TTA y R ene ~ V8 Vine = Vane = x Vo (ede dinh khi v0 = -V0 tức D dẫn) 1 VÀ Vụw=V„=— RẺ Vu xác định khi v0 =+V0 tức D ngưng dẫn) 1 Luc nay do diode ngưng nên R1 + rạ¡„a„ —> to nên Vrrp = Ô Bay, W,2RC Tỳ Vo + = Vine — Vise = Ry =T = Ry RC T T, ĐÔ + _*2V W, Š2 RC Và từ: _Xo—Ÿ: Vưp —Vụp Rị =T=———_— RC đà Tà Vạn Vẹ VRS? V/RC T2 2RCR ự T=T+h= 1+ A = *Ì ———n 3 1 R Ự an sd Ông: f =—= L—l1—|_Ê 10.37 —>Tân số dao động T RạC| (%) ¢ )
thi Ve= ú Ve= 01a có: =m= RTNC ME Vay, 5ƒ =—= ook Š =ð=——=_—lÌ—— 2 YY 10.38)
Mn tạo sóng tam giác đơn cực âm ta chỉ cân đôi chiêu của diode D Tần số đao động không thay đổi
10.4.5 Tạo sóng răng cưa:
Như phần trước, để tạo sóng răng cưa, ta giảm nhỏ Tạ Muốn vậy, ta
tạo điều kiện cho tụ C của mạch tích phân phóng điện nhanh Ta có thể dùng mạch
như hình 10.44 Do E¡ âm, khi mở điện tụ C nạp tao v() đương (tích phân đảo)
tăng dần từ 0v Lúc này do V„¿; > 0 và lớn hơn v(Œ) nên v0 ở trạng thái -Vsar (
diode D va transistor Q ngung không ảnh hưởng đến mạch tích phân Tín hiệu
răng cưa tăng dần, khi Vạ„ = V,u¿; mạch so sánh đổi trạng thái và vọ thành +Vsar làm
cho D và Q dẫn bảo hòa Tụ C phóng nhanh qua Q kéo v(Œ) xuống 0v Mạch so
Trang 4wa 2 Ựạ
Vom = Yas = 3 }
Lúc này Vire =Vawe = 52 Vo % Vary = Van =~ 1
Va khi Vs =0 > t= ty ,
ĐỀ tạo sóng tam giác đơn cực (giả sử đương) ta mắc thêm một diode nối
tiếp với Rị như hình 10.43a
Khi vo = -Vo: diode D dẫn
Trang 5R¿ 2Vn 2Vạ—— i= R => dt = R.C = T¡ = T, =>T,= Vạ+Wẹ RC Khi vọ = Vọ (đường giảm) thì ta có: - ov, Ba 2v, Ea la; _ 4VÓ) W-V Van Va 2B yp 2 RịnG Chu kỷ dao động: 2 2V,RC—4 2W,RCS+2 3 5 1 Rs -(%) —>tần số dao động: PAR GRC Vo (10.36) Chú ý: 1 Vo +, i Ty io ~ Vs =>T, = fo Sen + = To | 2 Va + Vs Vụ Vs Vo — Vs, 7 geet, —> chu kỳ thao tác ”T 2| ` V_
10.4.4 Tạo sóng tam giác đơn cực:
Trang 7Av@ —r) Ƒ Ạ 7 N Hình 10.41
Để phân giải mạch ta chú ý là khi ngõ ra của mạch so sánh bảo hòa
duong (+-Vsar) thi vo = Vz + 0.7v = Vo > 0 Con khi bao hoa 4m vo= -(Vzt0.7v) = -Vọ < 0 Ta có:
ah vị — y0) =_-Lự ¬ = wo , Ve) =ữrị= R, R, R, R, R, R, * RB,+R, ° R,+R, Ry W +— v(t)
Trang 8Dòng điện này sẽ nạp vào tụ C đề tạo ra vọ (giảm dần) T= oe Fim Vs 5 ce Ei Vs _ Vs -¥0 dt R d RC t =v,=_t— 8) ;ạụ, ; Với Ei là trị đại số Rc
Giả sử khi vo = "Vip ta chuyển SW sang vị trí 2, tụ C sẽ phóng điện và nạp theo chiều ngược lại để tạo ra vọ (dương dẫn) = Vo = t+¥, R rs đt RC t Re Khi vo = Vurp ta chuyển SW sang vi tri 1 Mach tiếp tục hoạt động như trước +15v Sw =- + — 1¬ Hình 10.40 Vou Vưrp /\ |, V/V "
Trang 9- Thỏi gian C nạp điện: L= CCưp~ Yựp) (0.29) , i Wéu diode Si thi VLTP = -0.7¥ nén: tp = Ae (10.30) p - Thời gian C phóng điện qua D, rất nhỏ (vài chục micro giây) - Chu kỳ dao động T = íp + fn # tp m4 1 Z*DK 05 A J I-52 ` vo + "OR 1 Hình 10.38
Trang 10De T là dòng điện một chiều nên: 1= ¢ Yun Vin)
CỤ B
=Ï= với Vụ= Vựp — Vie
Ð
Nếu 4 diode đồng nhất thì ta có thời gian nạp điện bằng thời gian phóng điện, tức tp = tạ, và chu kỳ dao động T = tạ + t= = 2t,
_2CWy -2C (10.28)
1 hay tần số dao déng f= : eT 3 CVe
Nhu vay ở ngõ ra ta có sóng vuông và ở ngõ vào trừ ta có sóng tam giác
b Thay đỗi độ dốc của sóng tam giác
Để thay đổi độ dốc của sóng tam giác ta phải thay đổi t; và tạ (nếu tp # t, ta c6 song tam gidc khéng déu) Muốn vay ta tao dong nap va dong phóng khác nhau Gọi dòng phóng là I, và dong nap 14 I, ta cd: Cụ Cv, a t= | RP 4 Mach minh hoa nhw hinh 10.37 Ve AN, Ra Hình 10.37
c Fạo sóng răng cưa:
Trang 110á đ.5kâ 1k®à 5kâ 10k@ Al ein, ì 3.2 mA 1 4mA ImA 0 3mA q 16mA Hình 10.35 - Giả sử vọ = +Vsa+ thì Dị, Dạ dẫn Dòng điện qua Dị, JEET, D¿ nạp vào tụ C từ trỊ số
Ve =—Ê? (-Vagq) G6n LIP R, +R, sat) “ tri 86 Vip = 2 i UTP R, +R, (4 Vege) trong khodng thời gian t SAT g g giant
- Khi Vc = Vựrp, Vo đỗi trạng thái thành -Vsati Ds, D, dẫn, tụ C
Trang 12Thực tế FVsar| có thê khác |-VsaArj nên để được sóng vuông đối xứng, có thể sử dụng mạch như hình 10.33 Cách phân tích trên vẫn đúng, p= 2 B w : ~ ` chieầnluuýỹ Ra†R; R; - Vez Ve =V¥ f °R, +R, = py B ũ Điện thể ngõ ra: x] Ve Vp =H V, | +0.7¥] Trong các mạch hình trên ở ngõ ra ta được sóng vuông đều (t; = ty) Muốn tị # tạ ta có thể thé Rạ bằng mạch Trong khoảng thời gian tị, tu nap qua R VV KI và D\ và trong ta tụ phéng qua R’ va D» A R Di Bo Néu DịzD; và R=R' ta được tị = lạ Rf De NéuR#R’ ta được tị z tạ ry Néu R’=2R ta duoc tp = 2t; ⁄ La Hinh 10.34 10.4.2 Tao séng vuông, tam giác và răng cưa với mạch dao động đa hài:
Dạng tín hiệu ra của mạch dao động tích thoát có thé thay đổi nếu ta thay đôi các thành phần của hệ thống hồi tiếp âm
a Tạo sóng tam giác:
Trang 14Tạ + 7 Ÿ gạt Hình 10.31
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 voR; ; điện thê hôi tiếp đương vị = R.+R, R, R,+R, Dién thé thém trén Vurp=B.(+Vsar)>0 Điện thế thềm dưới 'Vurp=B.(VsaAr)<0
Giả sử khi mở điện vọ = +Vsạr, tụ C nạp điện, điện thế hai đầu tụ tăng dần, khi Vẹ (điện thế ngõ vào -) lớn hơn v¿= Vụp (điện thế ngõ vào +) ngõ ra
đổi trạng thái thành -Vsa+r và vr bây giờ là: vy= Vụrp = 8 ~VsaT) Tụ C bắt đầu
phóng điện qua RI, khi Vẹ = 0 tụ C nạp điện thế âm đến trị sô Vịrp thì mach lại đổi trạng thái (v0 thành +Vsur) Hiện tượng trên cứ tiếp tục tạo ra ở ngõ ra một
dạng sóng vuông với đỉnh dương là +VsAr và đỉnh âm là -Vsar Thời gian nạp
điện và phóng điện của tụ C là chu kỳ của mạch dao động
Trang 15Hình 10.30
Thực tế người ta mắc thêm một tụ tỉnh chỉnh Cụ¿ (Trimmer) như
hình 10.29 và có tác động giảm biên dạng của tín hiệu dao động
fy = = :
L
2 5
“Te: FIC, +1/Cy +1/C, +1/C,)
Ta có thể đùng mạch hình 10.30 với C¡ và Cạ mắc bên ngoài Tần số dao động f, =—————= 11 1.1 anylsCr vớiCp Cy Cy Cy 1 1 1 LÀ H 4 a 2 #ˆ rẻ 3 Aon es => £ t
Thường thi Ca rất nhỏ so với Cị và Ca nên: Ẳœ Œ 08 5“
Trường we này ta thấy thạch anh được dùng như một mạch cộng hưởng nối tiếp
10.4 DAO ĐỘNG KHÔNG SIN
10.41 Đao động tich thodt dimg OP-AMP (op-amp relaxation
oscillator)
Trang 1610.3.2 Dao động thạch anh:
Dao động dùng thạch anh như mạch cộng hưởng nỗi tiếp còn gọi là mạch dao động Pierce (Pierce crystal oscillator) Dạng tổng quát như sau: Với RS “<<Xts ni | Hinh 10.28 STAL
Ta thay dang mach giống như mạch đao 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 10.22 là loại mạch dao động Pierce dùng rất ít linh kiện Thạch anh nằm trên đường hồi tiếp từ cực thốt về cực cơng Vì + Vop DD h RFC Ly C3 vo TH—"? {i TT th) | T of? Hinh 10.29
Trong đó C¡ = Cas; C,= Cgs tu liên cực của FET
Trang 17|z|
1H Hai tan sé fs va f, tuy khác nhau r nhung khong xa (dưới 1/1 00) — ⁄ \ - Cũng cần chú ý là hệ số phẩm
100R N / L
1K ` Q= 2nf, —&
1906 rất lớn tử vài ngàn đến TP trên một trăm ngàn nên thạch anh 108 côn được dùng trong cac mach dai
„ không hep
fs Ta - Một điểm quan trọng khác nữa là
Pha 109 ảnh hưởng của thụ điện mắc song + ị song bén ngoaiC tụ làm tai) sé lam
90° a — giảm tần số cong hưởng song song
Cam và làm cho tân số này cang gan fs kháng > DungD khá X ans af _— Hình 10.26 Ae |zl 10K| Rs 1906 = 3 “P vị 10A Ls =o —~ Cy (tai) =, fe £ Ề Pha 4 ee Cs 9 n° — ——S Ễ -gn——~” X—— Hình 10.27
Trang 18Rs: là điện trở biểu thị mức tiêu hao năng lượng thường từ vài ohrn đến vài trăm ohm L,: dién cảm C,: điện dung Cp: tụ hình thành do hai lớp kim loại mạ ở hai rnặt thạch anh _—w_w —— á {| 1 | „(3
“3 s4 Tỉnh thể thạch anh cộng hưởng ở hai tần số khác nhau: | Hình 10.25
Trang 19ge Nig 21
Tương tự Nụ 2m./LC)
R
Ai = oe E TIE
BA, tử BAS toc)
10.3 DAO DONG THACH ANH (crystal oscillators)
10.3.1 Thach anh
Tinh thê thạch anh (quaRtz crytal) là loại đá trong mờ trong thiên nhiên, chính là dioxyt silicrum (Š1O?)
Tỉnh thê thạch anh dùng trong mạch dao động là một lát mỏng được cắt ra từ tỉnh thể Tùy theo mặt cắt mà iat thach anh có đặc tính khác nhau Lát thạch anh có diện tích từ nhỏ hơn lem” đến vài em” được mài rất mỏng, phẳng
(vài mm) và 2 mặt thật song song với nhau Hai mặt này được mạ kim loại và nỗi chân ra ngoài để đễ sử dụng Dạng [—] kỹ hiệu PTT Hinh 10.24
Dac tinh cua tinh thé thach anh 1a tinh 4p dién (piezoelectric effect) theo đó khi ta áp một lực vào 2 mặt của lát thạch anh (nén hoặc kéo dãn) thì sé 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 sô 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 đao động không dùng thạch anh (tần số dao động gần như chỉ tùy thuộc vào thạch anh mà khơng lệ thuộc mạch ngồi)
Trang 20Ca Co 10 Hình 10.22 Từ điều kiện: Z¡ + Za + Za = 0 tại tần số cộng hưởng với Zz, 1 +Z2=Z=] WoL va Z, =-j l DC, => jO,L = j l =oi- 3, -t_ (10.20) Dy, Le, 27 LC,
Trang 21„1 4 — 41 + j@,L, = 0 @_Cy to “ĐC, ma 1 => jo,L rin Gtate) và Dg q Ca Cs Néu goi: TL} _+_ Cy Cy Ca C; => jo,L, = =j-.tad-= i =>f =—— (10.18) Oy CƠ Ty fC (10.19) &1 và Avfoc) S ZG <—_L=
Dé y 1a do mach LC; phai co tính cảm kháng ở tân sô dao động nên
C3 phai co tri số nhỏ, thường là nhỏ nhất trong C¡, Cạ, Cạ và fạ gần như chỉ tùy thuộc vào LịCa mắc nối tiếp
Người ta cũng có thê dùng mạch clapp cải tiên như hình 10.21
Tân sô dao động cũng được tính băng công thức trên nhưng chú ý do ding mach cue thu chung (Ay, 1) nên hệ số B phải có trị tuyệt đối lớn hon 1 +ưVcc Hình 10.21
10.2.5 Dao động Hartley (hartley oscillators)
Cũng giông như dao động colpitts nhưng vị trí của cuộn dây và tụ
Trang 22Hình 10.19 10.2.4 Dao động Clapp (clapp oscillator):
Trang 23Lạ: cuộn chận cao tần (Radio-frequency choke) có nội trở không
đáng kế nhưng có cảm kháng rất lớn ở tần số đao động, dùng cách ly tín hiệu đao động với nguồn cấp điện Tại tần số cộng hưởng: 2¡ + 22 + Z4 = 0 - 4 + j@,L, = 0 ®ạOt — Day = jk =| a )-iSet yO, ®gCa ®ụC1Ca 3 1 => 04 = CC, ‘LO +¢, 1 Néu gọi C, = OS ta ce’, = —=———— (10.16) C¡ 3 LuỆn Zy JOC, _ Ca z Avstoc) “Zz, TT c (10.17) J@n©a
Kết quả trên cho thay mach khuéch dai phải là mạch đáo và độ lợi
vòng hở phải có trị tuyệt đối lớn hơn C /C¡
Av(oc) la dé loi không tải: Ax(oc) = “Pm(fa J X2)
Trang 24wis GHải phương trình Z† + Z› + Z2 = 0 ta tìm được fn ko qn 2 Điều kiện B„y 2Ì, suy ra - FZ fete) >1 đưa X=m 1 ^ì 2 Tủy Z1, Z2, Za là tụ điện hay cuộn cảm va tinh chat cha mach khuéch đại, ta có các mạch dao động sau:
Mạch dao động Z1 Z2 Z2 Mach khuéch dai L L C Khuêch đại đảo Hartley L C L Follower
Colpitts C C L Khuéch dai dao
4 L C C Khuéch dai khong dao Clapp C C LC noi tiép Khuéch dai dao
Trang 26os C L2 —— = / / \ N Ta fo £2 bí sha z yo Finn 10.16 00 ạạ TP £o £ = ? X — cam khang dung khang 10.2.2 Tổng quát về đao động LC: co -Đạng tông quát như hình 10.17a và mạch hôi tiếp như hình 10.17b 2 Va ¥o + ; + ViFVo Hi Ze Verily r “ o = ~ 22
.2v(oc): độ lợi không tải
và không hồi tiếp 43 (a) (b) ) Hình 1017 - - Giả sử R¿ rất lớn đôi với 2; (thường được thỏa vì Z¿ rât nhỏ)
Trang 27Z=(j{XQ) | Rg 17%.) 7 = (3X _ (Rs +jX,.) _ XX, — jx Rg —jX, +R, +, Rg +X, — JX Xi, =X, Tại tần số cong huéng fy ta cé: (,,)7-iXL,Rs OG)? suy fa: 7 = y 0 R, R, — jx 3 1 Nhung 0 = 2 8 Rầ 3 =7 = ST —jR;Q=R;Q2 § - ƒR;Q
Nếu Q lớn (đần số cao, nội trở Re nhỏ)
Trang 28- Cảm kháng của cuộn dây là jX = 2nf, - Dung kháng của tụ điện là- pf, =- | 127C - Người ta định nghĩa tần số cộng hưởng của mạch là tần số £o mà tại đó Xo =XeT., 1 1 2TfqL =————— => f, = ——== OnE, C ” 2n/L© - Thực tế, cuộn cảm L luôn có nội trở R nên tổng trở thực của mạch la: Z=R+jX, -jXc - Tại tân sô cộng hưởng ƒfp thì X¡ = Xe nên Zạ = R WWVVI kì A ` | || (\ Hinh 10.15 (a)
- Vậy tại tần số cộng hưởng tổng trở của mạch có trị số cực tiểu
- Khi tan so f< fp tông trở có tính dung kháng _~ Khi tân sô f> fọ tông trở có tính cảm kháng
- Người ta định nghfa bang tan (bandwidth) của rạch cộng hưởng B,, la: By, = fp - f, , trong do f,
¥
f là hai tân số hai bên tần số công hưởng mà tại đó |Z|E-/2 R hoặc [I= —=— 1 B NuOnE f2R
- Nếu gọi Q là hệ số phẩm của cuộn day (quality factor), ta cd:
By, =fo / Q, với Q được định nghĩa: Q ==
b Cộng hướng song song (parallel resonant ci reuit) Tông trở của mạch:
Trang 29Ta có †Ằheo hình 16.15 Vi =—- 01 — =— lý a = = y -V¥i= 9, -¥Qy R => 2W; =Wạ T†Voi= Ứạ T—ŸỦ¡ Ry =A, = 22245 Wi Ry 1 Hinh 10.13 2+— Ry we ?
Toàn bộ mạch dao động câu Wien có điêu chỉnh tân sô và biên độ dùng tham khảo được vẽ ở hình 10.14 Cz Ab} Rg 47002 Rag Rio 50k, Pa ¥o ỳ My ~ >———— = A 47k toy FRI chinh tdn sé Mv Ok VRa ; Riz >> 33k_ PR2 chính biên dạng — FR? chink bid độ + x ⁄ Hình 10.14 „ N
10.2 MACH DAO DONG SIN TAN SO CAO:
Dao động dịch pha không dùng được ở tần số cao do lúc đó tụ điện phải có điện dung rất nhỏ Để tạo sóng tần số cao người fa thường đưa vào hệ thống hồi tiếp các mạch cộng hưởng LC (song song hoặc nối tiếp)
10.2.1 Mạch cộng hưởng (resonanf cireuif):
8, Cong hướng nối tiếp (series resonant circuit): - Gồm có một tụ điện và một cuộn cảm mắc nôi tiếp
Trang 30Ra Dạ ) oe? Hinh 10.11
- Tuy nhiên, hai biến trở rất khó đồng nhất và thay đổi giống hệt nhau nên B khó giữ vững Một cách khác để điều chỉnh tần số đao động là dùng kỹ thuật hồi tiếp âm và chỉ thay đổi một thành phần mạch và không làm thay đổi độ lợi vòng dù B và Av đều thay đôi Mạch điện như hình 19.12
- Tần số đao động của mạch vẫn được xác định bởi: tỉnh 10.12 1 f.=——— _ ` 2mR,R.OIG; 1 Với Cị =C› =C, Ro =R như hình vẽ, ta có: oO TEE (10.14) 1 fone cg 1 1 Và hệ số hỗi tiếp B = Te ES (10.15) 14242 24+— Ry Cy Ry
Vay khi R, tang thi fo giam, B tăng Ngược lại khi R¡ giảm thi fp tang và B giảm Mạch A; đưa vào trong hệ thống hổi tiếp dùng để giữ vững độ lợi vòng luôn bằng đơn vị khi ta điều chỉnh tần số (tức thay đổi R¡) Thật vậy, ta thử tính độ
loi vong ho A, cla mach
Trang 31- Ta xem mạch hinh 10.10 | Ri! 1] Cz ` Vo ` Ri = Cy ak De Hinh 10.10 Fỏ | \ Dị boop
- Dị, Dạ được dùng như mach chinh luu mét ban ky (4m); C3 1a tu loc Mach nay tao dién thé 4m phan cuc cho JFET
- Khi cấp điện, mạch bắt đầu dao động, biên độ tín hiêu ra khi chưa
đủ làm cho Dị và D; dẫn điện thì Vos = 0 tức JFET dẫn mạnh nhất và rạ; nhỏ nhất
và độ lợi điện thế của op-amp đạt giá trị tối đa
- Sự đao động tiếp tục, khi điện thế đỉnh ngõ ra âm đạt trị số xấp xỉ - (V„+0.7v) thì Dị và Dạ sẽ dẫn điện và Vọs bắt đầu âm
- Sự gia tăng của tín hiệu điện thế đỉnh ngõ ra sẽ làm cho Ves cang
âm tức rạ; tăng Khi rạ; tăng, độ lợi Ay của mạch giảm để cuối cùng đạt được độ lợi vòng bằng đơn vị khi mạch hoạt động ổn định
- Thực tế, để mạch hoạt động ở điều kiện tốt nhất, người ta đùng biến trở R¿ để có thể chỉnh đạt độ biến dạng thấp nhất Vấn đề điều chỉnh tần số: - Trong mạch dao động cầu Wien, tần số và hệ số hồi tiếp được xác định bằng công thức: 1 hồ—=== Ee 2m.(R.R.C¡C: late 1 3
- Như vậy để thay đổi tần số dao động, ta có thể thay đổi một trong các thành phần trên Tuy nhiên, để ý là khi có hệ số hồi tiếp ð cùng thay đổi theo
và độ lợi vòng cũng thay đổi, điều này có thể làm cho mạch mắt dao động hoặc tin hiệu đao động bị biến đạng
- Để khắc phục điều này, người ta thường thay déi Ry, Ra hoặc Ci,
C¿ cùng lúc (dùng biến trở đôi hoặc tụ xoay đôi) để không làm thay đổi hệ số
Trang 32Người ta co nhiều cách, hình 10.9 là một ví dụ dùng diode hoạt động trong vùng phi tuyến để thay đổi độ lợi điện thế của mạch
- Khi biên độ của tín hiệu ra còn nhỏ, Dị, Dạ không dẫn điện va
không ảnh hưởng đến mạch Độ lợi điện thế của mạch lúc này là:
R,
A, =1+ R, 3.2
- Độ lợi này đủ để mạch dao động Khi điện thế đỉnh của tín hiệu ngang qua R„ khoảng 0.5 volt thì cdc diode sé bắt đầu dẫn điện D; dẫn khi ngõ ra dương và Dy dẫn khi ngõ ra âm Khi dẫn mạnh nhất, điện thế ngang diode x4p xi 0.7 volt Dé y 1a hai diode chi dẫn điện ở phần đỉnh của tín hiệu ra và nó hoạt động như một điện trở thay đổi nối tiếp với R; và song song với R„ làm giảm độ lợi của mạch, sao cho độ lợi lúc này xuống gần bằng 3 và có tác dụng làm giảm thiểu sự ' biến đạng Việc phân giải hoạt động của diode trong vùng phi tuyến tương đối phức tạp, thực tế người ta mắc thêm một điện trở R; (như hình vẽ) để điều chỉnh độ lợi của mạch sao cho độ biến dạng đạt được ở mức thấp nhất [8W _ Vo , 10k ` Ry „ RỆV— — Chỉnh biên độ 22k F 20k oy Ak Ww Ra | L.3 1 1.5k Ry Rg <1 5k “3 Bie Hinh 10.9 x AN Br R “A —— ia | WY Chinh bién dang 4 Rs 100k
- Ngoài ra cũng nên để ý là độ biến dạng sẽ càng nhỏ khi biên độ tín hiệu ở ngõ ra càng thấp Thực tế, để lấy tín hiệu ra của mạch dao động người ta có thê mắc thêm một mạch không đảo song song với RịC;¡ như hình vẽ thay vì mắc nối tiếp ở ngõ ra của mạch dao động Do tổng trở vào lớn, mạch này gần như không ảnh hưởng đến hệ thống hồi tiếp nhưng tín hiệu lấy ra có độ biến đạng được giảm thiểu đáng kể do tác động lọc của RiÒi
- Một phương pháp khác để giảm biến dạng và tăng độ ỗn định biên
độ tín hiệu dao động, người ta sử dụng JFET trong mạch hồi tiếp âm như một điện trở thay đổi Lúc này IFET được phân cực trong vùng điện trở (ohmic region-vùng ID chưa bảo hòa) và tác động như một điện trở thay đổi theo điện thế (VVR- voltage variable resistor)
Trang 33Ry Wạ _ (1+ j@R,C,) Ÿ) a joC, (1+joR,C,) Ry (1+ jaR,C,} = R,G@C,)(1+ j@R,C,) +1+ joR,C, + j@R,C, j@C, (1+ jaR,C,) | Ry joC, 1+ j@R,C,) = (1+ joR,C,) (joR,C, —0œ?R,R;€¡Œ¿ +1+1@R¡Œ, +j@R,Œ;) 4@R ¡Ca ~ (1-@'R,R,C,C,) + jo(R,C, +R,C, + RC, ) @R,C,
~ RC, #R,C, +RiC, )+ AOR RAC,C, -1)
Tai tan so dao déng wo: 2 4 + Og RyRoC {Co -1=0 1 1 => Œ =—————— =>Ϭ =—————— 10.11) ` JRRCC; ” 2m/R.R¿GC, Khi đó: B= ®ạR¡C; _ RịG @ (R,C, +R,C,+R,C,) R,C,+R,C, +R,C, 1 = ——=———— (10.12) ly C Rị Cy 4 : _A S— : RC 1 Nếu chọn Rị = Ra =R và Cị =C2=C Tacó =——————== RC+RC+RC 2 _ ào Ta= => Ay =3 VA f= 5a (10.13)
Trong mạch cơ bản hình 10.8a, ta chú ý:
- Nêu độ lợi vòng hở Av < 3 mạch không dao động
- Nếu độ lợi vòng hở A, >> 3 thì tín hiệu đao động nhận được bị
biến đạng (đỉnh dương và đỉnh âm của hình sin bị cắt)
- Cách tốt nhất là khi khởi động, mạch tạo A, > 3 (để dễ dao động)
Trang 34ro Aes Ce 3 Fy ¡he Ố i R= a/R <w%=R¿ LE [| | Hinh 10.7 -Áp dụng cách phân giải như phần trước ta tìm được tần số dao động: 1 1 tì =———=—— 2TRC (10.9) §+4ŠC R và hệ số hồi tiếp B“=——————— (10.10) R R 29423 R 44) —& [ R
- Thường người ta thêm một tầng khuếch đại đệm cực thu chung để tải không ảnh hưởng đến mạch dao động
10.1.2 Mạch đao động cầu Wien: (wien bridge oscillators)
Trang 35Hình 10.5 d Mach ding BJT: - Mạch khuêch đại là cực phát chung có hoặc không có tụ phân dòng cực phát +Wep Hình 10.6
- Điều kiện tổng trở vào của mạch không thỏa mãn nên điện trở R
cuối cùng của hệ thống hồi tiếp là:
R=R' + (RIIRal“e) (10.8)
Voi Z, = Br néu cd Cz va Zy = B(r, + Rg) néu khong cd Cg
Trang 361 2m-/6RG và độ lợi dòng hở: Hình 10.4
c Mạch dao động dịch pha dùng FET:
- Do FET có tổng trở vào rất lớn nên cũng thích hợp cho loại mạch này
- Tổng trở ra của mạch khuếch đại khi không có hồi tiếp:
RO = RDIIrD phải thiết kế sao cho ) Ro khong đáng kế so với tổng trở vào của hệ thống hồi tiếp để tần số dao động vẫn thỏa mãn công thức:
1
2m-/6RC
Nếu điều kiện trên khơng thỏa mãn thì ngồi R và C, tần số dao động sẽ còn tùy thuộc vào Rạ (xem mạch dùng BTT)
- Độ lợi vòng hở của mạch: A, = -gm(Rollrp) > 29 nên phải chọn Fet CÓ Øm, rp lớn và phải thiết kế với Rp tương đối lớn
fạ=
Trang 371 6 = 02 RO = 6a? RIC? ori Rac ° ° 1 =1= 60R?C2 =0 =——— , "` 6RIC? 1 Tửđó: ®ạ=—=—— 19.5 VA = ¬ (10.6) ` 2m/6RC Thay oœọ vào biểu thức của B ta tìm được: JN 5 i- 5 29 1 ) T Ric4 _— wae o
Dấu trừ cho biết hệ thống hỗi tiếp có độ lệch pha 1800,
Tu BA, 2 1 = Độ khuếch dai vong hd A, 229 I Tómlại | g= 2*v6RC 0 ay 2292180 b Mạch dịch pha dùng op-amp:
- Do op-amp có tổng trở vào rất lớn và tông trở ra không đáng kể nên mạch đao động này mỉnh họa rất tốt cho chuẩn cứ Barkausen Mạch căn bản
được vẽ ở hình 10.4
- Tần số dao động được xác định bởi:
Trang 40C Œ C Voa—=Vi we | | | | | | ~ | | | | | | R R R_> Ss ‘s "s Spf LPP! Lư Hinh 10.2 Néu R; rat lớn và Ry nhỏ không đáng kể Ta CÓ: Vọ = Vị = AV.V; Mu Ÿ2 - Hệ thống hồi tiếp gồm 3 mặc C-R, và được vẽ lại như hình 10.3 G lÍE | tb | " Ẳ ~ } , di ‘ Rec a le R «a ¥e = Hình 10.3
- Dé phan giải mạch ta theo 4 bước: