CHƯƠNG 6 MẠCH tạo DAO ĐỘNG

CHƯƠNG 6: MẠCH TẠO DAO ĐỘNG§1: Khái niệm chung mạch tạo dao động §2:Phương pháp tính toán mạch dao động §3: Các loại mạch dao động LC §4: Các loại mạch dao động RC... Tác dụng các linh

CHƯƠNG 6: MẠCH TẠO DAO ĐỘNG

§1: Khái niệm chung mạch tạo dao động

§2:Phương pháp tính toán mạch dao động

§3: Các loại mạch dao động LC

§4: Các loại mạch dao động RC

§1: Khái niệm chung mạch tạo dao động

1 Các khái niệm

1.1 Định nghĩa :

Là một mạch điện tử có khả năng tự tao ra tín hiệu xoay chiều (hình sin, hình vuông…) khi không có tín hiệu vào.

1.2.Phân loại

 Mạch dao động LC (tần số cao)

 Mạch dao động ghép biến áp

 Mạch dao động ba điểm

 Mạch dao động RC (tần số thấp)

1.3 Các tham sô

 Tần số dao động:

 Biên độ tín hiệu: Um

 Độ ổn định tần số tương đối

 Công suất đầu ra của mạch dao động Pra

 Hiệu suất:

 

 ( )f

1.4 Ứng dụng

 Mạch nguồn ổn áp

 Mạch biến đổi điện áp

 Dao động nội trong radio

 Dao động ngang và dọc trong tivi

 Tạo xung CLOCK trong các bộ vi xử lý…

2 Nguyên lý và cấu trúc

2.1.Nguyên tắc tạo dao động : + dùng hồi tiếp dương

+ tổng hợp mạch

2.2 Tác dụng các linh kiện trong mạch điện tử:

+ Phần tử tích cực: biến đổi năng lượng một chiều thành năng lượng xoay chiều

+ Phần tử hồi tiếp: có nhiệm vụ duy trì năng lượng xoay chiều

2.3 Điều kiện của mạch dao động

Phần tử tích cực có hệ số khuếch đại:

Phần tử hồi tiếp có hệ số khuếch đại:

 φk là góc di pha của phần tử tích cực

 φht là góc di pha của phần tử hồi tiếp

Điều kiện cần và đủ để mạch tự tạo ra tín hiệu:

§2:Phương pháp tính toán mạch dao

động

Có nhiều phương pháp tính toán mạch dao động , ta xét phương pháp thông dụng nhất được xây dựng trên cơ sở khuếch đại có hồi tiếp dương.

→ Mạch thỏa mãn điều kiện cân bằng biên độ và điều kiện cân bằng về pha Ku Kht = 1,  k  ht  2n

Xét mạch dao động như hình vẽ

Nguyên lý hoạt động:

Giả sử cấp nguồn cung cấp UCC do có

R1 và R2 làm cho transistor khuếch đại

→ I C ≠ 0 tạo ra cộng hưởng tín hiệu trong

khung được hồi tiếp (u ht ≠ 0) về.

Thông qua tụ điện C n làm cho I C = I E tăng

lên → UE =RE.IE tăng

→ điện áp UBE = UB – UE = 0 transistor

chuyển về chế độ ngắt IC = 0 → uht = 0 →

có điện trở cấp nguồn R1 và R2 làm cho

transistor khuếch đại Quá trình diễn ra như

vậy tạo ra tín hiệu sin tại u ra.

Cách tính toán:

Bước 1 Tính hệ số khuếch đại điện áp Ta có hệ số khuếch đại điện

áp dã được tính trong chương khuếch đại tín hiệu xoay chiều

Hệ số ghép khung cộng hưởng P

Rtd điện trở của khung cộng hưởng tại tần số cộng hưởng

Trong đó: L điện cảm khung cộng hưởng

c điện dung do khung cộng hưởng

r điện trở tổn hao công suât của cuộn cảm

¶

1

¸ 11

C

Zvào phản ánh: trở kháng vào phản ánh CE như ta đã biết khi mạch

khuếch đại h11 << (R1 //R2) khi đó trở kháng vào ánh được như sau

Bước 2

Xác định hệ số khuếch đại hồi tiếp

Bước 3 Xác định hệ số khuếch đại

Bước 4 Sử dụng điều khiện để mạch dao động.

Bước 5 Xác định n để mạch tự dao động bằng cách giải phương trình trên

Mạch dao động hình sin và xác lập tại n1 và n2 khi đó

h h n

2 .

dd ch

f

C C L

C C

§3: Các loại mạch dao động LC

1.Mạch dao động ghép biến áp

Khung dao động cuộn cảm và tụ điện

1 2

f

LC





Mạch dao động ghép biến áp mắc EC.

Xét điều kiện cân bằng về pha

Dòng điện chạy qua cuộn cảm

L được tính

dòng điện IL tạo ra thứ cấp biến

áp điện áp hồi tiếp uht được tính

Từ biểu thức trên ta thấy S, ZC , L là số dương suy ra M < 0

Điều kiện cân bằng pha (2 cuộn dây ghép ngược chiều)

2 11

1,

21 21

2.1 Mạch dao động ba điểm điện cảm

Nguyên lý hoạt động

 ; ;

 Khi Uht ≠ 0:(IC=IE) ↑→UE ↑ mà UB=const →UBE =(UB-UE )↓

→ UBE =0 → IC=IE=0

 Khi Uht =0→ UBE =(UB-UE )>0→IC=IE ≠ 0→ tín hiệu ra =0

 Khung dao động (L1+L2 // C) tạo dao động đưa tín hiệu ra có trở kháng:

Ví dụ:

 Cho mạch dao động 3 điểm như hình vẽ trên

a) Biết L= L1+L2=0,1mH; C=0,47F Tính tần sô dao động

b) Biết L= L1+L2=0,1mH Xác định khoảng biến thiên của tụ C

để mạch dao động từ tần sô 12KHz đến 160KHz

2.2 Mạch dao động ba điểm điện dung

Nguyên lý hoạt động

3.Mạch dao động dùng thạch anh

3.1 Tính chất :

 Dưới sự tác động cơ học thạch anh tích điện.

 Dưới sự tác động điện trường thạch anh sinh ra dao động

cơ học

 Thạch anh rất bền về cơ học và hóa học.

 Không chịu tác động điều kiện môi trường.

→ Dùng khi yêu cầu mạch tạo dao động có tần số ổn định cao.

3.2 Các mạch dao động thạch anh

§4: Các loại mạch dao động RC

Các bộ dao đông RC thường được dùng ở phạm vi tần số thấp

Ưu điểm gọn nhẹ

Các thiết kế đơn giản dễ điều chỉnh vì không có cuộn cảm nên thuận tiện cho việc gói vào vi mạch

Điều chỉnh tần số trong phạm vi lớn mạch dao động LC vì trong mạch dao RC tần số tỉ lệ với (1/C), trong mạch dao động

1 Hồi tiếp dùng kiểu vi phân (mạch di pha)







2 AO

1

1 5 (6 )

RA ht

V

U K

Dùng mạch khuếch đại có di pha một góc 1800 và có mạch hồi tiếp

di pha một góc 1800 để đảm bảo điều kiện cân bằng về pha.

Dùng Transistor phần tử khuếch đại mắc EC không có hồi tiếp

xoay chiều.

R1,R2 cấp nguồn theo phương pháp chia áp có hồi tiếp âm một chiều.

1 (1 5 ) (6 )

.(6 )

s¬

(1 5 ) ® å

B ht

Ví dụ:

 Cho mạch điện tử như hình vẽ Tính R1, Rht biết : f=10kHz, C=100nF.

2 Mạch dao động dùng hồi tiếp cầu viên

Hệ số khuếch đại hồi tiếp

Trong đó R1 = R2 = R; C1 = C2 = C ta có

Sơ đồ mạch dao động dùng hồi tiếp cầu viên

ra

vao

ra vao R

R

3 Mạch dao động dùng hồi tiếp hình T

;

1 3

ra ht

vao

ht

u

j j

j

Sơ đồ mạch dao động dùng hồi tiếp hình T với khuếch đại thuật toán

ra

vao

ra v

u

ao R

ra vao