Dao động dịch pha không dùng được ở tần số cao do lúc đó tụ điện phải có điện dung rất nhỏ. Để tạo sóng tần số cao người fa thường đưa vào hệ thống hồi tiếp các mạch cộng hưởng LC (song song hoặc nối tiếp).
10.2.1 Mạch cộng hưởng (resonanf cireuif):
8, Cong hướng nối tiếp (series resonant circuit):
- Gồm có một tụ điện và một cuộn cảm mắc nôi tiếp.
` I a, 8
Ra Dạ
) oe?
Hinh 10.11
- Tuy nhiên, hai biến trở rất khó đồng nhất và thay đổi giống hệt nhau nên B khó giữ vững. Một cách khác để điều chỉnh tần số đao động là dùng kỹ thuật hồi tiếp âm và chỉ thay đổi một thành phần mạch và không làm thay đổi độ lợi vòng dù B và Av đều thay đôi. Mạch điện như hình 19.12
- Tần số đao động của mạch vẫn được xác định bởi:
tỉnh 10.12
f.=———___ 1
` 2mR,R.OIG;
Với Cị =C› =C, Ro =R như hình vẽ, ta có: oO TEE (10.14) 1
1
fone cg 1 1
Và hệ số hỗi tiếp B = Te ES (10.15)
14242 24+—
Ry Cy Ry
Vay khi R, tang thi fo giam, B tăng. Ngược lại khi R¡ giảm thi fp tang và B giảm. Mạch A; đưa vào trong hệ thống hổi tiếp dùng để giữ vững độ lợi vòng luôn bằng đơn vị khi ta điều chỉnh tần số (tức thay đổi R¡). Thật vậy, ta thử tính độ loi vong ho A, cla mach
¡q9
- Ta xem mạch hinh 10.10
Ri! | 1]
Cz
`. Vo `
Ri = Cy ak De Hinh 10.10
Fỏ
| \ Dị boop
- Dị, Dạ được dùng như mach chinh luu mét ban ky (4m); C3 1a tu loc. Mach nay tao dién thé 4m phan cuc cho JFET.
- Khi cấp điện, mạch bắt đầu dao động, biên độ tín hiêu ra khi chưa
đủ làm cho Dị và D; dẫn điện thì Vos = 0 tức JFET dẫn mạnh nhất và rạ; nhỏ nhất và độ lợi điện thế của op-amp đạt giá trị tối đa.
- Sự đao động tiếp tục, khi điện thế đỉnh ngõ ra âm đạt trị số xấp xỉ - (V„+0.7v) thì Dị và Dạ sẽ dẫn điện và Vọs bắt đầu âm.
- Sự gia tăng của tín hiệu điện thế đỉnh ngõ ra sẽ làm cho Ves cang âm tức rạ; tăng. Khi rạ; tăng, độ lợi Ay của mạch giảm để cuối cùng đạt được độ lợi vòng bằng đơn vị khi mạch hoạt động ổn định.
- Thực tế, để mạch hoạt động ở điều kiện tốt nhất, người ta đùng biến trở R¿ để có thể chỉnh đạt độ biến dạng thấp nhất.
Vấn đề điều chỉnh tần số:
- Trong mạch dao động cầu Wien, tần số và hệ số hồi tiếp được xác định bằng công thức:
hồ—=== Ee 2m.(R.R.C¡C: late 1
1 3
- Như vậy để thay đổi tần số dao động, ta có thể thay đổi một trong các thành phần trên. Tuy nhiên, để ý là khi có hệ số hồi tiếp ð cùng thay đổi theo
và độ lợi vòng cũng thay đổi, điều này có thể làm cho mạch mắt dao động hoặc tin hiệu đao động bị biến đạng.
- Để khắc phục điều này, người ta thường thay déi Ry, Ra hoặc Ci, C¿ cùng lúc (dùng biến trở đôi hoặc tụ xoay đôi) để không làm thay đổi hệ số.
Hình 10.11 mô tá việc điều chỉnh này.
Người ta co nhiều cách, hình 10.9 là một ví dụ dùng diode hoạt động trong vùng phi tuyến để thay đổi độ lợi điện thế của mạch.
- Khi biên độ của tín hiệu ra còn nhỏ, Dị, Dạ không dẫn điện va không ảnh hưởng đến mạch. Độ lợi điện thế của mạch lúc này là:
A, =1+ R, R, 3.2
- Độ lợi này đủ để mạch dao động. Khi điện thế đỉnh của tín hiệu ngang qua R„ khoảng 0.5 volt thì cdc diode sé bắt đầu dẫn điện. D; dẫn khi ngõ ra dương và Dy dẫn khi ngõ ra âm. Khi dẫn mạnh nhất, điện thế ngang diode x4p xi 0.7 volt. Dé y 1a hai diode chi dẫn điện ở phần đỉnh của tín hiệu ra và nó hoạt động như một điện trở thay đổi nối tiếp với R; và song song với R„ làm giảm độ lợi của mạch, sao cho độ lợi lúc này xuống gần bằng 3 và có tác dụng làm giảm thiểu sự ' biến đạng. Việc phân giải hoạt động của diode trong vùng phi tuyến tương đối phức tạp, thực tế người ta mắc thêm một điện trở R; (như hình vẽ) để điều chỉnh độ lợi của mạch sao cho độ biến dạng đạt được ở mức thấp nhất.
[8W _ Vo ,
10k `
Ry „ RỆV— — Chỉnh biên độ 22k F 20k
oy .
Ak Ww Ra | L.3 1 1.5k
Ry Rg
<1. 5k “3 Bie Hinh 10.9
AN x. Br
R “A ——
ia | WY Chinh bién dang
4
100k Rs
- Ngoài ra cũng nên để ý là độ biến dạng sẽ càng nhỏ khi biên độ tín hiệu ở ngõ ra càng thấp. Thực tế, để lấy tín hiệu ra của mạch dao động người ta có thê mắc thêm một mạch không đảo song song với RịC;¡ như hình vẽ thay vì mắc nối tiếp ở ngõ ra của mạch dao động. Do tổng trở vào lớn, mạch này gần như không ảnh hưởng đến hệ thống hồi tiếp nhưng tín hiệu lấy ra có độ biến đạng được giảm thiểu đáng kể do tác động lọc của RiÒi.
- Một phương pháp khác để giảm biến dạng và tăng độ ỗn định biên
độ tín hiệu dao động, người ta sử dụng JFET trong mạch hồi tiếp âm như một điện trở thay đổi. Lúc này IFET được phân cực trong vùng điện trở (ohmic region-vùng ID chưa bảo hòa) và tác động như một điện trở thay đổi theo điện thế (VVR- voltage variable resistor).
ACT
Wạ _ (1+ j@R,C,) Ry
Ÿ) a
joC, (1+joR,C,)
Ry
(1+ jaR,C,}
= R,G@C,)(1+ j@R,C,) +1+ joR,C, + j@R,C,
j@C, (1+ jaR,C,) |
Ry joC, 1+ j@R,C,)
= (1+ joR,C,) (joR,C, —0œ?R,R;€¡Œ¿ +1+1@R¡Œ, +j@R,Œ;) 4@R ¡Ca
~ (1-@'R,R,C,C,) + jo(R,C, +R,C, + RC, )
@R,C,
~ RC, #R,C, +RiC, )+ AOR RAC,C, -1)
Tai tan so dao déng wo:
2 4 + Og RyRoC {Co -1=0
1 1
=> Œ =—————— =>ẽơ =—————— 10.11)
` JRRCC; ” 2m/R.R¿GC,
Khi đó:
B= ®ạR¡C; _ RịG
@ (R,C, +R,C,+R,C,) R,C,+R,C, +R,C,
= ——=———— 1 (10.12)
ly C
Rị Cy
4 : _A S— : RC 1
Nếu chọn Rị = Ra =R và Cị =C2=C. Tacó =——————==
RC+RC+RC 2
_ ào Ta=
=> Ay =3 VA f= 5a (10.13)
Trong mạch cơ bản hình 10.8a, ta chú ý:
- Nêu độ lợi vòng hở Av < 3 mạch không dao động
- Nếu độ lợi vòng hở A, >> 3 thì tín hiệu đao động nhận được bị
biến đạng (đỉnh dương và đỉnh âm của hình sin bị cắt).
- Cách tốt nhất là khi khởi động, mạch tạo A, > 3 (để dễ dao động)
xong giảm dần xuống gần bằng 3 để có thể giảm thiểu tối đa việc biến dạng.
ro Aes Ce 3 Fy ¡he Ố i R= a/R <w%=R¿
LE [| | Hinh 10.7
-Áp dụng cách phân giải như phần trước ta tìm được tần số dao động:
1 1
tì =———=—— 2TRC (10.9)