THỰC NGHIỆM 7 các MẠCH PHÁT DAO ĐỘNG DẠNG SINKhảo sát nguyên lý hoạt động của các sơ đồ tạo dao động hình sin tần số cao, tần số thấp và mạch tạo dao động có độ ổn định tần số cao

THỰC NGHIỆM 7CÁC MẠCH PHÁT DAO ĐỘNG DẠNG SIN Nguyễn Tấn Dũng Mã SV: 19021590 Mục đích: Khảo sát nguyên lý hoạt động của các sơ đồ tạo dao động hình sin tần số cao, tần số thấp và mạch t

THỰC NGHIỆM 7

CÁC MẠCH PHÁT DAO ĐỘNG DẠNG SIN

Nguyễn Tấn Dũng

Mã SV: 19021590

Mục đích: Khảo sát nguyên lý hoạt động của các sơ đồ tạo dao động hình sin tần

số cao, tần số thấp và mạch tạo dao động có độ ổn định tần số cao dùng thạch anh

THỰC NGHIỆM

Mạch thí nghiệm AE-107 Module:

1. Máy phát cao tần LC ghép biến thế (Armstrong)

• Nhiệm vụ: Tìm hiểu nguyên tắc làm việc và đặc trưng của bộ dao động có

phản hồi dương qua biến thế kiểu Armstrong

• Bản mạch thực nghiệm: A7 - 1

Mạch mô phỏng thực nghiệm:

- Điện thế lối vào T1 là V(T1_B) = 2.443V

- Độ sụt thế trên biến trở P1 là V = V(T1_E) – V(P1) = 1.83V

 Mạch không có tín hiệu ra

- Nếu không có tín hiệu phát nối đảo chiều A- F và B - E Khi sơ đồ có tín hiệu ra, điều chỉnh biến trở P1 để tín hiệu ra không bị méo dạng

- Mạch mô phỏng vào dạng sóng lối ra:

- Chu kỳ của sóng phát ra là: T1 = 194uS – 5uS = 189uS

- Tần số của sóng phát ra là: F1= 1/T1 = 5,3KHz

- Khi đảo chiều nối A-B và E-F, sơ đồ đang phát tín hiệu lại không phát và ngược lại

- Nối J1, J2 Quan sát sự thay đổi tín hiệu ra Chỉnh biến trở P1

+ Nối J1:

- Chu kỳ của sóng phát ra là: T2 = 200uS – (-700uS) = 900uS

- Tần số của sóng phát ra là: F2 = 1/T2 = 1,11KHz

+ Nối J2:

- Chu kỳ của sóng phát ra là: T3 = 320uS – (-960uS) = 1,28mS

- Tần số của sóng phát ra là: F3 = 1/T3 = 781,25Hz

Nguyên lý hoạt động:

- Ta thấy tín hiệu giữa Collector và Base của transistor T1 là ngược pha nhau, tín hiệu ở Collector được đưa qua một biến thể kiểu Amstrong có hai cuốn dây quấn ngược nhau nên nó làm đảo pha tín hiệu một lần nữa và đưa về cực Base của transistor T1

- Như vậy, điều kiện về pha đã được thỏa mãn Ở đây ta thay đổi giá trị của chiết

áp P1 để có điều kiện về biên độ cho mạch dao động

• Nhiệm vụ: Tìm hiểu nguyên tắc làm việc và đặc trưng của bộ dao động

3 điểm điện dung (Colpitts)

• Bản mạch thực nghiệm: A7 – 2

Cấp nguồn +12V cho bản mạch A7 - 2

- Không nối J1.

- Kiểm tra chế độ một chiều cho transistor T1 Đo độ sụt thế trên điện trở R2 ở

base T1: V(R2 ) = 2,091V

- Dạng sóng lối ra:

- Chu kỳ của dạng sóng lối ra là: T1 = 6,6uS – 4,65uS = 1,95uS

- Tần số của dạng sóng lối ra là: F1 = 1/T1 = 513KHz

Nối J1:

- Chu kỳ của dạng song lối ra là: T2 = 6.25uS – 3.55uS = 2.7uS

- Tần số của dạng sóng lối ra là: F2 = 1/T2 = 370,4KHz

Nguyên lý hoạt động:

- Tải của mạch khuếch đại T1 (mắc theo kiểu BC) là mạch cộng hưởng gồm L

và C2, C3 Ở tần số cao, tụ C1 ngắn mạch thành phần xoay chiều từ Bazo xuống đất

- Ta có tín hiệu lối ra và lối vào trong sơ đồ khuếch đại Bazo chung là đồng pha cho nên tín hiệu lối ra trên Colector được đưa về chân Emitter qua tụ C2, C3 là đồng pha nhau (thỏa mãn điều kiện về pha) để duy trì hồi tiếp dương và mạch

sẽ tự tạo dao dộng

- Tần số dao động bằng tần số cộng hưởng của mạch tính theo công thức:

Với giá trị cuộn cảm L = 1mH, ta có:

- Khi chưa nối J1, tần số của dạng sóng lối ra là: F1’ = 438KHz

- Khi nối J1, tần số của dạng sóng lối ra là: F2’ = 392KHz

 Ta thấy, tần số trong dang sóng lối ra tính theo giá trị cuộn cảm L và điện dung

C là gần đúng với tần số dạng sóng lối ra đối với các trường hợp đo ở trên

•Nhiệm vụ: Tìm hiểu nguyên tắc làm việc và đặc trưng của bộ dao động dùng thạch anh

•Bản mạch thực nghiệm: A7 – 3

-Cấp nguồn +12V cho bản mạch A7 - 3

- Ngắt J1 Kiểm tra chế độ một chiều cho transistor T1 Đo độ sụt thế trên điện trở R3

 Độ sụt thế trên điện trở R3 là V(R3) = 12 – 11,6239 = 0,3761V

• Nhiệm vụ: Tìm hiểu nguyên tắc làm việc và đặc trưng của bộ dao động trên

cơ sở bộ khuếch đại không đảo có phản hồi dương kiểu dịch pha zero từ lối ra tới lối vào

•Bản mạch thực nghiệm: A7 – 4

- Cấp nguồn +12V cho bản mạch A7 - 4

- Độ sụt thế của điện trở R3 là: V(R3) = 12 – 3,79 = 8,21V

- Độ sụt thế của điện trở R7 là: V(R7) = 12 – 8,76 = 3,24V

- Dòng qua T1 là: I(T1) = 0,02uA

- Dòng qua T2 là: I(T2) = 271uA

Dạng sóng lối ra đối với từng trường hợp của biến trở: (Không nối J2)

- P2 Min

- P2 ở giữa

- P2 Max

Nối J2:

- P2 Min

- P2 ở giữa

- P2 Max

Bảng A7-B1

Nối J1 P2 min 1/(2nC2.R2) = 588Hz 54,6Hz Nối J1 P2 giữa 1/ (2nC2.(R2 + P2/2)) =554Hz 63,3Hz Nối J1 P2 max 1/ (2nC2.(R2 + P2)) = 524Hz 59,88Hz Nối J1, J2 P2

min 1/ (2n.(C1 + C2).R2) = 146Hz 82Hz Nối J1, J2 P2

giữa 1/ (2n(C1 + C2).(R2 + P2/2)) = 137Hz 81,3Hz Nối J1, J2 P2

max 1/ (2n(C1 + C2).(R2 + P2)) = 130Hz 91Hz

Nguyên lý hoạt động

- Mạch dao động dịch pha zero sử dụng mạch khuếch đại có khâu hồi tiếp là mạch lọc thông dải như hình dưới đây:

là tần số cộng hưởng của bộ lọc thông dải Tại tần số w mạch sẽ tự dao động Bộ dao dộng khi đó được gọi là bộ dao dộng dịch pha zero

+ Tín hiệu qua hai tầng khuếch đại đảo pha T1 và T2 sẽ đồng pha với tín hiệu vào (tín hiệu ở Collector T2 đồng pha với tín hiệu ở Bazo T1)

+ Tín hiệu hồi tiếp từ đầu ra qua khâu hồi tiếp (gồm C5,R9 và C2, R2, biến trở P2) được đưa trở lại đầu vào Vì khâu hồi tiếp không làm thay đổi pha của tín hiệu hồi tiếp (dịch pha bằng 0) nên ta có hồi tiếp dương và mạch sẽ dao động Tần số dao dộng của mạch khi thỏa mãn điều kiện hồi tiếp theo tính toán sẽ là:

• Nhiệm vụ: Tìm hiểu nguyên tắc làm việc và đặc trưng của bộ dao động

có phản hồi với 3 bộ dịch pha C-R

• Bản mạch thực nghiệm: A7 – 5

- Cấp nguồn +12V cho bản mạch A7 - 5.

- Ngắt J1 để không nối mạch phản hồi cho T1 Kiểm tra chế độ một chiều cho transistor T1 Đo độ sụt thế trên trở R1, tính dòng qua T1

- Độ sụt thế trên điện trở R1 là: V(R1) = 12 – 1,446 =10,554V

- Dòng qua T1: I(T1) = 2,25mA

- Đặt thang đo thế lối vào của dao động ký ở 5 V/cm, thời gian quét ở

1ms/cm; Chỉnh cho cả 2 tia nằm giữa khoảng phần trên và phần dưới của màn máy hiện sóng Sử dụng các nút chỉnh vị trí để dịch tia theo chiều X và

Y về vị trí dễ quan sát;

- Nối kênh 1 dao động ký với lối ra C/D

- Nối J1 Quan sát tín hiệu ra, điều chỉnh biến trở P1 để tín hiệu ra không bị méo dạng

Dạng tín hiệu lối ra:

- Chu kỳ tín hiệu lối ra là T = 3,08-2,04 = 1,04mS

- Tần số của tín hiệu lối ra là F = 1/T = 0,962KHz

- Để hiểu mạch dịch pha này ta khảo sát mạch RC lối ra R như hình dưới đây:

- Với mạch này ta có hệ số truyền đạt:

- Từ đó ta tính được góc dịch pha là:

- Như vậy ta thấy rằng góc Phi < 90 khi R và C khác 0

- Dựa vào mạch dịch pha trên ta thấy

+ Transistor T1 có tác dụng khuếch đại đảo pha tín hiệu

+ Để mạch dao động được thì nó phải tuân theo điều kiện dao động đó là điều kiện về pha Trong sơ đồ đã sử dụng khâu hồi tiếp gồm 3 mạch RC như trên Lý do phải dùng

pha là 180 thì phải cần đến 3 mạch RC như trên ghép với nhau (mạch thứ nhất có C1, R3; mạch thứ hai gồm C2, R4 và P1 và mạch thứ ba là C3, R2.)

 Như vậy hai điều kiện về dao động đã thỏa mãn Mạch sẽ dao động và tạo ra tín hiệu điều hòa hình sine