Giáo trình Điện tử thông tin (Phần 2)

Chương 4: Mạch dao động 
52 
CHƯƠNG 4 
MẠCH DAO ĐỘNG 
Trang bị cho sinh viên: Kiến thức về nguyên lý hoạt động và xác định các thông số của 
mạch dao động. 
4.1. NGUYÊN LÝ HÌNH THÀNH DAO ĐỘNG 
Dao động và tổng hợp tần số là phần rất quan trọng của điện tử thông tin. Trong tài liệu 
này chỉ xét dao động sin cao tần. Mạch dao động biến đổi năng lượng điện nguồn một 
chiều thành xoay chiều. Thông số quan trọng nhất của bộ dao động: độ bất ổn tần số tương 
đối 
o
o
f
ff 
  . Trong đó fo - tần số dao động cần có; f - tần số dao động có được. Các 
mạch dao động LC cho  = 10-3, -4. Dao động thạch anh có  = 10-6,-7,-8,-9 được dùng làm 
dao dộng chuẩn. 
o
ff gọi là độ bất ổn định tần số tuyệt đối. Các thông số khác của bộ 
dao động: công suất ra, dải tần, trở kháng ra. 
Hình 4.1. Sơ đồ khối bộ dao động 
Mạch dao động gồm mạch khuếch đại và mạch hồi tiếp dương đồng thời làm tải chọn lọc 
cao tần của khuếch đại. 
Độ lợi khuếch đại điện áp không hồi tiếp 
)ñaïikhueáchmaïchvaøoaùpñieän(V
)ñaïikhueáchmaïchraaùpñieän(V
A
i
o
v 

 
Một phần điện áp ra 
f
V đưa vế hồi tiếp dương cho mạch khuếch đại. 
Hệ số truyền đạt mạch hồi tiếp: 
o
f
f
V
V
B 

 
Chương 4: Mạch dao động 
53 
off
V.BV  - điện áp hồi tiếp ghép nối tiếp với nguồn điện áp kích khởi ban đầu 
s
V . Hồi 
tiếp âm nếu pha 
s
V và 
f
V ngược nhau, khi đó 
fsi
VVV  giảm, điện áp ra 
o
V giảm. 
Hồi tiếp dương nếu 
s
V và 
f
V cùng pha dẫn đến 
o
V tăng tức là có dao động. 
Xét hồi tiếp dương: 
ofvsvvofsvfsvio
V.B.AVAA)V.BV(A)VV(A.VV  
Để có tự dao động thì 
s
V = 0 suy ra 1B.A
fv
  
Điều kiện 1B.A
fv
  còn gọi là tiêu chuẩn Barkhausen. Thông thường 1B.A
fv
  , tức là 
mạch khuếch đại bù được suy hao của mạch hồi tiếp. Nếu 1B.A
fv
  mạch không dao 
động. 
Dạng khác, 
s
V = 0 ta có : 
vf
fv
v
i
o
A
BA1
A
V
V 




vf
A - hệ số khuếch đại điện áp có hồi tiếp dương. Nếu 1B.A
fv
  thì 
vf
A mạch tự 
dao động. 
Từ tiêu chuẩn Barkhausen, có điều kiện dao động về biên độ và pha: A, B pha của mạch 
khuyếch đại và mạch hồi tiếp. 
 Av.Bf = 1 
 A + B = 2 n; n = 0, 1, 2, 3,  
Một số bộ dao động: 
 Bộ tạo dao động ở tần số thấp, trung bình: dùng bộ khuếch đại thuật toán + RC hoặc 
dùng Transistor + RC. 
 Bộ tạo dao động ở tần số cao: 0,3f f0 3f dùng Transistor + LC hoặc dùng 
Transistor + thạch anh. 
 Bộ tạo dao động ở tần số siêu cao: dùng Diode Tunel, Diode Gunn. 
 Các tham số cơ bản của mạch dao động: tần số dao động, biên độ điện áp ra, độ ổn 
định tần số, công suất ra, hiệu suất. 
Trong chương này ta chỉ xét mạch dao động LC, dao động thạch anh và chỉ xét điều kiện 
dao động của mạch. 
4.2. MẠCH TƯƠNG ĐƯƠNG KHI PHÂN TÍCH MẠCH DAO ĐỘNG 
Xét mạch dao động Colpitt như sau: 
Chương 4: Mạch dao động 
54 
Hình 4.2. Mạch dao động dạng Colpitt 
Mạch tương đương của mạch dao động như hình sau: 
Hình 4.3. Mạch tương đương 
Giả sử bỏ qua điện trở ra BJT, RB đủ lớn, tụ CB coi như nối tắt về AC. 
Ta có: |Av|.|Bf| = 1 và A = B = 0 là điều kiện dao động. 
Tụ C2//RE//ri = 
)mA(I
)mV(26
I
V
CC
T (điện trở vào tầng khuếch đại mắc CB) 
Hệ số phẩm chất Q của mạch dao động có tải lớn. Điện áp ngỏ ra mạch hồi tiếp: 
21
1o
CC
CV
V
 (4.1) 
Trở kháng tương đương mạch cộng hưởng: 
2
1
21
Ei
Ei
eq
C
CC
Rr
Rr
R 
 (4.2) 
Hệ số truyền đạt: 
21
1
o
f
CC
C
V
V
B (4.3) 
Chương 4: Mạch dao động 
55 
Tại cộng hưởng: 
21
21
o
CC
CC
L
1
  ; A = B = 0 và 
Leq
Leq
mLm
o
v
RR
R.R
.gZ.g
V
V
A
 . 
Điều kiện dao động về biên độ: 
 1
CC
C
.
RR
R.R
.gB.A
21
1
Leq
Leq
mfv
Nếu RE >> ri thì 1B.A;
C
CC
rR
fv
2
1
21
ieq
Thường chọn bằng 3 (bù trừ sai số gần đúng). Ở trạng thái xác lập: 
 3
CC
C
CC
C
rgB.A
21
1
21
1
imfv
Chọn RL >> Req để ít ảnh hưởng tới trở kháng tương đương mạch cộng hưởng. 
Ví dụ 4.1: Cho sơ đồ trên, cho IC = lmA; Vcc = 12V; fo = 20MHz,  = 100. Tính mạch 
dao động. 
Giải: 
Ta có:  26
mA1
mV26
I
V
g
1
r
C
T
m
i
 Chọn p500
2
C
C
2
1
 có L = 0,19H 
  
 234
C
CC
rR
2
1
21
ieq
 Chọn RL = 1,5K >> Req 
 CB = 1F 
Chương 4: Mạch dao động 
56 
  k3
mA1
V3
I
V
R
C
E
E
  
 k3
mA1
6312
I
VVV
R
C
CEEcc
C
  

 k530
100/1
76312
)/I(
7VVV
R
C
REcc
B
c 
4.3. CÁC MẠCH DAO ĐỘNG CƠ BẢN 
4.3.1. Mạch dao động Hartley 
Mạch dao động Hartley thường dùng trong công nghiệp hoặc những nơi không cần ổn 
định tần số cao như lò tôi cao tần, dán cao tần. 
Hình 4.4. Mạch dao động Hartley 
Các thông số của mạch được xác định: 
321
o
C)LL(
1
  (4.4) 
1
2
L
L
f
L
L
X
X
B
1
2 (4.5) 
4.3.2. Mạch dao động Colpitt 
Xét mạch dao động Colpitt mắc CB như hình vẽ. 
Chương 4: Mạch dao động 
57 
Hình 4.5. Mạch dao động Colpitt 
Các thông số của mạch được xác định: xem R1,2 >> hie 
21
21
3
o
CC
CC
L
1
  
(4.6) 
2
1
C
C
f
C
C
X
X
B
1
2 (4.7) 
4.3.3. Mạch dao động dịch pha 
Mạch dao động dịch pha dùng Op-Amp 
Hình 4.6. Sơ đồ khối của mạch dao động dịch pha 
Trong dao động dịch pha, khối A là mạch khuếch đại đảo và được nối tới ba bộ lọc thông 
cao RC, nên gọi là mạch dao động dịch pha. 
Các mạch lọc RC dùng để dịch pha tín hiệu đi 1800 tạo tín hiệu hồi tiếp dương ở ngõ vào. 
Đối với mạch lọc thông cao RC, tín hiệu sau khi đi qua mạch lọc thông cao sẽ lệch pha 
đi so với tín hiệu vào từ 0 đến 900 tùy thuộc vào tần số của tín hiệu vào. Như vậy số mạch 
lọc RC phải thỏa mãn sao cho khi tín hiệu đi qua sẽ tạo được tín hiệu hồi tiếp dương ở 
ngõ vào hay tổng góc lệch pha của tín hiệu sau khi đi qua khâu hồi tiếp là 1800, vậy trong 
Chương 4: Mạch dao động 
58 
trường hợp sử dụng ba mạch lọc RC như hình 4.6 thì mạch sẽ dao động tại tần số tín hiệu 
có góc lệch pha 600 sau khi đi qua một mạch lọc RC. 
Hình 4.7. Khâu hồi tiếp của mạch dao động dịch pha 
Xét hình 4.7 ta có: 
 0 1 2cV X R RI I
 0 2 32 1cR X R II I
 0 23 2cR X RI I
3fb
V RI
Trong đó: 
1
cX j
C
Thay giá trị vào ta được: 
3
2 33 2 2 3
0
2 3
1
5 6
1 5 6
fb
C C CC C C
V R
X X XV R RX R X X
R R R
 
2 3
1
1 1 1
1 5 6j
RCRC RC

 
(4.8) 
Mạch dao động tại tần số có hồi tiếp dương hay: 0180 theo biểu thức (4.8) 
Theo (4.8) ta có: 
1 3
1 1
6 0b
RC RC 
Vậy mạch sẽ dao động tại tần số: 
Chương 4: Mạch dao động 
59 
 0
1
6RC
 hay 0
1
2 6
f
RC 
(4.9) 
Khi phải thỏa điều kiện về biên độ A=1, ta thay giá trị tần số tín hiệu dao động của mạch 
vào công thức (4.9) ta được: 1/ 29 
Vậy để mạch duy trì dao động, mạch khuếch đại A phải có hệ số khuếch đại 29A 
Mạch dao động dịch pha dùng transistor 
Hình 4.8. a. Mạch dao động dùng JFET; b. Mạch dao động dùng BJT 
- BJT và FET được phân cực ở trạng thái khuếch đại. 
- Hồi tiếp là nhánh ba mắc xích RC. 
- Tụ CE và CS có giá trị lớn cho qua tín hiệu nhiễu và các tín hiệu tần số quá trình 
dao động tạp âm ở tần số cao nảy sinh trong quá trình dao động và tạp âm có tần 
số cao. 
Mạch dao động dịch pha RC dùng Op-Amp có sơ đồ như hình 4.9 
Chương 4: Mạch dao động 
60 
Hình 4.9. Mạch dao động dịch pha RC 
Theo điều kiện dao động thì 1A , ta suy ra 
1
29A

Suy ra 29F
I
R
A
R
Hay 29F IR R 
Chú ý: giá trị của RI vì ngõ vào V-=V+=0V nên RI//R của tầng RC cuối cùng sẽ gây sai 
số lệch pha. Để kết quả trùng với tính toán thì RI >> R để RI//R≈R hoặc bỏ qua điện trở 
R và RI được thay bằng R. Mạch hoàn chỉnh như hình 4.10 
Hình 4.10. Mạch dao động dịch pha trong thực tế. 
- A bộ khuếch đại. 
- Biến trở RF ổn định chống tạp âm 
- D1D2 đóng vai trò ổn định dao động với tần số 0 
4.3.4. Mạch dao động cầu Wien 
Chương 4: Mạch dao động 
61 
Một bộ dao động thực tế là dùng khuếch đại thuật toán và mạch cầu RC, với tần số dao 
động được xác định bởi R và C (gồm RC nối tiếp và RC mắc song song) 
Hình 4.11. Sơ đồ khối của mạch dao động cầu Wien 
Với A là bộ khuếch đại không đảo 
Hình 4.12. Sơ đồ mạch cầu Wien 
Xét sơ đồ như hình 4.12 ta có: 
2 2
0
1 1 2 2
/ /
/ /
C
fb
C C
R X
V V
R X R X
2 2
0 1 1 2 2
/ /
/ /
fb C
C C
V R X
V R X R X
 
2 2
2 2
2 2
1 1
2 2
C
C
C
C
C
R X
R X
R X
R X
R X
2 2
1 2 1 1 2 1 1 2 2 2
C
C C C C C
R X
R R R X R X X X R X
Chương 4: Mạch dao động 
62 
1 11 1
2 2 2 2
1
1 C C
C C
X XR R
R X X R
Thay 1
1
1
CX j
C
 và 2
2
1
CX j
C
 1 2
1 2
2 1 1 2
1
1
1
R C
j R C
R C C R



(4.10) 
Trong mạch dao động caaud Wien, do A là mạch khuếch đại không đảo, vì vậy để thỏa 
mãn yêu cầu về pha thì: 00 
Hay 
1 2
01 2
1 2
2 1
1
0
1
R C
C R
arctg
R C
R C


Vậy mạch sẽ dao động tại tần số 
0 
1 2 1 2
1
R R C C
 hay 
1 2 1 2
1
2
f
R R C C 
 (4.11) 
Để mạch duy trì dao động tại tần số của công thức (4.11), phải thỏa điều kiện về biên độ, 
khi đó tại tần số dao động: 
1 2
2 1
1 1
3
1
R C
R C
 
Vậy: 1 2
2 1
1
R C
A
R C
Nếu ta chọn giá trị linh kiện trong mạch là: C1=C2=C và R1=R2=R, thì tần số dao động 
của mạch là: 
1
2
f
RC 
Và để mạch dao động thì mạch khuếch đại A phải thỏa: A=3 
Sau đây, chúng ta sẽ khảo sát một mạch dao động cầu Wien dùng Op-Amp 
Chương 4: Mạch dao động 
63 
Hình 4.13. Mạch dao động cầu Wien 
Điều kiện dao động là 1A nhưng để dao động được thực hiện khi mới cấp điện, điều 
kiện sẽ là 1A sau đó mạch phải tự ổn định 1A . 
Mạch dao động cầu Wien dùng Op-Amp thực tế như hình 4.14 
Hình 4.14. Mạch dao động cầu Wien trong thực tế 
4.3.5. Mạch dao động Clapp 
Hệ số ghép ngõ ra mạch khuếch đại vào mạch cộng hưởng: 
1
eq
C
C
C
C
X
X
P
eq
1 (4.12) 
Trong đó: 
321eq
C
1
C
1
C
1
C
1
Chương 4: Mạch dao động 
64 
Hình 4.15. Mạch dao động Clapp 
)CntCntC(L
1
3213
o
  (4.13) 
Nếu C1,2 >> C3 Ceq C3 
33
o
CL
1
  và 1
C
C
P
1
3 tức là ghép lỏng ngỏ ra 
mạch khuếch đại vào mạch cộng hưởng, giảm ảnh hưởng điện dung ký sinh BJT đến tần 
số dao động. Do đó mạch dao động Clapp ổn định hơn Colpitt. 
2
1
C
C
f
C
C
X
X
B
1
2 (4.14) 
4.3.6. Dao động thạch anh (Crystal OSC) 
Mạch điện tương đương thạch anh: gồm nhiều nhánh có tần số cộng hưởng nối tiếp gần 
bằng số lẻ tần số cơ bản (fs, fp). Các tần số này gọi là overtones Frequency. Trong một 
khoảng tần số nhỏ quanh tần số cộng hưởng, mạch điện tương đương có sơ đồ đơn giản 
sau:
Hình 4.16. Mạch tương đương của thạch anh 
Chương 4: Mạch dao động 
65 
T
L
TA
r
X
Q
T rất lớn cỡ 105  106. Giá trị LT, CT phụ thuộc kích cỡ, chiều cắt thạch anh. 
Điện trở rT đặc trưng tổn hao của mạch thạch anh, chủ yếu do điện cực, cấu trúc ráp, điện 
trở dây nối ra. LT khoảng (16  6000)mH 
Bảng 4.1. Thông số thạch anh của JAN crystals 
Tần số (MHz) Mode cơ bản rT () CT (pF) Co (pF) 
1,0 - 400 0,008 3,2 
2,097 - 270 0,010 4,3 
5,7 - 25 0,021 5,1 
7,16 - 30 0,029 6,4 
8,5 - 20 0,027 5,9 
9,5 - 30 0,27 5,5 
20 - 20 0,026 5,8 
26 3 40 0,003 6,2 
80 5 60 0,0005 6,1 
100 5 60 0,00011 2,9 
Trở kháng tương đương của thạch anh: 
oT
TT
oT
TT
TA
Cj
1
Cj
1
Ljr
Cj
1
.
Cj
1
Ljr
z


  
 

  
 Do rT << LT , ta có: 
oTT
2
oT
TT
2
TA
CCL)CC(
1CL
jz
 
 
 hay 






2
p
2
S
1
1o
)j(
TA
1
1CC
j
z 
Chương 4: Mạch dao động 
66 
Hình 4.17. Đặc tính điện kháng của thạch anh 
Tần số cộng hưởng nối tiếp suy ra từ S2LTCT - 1 = 0 suy ra: 
TT
S
CL
1
  (4.15) 
Tần số cộng hưởng song song: CT + Co - p2LTCTCo = 0 suy ra: 
S
To
To
T
p
CC
CC
L
1
 
  vì Co >> CT 
(4.16) 
Trong khoảng S  p, thạch anh có tính cảm kháng, dùng trong mạch dao động thạch 
anh kiểu song song. 
Tại S thạch anh coi như thuần trở rất nhỏ rT, dùng trong mạch dao động thạch anh kiểu 
nối tiếp. Ta có tỷ số: Giá trị k nằm giữa 250 và 400. 
 1
o
1
o
1
s
p
k21
C2
C
1
C
C
1
f
f 
Ví dụ 4.2: Với fp = 1MHz, tìm tần số fs? 
Giải: 
Từ bảng thông số thạch anh có: 
 MHz999,0
C2
C
1/ff;400
008,0
2,3
C
C
k
o
1
ps
1
o 
Chương 4: Mạch dao động 
67 
BÀI TẬP CHƯƠNG 4 
4.1. Thiết kế bộ dao động Colpits, cộng hưởng tại tần số fo = 10 MHz; hệ số phẩm chất 
riêng của khung cộng hưởng Qo = 100; L = 1H; dùng Transistor có các tham số fT = 
3500MHz, hfe = 100, Cb’c = 1pF; Cb’e = 100pF; CCE = 5pF. 
4.2. Thiết kế bộ dao động Colpits có giả thiết như bài 4.1 nhưng chỉ khác fT = 350MHz, 
r’be = 500. 
4.3. Một mạch dao động Colpits dùng transistor có C1=10nF; C2=2500pF và L=40µH. 
Hãy tính tần số dao động của mạch. 
4.4. Hãy thiết kế một mạch dao động dịch pha sử dụng Op-Amp có RI=20kΩ; R=1kΩ. 
Hãy tính giá trị RF và C để mạch tạo ra són sin có tần số f0=1kHz. 
4.5. Tính tần số dao động của mạch cầu Wien có R1=R2=51kΩ; C1=C2=1nF. 
4.6. Thiết kế mạch dao động cầu Wien có f0=10kHz 
4.7. Thiết kế bộ dao động Clapp có giả thiết như bài 4.2 
4.8. Thiết kế bộ dao động Clapp có giả thiết như bài 4.2 nhưng chỉ khác cộng hưởng tại 
tần số fo = 100MHz. 
4.9. Thiết kế bộ dao động Thạch anh có giả thiết như bài 4.2 nhưng không cho biết L và 
thông số thạch anh là Cq = 0,1pF, Cp = 10pF. 
4.10. Thiết kế bộ dao động Thạch anh có giả thiết như bài 4.1 nhưng không cho biết L và 
thông số thạch anh là Cq = 0,1pF, Cp = 10pF. 
4.11. Thiết kế bộ dao động cầu Wien có tần số dao động fo = 1 KHz và R = 1K. 
4.12. Thiết kế bộ dao động cầu T có tần số dao động fo = 1 KHz và R = 1K. 
4.13. Thiết kế bộ dao động dời pha RC có tần số dao động fo = 1 KHz và R = 1K. 
4.14. Thiết kế bộ dao động LC dùng OP-AMP có tần số dao động fo = 100 KHz; Qo = 50 
và Rtđo = 5K trong hai trường hợp: 
a) L, C mắc nối tiếp. 
b) L, C mắc song song 
Chương 5: Mạch cộng hưởng 
68 
CHƯƠNG 5 
MẠCH CỘNG HƯỞNG 
Trang bị cho sinh viên: Kiến thức về nguyên lý hoạt động, thông số của mạch cộng 
hưởng và mạch phối hợp trở kháng. 
5.1. MẠCH CỘNG HƯỞNG SONG SONG 
Trong chương này ta sẽ khảo sát mạch khuếch đại tín hiệu trong một băng tần hẹp với tần 
số trung tâm là w0. Mạch khuếch đại này được thiết kế để loại bỏ các tần số nằm dưới tần 
số cắt thấp fL và trên tần số cắt cao fh. Mạch cộng hưởng được sử dụng rộng rãi trong hầu 
hết các thiết bị viễn thông. 
Hình 5.1. Đáp ứng mạch cộng hưởng 
Mạch khuếch đại cộng hưởng song song như hình vẽ (bỏ qua các thành phần phân cực). 
Hình 5.3. Mạch tương đương 
C’ là điện dung ngoài bao gồm cả điện dung cuộn cảm. 
Trước khi tiến hành tính toán, ta giả sử: RL << Re và rbb’ = 0. 
ii 
ri 
rc 
Rc RL 
C’ 
L 
Hình 5.2. Sơ đồ mạch 
Rp 
L 
L 
rc 
ii ri rb’e Rp L 
C 
- 
vb’e 
+ 
gmvb’e 
RL 
iL 
Biên độ 
o L h 
Pha 
Đáp ứng lý tưởng 
o 
h L 
3dB 
Biên độ 
Pha 
Đáp ứng thực tế 
Chương 5: Mạch cộng hưởng 
69 
Với C = C’ + Cb’e + (1+gmRL)Cb’c. C’ là điện dung bên ngoài được cộng vào. Cuộn dây 
được xem tương đương với một L và một điện trở rc mắc nối tiếp tiêu biểu cho sự mất 
mát. Hệ số phẩm chất tiêu biểu cho cuộn dây là: 
1
r
L
Q
c
c 

 
Điện dẫn tương đương của cuộn dây: 
Lj
1
R
1
Lj
1
L
r
r
1
Lr
Ljr
Ljr
1
Y
p
2
c
c
222
c
c
c
c


 
 
 
 
c
2
cc
2
c
cp LQQr
r
L
rR  
 
Cuộn dây được xem tương đương với một L và rc mắc nối tiếp. Điện trở Rp là một hàm 
theo w nếu rc và L là hằng số. Đặt e'bpi r//R//rR  . ... , phổ FM gồm nhiều thành phần 2 biên cách nhau Fm 
với biên độ VnPK = V 
f
mn
J . Phổ FM điều chế đơn âm Fm với các mf: 
Khác với AM (công suất PAM thay đổi theo tín hiệu điều chế), công suất tín hiệu FM 
không đổi (sai số không đáng kể). 
 1J2...J2J2J
)0mcheáñieàukhoâng(P
P
2
mx
2
m2
2
m1
2
mo
)t(C
mFM
ffff
f 
 trong đó 0momx
ff
J%.1J 
Chương 6: Các phương pháp điều chế tín hiệu 
87 
Nếu Fm = const, độ di tần càng tăng khi biên độ tín hiệu điều chế tăng, mf tăng, băng 
thông FM yêu cầu tăng. 
Hàm Bessell và điều chế góc: 
 Hàm phân bố đổi dấu, giá trị cực đại giảm khi hệ số điều chế tăng và n tăng. 
 Tại m = 2,4; 5,5; 8,6 có Jo(m) = 0. Tức là thành phần tần số o không tồn tại trong 
phổ tín hiệu điều chế góc. Do đó o gọi là tần số sóng mang trung tâm chứ không như tần 
số sóng mang AM có biên độ không đổi. Tuy nhiên trong nhiều tài liệu vẫn gọi o là tần 
số sóng mang. 
 Tổng công suất tín hiệu điều chế góc không đổi nhưng công suất phổ biên thay 
đổi theo. 
 mf = 
m
F
f 
, trong đó độ di tần f tỷ lệ với Vm, các giá trị mf = 2,4; 5,5; 8,6 tại đó 
Jo(m) = 0 là ngẫu nhiên không có quyền lựa chọn. Tại các giá trị đó, công suất phổ biên là 
cực đại bằng công suất sóng mang khi chưa điều chế. 
Tổng công suất cao tần tín hiệu điều chế góc không đổi, bằng công suất sóng mang khi 
không có điều chế. Về lý thuyết độ rộng băng thông cao tần tín hiệu FM - PM vô cùng 
lớn, tuy nhiên thực tế qui định giới hạn băng thông FM, PM đến thành phần phổ biến 
 0momn
ff
J.01,0J . Gọi V là biên độ sóng mang FM không điều chế trên tải R, ta có 
công suất sóng mang. 
 Total
2
0mC
P
R2
V
P
f
Công suất FM khi có điều chế: 
  2 mn2 m22 m12 mo0mCmFM
ffffff
J2...J2J2JPP 
99% năng lượng cao tần tập trung trong băng thông FM. Băng thông này tính theo công 
thức: 
ffmFM
mm1F2B hoặc 2( f + Fm) 
Fm - tần số tín hiệu điều chế tần thấp băng gốc, mf - hệ số điều chế FM. 
Băng thông 3dB của mạch cao tần phải lớn hơn băng thông tính theo công thức trên để 
không méo. FM dải hẹp (NBFM) dùng trong thông tin thoại FM với độ di tần (5  
15)KHz. FM dải rông có tính chống nhiễu cao dùng trong phát thanh FM Sterco, tiếng 
TV, vi ba, truyền hình vệ tinh. Theo FCC, độ di tần cực đại FM phát thanh và tiếng TV 
là 75KHz. 
Ví dụ 6.2: Độ di tần cực đại âm thanh TV 75 KHz, băng thông âm thanh TV (30 Hz  
15 KHz) 
1) f= 75 KHz; Fm = 0,1 KHz 
 BFM = 2(75 + 0,1) = 150KHz 
Chương 6: Các phương pháp điều chế tín hiệu 
88 
2) f = 75 KHz; Fm = 1 KHz 
 BFM = 2 (75 + l) = 152 KHz 
3) f = 75 KHz; Fm = 10 KHz 
 BFM = 2 (75 + 10) = 170 KHz 
Vậy tần số tín hiệu điều chế tần thấp thay đổi từ (0,l  10) KHz, băng thông thay đổi 
nhỏ từ 150 tới 170 KHz. Điều này lý giải tại sao FM đôi khi được qui về hệ thống có 
băng thông không đổi. 
6.4. ĐIỀU CHẾ THEO GÓC PHA 
PM là một dạng điều chế góc pha quan trọng dùng trong thông tin FM gián tiếp dải hẹp, 
thông tin vệ tinh, thông tin vũ trụ bởi vì tính chống nhiễu của PM và FM tốt hơn AM, tuy 
nhiên mạch PM dễ thực hiện từ VCXO có độ ổn định tần số cao. 
VCO tạo FM có độ di tần cao, chỉ số điều chế lớn, nhưng tần số sóng mang bị trôi. Độ ổn 
định tần số sóng mang là một tiêu chuẩn rất quan trọng mà PM dễ dàng thực hiện. FM 
gián tiếp qua PM có đa ổn định tần số sóng mang cao. 
Điều chế pha số PSK (phase shift key) dùng trong thông tin số, ở điều chế pha PM, tần 
số sóng mang cao tần không đổi, pha sóng mang cao tần biến đổi tỷ lệ với tín hiệu điều 
chế. Tín hiệu PM có dạng: 
 vPM = V cos [ct + kpm(t)] = V cos [ct + (t)] 
 m(t) - tín hiệu điều chế băng gốc = vm cos 2 Fmt 
 (t) = k.m(t) - pha tín hiệu cao tần tỷ lệ với vm. 
 kp - hằng số [rad/v] gọi là độ nhạy điều chế (Modulator sensi-tivity) 
Hình 6.5. Sơ đồ khối NBPM 
Giả sử tín hiệu điều chế m(t) = vm cos 2 Fmt. Ta có tín hiệu PM: 
 vPM(t) = V.cos(2 fct + kpvmcos2 Fmt) = V cos(2 fct + PK cos 2 Fmt) 
 mp = PK = kp.vm - độ di pha PM hay chỉ số điều chế pha 
 vPM(t) = V cos(2 fct + mp cos 2 Fmt) 
Chương 6: Các phương pháp điều chế tín hiệu 
89 
Với PM dải hẹp NBPM (  < 0,25) ta có: 
  
bieân
cmp
mangsoùng
c)t(NBPM
tsin)tcosm(VtcosVv   
6.5. CÁC KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ SỐ 
Tín hiệu số nhị phân băng gốc làm biến đổi một trong các thông số sóng cao tần (biên độ, 
hoặc tần số, hoặc pha) nên ta có điều chế số (ASK, FSK, PSK, QAM). Điều chế xung, 
PCM, đề cập trong tài liệu khác. 
 ASK - Amplitude shift keying 
 FSK - Frequanecy shift keying 
 PSK - Phase shift keying 
 QAM - Quadrature amplitude modulation. 
 ASK : Đề cập ở mục AM. 
 Điều chế FSK: 
FSK - trường hợp riêng của FM. Tín hiệu FSK có dạng: 
  
  t
2
cosVv
cc)t(
 c - Tần số sóng mang trung tâm. 
2
c
 
 - Độ di tần, tỷ lệ với biên độ và cực tính tín hiệu nhị phân ngõ vào. Ví dụ 
bit 1 là +1V, bit 0 là - 1V, tạo nên độ di tần tương ứng 
2
c
 
 và 
2
c
 
 . 
Tốc độ dịch tần sóng mang bằng tốc độ bit vào (bps) 
Chương 6: Các phương pháp điều chế tín hiệu 
90 
 fM (tần số fMark) ứng với logic 1 nhỏ hơn fS (fSpace) ứng với logic 0; 
 Tốc độ thay đổi tần số ra gọi là baud. Trong FSK tần số bit vào bằng tốc độ baud 
ra. 
FSK - một dạng FM, chỉ số điều chế 
b
MS
b
MS
FSK
f
ff
2
f
2
ff
m
b
MS
f
ff 
 - tốc độ di tần 
 fb - tốc độ bit vào 
 fb/2 - tần số cơ bản tín hiệu nhị phân vào 
 Thông thường mFSK < 1, ta có NBFM. 
Ví dụ 6.3: fb = 20 MbPS; fS = 80 MHz; fM = 60 MHz; fc = 70 KHz 
 Tính băng thông Nyquist tối thiểu (băng thông IF tối thiểu) 
 ;1
20
6080
f
ff
m
b
MS
FSK
 MHz10
2
f
b 
 BIF = 60MHz 
 FSK một dạng NBFM có 0,5 mFSK 1. 
 Phổ ví dụ trên có dạng: 
Điều chế BPSK: 
Khi tín hiệu số ở mức logic 1 (+V), D1,2 dẫn, D3,4 tắt, ngỏ ra cùng pha với sóng mang ngỏ 
vào. Khi tín hiệu số mức logic 0 (- V) D1,2 tắt, D3,4 dẫn, ngỏ ra có pha ngược với pha tín 
hiệu sóng mang ta có điều chế BPSK. 
Mạch điều chế cân bằng trên có tốc độ thay đổi pha ngỏ ra bằng tốc độ bit vào. Băng 
thông tín hiệu ngỏ ra lớn nhất khi chuỗi bit vào thay đổi mức logic 0 và 1 tuần tự, tần số 
cơ bản của chuỗi đó fa = 
2
f
b . Băng thông cao tần tối thiểu B = 2fa = fb. 
Chương 6: Các phương pháp điều chế tín hiệu 
91 
Phổ BPSK gồm 2 biên, triệt sóng mang. Mỗi biên có độ rộng phổ là 
2
f
b . Vậy băng thông 
tối thiểu BPSK trong trường hợp xấu nhất bằng fb. 
Ví dụ 6.4: Điều chế BPSK có fc = 70 MHz; fb = 10 MbPS; xác định tần số thấp nhất và 
cao nhất, băng thông BPSK. 
Giải: 
Ta có tín hiệu BPSK ngỏ ra = sin at . sin ct = sin 2 (5MHz)t . sin 2 (20MHz)t 
     
treânbieândöôùibieân
t)MHz5MHz70(2cost)MHz5MHz70(2cos
2
1
Tần số thấp nhất BPSK = 70 - 5 = 65 MHz. Tần số cao nhất BPSK = 70 + 5 = 75 MHz. 
Phổ BPSK: Băng thông BPSK tối thiểu B = 75 - 65 = 10 MHz = fb. 
B = 10MHz
65MHz 75MHz70MHz 
Bảng sự thật BPSK: 
Binary input Pha ngõ ra 
Logic 0 180o 
Logic 1 0o 
cos
c
t (+90o)
-cos
c
t (-90o)
sin
c
t
(0o)
sin
c
t
(180o)
Logic 1Logic 0
Chương 6: Các phương pháp điều chế tín hiệu 
92 
BÀI TẬP CHƯƠNG 6 
Bài 1: Nếu định nghĩa, điều kiện và phân loại các phương pháp điều chế tín hiệu. 
Bài 2: So sánh các phương pháp điều chế AM, FM và PM. 
Bài 3: Cho tín hiệu điều biên với hệ số điều chế m = 0,5; tần số điều chế  = 10 KHz; tải 
tin có biên độ 15V và tần số fo = 10 MHz, RL = 1K. 
a) Viết phương trình biểu diễn tín hiệu đã điều biên. 
b) Tính phổ của tín hiệu điều biên. 
c) Tính Ptt, Pbt,  
Bài 4: Cho tín hiệu tải tin 5cos106t và tín hiệu điều chế 3cos104t. Viết biểu thức dòng điện 
tổng trong bộ điều chế 
a) Vẽ tín hiệu đã điều biên. 
b) Vẽ phổ của tín hiệu điều biên. 
c) Tính Ptt, Pbt,  
Bài 5: Thiết kế bộ điều biên Collector có công suất ra PL = 100mW; tần số tải tin fo = 
1MHz; tần số điều chế  = 10KHz; Qo = 50, hệ số điều chế m = 0,5; với Transistor ở chế 
độ  = 90o. 
Bài 6: Thiết kế bộ điều biên Collector có tín hiệu tải tin 10cos 6,28.106t và tín hiệu điều 
chế 7cos 3,14.104t; RL = 1K. 
Bài 7: Thiết kế bộ điều tần dùng Varicap đơn có tần số tải tin fo = 100MHz; dải tần số 
điều chế f = 75 KHz; Qo = 50, L = 0,1 H. 
Bài 8: Cho tín hiệu tải tin 10cos 6,28.106t và tín hiệu điều chế 5cos 6,28.104t. 
a) Vẽ sơ đồ khối điều chế AM 
b) Viết biểu thức điều chế AM 
c) Tính công suất tín hiệu điều chế. 
Biết o = 3,14.103 rad/s. 
Bài 9: Vẽ các dạng sóng ra của các điều chế sau: 
a) Điều chế AM, FM và PM. 
b) Điều chế ASK, FSK và PSK. 
c) Điều chế QPSK và QAM 
Bài 10: Vẽ các chùm sao của các điều chế số: 
a) 8-PSK, 16-PSK 
b) 8-QAM, 16-QAM. 
 93 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1]. Lại Nguyễn Duy, Bài giảng Điện tử thông tin, Trường CĐKT Cao Thắng, 2010. 
[2]. Hoàng Đình Chiến, Mạch điện tử 3, Nhà xuất bản Đại học Quốc gia TPHCM, 2011. 
[3]. Phạm Hồng Liên, Điện tử thông tin, Nhà xuất bản Đại học Quốc gia TPHCM, 2011. 
[4]. Lê Tiến Thường, Mạch điện tử 2, Nhà xuất bản Đại học Quốc gia TPHCM, 2012. 
[5]. Trần Thu Hà, Giáo trình Điện tử cơ bản, Nhà xuất bản Đại học Quốc gia TPHCM, 
2013. 
[6]. James K.Hardy, Electronic Communication Technology, Prentice-Hall International, 
1986. 
[7]. John G. Proakis, Digital Communications, McGraw-Hill, Third Edition, 1995. 
[8]. William Schweber, Electronic Communication Systems, Prentice-Hall International, 
1996. 
 94 
PHỤ LỤC 
TỔNG QUÁT VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN TỬ THÔNG TIN 
1. CÁC THÀNH PHẦN HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐIỆN TỬ 
Thông tin điện tử (TTĐT): Thông tin từ nơi này đến nơi khác bằng thiết bị điện tử. 
Sơ đồ khối cơ bản hệ thống TTĐT: 
 Máy phát: Tập hợp các linh kiện và mạch điện tử được thiết kế để biến đổi tin tức 
thành tín hiệu phù hợp môi trường truyền. 
 Môi trường truyền: Có thể có dây (hữu tuyến như cáp đồng trục, cáp quang) hay 
không dây (vô tuyến). 
 Máy thu: Tập hợp các linh kiện và mạch điện tử được thiết kế để nhận tín hiệu từ 
môi trường truyền, xử lý khôi phục lại tín hiệu ban đầu. 
 Nhiễu (tạp âm): Tín hiệu ngẫu nhiên không mong muốn, xen vào tín hiệu hữu ích, 
làm sái dạng tín hiệu thu. Nhiễu là một vấn đề quan trọng của TTĐT. 
Sơ đồ khối máy phát: 
Sơ đồ khối máy thu: 
 95 
Máy thu thanh và thu truyền hình dân dụng đổi tần 1 lần. Máy thu thông tin chuyên dụng 
đổi tần 2 lần tăng độ chọn lọc và loại nhiều tần số ảnh. 
Tín hiệu tương tự (Analog): Tín hiệu có biên độ liên tục theo thời gian. Ví dụ tín hiệu 
thoại, ca nhạc, video,  Tín hiệu số (Digital) - tín hiệu có biên độ rời rạc theo thời gian 
thường biểu diện ở dạng nhị phân 0 và 1. Ví dụ tín hiệu máy tính, CD, VCD, tín hiệu 
PCM,  Tín hiệu tương tự có thể truyền ở dạng tín hiệu số nhờ xử lý số tín hiệu 
Các tín hiệu ban đầu (nguyên thủy) dạng tương tự hay số gọi là tín hiệu băng gốc (băng 
gốc - Baseband Signals). Tín hiệu băng gốc có thể truyền trực tiếp trong môi trường truyền 
như điện thoại, tín hiệu truyền giữa các máy tính trong mạng LAN, .. hoặc gián tiếp bằng 
kỹ thuật điều chế. 
 Điều chế (Modulation): Quá trình biến đổi một trong các thông số sóng mang cao 
tần hình sin (biên độ, tần số, pha) tỷ lệ với tín hiệu điều chế băng gốc.(hoặc còn gọi là tín 
hiệu điều chế tần thấp). Có ba loại điều chế cơ bản. Điều biên AM, điều tần FM, 
điều pha PM và nhiều biến thể của chúng như SSB, MGSK, DSB, FSK, PSK, QPSK, 
MPSK,  
 Đổi tần (Trộn tần - Mix): Quá trình dịch chuyển phổ tín hiệu đã điều chế lên cao 
(ở máy phát Tx) hoặc xuống thấp (ở máy thu Rx) mà không thay đổi cấu trúc phổ (dạng 
tín hiệu) của nó để thuận tiện xử lý tín hiệu. 
 Tổng hợp tần số (Frequency Synthesizers): Bộ tạo nhiều tần số chuẩn có độ ồn 
định cao từ một hoặc vài tần số chuẩn của dao động thạch anh. 
 Khuếch đại công suất cao tần (KĐCSCT - RF Power Amp): Khuếch đại tín hiệu 
đã điều chế ở tần số nào đó đến mức công suất cần thiết, lọc, phối hợp trở kháng với anten 
phát ATX. 
 Anten phát ATX: Phần tử biến đổi năng lượng điện cao tần thành sóng điện từ 
bức xạ vào không gian. 
 Anten thu ARX: Phần tử biến đổi năng lượng sóng điện từ thành tín hiệu cao tần 
ngõ vào máy thu Rx. Anten có tính thuận nghịch. 
 Bộ khuếch đại cao tần tín hiệu nhỏ (RF Amp): Thường là bộ khuếch đại nhiễu 
thấp LNA (Low Noise Amp). Nó khuếch đại tiền chọn lọc tín hiệu thu từ anten thu đến 
mức cần thiết đổi tần xuống trung tần (IF). 
 96 
Bộ khuếch đại trung tần (IF Amp - Intermediate Frequency Amp): Bộ khuếch đại 
có độ chọn lọc cao, độ khuếch đại lớn tín hiệu nhỏ sau đổi tần ở tần số trung tần đến mức 
cần thiết giải điều chế. 
 Giải điều chế: Quá trình khôi phục lại tín hiệu ban đầu (tín hiệu điều chế tần thấp) 
từ tín hiệu cao tần bị điều chế. 
Mạch điện tử thông tin liên quan đến tần số cao, tải chọn lọc tần số không thuần trở, phối 
hợp trở kháng, anten, xử lý tín hiệu,  Công nghệ hiện đại đã chuẩn hoá vi mạch 
hầu hết phần cao tần tín hiệu nhỏ máy thu và modul cho máy phát. 
2. PHỔ TẦN SỐ 
Phổ tần số chia ra nhiều dải tần số với mục đích phân loại sử dụng có hiệu quả. 
Tên dải tần Tần số Bước sóng 
Extremely Low Frequency ELF 30  300 Hz 107  106 m 
Voice Frequency VF 300  3000 Hz 106  105 m 
Very Low Frequency VLF 3  30 KHz 105  104 m 
Low Frequency LF 30  300 KHz 104  103 m 
Medium Frequency MF 300  3000 KHz 103  102 m 
High Frequency HF 3  30 MHz 102  101 m 
Very High Frequency VHF 30  300 MHz 101  1 m 
Ultra High Frequency UHF 300  3000 MHz 1  10-1 m 
Super High Frequency SHF 3  30 GHz 10-1  10-2 m 
Extremely High Frequency EHF 30  300 GHz 10-2  10-3 m 
Infrared 0,7  10 m 
The Visible Spectrum (light) 0,4  0,8 m 
Dải tần viba (microwave) có tần số từ 1GHz tới 40 GHz chia làm nhiều dải nhỏ: 
L band : 1  2 GHz 
S band : 2  4 GHz 
C band : 4  8 GHz 
X band : 8  12 GHz 
Ku band : 12  18GHz 
K band : 18  27 GHz 
Ka band : 27  40 GHz 
 97 
3. BĂNG THÔNG 
Băng thông là hiệu giữa tần số 1ớn nhất và nhỏ nhất của tín hiệu. Đó là khoảng tần số mà 
phổ tín hiệu chiếm giữ hoặc là khoảng tần số tín hiệu truyền từ máy phát tới máy thu. 
Khi tín hiệu điều chế tần thấp được điều chế lên sóng mang cao tần phổ của tín hiệu cao 
tần bị điều chế chiếm giữ một băng thông quanh tần số sóng mang. Tuỳ kiểu điều chế mà 
băng thông cao tần có độ rộng khác nhau. Các kỹ thuật viễn thông hướng tới giảm băng 
thông truyền tin, giảm nhiễu, tiết kiệm phổ tần số, bởi lẽ phổ tần số là tài nguyên có giới 
hạn của nhân loại cần được sử dụng có hiệu quả. Ở mỗi quốc gia đều có cơ quan giám 
định, phân bổ tần số hoạt động cho các thiết bị điện tử viễn thông nằm trong hiệp hội 
viễn thông quốc tế ITU (Intemational Telecommunication Union), một tổ chức do liên 
hợp quốc điều phối. 
Mức công suất dBm và dBW là hai mức công suất chuẩn thường dùng trong thông tin. 
Với dBm chuẩn theo lmW, còn dBW chuẩn theo lW: 
mW1
P
lg10PdBm 
W1
P
lg10PdBW 
Độ lợi khuếch đại công suất tính theo dB là: 
)dB(A
P
P
lg10P p
in
out
dB 
Việc sử dụng các chuẩn trên làm việc tính toán trở nên đơn giản. 
4. CÁC ỨNG DỤNG KỸ THUẬT THÔNG TIN ĐIỆN TỬ 
Thông tin một chiều (Simplex): 
- Phát thanh quảng bá AM, FM. 
- Truyền hình cáp. 
- Nhắn tin. 
- Đo xa, điều khiển xa. 
- Định vị toàn cầu GPS,  
Thông tin hai chiều (Duplex): 
- Điện thoại công cộng. 
- Điện thoại vô tuyến di động hoặc cố định. 
- Điện thoại di động tế bào. 
- Thông tin vệ tinh. 
- Thông tin hàng không. 
- Thông tin số liệu giữa các máy tính, ...