(TIỂU LUẬN) 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 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


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

2


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

Nối cặp A với E và B với F để tạo mạch phản hồi tín hiệu:
3




Mạch khơng có tín hiệu ra

Nếu khơng 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 khơng bị méo dạng.
Mạch mơ phỏng vào dạng sóng lối ra:

4


-

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 khơng phát và
ngược lại.
Nối J1, J2. Quan sát sự thay đổi tín hiệu ra. Chỉnh biến trở P1
+ Nối J1:

5

-

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:
6


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.
2.
•

Mạch dao động cao tần LC kiểu 3 điểm điện dung (colpitts)
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.

7


-

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:
-

8


-

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 cơng thức:
-

9


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.
-

Sơ đồ máy phát thạch anh

3.

• 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

10




Độ sụt thế trên điện trở R3 là V(R3) = 12 – 11,6239 = 0,3761V
Sơ đồ dao động dịch pha zero
Nhiệm vụ: Tìm hiểu nguyên tắc làm việc và đặc trưng của bộ dao động trên

4.
•

cơ sở bộ khuếch đại khơng 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.

11


-

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

12


-

P2 ở giữa

-

P2 Max

13

Nối J2:
-

P2 Min

-

P2 ở giữa
14


-

P2 Max

15


Bảng A7-B1

Nối J1 P2 min
Nối J1 P2 giữa
Nối J1 P2 max
Nối J1, J2 P2
min
Nối J1, J2 P2
giữa
Nối J1, J2 P2
max

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

-

Điện áp Ur sẽ đồng pha với Uv tại tần số

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.
- Trong sơ đồ mạch điện thí nghiệm:
+ 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 khơng 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 tốn sẽ là:

5.

Sơ đồ phát dao động dịch pha

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
•

16

-

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 dịng qua T1.

17


-

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
khơng bị méo dạng.
Dạng tín hiệu lối ra:
-

18


-

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
Nguyên lý hoạt động:
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 tn 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
đền 3 mạch vì mỗi mạch RC chỉ tạo dịch pha một góc < 90 nên để tạo ra một góc dịch
19


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 hịa hình sine.

20