điện tử tương tự 2,dhbkhn

điện tử tương tự 2,dhbkhn 22 CHÆÅNG 2 CAÏC MAÛCH TAÛO DAO ÂÄÜNG Chæång naìy nhàòm trçnh baìy caïc váún âãö vãö taûo dao âäüng, âiãöu kiãûn vaì âàûc âiãøm maûch taûo dao âäüng, äøn âënh biãn âäü vaì táön säú dao âäüng, phæång phaïp tênh toaïn caïc maûch dao âäüng 3 âiãøm âiãûn caím, 3 âiãøm âiãûn dung, maûch clapp, maûch dao âäüng gheïp biãún aïp, maûch dao âäüng thaûch anh, maûch dao âäüng RC 2 1 Caïc váún âãö chung vãö taûo dao âäüng Maûch dao âäüng coï thãø taûo ra caïc daûng dao âäüng hçnh Si.

22 CHỈÅNG CẠC MẢCH TẢO DAO ÂÄÜNG Chỉång ny nhũm trỗnh baỡy caùc vỏỳn õóử vóử taỷo dao õọỹng, âiãưu kiãûn v âàûc âiãøm mảch tảo dao âäüng, äøn âënh biãn âäü v táưn säú dao âäüng, phỉång phạp toạn cạc mảch dao âäüng âiãøm âiãûn cm, 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 cạc dảng dao õọỹng : - hỗnh Sine (õióửu hoỡa) - xung chỉỵ nháût - xung tam giạc - xung ràng cỉa õỏy ta xeùt taỷo dao õọỹng hỗnh Sine (õióửu hoaỡ) vỗ õỏy laỡ daỷng dao õọỹng cồ baớn Caùc maỷch dao õọỹng hỗnh Sine thổồỡng õổồỹc duỡng caïc hãû thäúng thäng tin, caïc maïy âo, maïy kiãøm tra, caïc thiãút bë y tãú Caïc pháưn tỉí têch cỉûc dng âãø tảo dao âäüng ân âiãûn tỉí, transistor lỉåỵng cỉûc, FET, KÂTT, hồûc diode tunel, diode gun - Ân dng cáưn cäng sút låïn, táưn säú tỉì tháúp âãún ráút cao - KÂTT táưn säú u cáưu tháúp v trung bỗnh - Transistor tỏửn sọỳ yóu cỏửu cao ã Tham säú cå bn ca mảch dao âäüng - Táưn säú dao âäüng - Biãn âäü âiãûn aïp - Âäü äøn âënh táưn säú dao âäüng (nàịm khong 10- ÷ 10- 6) - Cäng suáút - Hiãûu sút ca mảch • Ngun tàõc cå bn âãø tảo mảch âiãưu - Tảo dao âäüng bàịng häưi tiãúp dỉång - Tảo dao âäüng bàịng phỉång phạp täøng håüp mảch CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 23 Chỉång ny kho sạt mảch dao âäüng theo ngun tàõc mảch dao âäüng bàịng häưi tiãúp dỉång 2.2 Âiãưu kiãûn dao âäüng v âàûc âiãøm ca mảch dao âäüng 2.2.1 Âiãưu kiãûn âãø mảch dao âäüng a’ _ XV a Xr K (A) X’r _ Kht(B) Hỗnh 2.1 Sồ õọử khọỳi thọứng quaùt cuớa maỷch dao âäüng (A): Khäúi khúch âải cọ hãû säú khúch âải : K = K.ejϕ k (B): Khäúi häưi tiãúp cọ hãû säú truưn âảt : K ht = K.ejϕ ht X’r = K ht Xr Maì Xr = K Xv ⇒ X’r = K K ht.Xv Mảch chè dao âäüng Xv = X’r, nghéa l lục âọ ta cọ thãø näúi âiãøm a v a’ v tên hiãûu láúy tỉì mảch häưi tiãúp âỉåüc âỉa tråí lải âáưu vo (Mảch âiãûn khäng cọ tên hiãûu vo m cọ tên hiãûu ra) Váûy âiãưu kiãûn âãø mảch dao âäüng l : X’r = Xv ⇒ K K ht = Hay laì : K Kht ej (ϕk + ϕht) = (*) Trong âọ : K : module hãû säú khúch âải ϕk : gọc pha ca bäü khúch âải Kht : module hãû säú häưi tiãúp ϕht : gọc pha ca mảch häưi tiãúp (1) ⎧K.K ht = Tỉì (*) ⇒ ⎨ ⎩ϕ = ϕ k + ϕ ht = 2πn (2) Våïi n = 0, ±1, ±2, CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 24 ϕ : täøng dëch pha ca bäü khúh âải v ca mảch häưi tiãúp, biãøu thë sỉû dëch pha giỉỵa X’r v Xv Biãøu thỉïc (1) : âiãưu kiãûn cán bàịng biãn âäü, cho biãút mảch chè cọ thãø dao âäüng hãû säú khúch âải ca bäü khúch âải b âỉåüc täøn hao mảch häưi tiãúp gáy Biãøu thỉïc (2) : âiãưu kiãûn cán bàịng pha cho tháúy dao âäüng chè cọ thãø phạt sinh tên hiãûu häöi tiãúp vãö âäöng pha våïi tên hiãûu vo 2.2.2 Âàûc âiãøm ca mảch dao âäüng Mảch dao âäüng cng l mäüt mảch khúch âải, nhỉng l mảch khúch âải tỉû âiãưu khiãøn bàịng häưi tiãúp dỉång tỉì âáưu vãư âáưu vo Nàng lỉåüng tỉû dao âäüng láúy tỉì ngưn cung cáúp mäüt chiãưu Mảch phi tha mn âiãưu kiãûn cán bàịng biãn âäü v pha Mảch phi chỉïa êt nháút mäüt pháưn tỉí têch cỉûc lm nhiãûm vủ biãún âäøi nàng lỉåüng mäüt chiãưu thnh xoay chiãưu Mảch phi chỉïa mäüt pháưn tỉí phi tuún hay mäüt kháu âiãưu chènh âãø âm bo cho biãn âäü dao âäüng khäng âäøi åí trảng thaïi xaïc láûp 2.3 ÄØn âënh biãn âäü dao âäüng v táưn säú dao âäüng 2.3.1 ÄØn âënh biãn âäü dao âäüng Khi måïi âọng mảch, nãúu âiãưu kiãûn cán bàịng pha âỉåüc tha mn tải mäüt táưn säú no õoù, õọửng thồỡi KKht > thỗ maỷch phaùt sinh dao âäüng åí táưn säú âọ Ta nọi mảch åí trảng thại quạ âäü Åí trảng thại xạc láûp biãn âäü dao âäüng khäng âäøi æïng våïi K.Kht = Âãø âm bo biãn âäü åí trảng thại xạc láûp, cọ thãø thỉûc hiãûn cạc biãûn phạp sau âáy : - Hản chãú biãn âäü âiãûn ạp bàịng cạch chn trë säú âiãûn ạp ngưn cung cáúp mäüt chiãưu thêch håüp - Dëch chuyãøn âiãøm laìm viãûc trãn âàûc tuún phi tuún ca pháưn tỉí têch cỉûc nhåì thay âäøi âiãûn ạp phán cỉûc âàût lãn cỉûc âiãưu khiãøn ca pháưn tỉí khúch âải - Dng mảch häưi tiãúp phi tuún hồûc dng pháưn tỉí hiãûu chènh Vê dủ âiãûn tråí nhiãût, âiãûn tråí thäng ca diode Ty thüc vo mảch âiãûn củ thãø cọ thãø ạp dủng mäüt caïc biãûn phaïp trãn CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 25 2.3.2 ÄØn âënh táön säú dao âäüng Váún âãö äøn âënh tán säú dao âäüng liãn quan chàût ch âãún âiãưu kiãûn cán bàịng pha Khi dëch pha giỉỵa âiãûn ạp häưi tiãúp âỉa vãư v âiãûn ạp ban âáưu thay âäøi s dáùn âãún thay âäøi ca táưn säú dao âäüng Âiãưu kiãûn cán bàịng pha : ϕ = ϕK + ϕht = 2πn Cho n = ⇒ ϕK + ϕht = ϕK, ϕht : phủ thüc vo tham säú m, n ca cạc phán tỉí ca mảch khúch âải v mảch häưi tiãúp v phủ thüc ω ϕK (m, ω) + ϕht (n, ω) = (**) Vi phán ton pháưn v biãún âäøi (**) ta nháûn âỉåüc biãøu thæïc : ∂ϕ ∂ϕ K dm + ht dn ∂n dω = - ∂m ∂ϕ K ∂ϕ ht + ∂ω ∂ω (3) Tỉì biãøu thỉïc (3) ta suy cạc biãûn phạp náng cao âäü äøn âënh táưn säú : Thỉûc hiãûn cạc biãûn phạp nhàịm gim sỉû thay âäøi tham säú ca mảch häưi tiãúp (dn) v mảch khúch âải (dm) - Dng ngưn äøn ạp - Dng cạc pháưn tỉí cọ hãû säú nhiãût nh - Gim nh hỉåíng ca ti âãún mảch dao âäüng bàịng cạch màõc thãm táưng âãûm åí âáưu ca táưng dao âäüng - Dng cạc linh kiãûn cọ sai säú nh - Dng cạc pháưn tỉí äøn âënh nhiãût Dng cạc biãûn phạp nhàịm gim täúc âäü thay âäøi gọc pha theo tham säú ca mảch, ∂ϕ ht ∂ϕ K v bàịng cạch chn mảch dao âäüng thêch håüp nghéa l gim ∂m ∂m Thỉûc hiãûn cạc biãûn phạp lm tàng täúc âäü thay âäøi gọc pha theo táưn säú, tỉïc l bàịng ∂ϕ K ∂ϕ ht , xung quanh táưn säú dao âäüng bàịng cạch sỉí dủng cạc pháưn tỉí cọ pháøm cháút cao, ∂ω ∂ω vê dủ thảch anh CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 26 2.4 Cạc phạp toạn mảch dao âäüng 4.1 Cạc mảch tỉång âỉång ca mảch dao âäüng dng transistor Z3 _ + Z1 Z2 + Hỗnh 2.2 Sồ õọử maỷch taỷo dao õọỹng duìng Transitor z1 = r1 + jx1 ≅ jx1 (r1 ≅ 0) z2 = r2 + jx2 ≅ jx2 (r2 ≅ 0) z3 = r3 + jx3 ≅ jx3 (r3 ≅ 0) Âiãöu kiãûn dao âäüng : x1 + x2 + x3 = x1, x2 cuìng dáúu x1, x2 khaïc dáúu |x3| > |x2| * Nãúu z1, z2 : C ⇒ z3 : L Ta cọ mảch dao âäüng ba âiãøm âiãûn dung (Colpits) C2 L3 L1 C1 L2 C2 Hỗnh 2.3 Maỷch dao õọỹng ba õióứm õióỷn dung (Colpits) Hỗnh 2.4 Maỷch dao õọỹng ba õióứm õióỷn caớm (Hartley) * Nãúu z1, z2 : L ⇒ z3 : C Ta cọ mảch dao âäüng ba âiãøm âiãûn cm (Hartley) CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 27 Thäng thỉåìng dng ba mảch âiãûn õọỹng ba õióứm õióỷn dung vỗ sổỷ ọứn õởnh tọỳt hån nhỉng ba âiãøm âiãûn cm dãù thỉûc hiãûn * Maûch biãún thãø : L C L2 L1 C3 C1 C2 Hỗnh 2.5 Maỷch dao õọỹng gheùp bióỳn aùp Hỗnh 2.6 Mảch dao âäüng Clapp 2.4.2.Phỉång phạp toạn Cọ nhiãưu phỉång phạp, nhỉng åí âáy ta xẹt phỉång phạp thäng dủng nháút, âọ l toạn mảch dao âäüng theo phỉång phạp bäü khúch âải cọ häưi tiãúp Xem âiãưu kiãûn pha â bo âm (do kãút cáúu mảch âm nhiãûm) Ta chè cáưn càn cỉï vo mảch âiãûn củ thãø âãø xạc âënh hãû säú khúch âải K v hãû säú häưi tiãúp Kht Sau âọ dỉûa vo âiãưu kiãûn cán bàịng biãn âäü K.Kht = âãø suy cạc thäng säú cáưn thiãút ca mảch, vê dủ : Tênh âiãưu kiãûn tỉû dao âäüng ca mảch ba âiãøm âiãûn dung duìng BJT Lc Vcc C R1 Ct C1 L EI R2 Re C2 Ce B Hỗnh 2.7 Så âäư mảch dao âäüng ba âiãøm âiãûn dung dng Transitor RE, CE : thnh pháưn äøn âënh nhiãût R1, R2 : phán cæûc CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Vtd 28 LC : cüc cn cao táưn âãø gim nh hỉåíng táưn säú dao âäüng vãư ngưn Ct : tủ liãn lảc cao táưn (thoạt cao táưn) + Bỉåïc : Tênh hãû säú khuãúch âaûi k : K = - S.Zc = - h 21 Zc h 11 S : häù dáùn BJT Zc : tråí khạng giỉỵa Colectå v âáút : l mäüt pháưn tråí khạng ca khung cäüng hỉåíng Zc = P2.Rt // ZVpa ZVpa : tråí khạng vo phn nh sang nhạnh Colectå-emitå Nãúu R1 // R2 >> h11 ta coï : ZVpa = Z v h 11 = n2 n Trong âọ : n l hãû säú phaín aính 0 fp ≈ fq jXq Cạc thäng säú âàûc trỉng ca T.A: fq : KH3 ÷ 100MH3 rq~0 Song song Näúi tiãúp ⇒ R td = fp Lq ráút låïn Cq rq f fq Lq Q = R td Cq Lq = Cq rq = 10 ÷ 105 ráút låïn Âäü äøn âënh táön säú : ∆f ≈ 10 ữ 10 f0 Hỗnh 2.16 ỷc tờnh âiãûn khạng ca thảch anh Âãø thay âäøi táưn säú cäüng hỉåíng ca thảch anh mäüt phảm vi hẻp, ngỉåìi ta màõc näúi tiãúp thảch anh våïi mäüt tủ bióỳn õọứi Cs nhổ hỗnh veợ CS q Hỗnh 2.17 Táưn säú cäüng hỉåíng näúi tiãúp ca : f q/ = f q + Cq Cq + Cs Lỉåüng thay âäøi táưn säú màõc thãm Cs vo: / Cq ∆f f q − f q Cq = = 1+ −1 = fq fq C p + Cs Cq + Cs CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 40 2.5.4.2 Maûch âiãûn bäü tảo dao âäüng vng thảch anh våïi táưn säú cäüng hỉåíng song song Vcc Rc q C1 CS Rb Re C2 Ce Hỗnh 2.18 Maỷch bọỹ dao õọỹng dng thảch anh våïi táưn säú cäüng hỉåíng song song Nhạnh thảch anh màõc näúi tiãúp våïi tủ Cs tỉång âỉång våïi âiãûn cm âãø mảch cọ thãø dao âäüng dỉåïi dảng âiãøm âiãûn dung Lục âọ phi choün thaûch anh cho: fq < fdd < fp vaì ωdd c s < ωdd L td 2.5.4.3 Mảch âiãûn bäü tảo dao âäüng dng thảch anh våïi táưn säú cäüng hỉåíng näúi tiãúp Cs q q C1 L3 R2 Ce C2 R1 Re Re C3 R1 R2 Vcc Hỗnh 2.19 Maỷch dao õọỹng duỡng thaỷch anh vồùi táưn säú cäüng hỉåíng näúi tiãúp, ghẹp biãún ạp, EC CuuDuongThanCong.com Vcc Hỗnh 2.20 Maỷch dao õọỹng thaỷch anh vồùi táưn säú cäüng hỉåíng näúi tiãúp, ba âiãøm âiãûn dung, BC https://fb.com/tailieudientucntt 41 T1 C1 T2 q Ck R1 R2 Re Rc R3 R4 Lk Re Vcc Hỗnh 2.21 Maỷch bäü dao âäüng dng thảch anh våïi táưn säú cäüng hỉåíng näúi tiãúp häưi tiãúp qua hai táưng khúch âải Trong så âäư trãn, thảch anh âỉåüc màõc häưi tiãúp v âọng vai tr phán tỉí ghẹp cọ chn lc âäúi våïi táưn säú Khi fdâ ~ fq (nọỳi tióỳp) thỗ trồớ khaùng Xq = - ạp trãn thảch anh nh lm âiãûn ạp häưi tiãúp vãư tàng lãn v mảch tảo dao âäüng våïi táưn säú fdd ~ fq 2.5.5 Mảch âiãûn cạc bäü tảo dao âäüng RC Âàûc âiãøm chung ca cạc bäü tảo dao âäüng RC: Thỉåìng dng åí phảm vi táưn säú tháúp thay cho cạc bäü LC vỗ kờch thổồùc cuớa bọỹ taỷo dao õọỹng LC ồớ táưn säú tháúp quạ låïn Khäng cọ cün cm, âọ cọ thãø chãú tảo dỉåïi dảng vi maûch Trong bäü dao âäüng RC - fdd tè lóỷ vồùi 1/C, coỡn bọỹ dao õọỹng LC thỗ fdd tè lãû våïi C bäü dao âäüng RC dãù daìng thay âäøi fdd våïi bäü dao âäüng LC u cáưu bäü dao âäüng RC lm viãûc ồớ chóỳ õọỹ A õóứ giaớm meùo Vỗ khỏu häưi tiãúp (gäưm cạc phán tỉí R,C) phủ thüc táưn säú, nãn mảch s tảo âỉåüc dao âäüng tải táưn säú m âiãưu kiãûn pha âỉåüc tha mn Bäü dao âäüüng RC dng mảch di pha mảch häưi tiãúp: R1 C C C R2 Vr V1 R I1 R I2 I3 R V2 Hỗnh 2.22 Maỷch dao õọỹng RC CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 42 Hóỷ phổồng trỗnh : ⎜⎜ + R ⎟⎟ I − RI = V& ⎝ jω C ⎠ ⎛ ⎞ − RI + ⎜⎜ + R ⎟⎟ I − RI = ⎝ jωC ⎠ ⎛ ⎞ − RI + ⎜⎜ + R ⎟⎟ I = ⎝ jωC ⎠ RI = V&2 Hãû säú truưn âảt ca mảch : K= ⎡ V& ⎤ = 1− + j⎢ − ωRC ⎥⎦ V&2 (ωRC ) ⎣ (ωRC ) * Pháưn o = ⇒ ω = Thay ⇒ ω = 1 6.RC vo pháưn thỉûc ta âỉåüc âiãưu kiãûn cán bàịng biãn âäü : 6.RC K = 1− ⇒ K= = − 30 = 29 (ωR.C ) R1 = 29 ⇒ R1 = 29 R2 R2 Mảch dao âäüng dng mảch lc T v T - kẹp mảch häưi tiãúp : R C C C R C V1 V1 V2 R C/2 R V2 2R Hỗnh 2.23 Mảch bäü dao âäüng dng mảch lc T v T kẹp häưi tiãúp • Våïi mảch lc T, vióỳt phổồng trỗnh doỡng õióỷn cho nuùt vaỡ 2, tỉì âọ xạc âënh âỉåüc hãû säú truưn âảt: CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 43 − a − + j2a H ht = − = U v a − + j3a ⎧⎪ (a − 1) + 4a K = ⎨ ht (a − 1) + 9a ⎪⎩ a (1 − a ) ϕ ht = arctg (a − 1) + 6a − Ur ϕht = a = tæïc ωdd = a = ωRC RC Thay a = vaỡo kht ta tỗm âæåüc : K ht = K htmun = • Våïi mảch lc T kẹp: K ht = V2 a2 −1 = V1 (a − 1) + j 4a a= våïi ωRC Tỉì âọ ta suy : phổồng trỗnh Module vaỡ pha: K ht = a −1 (a − 1) + 16a ϕ ht = arctg Khi a = ⇒ ωdd = 4a − 4a = arctg a −1 1− a2 π vaì ϕ ht = ± RC V Kht = Khtmun = • Mảch tảo dao âäüng vng KÂTT cọ mảch T mảch näúi tióỳp: Vr R C C R R1 R2 Hỗnh 2.24 Mảch bäü dao âäüng dng KÂTT ìcọ mảch lc T mảch häưi tiãúp CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 44 R1, R2 : Mảch häưi tiãúp dỉång; T : Häưi tiãúp ám Tải dd : K ht () = Vỗ Ko cuía KÂTT ráút låïn => K ht ( + ) = K ht (−) vaì K ht ( + ) = R2 = ⇒ R = 2R R1 + R Chênh l âiãưu kiãûn cán bàịng biãn âäü ca mảch CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt