Chương 13: Máy phát FM trực tiếp
Crosby
Máy phát FM trực tiếp Crosby bao gồm một mạch vòng AFC,
mạch nhân tần, mạch điều biến tần số. Mạch điều biến tần số có thể sử
dụng mạch điều biến điện cảm hoặc mạch dao động điều khiển bằng
điện áp.
Đối với máy phát FM như hình 4-12, tần số trung tâm của mạch
dao động chủ là 5,1Mhz, tần số này được nhân lên 18 lần và qua ba tầng
nhân khác nhau để tạo ra sóng mang sau cùng của máy phát là 91,8Mhz.
Nên chú ý sự chuyển đổi tần số của ba tầng, lần thứ nhất khi tần
số sóng mang đã điều biến được nhân lên thì tần số và độ lệch pha của
nó cũng được nhân theo, lần thứ hai tần số sóng mang bò làm lệch (là do
tần số tín hiệu điều biến f
m
) không ảnh hưởng đến quá trình nhân tần, cho
T/h điều
biến
vào
Antena
Mạch điều tần &mạch
dao động chủ
f
c
=5,1MHz
Power
Amp
N3
X3
N2
X2
N1

c
Hình 4-12 :
Máy phát FM trực
tiếp Crosby.
nên hệ số điều biến cũng được nhân lên. Lần thứ ba, khi sóng mang điều
biến góc được phách với những tần số khác trong mạch trộn phi tuyến,
sóng mang có thể bò chuyển đổi xuôi hoặc ngược, phụ thuộc vào dải
thông của mạch lọc ngõ ra.
Tuy nhiên, tỷ lệ độ lệch tần số, độ lệch pha thay đổi không ảnh
hưởng đến quá trình phách. Đối với máy phát FM trên hình 4-13 độ lệch
tần số và pha tại ngõ ra của mạch điều biến cũng được nhân lên 18 lần.
Để đài phát sóng FM đạt được độ lệch tần cho phép lớn nhất tại Antena
(75Khz) thì độ lệch tại ngõ ra phải là:

f
Khz
Hz 
75
18
4166 7,
Và hệ số điều biến là: m =
4166 7, Hz
f
m
Nếu tần số tín hiệu điều biến cho phép lớn nhất là:f
m
= 15Khz thì
m =
4166 7
15000

loại bỏ được sự điều biến từ sóng FM. Điện áp DC thích hợp được cộng
thêm vào tín hiệu điều biến để tự điều chỉnh tần số trung tâm của mạch
dao động nội đối với sự trôi tần số thấp.
 Mạch tự điều chỉnh tần số AFC (Automatic Frequency
Control):
Vì máy phát Crosby sử dụng mạch VCO, mạch dao động điện cảm
hoặc mạch dao động tổ hợp tuyến tính để tạo tần số sóng mang. Tần số
của nó dễ bò trôi khi nhiệt độ thay đổi. Tính ổn đònh của mạch được tính
bằng phần triệu của độ bách phân (ppm).
Máy phát trên hình 4.12, tính ổn đònh của mạch dao động có độ
trôi tần số trên độ bách phân

40ppm tương ứng với tần số

204Hz tai
ngõ ra của mạch dao động chủ. Tương ứng với độ trôi tần số

3672 Hz tại
Antena (18 x

204) FCC quy đònh độ trôi tần số của đài phát sóng thương
mại FM lớn nhất là 2Khz. Mặc dù mạch AFC không hạn chế được độ trôi
tần số tổng nhưng nó làm giảm độ trôi tần số một cách đáng kể.
Giả sử mạch dao động thạch anh chuẩn ổn đònh và điều hưởng
được sự trôi tần số một cách hoàn chỉnh tại ngõ ra của mạch nhân thứ 2
không có phản hồi.
Độ lệch vòng hở = df
0l
= N
1

0
.k
d
.df
cl
.
df
0l
= df
cl
(1 + N
1
.N
2
.k
0
.k
d
).

df
N N k k
cl
d


1
1
1 2 0
. . .

df
d
=  100ppm x 2 Mhz = 200Khz.
Nếu tín hiệu 30,6 Mhz được phản hồi trực tiếp vào bộ nhận dạng
thì độ lệch tần số cực đại là:
df
c
=  100ppm x 30,6 Mhz = 3060 Hz.
Sự trôi tần số là do độ ổn đònh của mạch nhận dạng được nhân lên
bằng mạch độ lợi vòng hở AFC. Như vậy, sự thay đổi tần số ngõ ra của
mạch nhân thứ hai là do độ trôi tần số của mạch nhận dạng.
df
2
= df
d
x N
1
.N
2
. k
0
.k
d
(4.32)
Một cách tương tự, mạch dao động thạch anh chuẩn có thể bò trôi
tần số và góp phần làm trôi tần số tổng tại ngõ ra của mạch nhân thứ hai.
Sự trôi tần số là do tính ổn đònh của thạch anh được nhân lên 2 lần trước
khi vào mạch trộn phi tuyến, cho nên:
df
0

.k
d
.N
4
.df
0
) (4.34).
 Máy phát FM trực tiếp dùng vòng khóa pha (PLL):
Hình (4.13) trình bày sơ đồ khối của máy phát FM dải rộng sử
dụng PLL để đạt được độ ổn đònh của thạch anh từ mạch dao động chủ
VCO và tại cùng một thời điểm phát ra tín hiệu FM dải rộng hệ số cao.

Mạch dao
động thạch anh
chuẩn
Mạch so
pha
Mạch
VCO
Mạch chia N
Mạch lọc
qua thấp
Mạch tổng
PLL
Nf
0
f
0
Ngõ ra
FM

16
15
14
13
12
11
10
9
1
2
3
4
5
6
7
8
Mạch so
pha
Op amp
VCO
Vcc
VCO out
Phase
Caparator output
VCO Timing
Capacitor
Phase
Comparator Input
Phase
Comparator Bias

 Phase
Comparator Bias:Phân cực
mạch so pha.
 Op-amp
Compensation:Nguồn cung
cấp cho Op-amp.
 Op-amp
Output:Ngõ ra Op-amp.
 VCO Timing
Capacitor:Tụ điện đònh thời
VCO
 VCO sweep
Input:Ngõ vào điều khiển
VCO

VCO gain
tiền khuếch đại ứng dụng trong mạch tách sóng FM hoặc khuếch đại tốc
độ cao trong điều chế FSK.
4. Máy phát FM gián tiếp:
Máy phát FM gián tiếp tạo dạng sóng có độ lệch pha tỷ lệ thuận
với tín hiệu điều biến. Thông thường mạch dao động tạo sóng mang
không được làm lệch trực tiếp. Cho nên mạch dao động taọ sóng mang
thường sử dụng thạch anh vì mạch tự dao động không phải là mạch điều
biến. Kết quả là tính ổn đònh của mạch dao động trong máy phát FM gián
tiếp theo quy đònh của FCC là không sử dụng mạch AFC.
 Máy phát FM gián tiếp Armstrong:
Với máy phát FM trực tiếp, tín hiệu điều biến trực itếp làm lệch
pha sóng mang nhưng gián tiếp làm thay đổi tần số. Hình (4.15) trình bày
sơ đồ khối của máy phát FM gián tiếp Armstrong dải rộng. Nguồn tạo
sóng mang là thạch anh. Cho nên, độ ổn đònh tần số sóng mang đạt yêu

f
t
f
t
f
2
f
1
f
0
f
0
V
m
=V
lsf
+V
usf
Antena
Hình 4-15 : Máy phát FM gián tiếp Armstrong.
Đối với máy phát Armstrong, tần số sóng mang phụ (f
c
) tương đối
thấp bò dòch pha 90
0
( f
c
'
) và đưa vào mạch điều biên cân bằng. Tại đây
nó được trộn với tín hiệu điều biến vào (f

thông qua tần số f, có thể xem ngõ ra của dạng sóng phối hợp là một tín
hiệu mà pha của nó đã bò thay đổi theo tỷ lệ bằng với f
m
và các thông số
của nó tỷ lệ thuận với các thông số của V
m
.


 m acr
V
V
m
c
tan (4-35a).
Khi góc có giá trò nhỏ thì tg của góc xấp xỉ bằng giá trò của góc
đó, cho nên:


 m
V
V
m
c
(4-35b)
Từ sơ đồ pha vẽ trên hình (4-16) ta có thể thấy biên độ sóng mang
bò thay đổi, sự thay đổi này không làm ảnh hưởng đến sự biến điệu biên
độ của dạng sóng ra và V
c(max)
xảy ra khi V

V
m
V
c
V
c
V
m
V
lsf
V
usf

Hình 4.16 : Sơ đồ pha của V
c
, V
usf
, V
lsf
.
(a) Pha của sóng mang.
(b) Pha của dải biên.
(c) Sơ đồ cộng pha của (a), (b).