MẠCH DAO ÐỘNG (oscillators)

MẠCH DAO ÐỘNG Oscillators Ngoài các mạch khuếch đại điện thế và công suất, dao động cũng là loại mạch căn bản của ngành điện tử.. Tổng quát, người ta thường chia ra làm 2 loại mạch dao đ

MẠCH DAO ÐỘNG (Oscillators)

Ngoài các mạch khuếch đại điện thế và công suất, dao động cũng là loại mạch căn

bản của ngành điện tử Mạch dao động được sử dụng phổ biến trong các thiết bị viễn

thông Một cách đơn giản, mạch dao động là mạch tạo ra tín hiệu

Tổng quát, người ta thường chia ra làm 2 loại mạch dao động: Dao động điều hòa

(harmonic oscillators) tạo ra các sóng sin và dao động tích thoát (thư giãn - relaxation

oscillators) thường tạo ra các tín hiệu không sin như răng cưa, tam giác, vuông (sawtooth,

triangular, square)

MẠCH DAO ÐỘNG SIN TẦN SỐ THẤP:

Nếu pha của vf lệch 1800 so với Vs ta có hồi tiếp âm

Nếu pha của vf cùng pha với Vs (hay lệch 3600) ta có hồi tiếp dương Trường hợp đặc biệt βAv = 1 được gọi là chuẩn cứ Barkausen

(Barkausen

criteria), lúc này Af trở nên vô hạn, nghĩa là khi không có tín hiệu nguồn

vs mà vẫn có tín

hiệu ra v0, tức mạch tự tạo ra tín hiệu và được gọi là mạch dao động Tóm lại điều kiện để có dao động là: βAv=1,θA + θB = 0 (360 ) điều kiện

này chỉ thỏa ở một tần số nào đó, nghĩa là trong hệ thống hồi tiếp dương phải có mạch chọn tần số

Nếu βAv >> 1 (đúng điều kiện pha) thì mạch dao động đạt ổn định nhanh

nhưng dạng sóng méo nhiều (thiên về vuông) còn nếu βAv > 1 và gần bằng 1 thì mạch

đạt đến độ ổn định chậm nhưng dạng sóng ra ít méo Còn nếu βAv < 1 thì mạch không dao động được

Dao động dịch pha (phase shift oscillator):

-Tạo sóng sin tần số thấp nhất là trong dải âm tần

Còn gọi là mạch dao động RC

-Mạch có thể dùng BJT, FET hoặc Op-amp

-Thường dùng mạch khuếch đại đảo (lệch pha 1800) nên hệ thống hồi tiếp phải lệch pha thêm 1800 để tạo hồi tiếp dương

Mạch dao động RC dùng BJT:

- Ðiều kiện tổng trở vào của mạch không thỏa mãn nên điện trở R cuối cùng của hệ thống hồi tiếp là: R = R’ + (R1||R2||

Zb)

Với Zb = βrenếu có CE và Zb = β(re + RE ) nếu không có CE

- Tổng trở của mạch khi chưa có hồi tiếp R0 ≈ R không nhỏ lắm nên làm ảnh hưởng đến tần số dao động Mạch phân giải được vẽ lại

-Áp dụng cách phân giải như phần trước ta tìm được tần số dao động:

- Thường người ta thêm một tầng khuếch đại đệm cực thu chung để tải không ảnh hưởng đến mạch dao động

Mạch dao động cầu wien: (wien bridge oscillators)

Là một dạng dao dộng dịch pha Mạch thường dùng op-amp ráp theo kiểu khuếch đai không đảo nên hệ thống hồi tiếp phải có độ lệch pha 00 Mạch căn bản như hình sau:

Ta có: β = ==

Tần số dao động:

W0 = f0 =

β = =

Nếu chọn R1=R2=R3 và C1=C2=C, ta có Av = 3 và f0 =

Nguyên lý làm việc:

Khi Av <3 thì mạch không hoạt động

Khi Av >>3 thì tín hiệu dao động nhận được bị biến dạng (đỉnh dương và đỉnh âm của hình sin bi cắt)

Cách tốt nhất là khi khởi động, mạch tạo Av > 3 (để dễ dao động> xong giảm dần xuống gần bằng 3 để có thể guam3 thiệu tối đa việc biến dạng Người ta có nhiều cách Ví dụ như dung diode hoạt dộng trong vùng phi tuyến để thay đổi độ lợi điện thế của mạch

Mạch dao động RC dùng OPAPM

Do op-amp có tổng trở vào rất lớn và tổng trở ra không đáng kể nên mạch dao động này minh họa rất tốt cho chuẩn cứ Barkausen Mạch căn bản :

Tần số dao động được xác định bởi:

Fo =

Và độ lợi dòng hở:

Av = - ≥ 29

I. Mạch dao động RC dùng cầu wien.

Do op-amp có tổng trở vào rất lớn và tổng trở ra không đáng

kể nên mạch dao động này minh họa rất tốt cho chuẩn cứ Barkausen Mạch căn bản

Ta có: β = ==

Tần số dao động:

W0 = f0 =

β = =

Nếu chọn R1=R2=R3 và C1=C2=C, ta có Av = 3 và f0 =

Nguyên lý làm việc:

Khi Av <3 thì mạch không hoạt động

Khi Av >>3 thì tín hiệu dao động nhận được bị biến dạng (đỉnh dương và đỉnh âm của hình sin bi cắt)

Cách tốt nhất là khi khởi động, mạch tạo Av > 3 (để dễ dao động> xong giảm dần xuống gần bằng 3 để có thể guam3 thiệu tối đa việc biến

dạng Người ta có nhiều cách Ví dụ như dung diode hoạt dộng trong vùng phi tuyến để thay đổi độ lợi điện thế của mạch