CHƯƠNG 6 MẠCH tạo DAO ĐỘNG

CHƯƠNG 6: MẠCH TẠO DAO ĐỘNG
§1: Khái niệm chung mạch tạo dao động
§2:Phương pháp tính tốn 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 thạch anh

Mạch dao động RC (tần số thấp)


1.3. Các tham sơ

 

Tần sớ dao động:

Biên độ tín hiệu: Um
Độ ổn định tần số tương(đối

f)
Công suất đầu ra của mạch dao động Pra
Hiệu suất:


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.

j .  ht 

1


2.3 Điều kiện của mạch dao động
Phần tử tích cực có hệ số khuếch đại:
jk

K  K .e

Phần tử hồi tiếp có hệ số khuếch đại:
 φk là

K ht  K ht.ejht

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:

K .K

 K .K .e
ht
ht

j.(  )
k ht  1


§2:Phương pháp tính tốn mạch dao
động
Có nhiều phương pháp tính tốn mạch dao động , ta xét
phương pháp thơng 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
→ IC ≠ 0 tạo ra cộng hưởng tín hiệu trong
khung được hời tiếp (uht ≠ 0) về.
Thông qua tụ điện Cn làm cho IC = IE 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 ura.


Cách tính tốn:
Bước 1. Tính hệ sớ kh́ch đại điện áp. Ta có hệ số khuếch đại điện
áp dã được tính trong chương khuếch đại tín hiệu xoay chiều.
h21
K u   S.ZC  
.ZC ; trong ®
ã Z C =(P2.R td )//(ZVàophảná nh )
h11

H sụ ghep khung cng hng P

P=

uCE 1
C2

 .Ctd 
utd C1
C1  C2

Rtd điện trở của khung cộng hưởng tại tần số cộng hưởng
Trong đó: L điện cảm khung cộng hưởng
L
c điện dung do khung cộng hưởng
Rtd 
r điện trở tổn hao công suât của cuộn cảm
c.r


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.
ZVPanh 

n

uBE
uCE

ZV h11
2 ; trong đó n hệsố phản ánh
2
n
n
Rtd h11
.
C1

h21 (1 n)2 n2

 Ku   .
Rtd
h11
C2
h11

(1 n)2 n2

Bước 2.
uBE
C1
K




 n
Xác định hệ số khuếch đại hồi tiếp.
ht
uCE

C2

Bước 3. Xác định hệ số khuếch đại
K u.K ht  n.

Rtd.h21
n2.Rtd  h11.(n  1)2

Bước 4. Sử dụng điều khiện để mạch dao động.
Rtd h21
Ku.K ht  1 (1 n)  n .
 .Rtd.n  0
h11 h11
2

2

Bước 5. Xác định n để mạch tự dao động bằng cách giải phương
trình trên.
n2.

Rtd
h
h
h
 n. 21 .Rtd  1 0  n1,2   ( 21 )2  11  n2  n  n1
h11
h11
h11
Rtd

Mạch dao động hình sin và xác lập tại n1 và n2 khi đó
Ku.Kht = 1.
Bước 6. xác định tần số mạch dao động.
fdd 

ch 

1

2. . L.

C1.C2
C1  C2


§3: Các loại mạch dao động LC
1.Mạch dao động ghép biến áp
Khung dao động cuộn cảm và tụ điện

f 

1
2 LC


Mạch dao động ghép biến áp mắc EC.
Xét điều kiện cân bằng về pha.
ura  K u.ub   S.ZC .ub
Dịng điện chạy qua cuộn cảm
L được tính.
ura
IL 

j L

dịng điện IL tạo ra thứ cấp biến
áp điện áp hồi tiếp uht được tính
uht 

ura
M
M
. j M  ura   .S.ZC .ub
j L
L
L

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).


h21 h21 1
1 n2 1
K u   S.ZC ;(S

);



h11 rBE ZC Rtd h11 Zt
h11.Z
1 1 1
1 n2 1
đ
ặ

t 

suy ra

 suy ra ZC 
Z Rtd Zt
ZC h11 Z
h11  n2.Z
ub
M
K ht       n; mạch dao đ
ộng đợ c K ht.K u 1
uC
L
h21
ta có ph ơng trì
nh n nh
. 21
0
2
2

h21
h21 2 h11
 n1,2 
 ( ) 
2
2
Z

2.Mạch dao động ba điểm
ZBC ngược với ZBE , ZCE
 ZBC là tụ điện; ZBE , ZCE là cuộn cảm

→ dao động 3 điểm điện cảm
ZBC là cuộn cảm; ZBE , ZCE là tụ điện
→ dao đông 3 điểm điện dung


2.1. Mạch dao động ba điểm điện cảm


Nguyên lý hoạt động
 ; ; .



1

 L1  L2  .C

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:
1
ZH 

jC



j ( L1  L2 )
j L1  j L2  
1   2 ( L1  L2 ).C


Ví dụ:
Cho mạch dao động 3 điểm như hình vẽ trên.
a) Biết L= L1+L2=0,1mH; C=0,47F. Tính tần sơ 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
 

Trở kháng:

 1
1 
j L 



j

C
j

C
j L
1
2 

ZH 

 2C1C2 L
 1
1 
j L  

 1 C  C
1
2
 jC1 jC2 

Tần sô dao động:

C1  C2

C1C2 L


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/ C )
LC tỉ lệ
 Mạch hời tiếp mang tính chất RC nên khơng có tính chất cộng
hưởng, Transistor làm việc ở chế A.
 Hồi tiếp RC phụ thuộc tần số mạch dao động khi thỏa mãn
điều kiện về pha.

1. Hồi tiếp dùng kiểu vi phân (mạch di pha)
1

.R.C
K ht 

U RA
1

UVAO 1  5  j (6   2 )

ht  arctg

 . 6   2 
1  5. 2

 n= 3 mắt lọc, =6

K ht 

1



1  5 2



2



  2. 6   2

f 



2



1
; ht  
29

1
2. . 6.R.C