên độ ngõ vào thì phải chỉnh lại nút AMPLITUDE trên máy phát LF. Bảng 2-2 Tần số [Hz] 0.1fc 0.5fc 0.8fc 0.9fc Fc 1.5fc 2.5fc 5fc 10fc >10fc Uin[V] Uout[V] A= Uout/Uin A(dB)= 20log(Uout/Uin) Xác định: • Tần số cắt –3dB của mạch lọc :
TRANG 32 >THÍ NGHIỆM VIỄN THÔNG fc = • Độ dốc của mạch lọc : Từ kết quả ở Bảng 2-2 vẽ biểu đồ Bode về biên độ – tần số (A - f) và pha – tần số ( - f) của mạch lọc. Cho biết đây là mạch lọc thuộc dạng gì ? So sánh kết quả giữa lý thuyết và thực tế. Đồng thời so sánh với trường hợp lọc thông thấp thụ động. Từ đó nhận xét và giải thích. 2.2.3. MẠCH LỌC THỤ ĐỘNG THÔNG CAO RC 2.2.3.1. Điều chỉnh các thiết bị ban đầu • Nối nguồn cung cấp 220VAC trên thiết bị TCPS-900 cho Oscilloscope, máy phát LF. • Đối với Oscilloscope: Thiết lập trạng thái ban đầu như bài Giới thiệu các thiết bị đo lường dùng trong phòng thí nghiệm viễn thông.
BÀI 2: MẠCH LỌC > TRANG 33 THÍ NGHIỆM VIỄN LÝ THUYẾT THÔNG TIN 2.2.3.2. Các bƣớc thí nghiệm – ghi nhận và báo cáo kết quả Sinh viên lần lượt thực hiện các bước trình tự sau đây (chú ý đọc hiểu, đối chiếu giữa lý thuyết và thực tế, ghi nhận kết quả): • Xét mạch lọc thông cao R1-C1: Đặt công tắc S5  1 và S6  1. Tiến hành như trên. Ghi nhận kết qủa vào Bảng 2-3. Bảng 2-3 Tần số [Hz] 0.1fc 0.5fc 0.8fc 0.9fc fc 1.5fc 2.5fc 5fc 10fc >10fc Uin[V] Uout[V] A=Uout/Uin A(dB)= 20log(Uout/Uin) Xác định: Tần số cắt –3dB của mạch lọc R1-C1: fc (đo - R1-C1) = Độ dốc của mạch lọc R1-C1 : Từ kết quả ở Bảng 2-3 vẽ biểu đồ Bode về biên độ – tần số (A - f) và pha – tần số ( - f) của mạch lọc R1-C1 trên. 2.2.4. MẠCH LỌC TÍCH CỰC THÔNG CAO 2.2.4.1. Điều chỉnh các thiết bị ban đầu • Nối nguồn cung cấp 220VAC trên thiết bị TCPS-900 cho Oscilloscope.
TRANG 34 >THÍ NGHIỆM VIỄN THÔNG • Đối với Oscilloscope: Thiết lập trạng thái ban đầu như bài Giới thiệu các thiết bị đo lường dùng trong phòng thí nghiệm viễn thông. 2.2.4.2. Các bƣớc thí nghiệm – ghi nhận và báo cáo kết quả Sinh viên lần lượt thực hiện các bước trình tự sau đây (chú ý đọc hiểu, đối chiếu giữa lý thuyết và thực tế, ghi nhận kết quả) : • Cấp nguồn +12V và –12V cho mạch. • Tiến hành như trên. Ghi nhận kết quả vào bảng 2-4. Chú ý: Đầu tiên nên phát tần số rất lớn hơn tần số cắt cuả mạch đã tính ở phần chuẩn bị bài (khoảng = 1/10 fcắt lý thuyết ) để xác định hệ số khuếch đại A0 ( hay ) của mạch, sau đó chỉnh tần số máy phát LF ở lân cận tần số cắt lý thuyết. Hiệu chỉnh tần số máy phát đến khi nào hệ số khuếch đại của mạch A = 0.707 A0 thì dừng và tính tần số này, đó chính là tần số cắt –3dB ( fc ) của mạch lọc. Sau đó thay đổi tần số máy phát như trên bảng để ghi nhận kết quả. Trong quá trình thay đổi tần số nếu muốn giữ nguyên biên độ ngõ vào thì phải chỉnh lại nút AMPLITUDE trên máy phát LF Bảng 2-4 Tần số [Hz] 0.1fc 0.5fc 0.8fc 0.9fc fc 1.5fc 2.5fc 5fc 10fc >10fc Uin[V] Uout[V] A=Uout/Uin A(dB) = 20log(Uout/Uin) Xác định: • Tần số cắt –3dB của mạch lọc: fc (đo – R1-L1) = • Độ dốc của mạch lọc:
BÀI 2: MẠCH LỌC > TRANG 35 THÍ NGHIỆM VIỄN LÝ THUYẾT THÔNG TIN • Từ kết quả ở Bảng 2-4 vẽ biểu đồ Bode về biên độ – tần số (A - f) và pha – tần số ( - f) của mạch lọc. • So sánh kết quả giữa lý thuyết và thực tế. Đồng thời so sánh với trường hợp lọc thông thấp thụ động. Nhận xét và giải thích. 2.2.5. MẠCH LỌC THỤ ĐỘNG THÔNG DẢI 2.2.5.1. Điều chỉnh các thiết bị ban đầu • Nối nguồn cung cấp 220VAC trên thiết bị TCPS-900 cho Oscilloscope. • Đối với Oscilloscope : Thiết lập trạng thái ban đầu như bài Giới thiệu các thiết bị đo lường dùng trong phòng thí nghiệm viễn thông. 2.2.5.2. Các bƣớc thí nghiệm – ghi nhận và báo cáo kết quả Sinh viên lần lượt thực hiện các bước trình tự sau đây (chú ý đọc hiểu, đối chiếu giữa lý thuyết và thực tế, ghi nhận kết quả): ► Xét mạch lọc thông dãi cộng hƣởng nối tiếp R1-C1-L1: Đặt công tắc S9  S và S10  S. Khảo sát mạch C1-R1-L1. Tiến hành như trên. Ghi nhận kết qủa vào bảng 2-5. Bảng 2-5 Tần số [Hz] 0.1fcl 0.5fc 0.8fc Fcl F0 Fch 2.5fc 5fc 10fch >10fc Uin[V] Uout[V]
TRANG 36 >THÍ NGHIỆM VIỄN THÔNG A= Uout/Uin A(dB) = 20log(Uout/Uin) Chú ý: Đầu tiên nên xác định tần số cộng hưởng f 0 của mạch bằng cách chỉnh tần số máy phát LF ở lân cận tần số cộng hưởng của mạch đã tính ở phần chuẩn bị lý thuyết. Sau đó hiệu chỉnh tần số máy phát đến khi nào biên độ Vout  Vin thì dừng và tính tần số này, đó chính là tần số cộng hưởng ( f0 ) của mạch . Sau đó tăng tần số máy phát cho đến khi Vout =0.707Vin thì dừng và tính tần số này chính là tần số cắt trên –3dB (fch) của mạch. Tương tự giảm tần số máy phát đến khi Vout =0.707Vin thì dừng và tần số này chính là tần số cắt dưới –3dB ( fcl ) của mạch. Trong quá trình thay đổi tần số nếu muốn giữ nguyên biên độ ngõ vào thì phải chỉnh lại nút AMPLITUDE trên máy phát LF. Xác định: Tần số cộng hưởng của mạch lọc : F0 = Tần số cắt trên –3dB: Fch = Tần số cắt dưới –3dB: Fcl = Băng thông –3dB của mạch lọc: BW-3dB = Hệ số phẩm chất của mạch: Q = Điện trở tổn hao của cuộn dây: Rw = Hệ số phẩm chất của cuộn dây: QL = Độ dốc của mạch lọc : Từ kết quả ở Bảng 2-5 vẽ biểu đồ Bode về biên độ – tần số (A - f) và pha – tần số ( - f) của mạch lọc.
BÀI 2: MẠCH LỌC > TRANG 37 THÍ NGHIỆM VIỄN LÝ THUYẾT THÔNG TIN TÓM TẮT Trong bài này, người học tìm hiểu được: - Các đặc tính của mạch lọc: về tần số, về pha và biên độ của tín hiệu vào ra. - Các dạng mạch lọc: thông thấp, thông cao, thông dải, Từ đó, Sinh viên có thể tính toán và ứng dụng tốt các dạng mạch lọc này trong một hệ thống viễn thông khi thực nghiệm: khối lọc chống chồng phổ, biến đổi dạng sóng từ vuông sang sine, loại các can nhiễu, chọn lọc tần số,
TRANG 38 >THÍ NGHIỆM VIỄN THÔNG CÂU HỎI ÔN TẬP Câu 1: Anh/Chị hãy nêu vài ứng dụng cho từng mạch lọc đã thí nghiệm ở trên, có giải thích chi tiết. Câu 2: Giả sử có tín hiệu tổng hợp như sau: x(t)= x1(t)+ x2(t)+ x3(t)+ x4(t) với : x1(t)=2cos100 t ; x2(t)=4cos200 t ; x3(t)=3cos400 t ; x4(t)=5cos600 t. Anh/Chị hãy thiết kế mạch lọc sao cho ngõ vào là x(t) và ngõ ra thu được là y(t): a. y(t)= x1(t)+ x2(t) b. y(t)= x2(t)+ x3(t) c. y(t)= x1(t)+ x4(t) d. y(t)= x4(t) BÀI 3: MẠCH ĐIỀU CHẾ VÀ GIẢI ĐIỀU CHẾ BIÊN ĐỘ
BÀI 3: MẠCH ĐIỀU CHẾ VÀ GIẢI ĐIỀU CHẾ BIÊN ĐỘ > TRANG 39 THÍ NGHIỆM VIỄN LÝ THUYẾT THÔNG TIN Sau khi học xong bài này, người học có thể: Tìm hiểu và kiểm chứng lại cơ sở lý thuyết về nguyên lý và đặc trưng cơ bản của các dạng mạch điều chế và giải điều chế AM 3.1. CHUẨN BỊ LÝ THUYẾT THÍ NGHIỆM Họ và tên SV báo cáo : Lớp : Mã số SV : Nhóm : Tiểu nhóm TN : Ngày thí nghiệm : SV cùng tham gia thí nghiệm : 1. 2. 3. Điểm đánh giá CBGD nhận xét và ký tên Chuẩn bị Báo cáo Kiểm tra Kết quả Lý kết quả thuyết TN MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM Tìm hiểu và kiểm chứng lại cơ sở lý thuyết về nguyên lý và đặc trưng cơ bản của các dạng mạch điều chế và giải điều chế AM điển hình như: • Mạch cộng tín hiệu - Điều biên 1-vế dùng diode. • Điều biên 2-vế dùng diode và mạch cộng hưởng ở ngõ ra • Điều biên 2-vế dùng transistor kiểu điều chế collector • Giải điều chế AM bán phần. THIẾT BỊ SỬ DỤNG • Nguồn chuẩn DC (DC Power Supply) trên khung TCPS-900: +5V/2A, - 5V/0.5A, +12V/2A, -12V/1A và nguồn AC: 220V. • Dao động ký 3 tia: 50MHz Oscilloscope CS-5355. • Máy phát tín hiệu tần số thấp AG - 203D. • Máy phát tín hiệu tần số cao SG - 4160B. • Phụ tùng : Dây có chốt cắm 2 đầu.
TRANG 40 >THÍ NGHIỆM VIỄN THÔNG MODULE THÍ NGHIỆM : TC906 AMPLITUDE MODULATION - DEMODULATION. 3.1.1. MẠCH ĐIỀU BIÊN AM CƠ BẢN (Basic Amplitude Modulatior)
BÀI 3: MẠCH ĐIỀU CHẾ VÀ GIẢI ĐIỀU CHẾ BIÊN ĐỘ > TRANG 41 THÍ NGHIỆM VIỄN LÝ THUYẾT THÔNG TIN S1 R1 LF 1K D1 OUT R2 R2 Ge DIODE HF 1K 1K 3.1.1.1. Mạch thí nghiệm: Hình 3.1. Mạch điều biên một vế cơ bản dùng diode 3.1.1.2. Mạch cộng tín hiệu: Xét trường hợp S1ON. Viết biểu thức tín hiệu tại ngõ ra OUT: V OUT = Vẽ dạng sóng tín hiệu tại ngõ ra OUT, nếu biết dạng sóng ngõ vào LF và HF: 3.1.1.3. Mạch điều biên một vế cơ bản: Xét trường hợp S1OFF. Viết biểu thức tín hiệu tại ngõ ra OUT: VAM OUT =
TRANG 42 >THÍ NGHIỆM VIỄN THÔNG Vẽ dạng sóng tín hiệu tại ngõ ra OUT, nếu biết dạng sóng ngõ vào LF và HF: So sánh sự khác biệt về dạng sóng ở ngõ ra của mạch cộng tín hiệu và mạch điều biên một vế cơ bản, từ đó suy ra tác dụng của diode D1: 3.1.2. MẠCH ĐIỀU CHẾ AM DÙNG DIODE (Diode AM Circuit ) 3.1.2.1. Mạch thí nghiệm: CARRIER FREQUENCY HF AM SIGNAL I OUTPUT LF D1 TF2 R1 10K TONE SIGNAL TF1 C1 220p TF3 Hình 3.2. Mạch điều biên dùng diode có mạch cộng hưởng lối ra.
BÀI 3: MẠCH ĐIỀU CHẾ VÀ GIẢI ĐIỀU CHẾ BIÊN ĐỘ > TRANG 43 THÍ NGHIỆM VIỄN LÝ THUYẾT THÔNG TIN 3.1.2.2. Câu hỏi chuẩn bị: So sánh sự khác biệt giữa hai mạch điều biên hình 3.1 và hình 3.2: Viết biểu thức tín hiệu ngõ ra AM OUT và băng thông của tín hiệu AM, từ đó nêu điều kiện về mạch cộng hưởng ngã ra: VAM OUT = BW = Vẽ dạng sóng tín hiệu tại ngõ ra OUT, nếu biết dạng sóng ngõ vào LF và HF. Chú thích các giá trị Vmax và Vmin sử dụng để tính hệ số sâu điều chế m trên dạng sóng ngã ra VAM OUT: W
TRANG 44 >THÍ NGHIỆM VIỄN THÔNG 3.1.3. MẠCH ĐIỀU CHẾ AM DÙNG TRANSISTOR (Transistor AM Circuit ) 3.1.3.1. Mạch thí nghiệm: +12V LF TONE SIGNAL TF3 C1 AM SIGNAL OUTPUT 100p TF2 HF TF1 R1 T1 2N3904 10K CARRIER FREQUENCY Hình 3.3. Mạch điều biên sử dụng transistor 3.1.3.2. Câu hỏi chuẩn bị: Giải thích nguyên lý hoạt động của mạch. Để đảm bảo cho transistor hoạt động an toàn thì biên độ của tín hiệu sóng mang và sóng âm tần cần thỏa mãn điều kiện gì?
BÀI 3: MẠCH ĐIỀU CHẾ VÀ GIẢI ĐIỀU CHẾ BIÊN ĐỘ > TRANG 45 THÍ NGHIỆM VIỄN LÝ THUYẾT THÔNG TIN 3.1.4. MẠCH GIẢI ĐIỀU CHẾ AM BÁN PHẦN (Haft-Wave Demodulator Circuit ) 3.1.4.1. Mạch thí nghiệm: D1 S2 AM SIGNAL INPUT P1 SIGNAL OUTPUT C1 50K 470p Hình 3.4: Mạch giải điều chế bán phần 3.1.4.2. Câu hỏi chuẩn bị: Giả sử ngõ vào là tín hiệu điều biên, vẽ dạng sóng của tín hiệu ngõ ra để minh họa nguyên lý hoạt động của mạch. Cho biết công thức tính hệ số sâu điều chế m = (Vmax - Vmin)/(Vmax + Vmin), nêu điều kiện để mạch giải điều chế có thể khôi phục lại tín hiệu âm tần ban đầu:
TRANG 46 >THÍ NGHIỆM VIỄN THÔNG Cho biết tác dụng của biến trở P1: 3.2. TIẾN TRÌNH THÍ NGHIỆM Trong quá trình thí nghiệm SV cần chú ý các điểm sau : - Chú ý tần số cộng hưởng của các mạch lọc ngõ ra, để xác lập tần số của tín hiệu. cao tần và âm tần ngõ vào cho phù hợp. - Điều chỉnh biên độ tín hiệu cao tần và âm tần ở ngõ vào theo các giá trị độ sâu điều chế khác nhau. 3.2.1. MẠCH ĐIỀU BIÊN CƠ BẢN 3.2.1.1. Điều chỉnh các thiết bị ban đầu: • Nối nguồn cung cấp 220VAC trên thiết bị TCPS-900 cho Oscilloscope. • Cấp nguồn cho máy phát LF – AG203D. • Cấp nguồn cho máy phát HF – SG4160B. 3.2.1.2. Các bƣớc thí nghiệm – ghi nhận và báo cáo kết quả : Sinh viên lần lượt thực hiện các bước theo trình tự sau : Chú ý: SV cần đọc hiểu, đối chiếu giữa lý thuyết và thực tế, ghi nhận kết quả. • Đặt dao động ký ở chế độ sử dụng 2 kênh. • Lấy chuẩn mass của 2 kênh dao động ký trùng nhau. Chú ý: Sau khi lấy chuẩn mass thì nhả nút GND. • Nối kênh 1 của dao động ký với lối vào LF. Nối kênh 2 của dao động ký với lối ra AM-OUT. • Xác lập máy phát sóng LF như sau: Attenuator (dB) Waveform Range 0 Sin X100 Xác lập máy phát sóng HF như sau:
BÀI 3: MẠCH ĐIỀU CHẾ VÀ GIẢI ĐIỀU CHẾ BIÊN ĐỘ > TRANG 47 THÍ NGHIỆM VIỄN LÝ THUYẾT THÔNG TIN Attenuator Range Mode High B X’Tal Osc • Đặt thang đo Volts/Div và Time/Div của 2 kênh ở vị trí thích hợp sao cho dễ quan sát tín hiệu. • Sau khi hiệu chỉnh dao động ký để quan sát được tín hiệu, thiết lập Source: ở vị trí CH1 hoặc CH2, Mode ở vị trí FIX. 3.2.1.3. Xét mạch cộng tín hiệu: • Bật công tắc S1  ON. • Điều chỉnh biên độ và tần số tín hiệu LF, HF sao cho tín hiệu ngõ ra rõ nhất. Quan sát và vẽ dạng sóng tín hiệu LF – Ghi đầy đủ các thông số về biên độ và tần số ( Chú ý: tắt máy phát HF) V t Quan sát và vẽ dạng sóng tín hiệu HF - Ghi đầy đủ các thông số về biên độ và tần số (Chú ý: tắt máy phát LF) V t
TRANG 48 >THÍ NGHIỆM VIỄN THÔNG Quan sát và vẽ dạng sóng tại ngõ ra OUT - Ghi đầy đủ các thông số về biên độ và tần số trên cùng hệ tọa độ. V t 3.2.1.4. Xét mạch điều biên AM cơ bản: Bật công tắc S1  OFF. Điều chỉnh biên độ và tần số tín hiệu LF, HF sao cho tín hiệu AM ngõ ra có độ sâu điều chế m<1 rõ nhất. Quan sát và vẽ dạng sóng tín hiệu LF và AM –OUT trên cùng hệ tọa độ – Ghi đầy đủ các thông số về biên độ và tần số . V t Dựa trên tín hiệu đã điều chế. Tính độ sâu điều chế
BÀI 3: MẠCH ĐIỀU CHẾ VÀ GIẢI ĐIỀU CHẾ BIÊN ĐỘ > TRANG 49 THÍ NGHIỆM VIỄN LÝ THUYẾT THÔNG TIN V V m = max min = Vmax Vmin Điều chỉnh biên độ tín hiệu LF hoặc HF (Chú ý:Nên chỉnh biên độ tín hiệu HF) để tín hiệu ngõ ra có độ sâu điều chế m>1. Quan sát và vẽ dạng sóng tín hiệu LF và AM –OUT trên cùng hệ tọa độ – Ghi đầy đủ các thông số về biên độ và tần số . V t 3.2.2. MẠCH ĐIỀU CHẾ AM DÙNG DIODE 3.2.2.1. Điều chỉnh các thiết bị ban đầu: • Giống như phần 3.2.1.1. • Thực hiện trên mảng thí nghiệm C 3.2.2.2. Các bƣớc thí nghiệm – ghi nhận và báo cáo kết quả : Sinh viên lần lượt thực hiện các bước theo trình tự sau : Chú ý: SV cần đọc hiểu, đối chiếu giữa lý thuyết và thực tế, ghi nhận kết quả. • Đặt dao động ký ở chế độ sử dụng 2 kênh. • Lấy chuẩn mass của 2 kênh dao động ký trùng nhau. Chú ý: Sau khi lấy chuẩn mass thì nhả nút GND. • Nối kênh 1 của dao động ký với lối vào LF, Nối kênh 2 của dao động ký với lối ra AM-OUT.
TRANG 50 >THÍ NGHIỆM VIỄN THÔNG • Xác lập máy phát sóng LF như sau: Attenuator (dB) Waveform Range 0 Sin X100 Xác lập máy phát sóng HF như sau: Attenuator Range Mode High C X’Tal Osc • Đặt thang đo Volts/Div và Time/Div của 2 kênh ở vị trí thích hợp sao cho dễ quan sát tín hiệu. • Sau khi hiệu chỉnh dao động ký để quan sát được tín hiệu, thiết lập Source: ở vị trí CH1 hoặc CH2, Mode ở vị trí FIX. • Điều chỉnh biên độ và tần số tín hiệu LF, HF sao cho tín hiệu AM ngõ ra có độ sâu điều chế m<1 rõ nhất. Quan sát và vẽ dạng sóng tín hiệu LF và AM –OUT trên cùng hệ tọa độ – Ghi đầy đủ các thông số về biên độ và chu ky. V t Dựa trên tín hiệu đã điều chế. Tính độ sâu điều chế. m= Chỉnh biên độ tín hiệu LF hoặc HF (Chú ý: Nên chỉnh biên độ tín hiệu LF) để tín hiệu ngõ ra có độ sâu điều chế m=1. Quan sát và vẽ dạng sóng tín hiệu LF và AM –OUT trên cùng hệ tọa độ – Ghi đầy đủ các thông số về biên độ và tần số.
BÀI 3: MẠCH ĐIỀU CHẾ VÀ GIẢI ĐIỀU CHẾ BIÊN ĐỘ > TRANG 51 THÍ NGHIỆM VIỄN LÝ THUYẾT THÔNG TIN V t Chỉnh biên độ tín hiệu LF hoặc HF (Chú ý: Nên chỉnh biên độ tín hiệu LF) để tín hiệu ngõ ra có độ sâu điều chế m>1. Quan sát và vẽ dạng sóng tín hiệu LF và AM –OUT trên cùng hệ tọa độ – Ghi đầy đủ các thông số về biên độ và tần số. V t Dựa trên tín hiệu đã điều chế. Tính độ sâu điều chế m=
TRANG 52 >THÍ NGHIỆM VIỄN THÔNG 3.2.3. MẠCH ĐIỀU CHẾ AM DÙNG TRANSISTOR 3.2.3.1. Điều chỉnh các thiết bị ban đầu : • Giống như phần 3.2.1.1. • Cấp nguồn +5V cho mảng thí nghiệm E. 3.2.3.2. Các bƣớc thí nghiệm – ghi nhận và báo cáo kết quả : • Nối kênh 1 của dao động ký với lối vào LF, Nối kênh 2 của dao động ký với lối ra AM-OUT. Xác lập máy phát sóng LF như sau: Attenuator (dB) Waveform Range 0 Sin X100 Xác lập máy phát sóng HF như sau: Attenuator Range Mode High C X’Tal Osc Điều chỉnh biên độ và tần số tín hiệu LF, HF sao cho tín hiệu AM ngõ ra có độ sâu điều chế m<1 rõ nhất. Quan sát và vẽ dạng sóng tín hiệu LF và AM –OUT trên cùng hệ tọa độ – Ghi đầy đủ các thông số về biên độ và chu kỳ . V t Dựa trên tín hiệu đã điều chế. Tính độ sâu điều chế
BÀI 3: MẠCH ĐIỀU CHẾ VÀ GIẢI ĐIỀU CHẾ BIÊN ĐỘ > TRANG 53 THÍ NGHIỆM VIỄN LÝ THUYẾT THÔNG TIN m= Chỉnh biên độ tín hiệu LF hoặc HF (Chú ý: Nên chỉnh biên độ tín hiệu LF) để tín hiệu ngõ ra có độ sâu điều chế m=1. Quan sát và vẽ dạng sóng tín hiệu LF và AM –OUT trên cùng hệ tọa độ – Ghi đầy đủ các thông số về biên độ và tần số. V t Chỉnh biên độ tín hiệu LF hoặc HF (Chú ý: Nên chỉnh biên độ tín hiệu LF) để tín hiệu ngõ ra có độ sâu điều chế m>1. Quan sát và vẽ dạng sóng tín hiệu LF và AM –OUT trên cùng hệ tọa độ – Ghi đầy đủ các thông số về biên độ và tần số . V t
TRANG 54 >THÍ NGHIỆM VIỄN THÔNG Dựa trên tín hiệu đã điều chế. Tính độ sâu điều chế m= Chú ý: Giữ nguyên trạng thái mạch để tiến hành thí nghiệm phần tiếp theo. 3.2.4. MẠCH GIẢI ĐIỀU CHẾ 3.2.4.1. Điều chỉnh các thiết bị ban đầu: • Giống như phần 3.2.1.1. • Lấy tín hiệu ở ngõ ra AM-OUT của mảng thí nghiệm E cấp vào ngõ vào AM Signal Input của mạch giải điều chế mảng thí nghiệm F. 3.2.4.2. Các bƣớc thí nghiệm – ghi nhận và báo cáo kết quả: • Bật công tắc S2  ON. • Nối kênh 1 của dao động ký với lối ra Signal Output. Nối kênh 2 của dao động ký với lối vào AM-Signal Input. Xác lập máy phát sóng LF như sau: Attenuator (dB) Waveform Range 0 Sin X100 Xác lập máy phát sóng HF như sau: Attenuator Range Mode High C X’Tal Osc Điều chỉnh biên độ và tần số tín hiệu LF, HF sao cho tín hiệu lối vào AM-signal input có độ sâu điều chế m < 1 rõ nhất. V t
BÀI 3: MẠCH ĐIỀU CHẾ VÀ GIẢI ĐIỀU CHẾ BIÊN ĐỘ > TRANG 55 THÍ NGHIỆM VIỄN LÝ THUYẾT THÔNG TIN Chỉnh biến trở P1 để tín hiệu ở ngõ ra mạch giải điều chế Signal Output rõ nhất. Quan sát và vẽ dạng sóng tín hiệu LF và Signal Output trên cùng hệ tọa độ – Ghi đầy đủ các thông số về biên độ và chu kỳ . V t Điều chỉnh biên độ và tần số tín hiệu LF, HF sao cho tín hiệu lối vào AM-Signal Input có độ sâu điều chế m < 1, thay đổi biến trở P1 kết hợp quan sát tín hiệu ở ngõ ra Signal Output, so sánh tín hiệu này với tín hiệu LF ở ngõ vào mạch điều chế, nhận xét và giải thích :
TRANG 56 >THÍ NGHIỆM VIỄN THÔNG TÓM TẮT Tìm hiểu và kiểm chứng lại cơ sở lý thuyết về nguyên lý và đặc trưng cơ bản của các dạng mạch điều chế và giải điều chế AM. Từ đó, Sinh viên biết được những dạng mạch cơ bản trong điều chế AM có thể áp dụng vào các môn học thực tế khác như: đồ án 1, đồ án 2, đồ án 3 và luận án tốt nghiệp. Mặt khác, Sinh viên có thể hình dung được hệ thống thu phát AM truyền thống trong đời sống của chúng ta như thế nào.
> TRANG 57 THÍ NGHIỆM VIỄN LÝ THUYẾT THÔNG TIN CÂU HỎI ÔN TẬP Câu 1: Anh/Chị hãy giải thích nguyên lý hoạt động của mạch điều chế AM dùng transistor và mạch giải điều chế AM. Câu 2: Anh/Chị hãy vẽ tín hiệu AM khi có tín hiệu sóng mang (HF) và tín hiệu tin cần điều chế (LF) như sau: Câu 3: Anh/Chị hãy cho biết nhiệm vụ của từng khối trong sơ đồ khối sau:
TRANG 58 >THÍ NGHIỆM VIỄN THÔNG BÀI 4: VÒNG KHÓA PHA VÀ ĐIỀU CHẾ TẦN SỐ Sau khi học xong bài này, người học có thể: Biết và có cơ sở kiểm chứng lại lý thuyết về nguyên lý và đo các đặc trưng cơ bản của: ● Vòng khóa pha PLL. Ứng dụng PLL trong việc nhân tần số. ● Mạch điều chế và giải điều chế tần số. 4.1. CHUẨN BỊ LÝ THUYẾT THÍ NGHIỆM: Họ và tên SV báo cáo : Lớp : Mã số SV : Nhóm : Tiểu nhóm TN : Ngày thí nghiệm : SV cùng tham gia thí nghiệm : 1. 2. 3. Điểm đánh giá CBGD nhận xét và ký tên Chuẩn bị Báo cáo Kiểm Kết quả Lý kết quả tra thuyết TN MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM Tìm hiểu và kiểm chứng lại lý thuyết về nguyên lý và đo các đặc trưng cơ bản của: • Vòng khóa pha PLL. Ứng dụng PLL trong việc nhân tần số. • Mạch điều chế và giải điều chế tần số. THIẾT BỊ SỬ DỤNG • Nguồn chuẩn DC (DC Power Supply) trên khung TCPS-900 : +5V/2A, - 5V/0.5A, +12V/2A, -12V/1A và nguồn AC : 220V.
BÀI 4: VÕNG KHÓA PHA VÀ ĐIỀU CHẾ TẦN SỐ > TRANG 59 THÍ NGHIỆM VIỄN LÝ THUYẾT THÔNG TIN • Dao động ký 3 tia : 50MHz Oscilloscope CS-5355. • Máy phát tần số thấp AG - 203D. • Máy phát tần cao SG - 4160B. • Phụ tùng : Dây có chốt cắm 2 đầu MODULE THÍ NGHIỆM: TC-908 PHASE LOCKED LOOP EXPERIMENT.
TRANG 60 >THÍ NGHIỆM VIỄN THÔNG TC-907 FREQUENCY MODULATION – DEMODULATION. TC-907 FREQUENCY MODULATION - DEMODULATION VIELINA PHASE MODULATOR A VARICAP FREQUENCY MODULATOR B MIN MAX IC FREQUENCY MODULATOR C FM SIGNAL MODULATOR D GND GND
BÀI 4: VÕNG KHÓA PHA VÀ ĐIỀU CHẾ TẦN SỐ > TRANG 61 THÍ NGHIỆM VIỄN LÝ THUYẾT THÔNG TIN 4.1.1. KHẢO SÁT VÕNG KHÓA PHA 4.1.1.1. Mạch thí nghiệm: +5V R3 C2 5K6 10nF C5 0.001 MODULATED INPUT R1 Freq.Set.R 560 C1 es. 8 10 2 +V Demod. 7 IN Phase Amplifier Rf DEMODULATION OUT 0.1 Detector Out 3 Ref. 6 Out R2 5 Phase IC1 560 VCO Out Phase Locked 4 Comparator Loop NE-565 VCO -V Freq.Set.C ap.9 1 -5V H C3 S2 103 FREQ.SET CAP 104 L C4 Hình 4.1. Mạch thí nghiệm PLL 4.1.1.2. Câu hỏi chuẩn bị: Vẽ sơ đồ khối tổng quát của một PLL, cho biết chức năng của từng khối :
TRANG 62 >THÍ NGHIỆM VIỄN THÔNG Hãy xác định dãi bắt, dãi giữ và tần số trung tâm của PLL trên hình vẽ sau : Frequency PLL khóa hay giữ đồng bộ với tần số ngõ vào Frequency Xác định tần số dao động riêng của VCO (fo) trong các trường hợp sau: S2  H S2  L fo = 1/ (3,3.R3 .C3) = fo=1/(3,3.R3 .C4) = Xác định dãi bắt và dãi giữ của PLL trong 2 trường hợp của công tắc S2 : S2  H S2  L BL = 16fo/Vcc = BL = 16fo/Vcc (Hz)= BC= (Hz)= BC = 2BL f 3dBLF = 1 Chú ý: Rf = 3,6K, C2 = 10nF tạo thành bộ lọc thông thấp của PLL : f 3dBLF 2 R f C2 Giả sử một PLL đang đồng bộ với tín hiệu ngã vào có tần số nằm ngoài dãi bắt nhưng nằm trong dãi giữ, tắt nguồn điện cung cấp cho mạch. Hỏi khi bật lại nguồn PLL có còn đồng bộ với tín hiệu ngã vào nữa không? Tại sao?
BÀI 4: VÕNG KHÓA PHA VÀ ĐIỀU CHẾ TẦN SỐ > TRANG 63 THÍ NGHIỆM VIỄN LÝ THUYẾT THÔNG TIN
TRANG 64 >THÍ NGHIỆM VIỄN THÔNG 4.1.2. KHẢO SÁT MẠCH NHÂN TẦN DÙNG PLL 4.1.2.1. Mạch thí nghiệm: IC3A 6 CD4013 +5V OUT GEN1 5 S 1 IC1 16 D Q 11 7 3 PI Q4 5 CLK Q5 R1 12 4 X2 RST Q6 R 2 47K 6 Q S3 Q7 14 Q8 GEN2 13 4 Q9 15 20K IC3B X4 P1 Q10 1 8 Q12 CD4013 8 2 Q13 3 9 S 13 Q14 D Q C? R2 9 PO 11 6K8 10 CLK 47p CD4060 PO R 12 Q 10 S.IN 16 14 +V Phase Comparator 1 1 OUT 3 Phase Comp. 1 Out 2 2 Comp. 3 IN Phase Comp. 1 Out 13 Phase Comparator 2 Phase Pulses 1 IC1 4 VCO Out Phase Loked Loop VCO CD4046 6 Cx R5 100K C2 VCO In 9 390p 7 Cx Freq.Set.Cap. R6 11 R1 10 10 Freq.Set.Res. Source Demod. R4 12 R2 Follower Out C3 82K 1n Inhibit Vss 5 8 R3 P2 DEMOD.OUT 470K R4 150K 10K PHASE ADJ.
BÀI 4: VÕNG KHÓA PHA VÀ ĐIỀU CHẾ TẦN SỐ > TRANG 65 THÍ NGHIỆM VIỄN LÝ THUYẾT THÔNG TIN Hình 4.2. Mạch nhân tần dùng PLL 4.1.2.2. Câu hỏi chuẩn bị: Giải thích nguyên lý hoạt động của mạch nhân tần số dùng PLL. Thiết kế mạch nhân tần để tín hiệu fOUT = 5/2 fIN
TRANG 66 >THÍ NGHIỆM VIỄN THÔNG 4.1.3. KHẢO SÁT MẠCH ĐIỀU TẦN DÙNG VI MẠCH LM567: 4.1.3.1. Mạch thí nghiệm: +5V R3 C1 IC1 4 4K7 3 8 Fin 1 IN OUT OFILT R1 2 OUTPUT 0.1 LFILT 10K 5 6 TRES TCAP R4 LM567 7 R2 10K 2K7 fo = 100KHz C2 4.7nF Hình 4.3. Mạch điều chế tần số dùng vi mạch LM567 4.1.3.2. Câu hỏi chuẩn bị: Giải thích nguyên lý hoạt động của mạch điều tần dùng VCO. Tính tần số dao động f0 của VCO trong mạch điều chế tần số dùng IC LM567.
BÀI 4: VÕNG KHÓA PHA VÀ ĐIỀU CHẾ TẦN SỐ > TRANG 67 THÍ NGHIỆM VIỄN LÝ THUYẾT THÔNG TIN 1 f0 = = 1.1R 2C2 4.2. TIẾN TRÌNH THÍ NGHIỆM Trong quá trình thí nghiệm SV cần chú ý các điểm sau : Đối với Module thí nghiệm PLL: - Tần số dao động riêng của VCO - Dãi bắt và dải giữ của VCO nằm trong phạm vi nào? - Khoảng tần số ngõ vào khi khảo sát PLL và các ứng dụng của PLL. Đối với Module thí nghiệm điều tần: - Cách xác định độ di tần bằng thực nghiệm. 4.2.1. KHẢO SÁT VÕNG KHÓA PHA DÙNG IC NE565: 4.2.1.1. Điều chỉnh các thiết bị ban đầu: • Nối nguồn cung cấp 220VAC trên thiết bị TCPS-900 cho Oscilloscope. • Cấp nguồn cho máy phát LF – AG203D. • Cấp nguồn 5V cho mảng thí nghiệm B. 4.2.1.2. Các bƣớc thí nghiệm – ghi nhận và báo cáo kết quả : Sinh viên lần lượt thực hiện các bước theo trình tự sau: Chú ý: SV cần đọc hiểu, đối chiếu giữa lý thuyết và thực tế, ghi nhận kết quả. ● Đặt dao động ký ở chế độ sử dụng 2 kênh. ● Xác lập máy phát sóng LF ở chế độ phát sóng Sin, Range  x100. ● Đặt thang đo Volts/Div và Time/Div của 2 kênh ở vị trí thích hợp sao cho dễ quan sát tín hiệu. ● Sau khi hiệu chỉnh dao động ký để quan sát được tín hiệu, thiết lập Source: ở vị trí CH1 hoặc CH2, Mode ở vị trí FIX. 4.2.1.3. Xác định tần số trung tâm giữ của vòng giữ pha NE565: ● Đặt công tắc S1  H.
TRANG 68 >THÍ NGHIỆM VIỄN THÔNG ● Sử dụng dao động ký quan sát tín hiệu ở ngõ ra VCO - chân 4. ● Đo tần số tín hiệu ra tương ứng, ghi kết quả đo vào bảng 4-1. ● Đặt công tắc S1  L. ● Đo tần số tín hiệu ra tương ứng, ghi kết quả đo vào bảng 4-1. Bảng 4-1 S1 f0 (đo) H L So sánh kết quả đo thực tế và tính toán lý thuyết. Nhân xét. Chú ý: khi xác định tần số trung tâm của vòng giữ pha không được cung cấp tín hiệu vào mạch. 4.2.1.4. Xác định dải bắt và dải giữ của vòng giữ pha NE565: ● Nối tín hiệu LF với ngõ vào Modulated Input ● Sử dụng kênh 1 dao động ký quan sát tín hiệu vào PLL. ● Kênh 2 dao động ký quan sát tín hiệu ngõ ra của VCO, tức ngõ vào của bộ so pha – (chân 4/OUT VCO). ● Đặt công tắc S1  H. Xác định tần số bắt dƣới (fCL) và giữ trên (fLH) : - Điều chỉnh máy LF phát tần số nhỏ hơn hiệu số của tần số dao động nội của VCO và tần số cắt của mạch lọc thông thấp (đã tính ở phần chuẩn bị bài). - Tăng dần tần số máy phát LF ( tức fi ) cho đến khi tần số ngõ ra VCO bắt đầu bám theo tần số ngõ vào fi thì dừng. Xác định tần số bắt dưới (fCl), ghi vào Bảng 4-2.
BÀI 4: VÕNG KHÓA PHA VÀ ĐIỀU CHẾ TẦN SỐ > TRANG 69 THÍ NGHIỆM VIỄN LÝ THUYẾT THÔNG TIN - Tiếp tục tăng tần số lối vào fi cho đến khi ngõ ra VCO vừa ngừng bám theo tần số vào. Xác định tần số giữ trên của VCO (fLH), ghi vào Bảng 4-2. Xác định tần số bắt trên (fCH) và giữ dƣới (fLL) : - Điều chỉnh máy LF phát tần số lớn hơn tổng số của tần số dao động nội của VCO và tần số cắt của mạch lọc thông thấp (đã tính ở phần chuẩn bị bài). - Giảm tần số ngõ vào (tức fi) cho đến khi tần số ngõ ra VCO bắt đầu bám theo tần số ngõ vào fi thì dừng. Xác định tần số bắt trên (fCH), ghi vào Bảng 4-2. - Tiếp tục giảm tần số lối vào fi cho đến khi ngõ ra VCO vừa ngừng bám theo tần số vào. Xác định tần số giữ dưới của VCO (fLL), ghi vào Bảng 4- 2. Bảng 4- 2 fLL –fCL +fCH +fLH Giá trị đo Từ kết quả trên xác định dãi bắt và dãi giữ của PLL. Dãi bắt : BWdãi bắt = Dãi giữ : BWdãi giữ = Tương tự như trên. Xác định dãi bắt và dải giữ của PLL khi S2  L: Bảng 4-3 fLL –fCL +fCH +fLH Giá trị đo Dãi bắt : BWdãi bắt = Dãi giữ : BWdãi giữ =
TRANG 70 >THÍ NGHIỆM VIỄN THÔNG So sánh giá trị thu được giữa thực tế và lý thuyết. Nhận xét kết quả. 4.2.2. KHẢO SÁT MẠCH NHÂN TẦN DÙNG PLL 4.2.2.1. Điều chỉnh các thiết bị ban đầu : Giống như phần 4.2.1.1 4.2.2.2. Các bƣớc thí nghiệm – ghi nhận và báo cáo kết quả : Sinh viên lần lượt thực hiện các bước theo trình tự sau : Chú ý: SV cần đọc hiểu, đối chiếu giữa lý thuyết và thực tế, ghi nhận kết quả. ● Thiết lập trạng thái dao động ký ở chế độ sử dụng 2 kênh. ● Nối máy phát xung trên IC1 (OUT GEN1) với lối vào S.IN của IC CD4046. 4.2.2.3. Khảo sát mạch nhân 2 - Đặt công tắc S3  X2. - Sử dụng dao động ký quan sát tín hiệu vào PLL(S.IN -chân 14/IN) và tín hiệu ra của máy phát VCO – (chân 4/OUT VCO). - Điều chỉnh biến trở P2 để tín hiệu ngõ ra bộ chia 2 đồng bộ với tín hiệu ngõ vào. - Vẽ lại dạng tín hiệu. V t
BÀI 4: VÕNG KHÓA PHA VÀ ĐIỀU CHẾ TẦN SỐ > TRANG 71 THÍ NGHIỆM VIỄN LÝ THUYẾT THÔNG TIN Tính tần số ngõ vào và ngõ ra tương ứng . fin = fout= 4.2.2.4. Khảo sát mạch nhân 4 - Đặt công tắc S3  X4. Sử dụng dao động ký quan sát tín hiệu vào PLL(S.IN -chân 14/IN) và tín hiệu ra của máy phát VCO – (chân 4/OUT VCO). - Điều chỉnh biến trở P2 để tín hiệu ngõ ra bằng 4 lần tần số tín hiệu ngõ vào. - Vẽ lại dạng tín hiệu. V t Tính tần số ngõ vào và ngõ ra tương ứng . fin = fout= Cho biết nhiệm vụ của biến trở P2 và biến trở FREQ.ADJ.
TRANG 72 >THÍ NGHIỆM VIỄN THÔNG 4.2.3. MẠCH ĐIỀU TẦN DÙNG VI MẠCH TONE DECODER LM567 4.2.3.1. Điều chỉnh các thiết bị ban đầu: ● Nối nguồn cung cấp 220VAC trên thiết bị TCPS-900 cho Oscilloscope. ● Cấp nguồn cho máy phát LF – AG203D. ● Cấp nguồn +12V cho mảng thí nghiệm C. 4.2.3.2. Các bƣớc thí nghiệm – ghi nhận và báo cáo kết quả : Sinh viên lần lượt thực hiện các bước theo trình tự sau : Chú ý: SV cần đọc hiểu, đối chiếu giữa lý thuyết và thực tế, ghi nhận kết quả. - Đặt dao động ký ở chế độ sử dụng 2 kênh. - Lấy chuẩn mass của 2 kênh dao động ký trùng nhau. Chú ý: Sau khi lấy chuẩn mass thì nhả nút GND. - Thiết lập máy phát LF như sau: Dạng sóng : Sin. Tần số : 10 Khz. Biên độ : 1 VPP. - Nối lối ra máy phát LF với lối vào AUDIO FREQ.INPUT. 4.2.3.3. Xác định tần số sóng mang: - Tắt máy phát sóng LF. - Nối kênh 2 dao động ký với lối ra FM OUT. - Xác định tần số dao động của sóng mang: f0 =
BÀI 4: VÕNG KHÓA PHA VÀ ĐIỀU CHẾ TẦN SỐ > TRANG 73 THÍ NGHIỆM VIỄN LÝ THUYẾT THÔNG TIN - Quan sát và vẽ dạng tín hiệu sóng mang: 4.2.3.4. Khảo sát mạch điều tần: - Mở máy phát sóng LF cấp tín hiệu âm tần ở lối vào. - Nối kênh 1 với lối vào AUDIO FREQUENCY INPUT. - Tinh chỉnh Time/Div và đồng bộ dao động ký sao cho trên màn hình hiển thị gần đúng 1 chu kỳ tín hiệu âm tần. - Thay đổi biên độ và tần số máy phát LF sao cho quan sát dạng tín hiệu điều tần rõ nhất. - Nhấn nút X10 để mở rộng thang đo Time / Div. - Dùng nút “ ” Position để dịch dần tín hiệu sao cho đi hết 1 chu kỳ của tín hiệu âm tần.
TRANG 74 >THÍ NGHIỆM VIỄN THÔNG - Vẽ lại dạng tín hiệu ở lối vào Audio (1 chu ky) và lối ra FM OUT. - Từ dạng tín hiệu trên, xác định độ di tần cực đại fmax = - Xác định chỉ số điều chế mf = - Xác định băng thông của tín hiệu FM BWFM = - Nhận xét dạng sóng ở ngõ ra FM OUT
BÀI 4: VÕNG KHÓA PHA VÀ ĐIỀU CHẾ TẦN SỐ > TRANG 75 THÍ NGHIỆM VIỄN LÝ THUYẾT THÔNG TIN TÓM TẮT Tìm hiểu và kiểm chứng lại lý thuyết về nguyên lý và đo các đặc trưng cơ bản của mạch vòng khóa pha. Từ đó, Sinh viên thực hiện một số mạch ứng dụng vòng khóa pha như: nhân tần, điều tần, khôi phục sóng mang,
TRANG 76 >THÍ NGHIỆM VIỄN THÔNG CÂU HỎI ÔN TẬP Câu 1: Anh/Chị hãy trình bày cách xác định dải bắt và dải giữ của vòng khóa pha PLL (Phase Locked Loop). Câu 2: Anh/Chị hãy trình bày nguyên lý hoạt động của khối VCO (Voltage Controlled Oscillator). Câu 3: Anh/Chị hãy nêu vài ứng dụng của VCO và của PLL. Câu 4: Anh/Chị hãy vẽ dạng sóng vào ra của từng khối cho sơ đồ khối sau:
BÀI 4: VÕNG KHÓA PHA VÀ ĐIỀU CHẾ TẦN SỐ > TRANG 77 THÍ NGHIỆM VIỄN LÝ THUYẾT THÔNG TIN
TRANG 78 >THÍ NGHIỆM VIỄN THÔNG TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Module thí nghiệm viễn thông – Vielina - 1999.