Title KTDT-Chuong 2 I - Cau kien dien tu - Tao dao dong dieu hoa.pdf ✅

1 3.2 Tạo dao động điều hòa 3.2.1 Nguyên lý và điều kiện dao động Khái niệm: Mạch dao động có nhiệm vụ biến năng lượng điện một chiều thành năng lượng điện xoay chiều có hình dạng và tần số xác định. Mạch tạo dao động là một mạch điện tử bao gồm các phần tử (điện trở, điện cảm, tụ điện, tranzistor, các mạch KĐ thuật toán) - Có hai dạng dao động: • Tín hiệu điều hòa: là tín hiệu biến thiên liên tục theo thời gian (sin) • Tín hiệu xung: là dạng tín hiệu gián đoạn theo thời gian (vuông, tam giác) Có thể tạo dao động điều hòa theo hai nguyên tắc cơ bản sau: • Tạo dao động điều hòa bằng hồi tiếp dương • Tạo bằng phương pháp tổ hợp mạch - Các tham số cơ bản của mạch dao động: Tần số, Biên độ điện áp ra, độ ổn định tần số, công suất ra, hiệu suất - Ứng dụng: Mạch tạo dao động thường được sử dụng trong các hệ thống thông tin, máy đo, thiết bị y tế. Mạch phát dao động hình sin thường dùng mạch dao động LC&RC phụ thuộc tần số phát. • Mạch LC để tạo tín hiệu cao tần (> vài chục KHz). • Mạch RC để tạo tín hiệu thấp tần (tới vài Hz). - Bộ tạo dao động tần số thấp, trung bình: Dùng bộ Khuyếch đại thuật toán + RC hoặc Tranzitor + RC - Bộ tạo dao động tần số cao: Dùng Tranzitor + LC hoặc dùng Tranzitor + thạch anh (không dùng RC vì cần yêu cầu giá trị tụ rất bé) - Bộ tạo dao động tần số siêu cao: Dùng Diot Tunnel, Diode Gunn Nguyên tắc tạo dao động Để tạo dao động ta sử dung một mạch khuếch đại có hồi tiếp dương, Đây là điều kiện trong đó một phần tín hiệu điện áp đầu ra của bộ khuyếch đại được đưa trở về đầu vào và cùng pha với tín hiệu đầu vào, qua đó làm tăng cường cho đầu ra

3 Lúc này thì sự suy giảm do mạch hồi tiếp được bù hoàn toàn nhờ bộ khuếch đại Điều kiện dao động (Ghi lên bảng và đọc cho sinh viên ghi) Điều kiện cân bằng biên độ: tín hiệu ra qua khâu hồi tiếp mạch hồi tiếp β suy giảm bao nhiêu lần thì qua mạch khuếch đại K phải tăng lên bấy nhiêu lần. Điều kiện cân bằng pha: Tổng góc di pha do mạch khuếch đại và mạch hồi tiếp là bội số của 2π. Từ hai điều kiện trên ta có thể suy ra cách tính toán mạch tạo dao động như sau: • Thông thường điều kiện cân bằng pha không cần quan tâm đến vì điều kiện này đã được kết cấu của mạch đảm nhiệm. • Khi tính toán phải căn cứ vào mạch điện cụ thể để xác định: Hệ số khuếch đại K Hệ số hồi tiếp β Hệ số Kβ = 1 Điều kiện khởi động Để bộ dao động có thể làm việc thì tích Kβ phải lớn hơn 1 để điện áp đầu ra có thể đạt đến mức mong muốn. Sau đó Kβ sẽ giảm tới giá trị 1 và duy trì biên độ mong muốn Nếu Kβ >> 1 thì mạch dao động nhanh nhưng dạng sóng méo nhiều (thiên về vuông) còn nếu Kβ > 1 và gần bằng 1 thì mạch đạt đến độ ổn định chậm nhưng dạng sóng ra ít méo. Còn nếu Kβ < 1 thì mạch không dao động được. Phân loại dao động điều hòa (sin) Có hai kiểu mạch tạo dao động hình sin: • Dao động chọn lọc theo biên độ (dao động cộng hưởng). • Dao động chọn lọc theo góc pha (dao động quay pha). - Dao động cộng hưởng • Cộng hưởng cực đại (max) • Cộng hưởng cực tiểu (min) f o Ko  f f o Ko  f Người ta mắc mạch cộng hưởng vào nhánh hồi tiếp. Nếu mạch cộng hưởng không thay đổi pha.
4 Với cộng hưởng cực đại: mạch cộng hưởng phải mắc vào nhánh hồi tiếp dương để dao động với biên độ không đổi → yêu cầu hồi tiếp âm để thỏa mãn điều kiện |K||β| = 1 . Với cộng hưởng cực tiểu: phải mắc mạch cộng hưởng vào nhánh hồi tiếp âm, để dao động không đổi → yêu cầu phải hồi tiếp dương với điều kiện |K||β| = 1 . - Dao động quay pha Người ta dùng bộ khuếch đại làm bộ quay pha φK = 180. Bộ quay pha thường dùng R,C, góc quay pha phụ thuộc vào R,C,ω. φβ = ψ(ω, R, C) Với R,C đã cho thì chỉ có 1 tần số thỏa mãn góc quay pha bằng 1800 và thỏa mãn điều kiện dao động tại tần số đó. Tần số này cũng phải thỏa mãn điều kiện cân bằng biên độ để biên độ dao động không đổi. Giả thiết xét một khâu R,C: φβ = ψ(ω, R, C) C R Uv U r UC Pha của tụ vuông góc với pha của dòng điện trong mạch, Pha của R cùng pha với dòng điện trong mạch. φβ = arctg |UC | |UR | = arctg 1 ωC R = arctg 1 ωRC = ψ(ω, R, C) Mạch tạo dao động điều hòa cao tần a) Mạch dao động LC a, Khung dao động LC E C L 1 2 K Khi K ở vị trí 1 tụ điện C được nạp dưới dạng năng lượng điện trường, khi C được nạp đầy UC = E. Khi K ở vị trí 2 tụ điện C phóng điện qua điện cảm L, lúc này năng lượng điện trường biến thành năng lượng từ trường đồng thời trên cuộn dây L xuất hiện một suất điện động tự cảm chống lại dòng điện phóng của tụ điện C, cực tính trên UC UR  I U v