Giáo trình Kỹ thuật truyền thanh - Chương IV: Mạch khuếch đại tần số cao

 in, dạng điện cực được thiết kế sao cho có đáp tuyến như yêu cầu. 
nền chất áp điện
mặt truyền sóng
điện áp vào
điện áp ra
H.IV-19
Đặc tính của bộ lọc rất ổn định với thời gian sử dụng do vậy rất thông dụng trong các mạch khuếch đại trung tần, máy thu thanh và máy thu vô tuyến truyền hình. Bộ lọc này còn được gọi là bộ lọc SAW (Surface Acoustic Wave filter). Nhược điểm của loại này là gây tổn hao tín hiệu rất nhiều do vậy cần mạch khuếch đại có độ lợi cao.
VI. Mạch khuếch đại trung tần máy thu:
Mạch khuếch đại trung tần máy thu là mạch điều hợp đơn, điều hợp đôi hoặc có mạch lọc tinh thể, mạch lọc SAW có độ lợi cao, yêu cầu tần số và dải tần không đổi do vậy dễ thiết kế, dễ đạt yêu cầu dãi tần chính xác để có độ tuyển lọc cao. Mạch khuếch đại có thể gồm từ hai đến năm tầng ghép liên tiếp nhau. Nguyên lý các mạch lọc dãi hẹp đã được nói đến ở các phần trước. H. IV-20 là sơ đồ tiêu biểu hai tầng dùng linh kiện rời ở máy thu thanh điều biên. Các mạch điều hợp đơn TT2 và TT3 là máy biến áp trung tần điều chỉnh ở tần số 455KHz. Dãi thông của mạch hai tầng này là 10KHz. Mạch khuếch đại trung tần máy thu FM cũng có sơ đồ tương tự nhưng thông thường có nhiều tầng hơn, tần số giữa bằng 10,7MHz, dải thông 150KHz.
H.IV-20
Hiện nay có nhiều máy thu dùng vi mạch khuếch đại trung tần, dùng bộ lọc thạch anh hay SAW, có dãi thông chính xác gần như đạt yêu cầu lý tưởng. Có máy thu dùng mạch khuếch đại trung tần chung cho sóng AM lẫn sóng FM. Sinh viên nếu có yêu cầu cụ thể có thể tham khảo các tài liệu cụ thể hơn. 
Sau đây là mạch dùng bộ lọc SAW kết hợp với mạch điều hợp (H. IV-21). Mạch có bộ lọc SAW luôn luôn được kết hợp với mạch điều hợp.
H.IV-21
VII. Mạch khuếch đại cao tần máy thu:
Mạch khuếch đại cao tần máy thu là mạch khuếch đại dải hẹp, khác với mạch khuếch đại trung tần là tần số có thể điều chỉnh được từ thấp đến cao nhất trong mỗi băng tần, do vậy phải là mạch điều hợp đơn. Do chỉ có một nửa số linh kiện được dùng để thay đổi tần số như tụ điện điều chỉnh. Cơ sở của mạch điều hợp đơn đã nói ở phần I, từ đó ta thấy một số nhược điểm cơ bản của mạch như sau:
- Mạch không làm việc ở tần số ổn định như mạch khuếch đại trung tần do vậy dãi thông của mạch không ổn định. Ở tần số cao dãi thông hẹp ở tần số thấp dãi thông rộng. Tích số độ lợi với dãi thông không đổi do đó khi dãi thông hẹp thì độ lợi cao, khi dãi thông rộng thì độ lợi lại giảm. Như vậy độ lợi của mạch cũng không ổn định với tần số làm việc.
- Mạch rất khó điều chỉnh để làm việc trong điều kiện tối ưu về dải thông ở mọi tần số trong một băng tần.
- Do làm việc với độ lợi thay đổi, dải thông thay đổi trong điều kiện không tối ưu, mạch rất dễ mất ổn định.
Với tất cả nhược điểm trên, mạch khuếch đại cao tần không thể có độ lợi cao và ổn định được. Mạch chỉ được dùng ở máy thu tần số VHF như máy thu FM hoặc máy thu vô tuyến truyền hình. Ngày nay, nhiều máy thu AM dân dụng không có mạch khuếch đại cao tần. Để bù lại, mạch khuếch đại trung tần được cải thiện cho có độ lợi cao, dải thông chính xác. Máy thu AM chuyên dụng có độ nhậy cao cần mạch khuếch đại cao tần để loại tần số ảnh (sẽ được nói đến ở phần đổi tần) 
Sau đây là sơ đồ tiêu biểu dùng linh kiện rời (H. IV-22)
Ca1 và Ca2 được điều chỉnh đồng thời
H.IV-22
Các tụ điện biến đổi Ca1 và Ca2 là tụ điện đồng chỉnh cho hai khung dao động có cùng tần số cộng hưởng. Khi điều chỉnh tần số các tụ điện tinh chỉnh Ta1 và Ta2 chỉnh tần số cao. Lõi ferit F chỉnh tần số thấp của băng tần. AGC là điểm nối với mạch tự động chỉnh độ lợi (sẽ nói sau). Mạch chỉ có một tầng vì không thể có độ lợi cao và ổn định. Nếu có nhiều tầng, việc đồng chỉnh nhiều tụ điện biến đổi trở nên phức tạp hơn.
VIII. Mạch khuếch đại cao tần dãi rộng:
Mạch khuếch đại cao tần dãi rộng được sử dụng để truyền nhiều kênh tín hiệu tương tự hay các máy phát thay đổi được tần số phát sóng trong phạm vi rộng mà không cần thay đổi mạch lọc điều hợp, bộ lọc sứ hay thạch anh ghép giữa các tầng. Các bộ lọc có tần số cộng hưởng được thay bằng các đường dẫn sóng có tổng trở đặc tính ZC. Nhiều đường đẫn sóng kết hợp lại để dung hợp được tổng trở ra mạch khuếch đại trước với tổng trở vào của mạch sau. Đường dây tổng trở đặc tính ZC có đầu vào i1 và i2, đầu ra o1 và o2 được thay bằng lõi ferit có quấn hai cuộn dây i1o1 và i2o2 có số vòng dây bằng nhau (H.IV-23) được quấn để có số ampere vòng bằng nhau và cùng chiều.
Zc
Zc
o1
i1
Zc
Zc
i2
i1
o2
o1
i2
o2
H.IV-23
ngõ ra o1o2
ngõ vào i1i2
Nếu cả hai vòng đều có dòng bằng nhau, đều vào đầu i và ra đầu o, để thực hiện việc này, hai dây tráng men cách điện i1o1 và i2o2 được chập song song nhau và quấn lên lõi ferit cùng một lượt. Như vậy i1, i2 là hai ngõ vào và o1, o2 là ngõ ra của đường dây dẫn sóng cao tần có tổng trở đặc tính ZC phụ thuộc vào số liệu thiết kế cuộn dây lõi ferit.
c)
b)
a)
Nguồn đưa tín hiệu vào i1, i2 phải có tổng trở ra bằng ZC, ngõ vào của phần nhập tín hiệu phải có tổng trở Zc để thỏa yêu cầu tổng trở. Để có sự dung hợp giữa tầng khuếch đại trước với tầng sau, các cuộn dây phải được ghép theo các sơ đồ H. IV-24a, b, c, d.
 ,n: số lõi ferit
d)
H.IV-24
Các đường dẫn sóng kết hợp này làm chức năng dung hợp tổng trở giữa các tầng khuếch đại, máy phát làm việc được trong dãi tần rộng từ 1,5 đến 30MHz, trong dải sóng ngắn từ 220 đến 400MHz, từ 500 đến 1000MHz và 1000MHz đến 2000MHz trong các dãi VHF và UHF.
Lưu ý rằng các mạch khuếch đại dùng transistor Q1 và Q2 chỉ là mạch vẽ tượng trưng để minh họa nguyên lý các cuộn lõi ferit kết hợp thành mạng tứ cực ABCD vừa ghép làm dung hợp tổng trở trong dải tần sóng ngắn, VHF và UHF rộng.
IX. Mạch khuếch đại công suất cao tần:
Mạch khuếch đại công suất cao tần được yêu cầu có công suất ra lớn. Nếu công suất ra lớn hơn 1KW, mạch dùng đèn điện tử công suất lớn không được nói đến trong môn này. Nếu công suất dưới 1KW, transistor công suất cao tần được sử dụng.
Ngõ vào và ngõ ra trasistor công suất cao tần tương đương với các sơ đồ H.IV-25a, b. Như vậy vấn đề dung hợp tổng trở ở ngõ vào transistor phải được đặt ra.
H.IV-25
Mạch khuếch đại công suất mức thấp có thể làm việc ở chế độ A có hệ số khuếch đại cao, ít gây méo biên độ nhưng hiệu suất rất thấp, công suất tiêu tán tại transistor cao, do vậy chỉ được dùng khi có yêu cầu ít gây méo biên độ. Mạch khuếch đại chế độ B có hiệu suất cao hơn nhưng hệ số khuếch đại và tuyến tính kém hơn, dễ xảy ra hiện tượng bộc phát quá nhiệt làm hư transistor.
Mạch khuếch đại cao tần thường làm việc ở chế độ C khi cần công suất lớn để có hiệu suất cao, không xảy ra hiện tượng bộc phát quá nhiệt nhưng hệ số khuếch đại lại kém, gây hiện tượng méo biên độ nếu không có biện pháp lọc sóng hài.
Sau đây là các mạch đặt điện áp phân cực nghịch tiếp giáp BE để transistor làm việc ở chế độ C (H.IV-26a, b, c).
b)
c)
a)
Mạch dùng dòng qua điện trở RE
Mạch dùng dòng IB qua RB
Mạch phân cực nghịch dùng nguồn riêng
H.IV-26
Để có điều kiện dung hợp giữa tổng trở ngõ ra mạch khuếch đại với tổng trở vào tầng sau, mạch điều hợp đơn phải có một trong các sơ đồ sau:
Ri2 là tổng trở vào của tầng sau, là phụ tải của mạch khuếch đại; Ro, Co là tổng trở và điện dung ngõ ra của mạch khuếch đại. 
b)
a)
H.IV-27
Ở tần số cao hơn nữa các mạch dung hợp tổng trở H-IV-27a và b không phù hợp. Một trong các mạch sau đây được sử dụng (H-IV-28a, b, c, và d).
L2, C1, C2: mạch cộng hưởng.
Cb: điện dung ra của Q.
L1: bù C0.
C2: dung hợp với Ri2, tổng trở vào của tầng sau.
b)
a)
C2: dung hợp với Ri2.
L1 và L2: dung hợp với Ri2.
L1, L2, C1, C0: mạch cộng hưởng.
C2: dung hợp với Ri2.
C1, C2, C0, L1: mạch cộng hưởng.
d)
c)
L1: bù C0.
C1, C2, L1, L2: mạch lọc thông dải.
H.IV-28
Ngõ vào tầng sau phải được ghép với ngõ ra tầng trước theo một trong các sơ đồ sau (H.IV-29a, b, c):
L1: bù Ci.
C1, C2: 
L1, C1: bù Ci.
L2: bù Ci.
H.IV-29
Để kéo tầng ra này cần có mạch kéo 12Watt gồm nhiều tầng ghép tín hiệu như đã nói ở trên. Các mạch khuếch đại kéo và ra vừa nói trên là mạch dải hẹp. Để có tầng khuếch đại ra dải rộng, tầng khuếch đại đẩy kéo sau đây có thể được sử dụng ở tần số từ 30MHz đến 60MHz (H.IV-31).
Sau đây là tầng khuếch đại ra anten có ba transistor công suất cao tần mắc song song (H.IV-30).
H.IV-30
H.IV-31
BA1 và BA4 là hai cặp đường dẫn sóng đổi ngõ không đối xứng ra ngõ đối xứng và ngược lại. BA2 và BA3 loại sóng hài ở cực khiển và cực thu của Q1 và Q2. BA1 và BA4 có thể thay bằng nhiều cặp đường dẫn sóng kết hợp để dung hợp tổng trở.
Trên đây chỉ là một số mạch khuếch đại công suất cao tần có điều hợp và không điều hợp (dải rộng) cơ bản nhất, không đi sâu vào cụ thể các mạch thực tế máy phát sóng.