Mạch điện tử : MẠCH DAO ÐỘNG (Oscillators) part 5 pot

Ðặc tính của tinh thể thạch anh là tính áp điện (piezoelectric effect) theo đó khi ta áp một
lực vào 2 mặt của lát thạch anh (nén hoặc kéo dãn) thì sẽ xuất hiện một điện thế xoay chiều giữa 2 mặt.
Ngược lại dưới tác dụng của một điện thế xoay chiều, lát thạch anh sẽ rung ở một tần số không đổi và
như vậy tạo ra một điện thế xoay chiều có tần số không đổi. Tần số rung động của lát thạch anh tùy thuộc
vào kích thước của nó đặc biệt là độ dày mặt cắt. Khi nhiệt độ thay đổi, tần số rung động của thạch anh
cũng thay đổi theo nhưng vẫn có độ ổn định tốt hơn rất nhiều so với các mạch dao động không dùng
thạch anh (tần số dao động gần như chỉ tùy thuộc vào thạch anh mà không lệ thuộc mạch ngoài).
Mạch tương đương của thạch anh như hình 10.25


Tinh thể thạch anh cộng hưởng ở hai tần số khác nhau:








Ta có thể dùng thạch anh để thay thế mạch nối tiếp LC, mạch sẽ dao động ở tần số f
S
. Còn nếu
thay thế mạch song song LC, mạch sẽ dao động ở tần số f
p
(hoặc f
op
). Do thạch anh có điện cảm L
S
lớn,

điện dung nối tiếp rất nhỏ nên thạch anh sẽ quyết định tần số dao động của mạch; linh kiện bên ngoài
không làm thay đổi nhiều tần số dao động (dưới 1/1000). Thường người ta chế tạo các thạch anh có tần số
dao động từ 100khz trở lên, tần số càng thấp càng khó chế tạo.
10.3.2 Dao động thạch anh:
Dao động dùng thạch anh như mạch cộng hưởng nối tiếp còn gọi là mạch dao động Pierce
(Pierce crystal oscillator). Dạng tổng quát như sau:


Ta thấy dạng mạch giống như mạch dao động clapp nhưng thay cuộn dây và tụ điện nối tiếp
bằng thạch anh. Dao động Pierce là loại dao động thông dụng nhất của thạch anh.
Hình 10.29 là loại mạch dao động Pierce dùng rất ít linh kiện. Thạch anh nằm trên đường
hồi tiếp từ cực thoát về cực cổng.


Trong đó C
1
= C
dS
; C
2
= Cg
S
tụ liên cực của FET.
Do C
1
và C
2
rất nhỏ nên tần số dao động của mạch:

và thạch anh được dùng như mạch cộng hưởng song song.

Thực tế người ta mắc thêm một tụ tinh chỉnh C
M
(Trimmer) như hình 10.29 và có tác động
giảm biến dạng của tín hiệu dao động.

Ta có thể dùng mạch hình 10.30 với C
1
và C
2
mắc bên ngoài.

Trường hợp này ta thấy thạch anh được dùng như một mạch cộng hưởng nối
tiếp
10.4 DAO ÐỘNG KHÔNG SIN
10.4.1 Dao động tích thoát dùng OP-AMP.
10.4.2 Tạo sóng vuông, tam giác và răng cưa với mạch dao động đa hài.
10.4.3 Tạo sóng tam giác từ mạch so sánh và tích phân.
10.4.4 Tạo sóng tam giác đơn cực.
10.4.5 Tạo sóng răng cưa.
10.4.1 Dao động tích thoát dùng OP-AMP (op-amp relaxation oscillator)
Ðây là mạch tạo ra sóng vuông còn gọi là mạch dao động đa hài phi ổn (astable
mutivibrator). Hình 10.31 mô tả dạng mạch căn bản dùng op-amp



Ta thấy dạng mạch giống như mạch so sánh đảo có hồi tiếp dương với điện thế so sánh vi được
thay bằng tụ C.

Ðiện thế thềm trên V

UTP
=β.(+V
SAT
)>0
Ðiện thế thềm dưới V
LTP
=β.(-V
SAT
)<0
Giả sử khi mở điện v
0
= +V
SAT
, tụ C nạp điện, điện thế hai đầu tụ tăng dần, khi V
C
(điện thế
ngõ vào -) lớn hơn v
f
= V
UTP
(điện thế ngõ vào +) ngõ ra đổi trạng thái thành -V
SAT
và v
f
bây giờ là: v
f
=
V
LTP
= .(-V

SAT
). Tụ C bắt đầu phóng điện qua R1, khi V
C
= 0 tụ C nạp điện thế âm đến trị số V
LTP
thì
mạch lại đổi trạng thái (v0 thành +V
SAT
). Hiện tượng trên cứ tiếp tục tạo ra ở ngõ ra một dạng sóng vuông
với đỉnh dương là +V
SAT
và đỉnh âm là -V
SAT
. Thời gian nạp điện và phóng điện của tụ C là chu kỳ của
mạch dao động.
Do tụ C nạp điện và phóng điện đều qua điện trở R1 nên thời gian nạp điện bằng thời gian
phóng điện.



Khi C nạp điện, điện thê 2 đầu tụ là: