Ngân hàng điện tử tương tự ptit

Contents

1


-

Câu 2.1. Nêu định nghĩa, bản chất của mạch khuếch đại ? Phân tích các tham số cơ bản của mạch
khuếch đại ?
Định nghĩa : Mạch khuếch đại là mạch để làm tăng cường độ điện áp hay dòng điện của tín hiệu vào.
Bản chất : Là một q trình biến đổi năng lượng có điều khiển, ở đó năng lượng một chiều của nguồn
cung cấp (không chứa thông tin), được biến đổi thành năng lượng xoay chiều theo tín hiệu điều khi ển đầu
vào (chứa đựng thông tin), làm cho tín hiệu ra lớn lên nhiều lần và khơng méo.
Các tham số cơ bản :
Đại lượng đầu ra
Đại lượng tương ứng đầu vào

K=

(1) Hệ số khuếch đại

Vì tầng khuếch đại có chứa các phần tử điện kháng nên K là một số phức.
K

= K exp(j.ϕk)

|K| : Thể hiển quan hệ về cường độ (biên độ) giữa các đại lượng đầu ra và đầu vào.
ϕk: Thể hiện độ dịch pha giữa các đại lượng đầu ra và đầu vào.
(Độ lớn của |K| và ϕk phụ thuộc vào tần số ω của tín hiệu vào.)
Đồ thị hàm│K| = f(ω) gọi là đặc tuyến biên độ - tần số của tầng khuếch đại.
Đồ thị hàm ϕk=f(ω) gọi là đặc tuyến pha - tần số của tầng khuếch đại.

ZV =
(2)

Trở kháng lối vào và lối ra

(3)

Méo tần số

UV
IV

Zr =
.

Ur
Ir

.

Méo tần số là méo do độ khuếch đại của mạch khuếch đại bị gi ảm ở vùng hai đ ầu gi ải t ần. ở vùng t ần
số thấp có méo thấp Mt, ở vùng tần số cao có méo tần số cao MC. Chúng được xác định theo biểu thức:

Mt =

K0
;
Kt

MC =

Trong đó:

K0
KC

K0 là hệ số khuếch đại ở vùng tần số trung bình.

KC là hệ số khuếch đại ở vùng tần số cao.
Kt là hệ số khuếch đại ở vùng tần số thấp.
(4)

Méo phi tuyến
Méo phi tuyến là khi UV chỉ có thành phần tần số ω mà đầu ra ngoài thành phần hài cơ bản ω còn xuất
^

hiện các thành phần hài bậc cao n ω (n = 2, 3, 4...) với biên độ tương ứng
tuyến là do tính chất phi tuyến của các phần tử như tranzito gây ra.

^

^

U 2 , U 3 ,......U n

giảm dần. Méo phi

Hệ số méo phi tuyến được tính:
)

)
)
U 2 2 + U 32 + ... + U n 2
γ =
%
)
U1
(5)

Hiệu suất của tầng khuếch đại

Hiệu suất của một tầng khuếch đại là đại lượng được tính b ằng t ỷ s ố gi ữa cơng su ất tín hi ệu xoay
chiều đưa ra tải Pr với công suất một chiều của nguồn cung cấp P0.
2


η=

Pr
%
P0

Câu 2.2. Định nghĩa và phân loại hồi tiếp trong mạch khuếch đại ? Nêu tóm tắt ảnh hưởng của hồi
tiếp âm đến mạch khuếch đại ?
-

Định nghĩa : Hồi tiếp là ghép một phần tín hiệu ra (điện áp hoặc dòng điện) c ủa bộ khu ếch đ ại v ề đ ầu
vào thông qua mạch hồi tiếp.

-

Phân loại hồi tiếp:
Hồi tiếp dương: tín hiệu hồi tiếp cùng pha với tín vào, hồi tiếp dương sẽ làm bộ khuếch đại mất ổn định,
do đó nó khơng được sử dụng trong mạch khuếch đại, hồi ti ếp d ương đ ược s ử d ụng trong m ạch t ạo dao
động.
Hồi tiếp âm: tín hiệu hồi tiếp ngược pha với tín hi ệu vào, hồi ti ếp âm đóng vai trị r ất quan tr ọng trong
mạch khuếch đại. Nó cải thiện các tính chất của mạch khuếch đại.
XV

−

XR

K
Xht
−

K ht
Sơ đồ khối bộ khuếch đại có hồi tiếp.

- Trong hồi tiếp âm có hồi tiếp âm một chiều và hồi tiếp âm xoay chiều.
+ Hồi tiếp âm một chiều được dùng để ổn định điểm làm việc tĩnh.
+ Hồi tiếp âm xoay chiều được dùng để ổn định các tham số của bộ khuếch đại.
- Mạch điện bộ khuếch đại có hồi tiếp được phân làm 4 loại:
+ Hồi tiếp nối tiếp điện áp: Tín hiệu đưa về đầu vào nối tiếp với nguồn tín hi ệu vào và t ỷ l ệ v ới đi ện áp
đầu ra.
+ Hồi tiếp nối tiếp dịng điện: Tín hiệu đưa về đầu vào nối tiếp với ngu ồn tín hi ệu vào và t ỷ l ệ v ới dòng
điện ra.
+ Hồi tiếp song song điện áp: Tín hiệu đưa về đầu vào song song v ới ngu ồn tín hi ệu vào và t ỷ l ệ v ới đi ện
áp đầu ra.

+ Hồi tiếp song song dịng điện: Tín hiệu đưa về đầu vào song song v ới ngu ồn tín hi ệu vào và t ỷ l ệ v ới
dòng điện ra.
- Ảnh hưởng của hồi tiếp âm đến tầng khuếch đại
(1) Làm giảm hệ số khuếch đại.
(2) Hồi tiếp âm làm ổn định hệ số khuếch đại
(3) Làm thay đổi trở kháng vào, trở kháng ra của mạch.
(4) Tăng độ rộng dải thông

3


Câu 2.3. Trình bày về mạch khuếch đại mắc theo kiểu E chung ?
Thường thì Rn khá nhỏ, R1//R2 >> rbe nên bỏ qua R1, R2 và nội trở của nguồn tín hiệu ta có:
+12V

+UCC

R1

+

Cv

B

C

Cr

+

Ur
R2 RE

+

Uv

IB

Rc

rBE IB

Uv

rCE

Rc

Ur

E

CE

Sơ đồ Emitơ chung

Sơ đồ tương đương Emitơ chung cung

Phương trình đường tải:
Vì nên:
Điện trở tải xoay chiều:
Điện trở tải một chiều:

ZV =

UV
= rbe
Iv

Zr =

Ur
= rCE / / RC ≈ RC
Ir

Trở kháng vào của mạch:

Trở kháng ra:
Hệ số khuếch đại dòng

Ki =

I C β I B .( RC / / rCE ) β ( RC / / rCE )
=
=
≈β
IV
RC .I B

RC

Hệ số khuếch đại điện áp:

KU =

S=

β I .( R / / r )
β .( RC / / rCE )
Ur
= − B C CE = −
= − S .( RC / / rCE ) = − S .RC
UV
I B .rbe
rbe

∆I C
β
=
∆U BE rbe

(Vì rCE >> RC)

là hỗ dẫn của tranzito.

4


rbe = rb + β re ≈ β .

UT
U
≈ β. T
IE0
IC 0

(UT là điện áp nhiệt, UT = 26mV ở 250C)

Góc pha: Tín hiệu ra ngược pha tín hiệu vào

5


Câu 2.4 Trình bày các tham số đặc trưng của tầng khuếch đại C chung
+Ucc

R1

r Brbe
E

Cv

IB

RrCE
CE

Uv

Cr

+
Uv

R2

Ur

RE

+

RE

Ur

Hình 1-23. Sơ đồ Colecto chung

Hình 1-24. Sơ đồ tương đương Colecto chung

Hệ số khuếch đại điện áp:
U
( β + 1) I B .RE
( β + 1).RE
KU = r =
=
≈1
UV I B .rbe + ( β + 1) I B .RE rbe + ( β + 1).RE

(1-21)

Hệ số khuếch đại dòng điện:
I
( β + 1) I B
Ki = r =
= ( β + 1)
IV
IB
(1-22)
Trở kháng vào:
ZV =

UV I B rbe + ( β + 1) I B .RE
=
= rbe + ( β + 1) RE
IV
IB

(1-23)

Trở kháng ra:

Zr =

U rhm
I rngm

Urhm là điện áp ra khi hở mạch đầu ra.
Irngm là dòng điện ra khi ngắn mạch đầu ra.

( β + 1).RE
U rhm = KU .UV ≈
.UV
rbe + ( β + 1).RE
I rngm = I B + β I B =

⇒

UV
( β + 1)
rbe

( β + 1).RE
( β + 1).RE
.UV
r + ( β + 1).RE
r + ( β + 1).RE
r
Z r = be
= be
= be / / RE
UV
( β + 1)
β +1
( β + 1)
rbe
rbe

(1-24)
6

7


Câu 2.5 Trình bày các đặc trưng cơ bản của tầng khuếch đại B chung
+Ucc

Rc
Cv

IV

R1

rCE

+
Cr

+

RE

CB

IB

IB

Rc

Ur

R2

Hình 1-25. Sơ đồ Bazo chung

Hình 1-26. Sơ đồ tương đương Bazo chung

Hệ số khuếch đại điện áp:
KU =

IE

Ur

rbe
rBE

+

Uv

RE

Uv

U r β I B .RC β
=

= .RC = S .RC
UV
I B .rbe
rbe

(1-25)

Trở kháng vào của mạch:

IV + β I B + I B − I E = 0

⇒

UV
U
+ ( β + 1) I B − V = 0
ZV
RE
UV
U
U
− ( β + 1) V − V = 0
ZV
rbe RE
1
β +1 1
=
+
ZV
rbe

RE

ZV =
⇒
(1-26)

rbe
/ / RE
β +1

Hệ số khuếch đại dòng:

Ur
R
Z
I
K i = r = C = KU . V
IV UV
RC
ZV

Thay KU vào ta có:

8


rbe
) / / RE
β
RE

β +1
K i = .RC .
=
≈1
rbe
rbe
RC
RE +
β +1
(

(1-27)

Trở kháng ra:
Zr = rCE//RC ≈ RC

9


Câu 2.6. Khái niệm khuếch đại cơng suất ? Trình bày về chế độ công tác và điểm làm việc của tầng
khuếch đại công suất ?
Khái niệm : Tầng khuếch đại công suất là tầng khuếch đại cuối cùng c ủa b ộ khu ếch đ ại, có tín hi ệu vào
lớn. Nó có nhiệm vụ khuếch đại cho ra tải một cơng suất l ớn nh ất có th ể đ ược, v ới đ ộ méo cho phép vào
bảo đảm hiệu suất cao.
Các tham số cơ bản của tầng khuếch đại công suất là:
- Hệ số khuếch đại công suất Kp là tỷ số giữa công suất ra và công suất vào :

Kp =
- Hiệu suất là tỷ số công suất ra và công suất cung cấp một chiều P0:

P
η= r
P0

Pr
PV

.%

Hiệu suất càng lớn thì cơng suất tổn hao trên cực góp của tranzito càng nhỏ.
Chế độ cơng tác và điểm làm việc của tầng khuếch đại công suất :
Tuỳ thuộc vào điểm là việc tĩnh của tranzito mà t ầng khu ếch đ ại công su ất có th ể làm vi ệc ở các ch ế
độ A, AB, B và C :
Chế độ A là chế độ mà điểm làm việc tĩnh của Tranzito nằm gi ữa đường t ải m ột chi ều, ở ch ế đ ộ này tín
hiệu được khuếch đại cả hai bán chu kỳ. Ở chế độ này dịng tĩnh ln l ớn h ơn biên đ ộ dòng đi ện ra nên
méo nhỏ nhưng hiệu suất rất thấp (η<50%), chế độ này chỉ dùng khi yêu cầu công suất ra nhỏ.
Chế độ B là chế độ mà điểm làm việc tĩnh của Tranzito là đi ểm chuy ển ti ếp gi ữa vùng t ắt và vùng
khuếch đại của nó. Ở chế độ này tín hiệu được khuếch đ ại m ột n ửa chu kỳ. Nh ư v ậy ch ế đ ộ B có dịng tĩnh
bằng khơng nên hiệu suất cao (trên dưới 78%).

10


0

0

Dạng dịng điệnICra ứng với các chế độ cơng tác của Tranzito.
PCmax
PCmax

0

IC
c)

(C)

Khu vực bão hòa
A
AB
B
0

Khu vực tắt
b)

t

IB=0
UCC

UCE

Điểm làm việc của các chế độ khuếch đại

(A
IC0
IC

(A)
IC0

IC

0

11


Chế độ AB là chế độ mà điểm làm việc tĩnh của Tranzito là đi ểm gi ữa ch ế đ ộ A và ch ế đ ộ B. Ở ch ế đ ộ này
tín hiệu được khuếch đại hơn một nửa chu kỳ. Lúc này dòng tĩnh bé h ơn ch ế đ ộ A nên hi ệu su ất cao h ơn
(η<70%). Chế độ AB và B có hiệu suất cao nhưng méo lớn. Để gi ảm méo ng ười ta dùng m ạch khu ếch đ ại
kiểu đẩy kéo.
Chế độ C là chế độ mà điểm làm việc tĩnh của Tranzito nằm trong vùng t ắt. Ở ch ế d ộ này tín hi ệu đ ược
khuếch đại nhỏ hơn một nủa chu kỳ. Nó được dùng trong các mạch khu ếch đ ại cao t ần có t ải là khung
cộng hưởng để chọn lọc sóng hài mong muốn và có hiệu suất cao.

12


Câu 2.7 Vẽ mạch điện, tính cơng suất ra lớn nhất và hiệu suất của tầng công suất chế độ A,s ơ đồ E chung
^

^

U r .I r
Pr ~ =
2 2

Dạng tín hiệu trên đặc tuyến ra

Nếu bỏ qua vùng tắt và vùng bão hòa của Tranzito từ đồ thị hình 1-47 ta thấy:
^

U rmax ≈ U CE 0 =

U CC
2

+Ucc

^

I rmax ≈ I C 0

RB

Công suất ra lớn nhất:

Pr ~ max =

Cr
+

Cv

U CC .I C 0
4

Rc

+

Ur

Uv

Công suất nguồn cung cấp cho mạch:

P0 = U CC .I C 0
Hình 1-46. Tầng cơng suất mắc E chung

Ta có hiệu suất cực đại của mạch là:
H=

Pr ~ max
1
.100% = .100% = 25%.
P0
4

(1-43)

Hiệu suất này có đượcIB=
là 0đã bỏ qua vùng tắt và vùng bão hòa, trên thực tế hiệu suất
cực đại của mạch nhỏ hơn 25%.
Nếu đầu ra ghép điện dung với tải thì hiệu suất ra cịn nhỏ hơn nữa vì tín hiệu bị tổn
hao trên RC.
Để tăng hiệu suất cho mạch người ta thường ghép biến áp với tải. Khi đó vừa phối

hợp được trở kháng với tải vừa khơng bị tổn hao công suất nguồn do điện trở thuần của
cuộn cảm là rất nhỏ.
UCE0

UCE

t

13


Câu 2.8 Vẽ và giải thích nguyên lý hoạt động của tầng khuếch đại công suất đẩy kéo song song

+Ucc
T1

R1

Q1

BA1

Uv

Ir

BA2

R2

W1
W1

W2

Ur

Rt

T2Q2

Mạch có thể làm việc ở chế độ B hoặc AB. Nếu chọn R 1 và R2 để giá trị điện áp một chiều
trên cực Bazo của T1 và T2 thỏa mãn thì mạch làm việc ở chế độ AB. Nếu muốn mạch làm
việc ở chế độ B tức là điện áp một chiều trên cực Bazo của T 1 và T2 bằng khơng, khi đó chỉ
việc bỏ R1 và nối tắt R2.
Nguyên lý làm việc của mạch:
Với nửa chu kỳ dương của tín hiệu qua BA1 cực Bazo của T 1 dương nên T1 sẽ khuếch
đại, cực Bazo của T2 âm nên T2 tắt . Trên cuộn W1 nối với cực Collectơ của T1 sẽ có dịng
IC1 = β1.IB1, dịng này sẽ qua BA2 đưa ra tải, còn trên cuộn W 1 nối với cực Colecto của T2
khơng có dịng do T2 tắt.
Với nửa chu kỳ âm của tín hiệu qua BA1 cực Bazo của T 2 dương nên T2 sẽ khuếch đại,
cực Bazo của T1 âm nên T1 tắt . Trên cuộn W1 nối với cực Colecto của T2 sẽ có dịng
IC2
= β2.IB2, dịng này sẽ qua BA2 đưa ra tải, còn trên cuộn W 1 nối với cực Colecto của T 1 khơng
có dịng do T1 tắt.
Như vậy trên tải sẽ có đủ hai nửa chu kỳ tín hiệu đã được khuếch đại.
Để tính cơng suất và hiệu suất của mạch thì chỉ cần tính trong một nửa chu kỳ tín hiệu. Vì
hiệu suất và cơng suất của hai chế độ AB và B là gần bằng nhau nên để đơn giản ta tính
cơng suất và hiệu suất ra ở chế độ B.

14


Câu 2.9 Vẽ sơ đồ và giải thích nguyên lý hoạt động của tầng khuếch đại công suất đẩy kéo nối tiếp dùng 2
transistor cùng loại

+Ucc
R1

RC
T1

Cv
T3

+

Uv

T2
R2

RE

Rt

-Ucc
Vì tầng ra là đẩy kéo dùng Tranzito cùng loại nên trước nó là tầng đảo pha tầng đảo
pha là T3 nó có nhiệm vụ đảo pha tín hiệu để đưa tới đầu vào T 1 và T2. Phải chọn RC và RE
thỏa mãn để tín hiệu ta khơng bị méo, đồng thời phải định thiên sao cho khi khơng có tín

hiệu vào điện áp một chiều trên coletơ của T 2 và emitơ của T1 bằng khơng để khơng có
dịng một chiều qua tải.
Với nửa chu kỳ dương tín hiệu tại collectơ của T 3 ngược pha tín hiệu vào nên trở thành
nửa chu kỳ âm do đó T 1 tắt cịn tín hiệu trên emitơ đồng pha tín hiệu vào nên vẫn là nửa
chu kỳ dương do đó T 2 thơng, lúc này trên tải có dịng điện tỷ lệ với nửa chu kỳ dương của
tín hiệu. Dịng điện chạy từ đất, qua Rt, qua T2 về -UCC.
Với nửa chu kỳ âm tín hiệu tại collectơ của T 3 ngược pha tín hiệu vào nên trở thành nửa
chu kỳ dương do đó T1 thơng cịn tín hiệu trên emitơ đồng pha tín hiệu vào nên vẫn là nửa
chu kỳ âm do đó T2 tắt, lúc này trên tải có dịng điện tỷ lệ với nửa chu kỳ âm của tín hiệu.
Dịng điện chạy từ +UCC, qua T1, qua Rt về đất.

15


b.

Câu 2.10 Vẽ sơ đồ và giải thích nguyên lý hoạt động của tầng khuếch đại công suất đẩy kéo nối tiếp dùng
2 transistor khác loại
+Ucc
Dạng tín hiệu khi tầng đẩy kéo làm việc ở chế độ
UBE0
B(a) và chế độ AB(b)
T1
Cv

UBE0

+

Uv

T2

Rt

-Ucc

Tầng đẩy kéo dùng tranzito khác loại
IB0
T1 và T2 làm việc ở chế độ B và thay nhau khuếch
đại hai nửa chu kỳ tín hiệu như mạch
đẩy kéo dùng tranzito cùng loại. Với mạch này sẽ xẩy ra méo tín hiệu ra vùng chuyển tiếp
của nửa chu kỳ dương và nửa chu kỳ âm của tín hiệu do tính phi tuyến của đặc tuyến vào,
gần gốc toạ độ không thẳng. Để tránh vùng méo người ta đưa tín hiệu vào vùng tuyến tính
của đặc tuyến, bằng cách dịch nửa chu kỳ dương sang phải một đoạn là U BE0, và dich nửa
chu kỳ âm sang trái một đoạn là U BE0 (tức là cung cấp cho UIB0
BE0 của T1 và T2 điện áp ban
đầu). Hay là dịch đặc tuyến vào của T 1 sang trái một đoạn là UBE0, và dịch đặc tuyến của T 2
sang phải một đoạn là UBE0 nếu giữ cố định tín hiệu vào . Khi đó mạch sẽ làm việc ở chế độ
AB.

IB2

IB1

T2
T1

Để tầng khuếch đại làm việc ở chế độ AB mạch điện sẽ như hình 1-60.a, theo mạch điện ta
có 2UDT = UBE01 + UEB02, tức là UBE0 mỗi tranzito đã được cấp điện áp ban đầu là UDT. Mạch có

thể dùng nguồn đơn như hình 1-60.b, khi đó đầu ra phải có CR để ngăn dòng một chiều qua
tải đồng thời nạp điện ở nửa chu kỳ dương để cấp cho T2 ở nửa chu kỳ âm
16

IB


17


Câu 2.11 Vẽ và tính cơng suất ra lớn nhất và hiệu suất của tầng khuếch đại đẩy kéo nối tiếp chế độ
B

Đường tải xoay chiều

Ta có thể tính cơng suất ra và hiệu suất lớn nhất của mạch như sau:
^

^

U r .Ir
Pr ~ =
UCC
Hình 1-57. Đường tải xoay chiều và2 dạng tín hiệu ra.
UCEmax
Cơng suất ra của mạch:
UCE
IC0
^
^

U rmax . I rmax
Pr ~ max =
2
^
UCEmin
Công suất ra cực đại:
IC
UR
^

U rmax = U CEmax − U CE min ≈ U CC
^

^

I rmax = I Cmax ≈
Căn cứ vào đồ thị hình 1-57 ta thấy:

U CC
Rt

Pr ~ max =
Như vậy cơng suất ra cực đại của mạch là:

2
U CC
2.Rt

18

P0 = iTB .U CC
π

Công suất của nguồn cung cấp:

^

1 ^
2. I Cmax
iTB = ∫ I Cmax sin(ωt ).d (ωt ) =
π 0
π

⇒

^

2
2.U CC
2. I Cmax
P0 =
.U CC =
π
π .Rt

Hiệu suất lớn nhất của mạch:
H=

Pr ~ max

π
.100% = .100% = 78,5%
P0
4

19


Câu 2.12. Nêu các tính chất cơ bản và vẽ đặc tuyến truyền đạt của bộ khuếch đại thuật toán ?
Các tính chất cơ bản :
Bộ khuếch đại thuật tốn (KĐTT) là IC khuếch đại có h ệ s ố khu ếch đ ại r ất l ớn, tr ở kháng vào l ớn, tr ở
kháng ra nhỏ. Bộ khuếch đại thuật tốn đóng vai trị quan trọng và đ ược dùng r ộng rãi trong khu ếch đ ại,
tạo tín hiệu sin, xung, trong mạch ổn áp, bộ lọc tích cực…
+E
UP
UN

+ UN điện áp vào cửa đảo
+ UP điện áp vào cửa thuận

Khi đưa tín vào cửa thuận
thì tín hiệu ra đồng pha
+ Bộ khuếch đại thuật toán được cấp nguồn đối với tín hiệu vào. Khi đưa
tín hiệu vào cửa đảo thì
-E xứng ±E.
tín hiêu ra ngược pha tín
Ký hiệu của bộ KĐTT+ Ud là điện áp vào hiệu: Ud = UP - UN
hiệu vào.
Ud

+ UR điện áp lối ra

- Bộ khuếch đại thuật tốn lý tưởng có các tính chất sau:
+ Trở kháng vào ZV = ∞.
+ Trở kháng ra ZR = 0.
+ Hệ số khuếch đại K0 = ∞.
Vẽ đặc tuyến truyền đạt :

Đặc tuyến truyền đạt của bộ KĐTT

20


Câu 2.13 Tìm điều kiện của mạch dao động điều hòa dùng phương pháp hồi tiếp dương, đặ điểm
và nêu yêu cầu cảu mạch tự dao động điều hòa
U ht = K .K ht .UV

UV
Nếu đặt vào đầu a tín hiệu

ta có

K .K ht = 1

nếu giả thiết rằng

thì

U ht = U V

. Vậy tín hiệu

U ht

vào của mạch khuếch đại và tín hiệu hồi tiếp
bằng nhau cả về biên độ và pha nên nối a với a’ thì tín hiệu ra vẫn
khơng thay đổi. Lúc đó ta có sơ đồ khối của mạch tạo dao động làm việc theo nguyên tắc hồi tiếp.
Như vậy trong sơ đồ này mạch chỉ dao động tại tần số mà nó thoả mãn:
K .K ht = 1

(3-1)
Với

K

K ht

và

là những số phức nên viết lại:
K .K ht = K .K ht .exp[j (ϕk + ϕ K ht )] = 1

.

(3-2)

trong đó:
K: Mođun hệ số khuếch đại.
Kht: Mođul hệ số hồi tiếp.

ϕK
: Góc dịch pha của bộ khuếch đại.

ϕ Kht
: Góc dịch pha của mạch hồi tiếp.
Từ biểu thức (3-2) ta có:
 K .K ht = 1

ϕ = ϕ K + ϕ Kht = 2nπ

( 3 − 3)
( 3 − 4)
n = 0; ±1; ±2.....
với
Đặc điểm và yêu cầu
- Mạch dao động là mạch khuếch đại, nó là mạch khuếch đại tự điều khiển bằng hồi tiếp dương. Năng
động lấy từ nguồn một chiều.

lượng dao

- Muốn có dao động thì phải thỏa mãn điều kiện: K.Kht = 1 và ϕK + ϕht = 2nπ.
- Mạch phải có ít nhất một phần tử tích cực để biến năng lượng một chiều thành năng lượng xoay chiều.
- Mạch phải có một khâu điều chỉnh hay một phần tử phi tuyến để ở trạng thái xác lập biên độ dao động là không
đổi.

21


Câu 2.14 Vẽ mạch dao động Sin ghép biến áp giải thích các phần tử trong mạch và giải thích nguyên lý

+Ucc
*
R1

L1

C

L
*

Cr

C1

Ur

R2
RE

CE

Hình 3-3. Mạch dao động ghép biến áp

ϕK
Mạch sử dụng biến áp để đưa tín hiệu hồi tiếp trở về. Mạch khuếch đại mắc Emiter chung nên

ϕ Kht
mãn điều kiện cân bằng pha thì

= π, để thỏa

= π, do đó cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp phải quấn ngược chiều. Khi thỏa mãn
f dd =

cả điều kiện cân bằng biên độ thì mạch sẽ phát sinh dao động tại tần số:

1
2π LC

.

22


Câu 2.15 Trình bày điều kiện về pha của mạch dao động sin 3 điểm
Mạch dao động sin ba điểm có thể dùng tranzito hay IC để khuếch đại. Ta xét mạch dùng IC khuếch đại thuật
tốn có cửa thuận nối đất và có hệ số khuếch đại là K. Khung dao động chứa ba phần tử điện kháng thứ tự là X1,
X2, X3.
Từ mạch điện ta có:
X1
K ht =
X1 + X 3
(3-6)

K .K ht ≥ 1

K ht

Để mạch dao động được cần

mà K < 0 nên cần
< 0 mặt khác tại tần số dao động có:
X1 + X2 + X3 = 0
(3-7)
Từ (3-6) và (3-7) ta thấy X1, X2 phải cùng dấu và khác dấu với X3 , để thỏa mãn điều kiện này phải có:
+ X1, X2 > 0 và X3 < 0. Ta có mạch dao động ba điểm điện cảm.
+ X1, X2 < 0 và X3 > 0. Ta có mạch dao động ba điểm điện dung.
Khi thỏa mãn thêm điều kiện cân bằng biên độ (tức là K.K ht =1) thì mạch sẽ phát sinh dao động, và tần số dao
động của mạch là nghiệm của phương trình:
X1 + X2 + X3 = 0
Mạch dao động ba điểm điện cảm hình 3-5 và mạch dao động ba điểm điện dung hình 3-6.
f dd =

1
2π ( L1 + L2 )C

Mạch điện hình 3-5 cho tần số dao động
f dd =
Mạch điện hình 3-6 cho tần số dao động

1
2π LC

+Ucc

R1

Rc

+Ucc

C2

R1

+
C1

Rc

Cv

CE

C
RE

L2

Hinh 3-5. Mạch dao động ba điểm
điện cảm.

C1

+

R2

+

R2

L1

+

+

CE

RE

C2

L

C

Hinh 3-6. Mạch dao động ba điểm
điện dung.

23


Câu 2.16 Tìm điều kiện dao động và tần số dao động của mạch cầu viên
U
1
K ht = ht =
.
U R 1 + R1 + C2 + j (ω R C − 1 )

1 2
R2 C1
ω R2C1
Nếu chọn C1 = C2 = C và R1 = R2 = R ta có:
K ht =

U ht
1
=
U R 3 + j (ω RC −

1
)
ω RC

.

ω RC −
Tại tần số dao động ta có

⇒ f dd =

1
1
= 0 ⇒ ωdd =
ω RC
RC

1
2π RC

(3-14)

K ht =

ϕ K ht
Khi đó

(3-13)

= 0 và

1
3

Để mạch có thể dao động thì phải thỏa mãn điều kiện cân bằng pha và cân bằng biên độ, nên mạch khuếch đại
phải có:

ϕK = 0
tức là tín hiệu hồi tiếp phải được đưa về cửa thuận.
và

K=3
Từ mạch dao động cầu Viên (hình 3-11) ta thấy mạch khuếch đại là khuếch đại thuận nên:
K = 1+

R2
= 3 ⇒ R2 = 2 R1
R1

.

f dd =
Tần số dao động :

1
2π RC

24


Câu 2.17 Trình bày các tính chất cơ bản và tham số của mạch thạch anh
. Thạch anh có những đặc tính vật lý rất đáng quý như độ bền cơ học cao, ít chịu ảnh hưởng của nhiệt độ và các tác
dụng hoá học
1
1
).
j.ω.C q j.ω.C p
ω 2 .L q .C q − 1
Zq = X q =
= j.
1
1
ω.( C p + C q − ω 2 .L q .C q .C p )
+ j.ω.L q +
j.ω.C q
j.ω.C p
( j.ω.L q +

(3-15)

j.Xq

0

fq

fP

f

Đặc tính điện kháng của thạch anh

Mạch dao động thạch anh có hai tần số cộng hưởng: một tần số cộng hưởng nối tiếp fq ứng với Zq = 0 và một
∞
tần số cộng hưởng song song fp ứng với Zp = .

fq =

1

fp =

2π. L q .C q

C p + Cq
Cq
1
= fq . 1+
2π L q .C q .C p
Cp

Ta có :
và
Cp càng lớn so với Cq thì fp càng gần với fq. Đặc tính trở kháng của thạch anh theo tần số biểu diễn ở hình 314. Thường sản xuất thạch anh với tần số fq = 1khz đến 100Mhz. Các thạch anh tần số thấp hơn ít được sản xuất,
và loại này kích thước lớn và đắt tiền.
Các tính chất về điện của thạch anh có thể tóm tắt như sau:
+ Phẩm chất cao Q =
Lq

10 4 ÷ 10 5
R td =

Cq

Lq
C q .rq

+ Tỷ số
rất lớn, do đó trở kháng tương đương của thạch anh
rất lớn.
C q << C p
+
.
+ Tính tiêu chuẩn của thạch anh rất cao, với khung dao động thạch anh có thể đạt được độ ổn định tần số là:
∆f
≈ 10 −6 ÷ 10 −10
f0

Hình 3-15.

25