III/ CÁC KHỐI CƠ BẢN CỦA PLL:
3. Ổn định biên độ và tần số dao động:
a/ Ổn định biên độ:
Để đảm bảo ổn định biên độ ở trạng thái xác lập, ta cĩ thể thực hiện các biện pháp sau:
Hạn chế biên độ điện áp ra bằng cách chọn trị số điện áp nguồn cung cấp thích hợp và phải đảm bảo sao cho Vcm < Vcc .
Dùng mạch hồi tiếp phi tuyến hoặc dùng phần tử hiệu chỉnh như điện trở nhiệt, diode.
b/ Ổn định tần số:
Độ ổn định tần số của một bộ dao động là một trong các tham số quan trọng nhất của bộ dao động. Nĩ được đặc trưng bởi độ bất ổn định :
o
với 0 : tần số dao động của bộ dao động.
: giá trị lệch cực đại của tần số dao động được đo hằng ngày, hằng tháng, hằng năm.
Vấn đề ổn định tần số dao động liên quan chặt chẽ đến điều kiện cân bằng pha khi dịch pha giữa điện áp hồi tiếp đưa về và điện áp ban đầu thay đổi, sẽ dẫn đến sự thay đổi của tần số dao động. Mặt khác, khi tải của mạch khuếch đại là một mạch cộng hưởng thì điều kiện cân bằng pha sẽ trở thành:
A ht ch 2n Với n = 0,1,2,…
ch : gĩc dịch pha do mạch cộng hưởng gây nên.
Nếu A = 1800 , ht = 1800 , thì ch = 00 để mạch tự kích ( = 2), khi đĩ tần số dao động của mạch sẽ trùng với tần số cộng hưởng riêng của mạch cộng hưởng 0 = ch.
Nếu A + ht 0 thì ch 0 để = 0.Lúc đĩ tần số dao động của mạch sẽ khác với tần số cộng hưởng riêng của mạch cộng hưởng 0 ch. Trong thực tế các yếu tố bất ổn định ảnh hưởng trực tiếp đến tần số cộng hưởng ch, mà khơng ảnh hưởng đến A và ht (A =ht 0). Nếu ch bị thay đổi một lượng
ch thì ở tần số ch 0 ta cĩ: = ch = ch.2Q/0. Khi đĩ từ: Q o CH o 2 Ta cĩ: nếu Q càng lớn thì càng nhỏ, cĩ nghĩa là mạch càng ổn định và càng nhỏ thì càng nhỏ.
Tĩm lại: để độ ổn định tần số cao trong bộ dao động ta phải thực hiện
các biện pháp sau:
+ Dùng nguồn ổn áp để Vcc = const, Vb = const. + Dùng các phần tử cĩ hệ số nhiệt nhỏ.
+ Chọn mạch cộng hưởng cĩ hệ số phẩm chất Q cao(50 100). + Giảm ảnh hưởng của tải đến mạch dao động (mắc thêm tầng đệm collector chung (CC), ghép lỏng giữa các tầng …).
+ Dùng các phần tử ổn định nhiệt (diode, điện trở nhiệt âm). + Chọn mạch dao động thích hợp để giảm sự thay đổi pha.
Sau đây là phần giới thiệu và đưa ra các cơng thức tính tốn cho mạch tạo dao động LC dùng transistor.
* Mạch tạo dao động ba điểm:
Sơ đồ tổng quát mạch dao động ba điểm
Trong các hệ thống dao động, trị số của các điện trở tổn hao rất nhỏ, thường khơng đáng kể so với các trị số của các điện kháng, do vậy để dễ tính hơn ta xem như:
Z1 = r1 + jX1 jX1 Z2 = r2 + jX2 jX2 Z3 = r3 + jX3 jX3
Như vậy hệ thống dao động bao gồm ba phần tử điện kháng. Sơ đồ này sẽ tự kích ở tần số cộng hưởng riêng nếu thỏa mãn điều kiện cộng hưởng: X1 + X2 + X3 =0.
Nếu mạch cộng hưởng cĩ hệ số phẩm chất Q rất lớn thì ik >> ic, ib. Khi đĩ ta xem chỉ cĩ dịng điện ik chạy qua cả ba phần tử điện kháng. Hệ số hồi tiếp sẽ được xác định gần đúng như sau:
3 2 1 2 1 2 1 . . X X X X X X i X i V V k k CE BE
Theo điều kiện cân bằng pha, để cĩ hồi tiếp dương, tổng dịch pha do mạch khuếch đại và mạch hồi tiếp gây nên phải bằng 0, tức là A > 0, nghĩa là X1 ,X2 cùng đặc tính (X1.X2 >0) và để thỏa phương trình X1 + X2 + X3 =0 thì X3 phải trái dấu với X1 , X2. Dựa vào đây ta chia ra làm hai loại mạch:
+ Mạch dao động ba điểm điện cảm: X1 , X2 > 0 và X3 < 0 + Mạch dao động ba điểm điện dung: X1 , X2 < 0 và X3 > 0.