Tài liệu Chương 2: Các mạch tạo dao động doc

22
CHỈÅNG 2
CẠC MẢCH TẢO DAO ÂÄÜNG
Chỉång ny nhàòm trçnh by cạc váún âãư vãư tảo dao âäüng, âiãưu kiãûn v âàûc âiãøm mảch
tảo dao âäüng, äøn âënh biãn âäü v táưn säú dao âäüng, phỉång phạp tênh toạn cạc mảch dao
âäüng 3 âiãøm âiãûn cm, 3 âiãøm âiãûn dung, mảch clapp, mảch dao âäüng ghẹp biãún ạp, mảch
dao âäüng thảch anh, mảch dao âäüng RC
2.1. Cạc váún âãư chung vãư tảo dao âäüng
Mảch dao âäüng cọ thãø tảo ra cạc dảng dao âäüng :
- hçnh Sine (âiãưu ha) - xung chỉỵ nháût.
- xung tam giạc. - xung ràng cỉa
Åí âáy ta xẹt tảo dao âäüng hçnh Sine (âiãưu ho) vç âáy l dảng dao âäüng cå bn.
Cạc mảch dao âäüng hçnh Sine thỉåìng âỉåüc dng trong cạc hãû thäúng thäng tin, trong
cạc mạy âo, mạy kiãøm tra, trong cạc thiãút bë y tãú Cạc pháưn tỉí têch cỉûc dng âãø tảo dao
âäüng nhỉ ân âiãûn tỉí, transistor lỉåỵng cỉûc, FET, KÂTT, hồûc nhỉ diode tunel, diode gun.
- Ân dng khi cáưn cäng sút ra låïn, táưn säú tỉì tháúp âãún ráút cao.
- KÂTT khi táưn säú u cáưu tháúp v trung bçnh.
- Transistor khi táưn säú u cáưu cao.
• Tham säú cå bn ca mảch dao âäüng
- Táưn säú dao âäüng.
- Biãn âäü âiãûn ạp ra.
- Âäü äøn âënh táư
n säú dao âäüng (nàòm trong khong 10
- 2
÷ 10
- 6
)
- Cäng sút ra.
- Hiãûu sút ca mảch.
• Ngun tàõc cå bn âãø tảo mảch âiãưu ha

- Tảo dao âäüng bàòng häưi tiãúp dỉång.
- Tảo dao âäüng bàòng phỉång phạp täøng håüp mảch.

23
Chổồng naỡy khaớo saùt maỷch dao õọỹng theo nguyón từc maỷch dao õọỹng bũng họửi tióỳp
dổồng.
2.2. ióửu kióỷn dao õọỹng vaỡ õỷc õióứm cuớa maỷch dao õọỹng
2.2.1. ióửu kióỷn õóứ maỷch dao õọỹng






(A): Khọỳi khuóỳch õaỷi coù hóỷ sọỳ khuóỳch õaỷi :
K
= K.e
j

k

(B): Khọỳi họửi tióỳp coù hóỷ sọỳ truyóửn õaỷt :
K
ht
= K.e
j

ht

X

r
=
K
ht
. X
r

Maỡ X
r
=
K
. X
v

X
r
=
K
.
K
ht
.X
v

Maỷch chố dao õọỹng khi X
v
= X
r
, nghộa laỡ luùc õoù ta coù thóứ nọỳi õióứm a vaỡ a vaỡ tờn hióỷu
lỏỳy ra tổỡ maỷch họửi tióỳp õổồỹc õổa trồớ laỷi õỏửu vaỡo (Maỷch

õióỷn khọng coù tờn hióỷu vaỡo maỡ coù
tờn hióỷu ra).
Vỏỷy õióửu kióỷn õóứ maỷch dao õọỹng laỡ :
X
r
= X
v

K
.
K
ht
= 1
Hay laỡ : K K
ht
. e
j (

k +

ht)
= 1 (*)
Trong õoù :
K : module hóỷ sọỳ khuóỳch õaỷi
k
: goùc pha cuớa bọỹ khuóỳch õaỷi
K
ht
: module hóỷ sọỳ họửi tióỳp

ht
: goùc pha cuớa maỷch họửi tióỳp
Tổỡ (*)



=+=
=
)2(n2
)1(1K.K
htk
ht

Vồùi n = 0, 1, 2,
K (A)
_
K
ht
(B)
_
X
r
X
V

X

r

a

a


Hỗnh 2.1. Sồ õọử khọỳi thọứng quaùt cuớa maỷch dao õọỹng

24
: tọứng dởch pha cuớa bọỹ khuóỳh õaỷi vaỡ cuớa maỷch họửi tióỳp, bióứu thở sổỷ dởch pha giổợa
X
r
vaỡ X
v
.
Bióứu thổùc (1) : õióửu kióỷn cỏn bũng bión õọỹ, cho bióỳt maỷch chố coù thóứ dao õọỹng khi hóỷ
sọỳ khuóỳch õaỷi cuớa bọỹ khuóỳch õaỷi buỡ õổồỹc tọứn hao do maỷch họửi tióỳp gỏy ra.
Bióứu thổùc (2) : õióửu kióỷn cỏn bũng pha cho thỏỳy dao õọỹng chố coù thóứ phaùt sinh khi tờn
hióỷu họửi tióỳp vóử õọửng pha vồùi tờn hióỷu vaỡo.
2.2.2. ỷc õióứm cuớa maỷch dao õọỹng
1. Maỷch dao õọỹng cuợng laỡ mọỹt maỷch khuóỳch õaỷi, nhổng laỡ maỷch khuóỳch õaỷi tổỷ õióửu
khióứn bũng họửi tióỳp dổồng tổỡ õỏửu ra vóử õỏửu vaỡo. Nng lổồỹng tổỷ dao õọỹng lỏỳy tổỡ nguọửn
cung cỏỳp mọỹt chióửu.
2. Maỷch phaới thoớa maợn õióửu kióỷn cỏn bũng bión õọỹ vaỡ pha.
3. Maỷ
ch phaới chổùa ờt nhỏỳt mọỹt phỏửn tổớ tờch cổỷc laỡm nhióỷm vuỷ bióỳn õọứi nng lổồỹng
mọỹt chióửu thaỡnh xoay chióửu.
4. Maỷch phaới chổùa mọỹt phỏửn tổớ phi tuyóỳn hay mọỹt khỏu õióửu chốnh õóứ õaớm baớo cho
bión õọỹ dao õọỹng khọng õọứi ồớ traỷng thaùi xaùc lỏỷp.
2.3. ỉn õởnh bión õọỹ dao õọỹng vaỡ tỏửn sọỳ dao õọỹng
2.3.1. ỉn õởnh bión õọỹ dao õọỹng
Khi mồùi õoùng maỷch, nóỳu õióửu kióỷn cỏn bũng pha õổồỹc thoớa maợn taỷi mọỹt tỏửn sọỳ naỡo

õoù, õọửng thồỡi KK
ht
> 1 thỗ maỷch phaùt sinh dao õọỹng ồớ tỏửn sọỳ õoù. Ta noùi maỷch ồớ traỷng thaùi
quaù õọỹ. ớ traỷng thaùi xaùc lỏỷp bión õọỹ dao õọỹng khọng õọứi ổùng vồùi K.K
ht
= 1.
óứ õaớm baớo bión õọỹ ồớ traỷng thaùi xaùc lỏỷp, coù thóứ thổỷc hióỷn caùc bióỷn phaùp sau õỏy :
- Haỷn chóỳ bión õọỹ õióỷn aùp ra bũng caùch choỹn trở sọỳ õióỷn aùp nguọửn cung cỏỳp mọỹt
chióửu thờch hồỹp.
- Dởch chuyóứn õióứm laỡm vióỷc trón õỷc tuyóỳn phi tuyóỳn cuớa phỏửn tổớ tờch cổỷc nhồỡ thay
õọứi õióỷn aùp phỏn cổỷc õỷt lón cổỷc õióửu khióứn cuớa phỏửn tổớ khuóỳch õaỷi.
- Duỡng maỷch họửi tióỳp phi tuyóỳn hoỷc duỡng phỏửn tổớ hióỷu chốnh. Vờ duỷ õióỷn trồớ nhióỷt,
õióỷn trồớ thọng cuớa diode.
Tuỡy thuọỹc vaỡo maỷch õióỷn cuỷ thóứ coù thóứ aùp duỷng mọỹt trong caùc bióỷn phaùp trón.

25
2.3.2. ỉn õởnh tỏửn sọỳ dao õọỹng
Vỏỳn õóử ọứn õởnh tỏn sọỳ dao õọỹng lión quan chỷt cheợ õóỳn õióửu kióỷn cỏn bũng pha. Khi
dởch pha giổợa õióỷn aùp họửi tióỳp õổa vóử vaỡ õióỷn aùp ban õỏửu thay õọứi seợ dỏựn õóỳn thay õọứi cuớa
tỏửn sọỳ dao õọỹng.
ióửu kióỷn cỏn bũng pha : =
K
+
ht
= 2n
Cho n = 0
K
+
ht
= 0

K
,
ht
: phuỷ thuọỹc vaỡo tham sọỳ m, n cuớa caùc phỏn tổớ cuớa maỷch khuóỳch õaỷi vaỡ maỷch
họửi tióỳp vaỡ phuỷ thuọỹc .

K
(m, ) +
ht
(n, ) = 0 (**)
Vi phỏn toaỡn phỏửn vaỡ bióỳn õọứi (**) ta nhỏỷn õổồỹc bióứu thổùc :
d = -



+






+



ht
K
ht

K
dn
n
dm
m
(3)
Tổỡ bióứu thổùc (3) ta suy ra caùc bióỷn phaùp nỏng cao õọỹ ọứn õởnh tỏửn sọỳ :
1. Thổỷc hióỷn caùc bióỷn phaùp nhũm giaớm sổỷ thay õọứi tham sọỳ cuớa maỷch họửi tióỳp (dn) vaỡ
maỷch khuóỳch õaỷi (dm).
- Duỡng nguọửn ọứn aùp.
- Duỡng caùc phỏửn tổớ coù hóỷ sọỳ nhióỷt nhoớ.
- Giaớm aớnh hổồớng cuớa taới õóỳn maỷch dao õọỹng bũng caùch mừc thóm tỏửng õóỷm ồớ õỏửu
ra cuớa tỏửng dao õọỹng.
- Duỡng caùc linh kióỷn coù sai sọỳ nhoớ.
- Duỡng caùc phỏửn tổớ ọứn õởnh nhióỷt.
2. Duỡng caùc bióỷn phaùp nhũm giaớm tọỳc õọỹ thay õọứi goùc pha theo tham sọỳ cuớa maỷch,
nghộa laỡ giaớm
m
K


vaỡ
m
ht


bũng caùch choỹn maỷch dao õọỹng thờch hồỹp.
3. Thổỷc hióỷn caùc bióỷn phaùp laỡm tng tọỳc õọỹ thay õọứi goùc pha theo tỏửn sọỳ, tổùc laỡ bũng

K
,


ht
xung quanh tỏửn sọỳ dao õọỹng bũng caùch sổớ duỷng caùc phỏửn tổớ coù phỏứm chỏỳt cao,
vờ duỷ thaỷch anh.

26
2.4. Caùc phaùp tờnh toaùn maỷch dao õọỹng
2 4.1. Caùc maỷch tổồng õổồng cuớa maỷch dao õọỹng duỡng transistor






z
1
= r
1
+ jx
1
jx
1
(r
1
0)
z
2

= r
2
+ jx
2
jx
2
(r
2
0)
z
3
= r
3
+ jx
3
jx
3
(r
3
0)
ióửu kióỷn dao õọỹng :
x
1
+ x
2
+ x
3
= 0
x
1

, x
2
cuỡng dỏỳu
x
1
, x
2
khaùc dỏỳu
|x
3
| > |x
2
|
* Nóỳu z
1
, z
2
: C z
3
: L
Ta coù maỷch dao õọỹng ba õióứm õióỷn dung (Colpits)







* Nóỳu z
1

, z
2
: L z
3
: C
Ta coù maỷch dao õọỹng ba õióứm õióỷn caớm (Hartley)
+
Z3
Z2
Z1
+
_
Hỗnh 2.2. Sồ õọử maỷch taỷo dao õọỹng duỡng Transito
r
L3
C2
C1
Hỗnh 2.3. Maỷch dao õọỹng ba õióứm
õióỷn dung (Colpits)
L1
L2
C2
Hỗnh 2.4. Maỷch dao õọỹng ba õióứm
õióỷn caớm (Hartley)

27
Thọng thổồỡng duỡng ba maỷch õióỷn õọỹng ba õióứm õióỷn dung vỗ sổỷ ọứn õởnh tọỳt hồn
nhổng ba õióứm õióỷn caớm dóự thổỷc hióỷn.
* Maỷch bióỳn thóứ :

2.4.2.Phổồng phaùp tờnh toaùn.
Coù nhióửu phổồng phaùp, nhổng ồớ õỏy ta xeùt phổồng phaùp thọng duỷng nhỏỳt, õoù laỡ tờnh
toaùn maỷch dao õọỹng theo phổồng phaùp bọỹ khuóỳch õaỷi coù họửi tióỳp.
Xem õióửu kióỷn pha õaợ baớo õaớm (do kóỳt cỏỳu maỷch õaớm nhióỷm).
Ta chố cỏửn cn cổù vaỡo maỷch õióỷn cuỷ thóứ õóứ xaùc õởnh hóỷ sọỳ khuóỳch õaỷi K vaỡ hóỷ sọỳ họửi
tióỳp K
ht
. Sau õoù dổỷa vaỡo õióửu kióỷn cỏn bũng bión õọỹ K.K
ht
= 1 õóứ suy ra caùc thọng sọỳ cỏửn
thióỳt cuớa maỷch, vờ duỷ :
Tờnh õióửu kióỷn tổỷ dao õọỹng cuớa maỷch ba õióứm õióỷn dung duỡng BJT









R
E
, C
E

: thaỡnh phỏửn ọứn õởnh nhióỷt
R
1
, R
2
: phỏn cổỷc
L2 L1C
Hỗnh 2.5. Maỷch dao õọỹng gheùp bióỳn aùp
C3
C2
C1
L
Hỗnh 2.6. Maỷch dao õọỹng Clapp
C
B
E
Lc
C2
C1
Vcc
Ct
R2
R1
CeRe
L
I
V
td

Hỗnh 2.7. Sồ õọử maỷch dao õọỹng ba õióứm õióỷn dung duỡng Transito

r


28
L
C
: cuọỹc caớn cao tỏửn õóứ giaớm aớnh hổồớng tỏửn sọỳ dao õọỹng vóử nguọửn
C
t
: tuỷ lión laỷc cao tỏửn (thoaùt cao tỏửn)
+ Bổồùc 1 : Tờnh hóỷ sọỳ khuóỳch õaỷi k :
K = - S.Z
c
= -
11
21
h
h
Z
c
S : họự dỏựn BJT
Z
c
: trồớ khaùng giổợa Colectồ vaỡ õỏỳt : noù laỡ mọỹt phỏửn trồớ khaùng cuớa khung cọỹng hổồớng.
Z
c
= P
2
.Rt // Z
Vpa

Z
Vpa
: trồớ khaùng vaỡo phaớn aớnh sang nhaùnh Colectồ-emitồ.
Nóỳu R
1
// R
2
>> h
11
ta coù :
Z
Vpa
=
2
11
2
v
n
h
n
Z
=
Trong õoù : n laỡ hóỷ sọỳ phaớn aớnh. 0<n << 1
n = -
2
1
12CE
BE
C

C
Cj
I
:
Cj
I
V
V
==

&
&

0<n << 1 C
1
<< C
2

Rtd laỡ trồớ khaùng cuớa khung cọỹng hổồớng taỷi tỏửn sọỳ cọỹng hổồớng.
Rtd =
r
C
L

L : õióỷn caớm cuớa khung cọỹng hổồớng
C : õióỷn dung cuớa khung cọỹng hổồớng
r : õióỷn trồớ tọứn hao cuớa khung cọỹng hổồớng
P : hóỷ sọỳ gheùp cuớa Transistor vồùi khung cọỹng hổồớng
P =
I

CC
CC
j
Cj
I
CC
CC
j
I
:
Cj
I
V
V
21
21
1
21
21
1td
CE
+
ì=
+
=




&

&

=
n1
1
1
C
C
1
CC
C
C)CC(
CC
2
1
21
2
121
21
+
=
+
=
+
=
+


29
Z

c
=
2
11
2
2
11
2
VPa
2
VPa
2
n
h
)n1(
Rtd
n
h
.
)n1(
Rtd
ZRtdP
Z.Rtd.P
+
+
+
=
+

Z

c
=
2
11
2
11
)n1(hRtdn
h.Rtd
++

K = -
2
11
2
11
11
21
)n1(hRtdn
h.Rtd
.
h
h
++

K =
2
11
2
21
)n1(hRtdn

h.Rtd
++

+ Bổồùc 2 : Xaùc õởnh hóỷ sọỳ họửi tióỳp :
K
ht
=
2
1
12CE
BE
C
C
Cj
I
:
Cj
I
V
V
==

&
&
= - n
+ Bổồùc 3 : Tờnh tờch K.K
ht
:
K.K
ht

= n .
2
11
2
21
)n1(hRtdn
h.Rtd
++

+ Bổồùc 4 : Xaùc õởnh õióửu kióỷn dao õọỹng cuớa maỷch :
K.K
ht
1
(1 + n)
2
+ n
2

11
21
11
h
h
h
Rtd

Rtd. n 0
Dỏỳu = ổùng vồùi trổồỡng hồỹp dao õọỹng xaùc lỏỷp.
Dỏỳu < ổùng vồùi trổồỡng hồỹp quaù õọỹ luùc õoùng maỷch.
+ Bổồùc 5 : Xaùc õởnh hóỷ sọỳ họửi tióỳp cỏửn thióỳt õóứ maỷch tổỷ dao õọỹng õổồỹc.

Thổồỡng n << 1 nón bióứu thổùc trón coù thóứ vióỳt :
n
2
.
11
21
11
h2
h
n2
h
Rtd

Rtd + 1 0 (*)
n
2
- 2n
Rtd
h
2
h
1121
+ 0
Giaới phổồng trỗnh bỏỷc hai naỡy ta nhỏỷn õổồỹc :

30
n
1,2
=
Rtd

h
2
h
2
h
11
2
2121
−
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
±

(*) ≤ 0 khi n
2
≤ n ≤ n
1

Lục âọ mảch cọ dao âäüng hçnh sine (åí trảng thại xạc láûp) tải n
1
hồûc n
2

Vç Rtd >> ⇒
2
2111

2
21
2
h
Rtd
h
2
h
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
≅−
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛

⇒ n
1
= h
21
> ⇒ loải b n
1
vç âiãưu kiãûn n|<<1
+ Bỉåïc 6 : Xạc âënh trë säú linh kiãûn màõc trong mảch qua hãû säú häưi tiãúp n v qua táưn

säú dao âäüng ca mảch.
Tỉì giạ trë n = n
2
vỉìa tçm âỉåüc ta cọ :

⎪
⎪
⎪
⎩
⎪
⎪
⎪
⎨
⎧
+
==
==
21
21
CHdd
2
2
1
CC
CC
L2
1
ff
n
C

C
n
⇒ tçm âỉåüc L, C
1
, C
2

2.5. Mảch âiãûn cạc bäü dao âäüng LC
2.5.1. Váún âãư äøn âënh biãn âäü
2.5.1.1. Chãú âäü dao âäüng mãưm v dao âäüng cỉïng
Âãø äøn âënh biãn âäü trong cạc mảch dao âäüng LC, thỉåìng dng phỉång phạp di
chuøn âiãøm lm viãûc ca pháưn tỉí têch cỉûc. Âiãûn tråí R
E
trong mảch âiãûn tênh toạn åí trãn
lm nhiãûm vủ âọ.
Khi måïi âọng mảch, nhåì cọ phán ạp R
1
, R
2
nãn tiãúp giạp BE ca Transistor âỉåüc
âënh thiãn v lm viãûc våïi gọc càõt θ = 180
o
tỉång ỉïng våïi chãú âäü dao âäüng mãưm. Häù dáùn
S ca Transistor tải âiãøm lm viãûc ban âáưu khạ låïn, do âọ KK
ht
> 1 v mảch åí vo chãú âäü
quạ âäü. Biãn âäü dao âäüng tàng dáưn lm cho hả ạp trãn R
E
tàng dáưn âãún phán cỉûc BE gim,
mảch chuøn sang chãú âäü C ỉïng våïi gọc càõt θ < 90

o
. Tỉång ỉïng våïi chãú âäü dao âäüng
cỉïng. Âäưng thåìi häù dáùn trung bçnh gim lm cho hãû säú khúch âải K = -
11
21
h
h
gim v têch
KK
ht
tiãún tåïi bàòng 1 åí chãú âäü xạc láûp.

31
Trong maỷch ta õaợ duỡng họửi tióỳp ỏm trón R
E
õóứ chuyóứn dởch laỡm vióỷc tổỡ khu vổỷc coù
họự dỏựn lồùn sang khu vổỷc coù họự dỏựn beù.










2.5.2. Maỷch õióỷn dao õọỹng gheùp bióỳn aùp

ióỷn aùp naỡy taỷo nón trong cuọỹn caớm Colectồ doỡng
L
I

L
I =
L
B
C
L
C
j
VSZ
j
V

=
n = -
L
M
LIj
MIj
V

v
CE
BE
=


= M < 0
Doỡng
L
I caớm ổùng sang cuọỹn thổù cỏỳp :
I
C
V
BE

t

ióứm laỡm vióỷc tộnh

Hỗnh 2.8. ỷc tuyóỳn V
BE
-I
C
cuớa Transito
r
B
E
C
E
E

C
B
Vcc
L2
Cb
R2
R1
Re
C
Vcc
Ce
L1
V
ht
= V
B
*

*

M
Hỗnh 2.9. Sồ õọử maỷch taỷo dao õọỹng ghe
ù
p bióỳn aùp mừc E chung

32

MjIVV
L
Bht

.=

Lj
Mj



.S.Z
C
.
L
M
V
B
= .S.Z
C.
B
V (1)
n < 1 vỗ n = -
CE
CB
CE
BC
V
V
V
V
=
L < L

Tổỡ (1) ta thỏỳy õóứ
B
V vaỡ
ht
V õọửng pha thỗ M < 0
Nghộa laỡ cuọỹn sồ cỏỳp vaỡ cuọỹn thổù cỏỳp phaới cuọỳn ngổồỹc cổỷc tờnh. ióửu kióỷn bión õọỹ :
K.K
ht
= 1; K
ht
= - n =
L
M

K = - SZ
C
; Z
C
= P
2
.R
td
// Z
vpa
; Z
vpa
=
2
e11
n

h

Trong õoù :
Le11
2
tdC
Z
1
h
n
R
1
Z
1
++=

S =
e11
e21
h
h

K
ht
= +
L
M
U
U
C

B
= = - n
Lỏỷp tờch : K.K
ht
1 = (-n) . 0
hR.n
R.
h
.
n
1
hR.n
h
.R
.
h
h
e11td
2
tde21
e11td
2
e11td
e11
e21

+

+

P
CE
CE
td
BE
V
V
V
V
= = 1
n
2
- n.h
21e
-
td
e11
R
h
0

thay vaỡo ta õổồỹc : n
2
- n.h
21e
+
td
e11
R
h
0
Giaới ra ta õổồỹc kóỳt quaớ :

33
n
1,2
=
td
e11
2
e21e21
R
h
2
h
2
h

Kóỳt quaớ cuợng giọỳng nhổ maỷch ồớ phỏửn trón õaợ tờnh toaùn
Tỏửn sọỳ dao õọỹng cuớa maỷch :
f =
LC2
1


óứ taỷo dao õọỹng coù tỏửn sọỳ cao, duỡng sồ õọử bazồ chung vỗ õióỷn aùp vaỡo vaỡ ra cuỡng pha
nón õióửu kióỷn cỏn bũng pha thoớa maợn khi M > 0 (2 cuọỹn dỏy quỏỳn cuỡng cổỷc tờnh)
ióửu kióỷn bión õọỹ cuợng giọỳng sồ õọử emitồ chung nóỳu thay h
21e
, h
11e
bồới h
21b
vaỡ h
11b
.

n =
L
M
LIj
MIj
V
V

CB
EB
=


=
; 0 < n < 1
P =
td
CB
V
V
= 1








2.5.3.Maỷch dao õọỹng õióỷn caớm (Hartley)


R2 R1
Ce
C
Re
Zt L
Vcc

*

*

M
Hỗnh 2.10. Sồ õọử maỷch taỷo dao õọỹng gheùp bióỳn aùp mừc B chung

34


















Ta thỏỳy : X
1
= X
BE

= L
2
> o, X
2
= X
CE
= L
1
> o, X
3
= X
CB
=
c
1


< o
Thoớa maợn õióửu kióỷn cỏn bũng vóử pha
ióửu kióỷn cỏn bũng bión õọỹ : (tờnh cho maỷch hỗnh 2.11)
K
ht
= +
1
2
1
2
CE
BE
L

L
LIj
LIj
V
V
=



= = - n
Vaỡ K = - SZ
C
= -
e11
e21
h
h
[P
2
.R
td
//
2
e11
n
h
]
Hóỷ sọỳ phaớn aớnh : n = -
1
2

CE
BE
L
L
V
V
=
P : hóỷ sọỳ gheùp giổợa transistor vaỡ maỷch :
E
C
E
B
R3
L1
C
L2
C2
C1
Vcc
Ce
R2
R1
Re
V
tõ
Hỗnh 2.11. Sồ õọử maỷch taỷo dao õọỹng Hartley mừc E chung
C
E
B
Vcc

L1
C2
C
C1
L2
Ur
R1
R2
Re
V
tõ
Hỗnh 2.12. Sồ õọử maỷch taỷo dao õọỹng Hartley mừc B chung

35
P =
n
V
V
V
V
UV
V
V
V
LL
L
V
V
V
V

EB
CE
EB
CE
EBCE
CE
CB
CE
CB
CE
td
CE
+
=

=
+
=
+
=
+
==
1
1
1
1
1
1
21
1

(õióửu kióỷn L
1
vaỡ L
2
gheùp loớng)
Thổỷc hióỷn tổồng tổỷ nhổ caùc maỷc trổồùc ta tỗm õổồỹc bỏỳt phổồng trỗnh :
(1 + n)
2
h
11e
+ n
2
R
td
- n R
td
h
21e
0
Tỏửn sọỳ dao õọỹng : f
dd
f
CH
=
C)LL(2
1
21
+

Nóỳu gheùp chỷt : L

= L
1
+ L
2
+ 2M
Maỷch Clapp :









ỏy laỡ bióỳn daỷng cuớa maỷch ba õióứm õióỷn dung. Nhaùnh õióỷn cỏửn õổồỹc thay bồới mọỹt
maỷch cọỹng hổồớng gọửm L, C nọỳi tióỳp maỡ trở sọỳ cuớa chuùng õổồỹc choỹn sao cho maỷch coù trồớ
khaùng tổồng õổồng vồùi mọỹt õióỷn caớm taỷi f = f
dõ
, nghộa laỡ
C
1
L
dd
dd

>

Hóỷ sọỳ gheùp giổợa transister vaỡ khung cọỹng hổồớng:
2
1
12CE
BE
C
C
Cj
I
:
Cj
I
V
V
n =

==

n
V
V
K
CE
BE
ht
==
1
td
td1td
CE

C
C
Cj
I
:
Cj
I
V
V
P
=

==
E
Cv
Cr
C
L
C1
C2
Re
R1
R2
Ce
Vcc
C3
Rc
Hỗnh 2.13. Sồ õọử maỷch taỷo dao õọỹng Clapp

36

Trong õoù :
C
1
C
1
C
1
C
1
21td
++=

Thổồỡng choỹn C << C
1
, C
2
=> C C
td

=>
1
C
C
C
C
P
11
td
<<==
Nghộa laỡ khung cọỹng hổồớng gheùp rỏỳt loớng vồùi BJT nhũm giaớm aớnh hổồớng cuớa caùc õióỷn

dung phỏn bọỳ cuớa phỏn tổớ tờch cổỷc (BJT) (õióỷn dung ra, õióỷn dung vaỡo) õóỳn tỏửn sọỳ dao
õọỹng cuớa maỷch.
Tỏửn sọỳ dao õọỹng cuớa maỷch :

LC2
1
LC2
1
ff
td
chdd



==
Vỗ vỏỷy C
1
, C
2
vaỡ caùc õióỷn dung vaỡo ra cuớa transistor hỏửu nhổ khọng tham gia quyóỳt
õởnh tỏửn sọỳ dao õọỹng cuớa maỷch . Do õoù sồớ õọử Clapp cho pheùp taỷo dao õọỹng coù tỏửn sọỳ ọứn
õởnh hồn caùc loaỷi sồ õọử ba õióứm khaùc.
Theo õióửu kióỷn cỏn bũng bión õọỹ ta xaùc õởnh õổồỹc B phổồng trỗnh:
0)
C
C
(hRnhRn
2
1
e11tde21td

2
+=
.1
C.hnRC
C.Rhn
.
n
C
hRC
n
h
.
C
RC
).
h
h
).(n(
2
1e11
2
td
2
2
tde21
2
22
e11td
2
2

e11
2
td
2
e11
e21

+
=
Tổỡ õoù tờnh õổồỹc :

2
1
tõ
e11
2
e21e21
2,1
C
C
R
h
2
h
2
h
n

=

Laỡ hóỷ sọỳ họửi tióỳp cỏửn thióỳt õóứ maỷch coù dao õọỹng xaùc lỏỷp khi KK
ht
= 1
0
C
C
hR.h.nR.n0
)
C
C
(hR.n
h.n
2
1
e11tde21td
2
2
1

e11td
2
e21







+
+


2.5.4. Caùc maỷch taỷo dao õọỹng duỡng thaỷch anh

37
Tinh thãø thảch anh (quartz crystal) l loẵi âạ trong måì trong thiãn nhiãn cọ cáúu tảo sạu
màût v hai thạp åí hai âáưu (hçnh 2.14) cọ nhiãưu åí nỉåïc ta. Thảch anh chênh l dioxid
silicium SiO
2
cng cháút lm låïp cạch âiãûn åí transitor MOSFET. ÅÍ tinh thãø thảch anh cọ
cạc trủc mang tãn Z, X, Y. Trủc Z xun qua hai âènh thạp, trủc X qua hai cảch âäúi v
thàóng gọc våïi trủc Z (cọ 3 trủc X), trủc Y thàóng gọc våïi hai màût âäúi (cọ 3 trủc Y).
Tinh thãø thảch anh dng trong mảch dao âäüng l mäüt lạt mng âỉûåc càõt ra tỉì tinh thãø.
Ty theo màût càõt thàóng gọc våïi trủc no m lạt thảch anh cọ dàûc tênh khạc nhau. Thỉåìng
trủc càõt l AT (thàóng gọc våïi trủc Y, song song våïi trủc X v tảo våïi trủc Z mäüt gọc
35
o
15

’
). Lạt thảch anh cọ diãûn têch màût khong mäüt âãún vi cm
2
âỉåüc mi mng âãún vi
mm sao cho hai màût tháût phàóng v tháût song song. Hai màût ny âỉåüc mả kim loải (vng
hay bảc) v hn våïi hai âiãûn cỉûc lm chán ra. Kãú âãún låïp thảch anh âỉåüc bc trong mäüt
låïp bäüt cạch âiãûn v âỉåüc âọng trong häüp thiãút kên cọ hai chán lọ ra, bãn trong cọ thãø
âỉåüc hụt haut khäng khê.
Âàûc tênh ca tinh thãø thảch anh l hiãu ỉïng ạp âiãûn (piezoelectric) theo âọ khi ta ạp hai
màût ca lạt thảch anh thç mäüt hiãûu âiãûn thãú xút hiãûn giỉỵa hai màût, cn khi ta kẹo dn hai
màût thç hiãûu âiãûn thãú cọ chiãưu ngỉåüc lải. Ngỉåüc lải, dỉåïi tạc dung ca hiãûu thãú xoay chiãưu
lạt thảch anh s rung åí táưn säú
khäng âäøi v nhỉ váûy tảo tên hiãûu xoay chiãưu åí táưn säú khäng
âäøi. Táưn säú dao âäüng ca thảch anh tu thüc vo kêch thỉåïc ca nọ (âàûc biãût l chiãưu
dy) v màût càõt. Táưn säú dao âäüng thay âäøi theo thåìi gian v nhiãût âäü mäi trỉåìng nhỉng nọi
chung ráút äøn âënh. nh hỉåíng quan trng nháút lãn thảch anh l nhiãût âäü. Khi nhiãût âäü thay
âäøi, kêch thỉåïc ca lạt thảch anh thay âäøi dáùn âãún táưn säú dao âäüng thay âäøi theo, nhỉng d
sao cng tram ngn láưn äøn âënh hån cạc mảch khäng dng thảch anh. Do âọ trong nhỉỵng
ỉïng dung cáưn äøn âënh táưn säú ráút cao ngỉåìi ta phi äøn âënh nhiãût âäü thảch anh. Cạc âäưng häư
chè giåì (âeo tay, treo tỉåìng) âãưu d
ng dao âäüng thảch anh.








Hçnh 2.14. Tinh thãø, cáúu tảo v hçnh dảng linh kiãûn thảch an

h

thảch an
h
bảc
âiãûn cỉûc
(chán ra)
(trủc quang)
Z
Y
(trủc cå)
X

(trủc âiãûn)

38
2.5.4.1. Tờnh chỏỳt vaỡ maỷch tổồng õổồng cuớa thaỷch anh
L
q
, C
q
, r
q
: phuỷ thuọỹc kờch thổồùc
khọỳi thaỷch anh vaỡ caùch cừt khọỳi
thaỷch anh.
C
q
: ióỷn dung taỷo bồới 2 maù gheùp
vồùi õỏửu ra.

Thọng thổồỡng r
q
rỏỳt nhoớ coù thóứ boớ
qua.

+ Thaỷch anh õổồỹc cỏỳu taỷo tổỡ SiO
2
, õổồỹc sổớ duỷng khi yóu cỏửu maỷch dao õọỹng coù tỏửn
sọỳ ọứn õởnh cao vỗ hóỷ sọỳ phỏứm chỏỳt Q cuớa noù rỏỳt lồùn.
+ Thaỷch anh coù tờnh chỏỳt aùp õióỷn : ióỷn trổồỡng - sinh dao õọỹng cồ hoỹc vaỡ dao õọỹng
cồ hoỹc - sinh ra õióỷn tờch.
Do õoù coù thóứduỡng thaỷch anh nhổ mọỹt khung cọỹng hổồớng.
Boớ qua r
q
(r
q
= 0) thỗ trồớ khaùng tổồng õổồng cuớa thaỷch anh õổồỹc xaùc õởnh :
)C.C.LCC(
1cL
j
cj
1
Lj
Lj
1
cj
1
.
cj
1

Lj
XZ
qpq
2
pp
q
2
q
q
q
qq
q
qq
+

=

++











+

= (*)
Goỹi f
dõ
laỡ tỏửn sọỳ dao õọỹng cuớa 1 maỷch
Tổỡ (*) thaỷch anh coù 2 tỏửn sọỳ cọỹng hổồớng:
- Tỏửn sọỳ cọỹng hổồớng nọỳi tióỳp f
q
ổùng vồùi Z
q
= 0
qq
q
C.L2
1
f

=


Nóỳu f
dõ
< f
q
- TA C
Nóỳu f
q
< f
dõ
< f
q

- TA L
Nóỳu f
dõ >
f
p
TA C
- Tỏửn sọỳ cọỹng hổồớng song song : f
p
ổùng vồùi Z
q
=
B
A
B
A
C
p

r
q
C
q
L
q
Hỗnh 2.15. Kyù hióỷu vaỡ maỷch tổồng
ổồn
g
cuớa tha
ỷ
ch an

h

39
p
q
q
td
pqq
qq
C
C
1f
LC2
1
CCL
CC
2
1
f +=

=
+

=

Trong õoù :
pq
pq
td
CC

CC
C
+
= C
q
nọỳi tióỳp C
p
Khi C
p
>> C
q
=> f
p
f
q

Caùc thọng sọỳ õỷc trổng cuớa T.A:
f
q
: 1 KH
3
ữ 100MH
3

r
q
~ 0

qq
q

td
rC
L
R =
rỏỳt lồùn


54
q
q
q
q
q
td
1010
r
C
L
L
C
RQ ữ===
rỏỳt lồùn
ọỹ ọứn õởnh tỏửn sọỳ :

86
0
1010
f
f

ữ


óứ thay õọứi tỏửn sọỳ cọỹng hổồớng cuớa thaỷch anh trong mọỹt phaỷm vi heỷp, ngổồỡi ta mừc
nọỳi tióỳp thaỷch anh vồùi mọỹt tuỷ bióỳn õọứi C
s
nhổ hỗnh veợ.



Tỏửn sọỳ cọỹng hổồớng nọỳi tióỳp cuớa noù :
sq
q
q
/
q
CC
C
1ff
+
+=

Lổồỹng thay õọứi tỏửn sọỳ do mừc thóm C
s
vaỡo:
sq
q
sp
q
q

q
/
q
q
CC
C
2
1
1
CC
C
1
f
ff
f
f
+
=
+
+=

=


C
S
q

Hỗnh 2.17
N

ọỳi tióỳp
Son
g
son
g
f
p
f
q
f

j
X
q
Hỗnh 2.16. ỷc tờnh õióỷn khaùng cuớa thaỷch an
h

40
2.5.4.2. Mảch âiãûn bäü tảo dao âäüng vng thảch anh våïi táưn säú cäüng hỉåíng song song










Nhạnh thảch anh màõc näúi tiãúp våïi tủ C

s
tỉång âỉång våïi 1 âiãûn cm âãø mảch cọ thãø dao
âäüng dỉåïi dảng 3 âiãøm âiãûn dung.
Lục âọ phi chn thảch anh sao cho:
f
q
< f
dd
< f
p
v
tddd
sdd
L
c
1
ω<
ω

2.5.4.3. Mảch âiãûn bäü tảo dao âäüng dng thảch anh våïi táưn säú cäüng hỉåíng näúi tiãúp

R
b

Rc
R
e
C
2
C
1
V
cc
C
e
C
S
q

Hçnh 2.18. Mảch bäü dao âäüng dng thảch anh våïi táưn säú cäüng hỉåíng song song
V
cc
R
1
R
2

Cs
C
e

R
e

q

Hçnh 2.19. Mảch dao âäüng dng thảch anh våïi
táưn säú cäüng hỉåíng näúi tiãúp, ghẹp biãún ạp, EC
L
3
C
2
C
1
R
2
R
1
R
e

V
cc
C
3
q
Hçnh 2.20. Mảch dao âäüng thảch anh våïi táưn säú
cäüng hỉåíng näúi tiãúp, ba âiãøm âiãûn dung, BC

41

Trong 3 sồ õọử trón, thaỷch anh õổồỹc mừc họửi tióỳp vaỡ õoùng vai troỡ nhổ 1 phỏn tổớ gheùp
coù tờnh choỹn loỹc õọỳi vồùi tỏửn sọỳ.
Khi f
dõ
~ f
q
(nọỳi tióỳp)

thỗ trồớ khaùng X
q
= 0 - haỷ aùp trón thaỷch anh nhoớ laỡm õióỷn aùp
họửi tióỳp vóử tng lón vaỡ maỷch taỷo ra dao õọỹng vồùi tỏửn sọỳ f
dd
~ f
q

2.5.5. Maỷch õióỷn caùc bọỹ taỷo dao õọỹng RC

ỷc õióứm chung cuớa caùc bọỹ taỷo dao õọỹng RC:
1. Thổồỡng duỡng ồớ phaỷm vi tỏửn sọỳ thỏỳp thay cho caùc bọỹ LC vỗ kờch thổồùc cuớa bọỹ taỷo
dao õọỹng LC ồớ tỏửn sọỳ thỏỳp quaù lồùn.
2. Khọng coù cuọỹn caớm, do õoù coù thóứ chóỳ taỷo noù dổồùi daỷng vi maỷch
3. Trong bọỹ dao õọỹng RC - f

dd
tố lóỷ vồùi 1/C, coỡn trong bọỹ dao õọỹng LC thỗ f
dd
tố lóỷ
vồùi
C
1
trong bọỹ dao õọỹng RC dóự daỡng thay õọứi f
dd
vồùi bọỹ dao õọỹng LC
4. Yóu cỏửu bọỹ dao õọỹng RC laỡm vióỷc ồớ chóỳ õọỹ A õóứ giaớm meùo
5. Vỗ khỏu họửi tióỳp (gọửm caùc phỏn tổớ R,C) phuỷ thuọỹc tỏửn sọỳ, nón maỷch seợ taỷo õổồỹc
dao õọỹng taỷi tỏửn sọỳ maỡ õióửu kióỷn pha õổồỹc thoớa maợn
Bọỹ dao õọỹỹng RC duỡng maỷch di pha trong maỷch họửi tióỳp:






V
cc
C
k
L
k

R
e
R

3
R
4
T
2
R
c
R
e
R
1
R
2

T
1

C
1

q
Hỗnh 2.21. Maỷch bọỹ dao õọỹng duỡng thaỷch anh vồùi tỏửn sọỳ cọỹng
hổồớng nọỳi tióỳp họửi tióỳp qua hai tỏửng khuóỳch õaỷi
V
r

R
1
R
2

C
R
C
RR
C
V
1
I
1
I
2
I
3
V
2
Hỗnh 2.22. Maỷch dao õọỹng RC

42
Hóỷ phổồng trỗnh :

23
32
321
121
02
1
02
1
1
VRI

IR
Cj
RI
RIIR
Cj
RI
VRIIR
Cj
&
&
=
=








++
=

++
=








+




Hóỷ sọỳ truyóửn õaỷt cuớa maỷch :







+==
RC
RC
j
RCV
V
K

6
)(
1
)(
5
1
32
2
1
&
&

* Phỏửn aớo = 0
RC.6
1
=
Thay
RC.6
1
= vaỡo phỏửn thổỷc ta tờnh õổồỹc õióửu kióỷn cỏn bũng bión õọỹ :
21
2
1
2
2929
29301
).(
5

1
RR
R
R
K
CR
K
===
===


Maỷch dao õọỹng duỡng maỷch loỹc T vaỡ T - keùp trong maỷch họửi tióỳp :







Vồùi maỷch loỹc T, vióỳt phổồng trỗnh doỡng õióỷn cho nuùt 1 vaỡ 2, tổỡ õoù xaùc õởnh õổồỹc hóỷ sọỳ
truyóửn õaỷt:
R
V
1

V
2

R
C

C
1 2
1
2
3
C
C
V
2
V
1
R R
C/2
2R
Hỗnh 2.23. Maỷch bọỹ dao õọỹng duỡng maỷch loỹc T vaỡ
T keùp trong họửi tióỳp

43
RC
1
adotrong
a3j1a
a2j1a
U
U
H
2
2
v
r

ht

=
+
+
==




222
2
ht
222
222
ht
a6)1a(
)a1(a
arctg
a9)1a(
a4)1a(
K
+

=

+
+
=


ht
= 0 khi a = 1 tổùc
RC
1
dd
=
Thay a = 1 vaỡo k
ht
ta tỗm õổồỹc :
3
2
KK
htmunht
==
Vồùi maỷch loỹc T keùp:
aja
a
V
V
K
ht
4)1(
1
2
2

1
2
+

== vồùi
RC
1
a

=
Tổỡ õoù ta suy ra : 2 phổồng trỗnh Module vaỡ pha:
22
ht
222
2
ht
a1
a4
arctg
1a
a4
arctg
a16)1a(
1a
K

=


=

+

=

Khi a = 1
RC
1
dd
= vaỡ
2
ht

=
Vaỡ K
ht
= K
htmun
= 0
Maỷch taỷo dao õọỹng vuỡng KTT coù maỷch T trong maỷch nọỳi tióỳp:







V
r

R

2
R
1
R
R
C
C
Hỗnh 2.24. Maỷch bọỹ dao õọỹng duỡng KTT ỡcoù
maỷch loỹc T trong maỷch họửi tióỳp

44
R
1
, R
2
: Maỷch họửi tióỳp dổồng; T : Họửi tióỳp ỏm
Taỷi
3
2
)(K:
htdd
=
Vỗ K
o
cuớa KTT rỏỳt lồùn =>

)(KK
htht
)(
=

+
vaỡ
12
21
2
ht
R2R
3
2
RR
R
K
)(
==
+
=
+

Chờnh laỡ õióửu kióỷn cỏn bũng bión õọỹ cuớa maỷch.