MẠCH ĐIỆN TỬ Chương 10 MẠCH DAO ÐỘNG (Oscillators) ******* 1. Mục tiêu. 2. Kiến thức cơ bản cần có khi học chương này. 3. Tài liệu tham khảo liên quan đến chương. 4. Nội dung: 10.1 Mạch dao động sin tần số thấp. 10.2 Dao động sin tần số cao. 10.3 Dao động thạch anh. 10.4 Dao động không sin. Bài tập cuối chương. 5. Vấn đề nghiên cứu của chương kế tiếp. Ngoài các mạch khuếch đại điện thế và công suất, dao động cũng là loại mạch căn bản của ngành điện tử. Mạch dao động được sử dụng phổ biến trong các thiết bị viễn thông. Một cách đơn giản, mạch dao động là mạch tạo ra tín hiệu. Tổng quát, người ta thường chia ra làm 2 loại mạch dao động: Dao động điều hòa (harmonic oscillators) tạo ra các sóng sin và dao động tích thoát (thư giãn - relaxation oscillators) thường tạo ra các tín hiệu không sin như răng cưa, tam giác, vuông (sawtooth, triangular, square). 10.1 MẠCH DAO ÐỘNG SIN TẦN SỐ THẤP: 10.1.1 Dao động dịch pha. 10.1.2 Dao động cầu Wien. Ta xem lại mạch khuếch đại có hồi tiếp - Nếu pha của v f lệch 180 0 so với v s ta có hồi tiếp âm. - Nếu pha của v f cùng pha với v s (hay lệch 360 0 ) ta có hồi tiếp dương. Ðộ lợi của mạch khi có hồi tiếp: Trường hợp đặc biệt A v = 1 được gọi là chuẩn cứ Barkausen (Barkausen criteria), lúc này A f trở nên vô hạn, nghĩa là khi không có tín hiệu nguồn v s mà vẫn có tín hiệu ra v 0 , tức mạch tự tạo ra tín hiệu và được gọi là mạch dao động. Tóm lại điều kiện để có dao động là: Av=1 A + B = 0 0 (360 0 ) điều kiện này chỉ thỏa ở một tần số nào đó, nghĩa là trong hệ thống hồi tiếp dương phải có mạch chọn tần số. Nếu Av >> 1 (đúng điều kiện pha) thì mạch dao động đạt ổn định nhanh nhưng dạng sóng méo nhiều (thiên về vuông) còn nếu Av > 1 và gần bằng 1 thì mạch đạt đến độ ổn định chậm nhưng dạng sóng ra ít méo. Còn nếu Av < 1 thì mạch không dao động được. 10.1.1 Dao động dịch pha (phase shift oscillator): - Tạo sóng sin tần số thấp nhất là trong dải âm tần. - Còn gọi là mạch dao động RC. - Mạch có thể dùng BJT, FET hoặc Op-amp. - Thường dùng mạch khuếch đại đảo (lệch pha 180 0 ) nên hệ thống hồi tiếp phải lệch pha thêm 180 0 để tạo hồi tiếp dương. a. Nguyên tắc: - Hệ thống hồi tiếp gồm ba mắc R-C, mỗi mắc có độ lệch pha tối đa 90 0 nên để độ lệch pha là 180 0 phải dùng ba mắc R-C. - Mạch tương đương tổng quát của toàn mạch dao động dịch pha được mô tả ở hình 10.2 Nếu R i rất lớn và R 0 nhỏ không đáng kể Ta có: v 0 = v 1 = Av.v i v i = v 2 - Hệ thống hồi tiếp gồm 3 măc C-R, và được vẽ lại như hình 10.3. - Ðể phân giải mạch ta theo 4 bước: + Viết phương trình tính độ lợi điện thế = v 2 /v 1 của hệ thống hồi tiếp. + Rút gọn thành dạng a + jb + Cho b = 0 để xác định tần số dao động f 0 + Thay f 0 vào phương trình của bước 1 để xác định giá trị của tại f 0 . Từ đó: Và: Ðể mạch lệch pha 180 0 : Thay 0 vào biểu thức của ta tìm được: b. Mạch dịch pha dùng op-amp: - Do op-amp có tổng trở vào rất lớn và tổng trở ra không đáng kể nên mạch dao động này minh họa rất tốt cho chuẩn cứ Barkausen. Mạch căn bản được vẽ ở hình 10.4 . triangular, square). 10 .1 MẠCH DAO ÐỘNG SIN TẦN SỐ THẤP: 10 .1. 1 Dao động dịch pha. 10 .1. 2 Dao động cầu Wien. Ta xem lại mạch khuếch đại có hồi tiếp - Nếu pha của v f lệch 18 0 0 so với. tham khảo liên quan đến chương. 4. Nội dung: 10 .1 Mạch dao động sin tần số thấp. 10 .2 Dao động sin tần số cao. 10 .3 Dao động thạch anh. 10 .4 Dao động không sin. Bài tập cuối chương Av < 1 thì mạch không dao động được. 10 .1. 1 Dao động dịch pha (phase shift oscillator ): - Tạo sóng sin tần số thấp nhất là trong dải âm tần. - Còn gọi là mạch dao động RC. - Mạch có