M c tiờu c a bài:ụ ủ
H c xong bài nàyọ , h c viờn s cú kh năng:ọ ẽ ả
ư Gi i thớchả , nh n bi tậ ế được cỏc m ch dao đ ng đi u hũaạ ộ ề
ư Trỡnh bày được đi u ki n, đ c đi m và phề ệ ặ ể ương phỏp tớnh toỏn cỏc m ch t oạ ạ dao đ ngộ
ư Rốn luy n tớnh c n th n, t m trong cụng vi cệ ẩ ậ ỷ ỉ ệ
ư Đ m b o an toàn v đi n cho ngả ả ề ệ ười và thi t bế ị
N i dung c a bàiộ ủ : A. Lí THUY T:Ế
IV.1 CÁC V N Đ CHUNG V T O DAO Đ NG ĐI U HOÀẤ Ề Ề Ạ Ộ Ề
Cỏc m ch t o dao đ ng đi u hoà đạ ạ ộ ề ược s d ng r ng rói trong cỏc hử ụ ộ ệ th ng thụng tin, trong cỏc mỏy phỏt, mỏy thu; trong mỏy đo, mỏy ki m tra, thi tố ể ế b y t ... ị ế Hi u m t cỏch đ n gi n, m ch dao đ ng là m ch t o ra tớn hi u.ể ộ ơ ả ạ ộ ạ ạ ệ
T ng quỏt, ngổ ười ta chia ra làm hai lo i m ch dao đ ng là dao đ ngạ ạ ộ ộ đi u hoà t o ra cỏc tớn hi u d ng hỡnh sin và dao đ ng tớch thoỏt t o ra cỏc tớnề ạ ệ ạ ộ ạ hi u khụng sin nh t o xung răng c a, xung nh n, xung tam giỏc, xung vuụng.ệ ư ạ ư ọ
đõy, chỳng ta ch nghiờn c u cỏc m ch dao đ ng đi u hoà
Ở ỉ ứ ạ ộ ề t o ra cỏc tớnạ
hi u d ng hỡnh sin.ệ ạ
Cỏc m ch t o dao đ ng đi u hoà cú th làm vi c trong d i t n s tạ ạ ộ ề ể ệ ả ầ ố ừ vài hec (Hz) đ n hàng nghỡn megahec (MHz). Đ t o dao đ ng cú th dựngế ể ạ ộ ể cỏc ph n t tớch c c nh ầ ử ự ư transistor lưỡng c c, ự transistor trường, m ch khu chạ ế đ i thu t toỏn ho c cỏc ph n t đ c bi t nh diode Tunel, diode Gunn…ạ ậ ặ ầ ử ặ ệ ư
Trong lĩnh v c đi n ư đi n t , dũng đi n xoay chi u hỡnh sin r t quanự ệ ệ ử ệ ề ấ tr ng vỡ nh ng đ c tớnh riờng c a nú nh :ọ ữ ặ ủ ư
ư Dũng đi n hỡnh sin r t d phỏt sinh.ệ ấ ễ
ư Cỏc dũng đi n xoay chi u cú tớnh ch t tu n hoàn đ u cú th phõnệ ề ấ ầ ề ể tớch ra m t chu i cỏc tớn hi u hỡnh sin. Đi u này thu n l i cho vi c phõnộ ỗ ệ ề ậ ợ ệ tớch, tớnh toỏn nh cú nhi u cụng c toỏn h c.ờ ề ụ ọ
ư Dũng đi n hỡnh sin thệ ường được dựng đ kh o sỏt đ c tớnh kể ả ặ ỹ thu t c a cỏc m ch đi n t nh m ch l c, m ch khu ch đ i.ậ ủ ạ ệ ử ư ạ ọ ạ ế ạ
M ch dao đ ng đạ ộ ược hi u là m ch khu ch đ i nh ng khụng cú tớn ể ạ ế ạ ư
hi u vào mà nú t t o ra tớn hi u ra.ệ ự ạ ệ
M ch dao đ ng t o xung vuụng nh hi n tạ ộ ạ ờ ệ ượng n p x c a m ch RCạ ả ủ ạ k t h p v i hai tr ng thỏi bóo hoà và ng ng d n c a linh ki n tớch c c.ế ợ ớ ạ ư ẫ ủ ệ ự
M ch t o dao đ ng hỡnh sin d a trờn hi n tạ ạ ộ ự ệ ượng c ng hộ ưởng c aủ m ch LC k t h p v i m ch khu ch đ i h i ti p đ t o tớn hi u.ạ ế ợ ớ ạ ế ạ ồ ế ể ạ ệ
Đ t o dao đ ng đi u hoà, cú th theo hai nguyờn t c c b n sau:ể ạ ộ ề ể ắ ơ ả
– T o dao đ ng b ng h i ti p dạ ộ ằ ồ ế ương.
– T o dao đ ng b ng phạ ộ ằ ương phỏp t ng h p m ch.ổ ợ ạ
đõy ta ch nghiờn c u cỏc m ch t o dao đ ng theo nguyờn t c h i
Ở ỉ ứ ạ ạ ộ ắ ồ ti p dế ương. IV.1.1 S đ kh i ơ ồ ố Hỡnh 4.1. Sơ đ kh iồ ố
m ch t o dao đ ng đi u hoàạ ạ ộ ề
M ch dao đ ng đi u hoà cú s đ kh i nh hỡnh 4.1, bao g m: ạ ộ ề ơ ồ ố ư ồ
– Kh i khu ch đ i (KĐ);ố ế ạ
– M ch h i ti p (ht). ạ ồ ế
Nguyờn t c: L y m t ph n năng lắ ấ ộ ầ ượng đ u ra c a kh i khu ch đ iở ầ ủ ố ế ạ h i ti p dồ ế ương quay tr l i đ u vào. ở ạ ầ (Pha c a tớn hi u h i ti p cựng pha v iủ ệ ồ ế ớ tớn hi u vào)ệ
f i s f s i V V V V V V
IV.1.2 Đi u ki n c a cỏc m ch t o dao đ ng đi u hoàề ệ ủ ạ ạ ộ ề
Đ cú tớn hi u hỡnh sin ra, m ch khu ch đ i h i ti p ph i tho mónể ệ ạ ế ạ ồ ế ả ả đi u ki n sau:ề ệ
+ Xột riờng m ch h i ti p dạ ồ ế ương cú tớn hi u vào là Vệ o, tớn hi u ra là Vệ f. H s h i ti p hay đ l i c a m ch h i ti p là:ệ ố ồ ế ộ ợ ủ ạ ồ ế
Do cú h i ti p dồ ế ương nờn Vs và Vf cựng pha. Tớn hi u Vi chớnh là t ngệ ổ c a Vủ s và Vf.
Ta cú:
+ Xột m ch khu ch đ i cú h i ti p dạ ế ạ ồ ế ương bao g m c m ch khu chồ ả ạ ế đ i và m ch h i ti p dạ ạ ồ ế ương. Tớn hi u đ u vào là Vs, tớn hi u ra là Vo. H sệ ầ ệ ệ ố
khu ch đ i c a toàn m ch là:ế ạ ủ ạ
Suy ra :
Do đõy là m ch khu ch đ i đ ng pha nờn b và Avo cú tr s dạ ế ạ ồ ị ố ương nờn b.AVo cũng cú tr s dị ố ương.
Tớch s b.Avo chớnh là tớch s c a hai h s khu ch đ i, h s khu chố ố ủ ệ ố ế ạ ệ ố ế đ i vũng h c a m ch khu ch đ i và h s khu ch đ i c a m ch h i ti p.ạ ở ủ ạ ế ạ ệ ố ế ạ ủ ạ ồ ế Tớch s b.Avo cũn đố ược g i là h s khu ch đ i vũng hay đ l i vũng (loopọ ệ ố ế ạ ộ ợ gain).
Khi h s khu ch đ i vũng b.Avo = 1 hay 1 ư b.Avo = 0 thỡ:ệ ố ế ạ
Vo i o i o Vo V V A V V A . o f o f V b V V V b . Vo Vo s Vi bVi A A Vi Vf ViVo V Vo VF A .. . Vo Vo A b A VF A 1 . 0Vo A VF A
Lỳc đú m ch cú đ khu ch đ i vụ cựng l n và m ch s dao đ ng,ạ ộ ế ạ ớ ạ ẽ ộ m ch s t t o ra tớn hi u mà khụng c n tớn hi u vào Vs.ạ ẽ ự ạ ệ ầ ệ
T đú ta rỳt ra đi u ki n c a m ch là:ừ ề ệ ủ ạ
H s khu ch đ i vũng b.Avo = 1. (Tớch h s khu ch đ i c a m chệ ố ế ạ ệ ố ế ạ ủ ạ khu ch đ i và h s khu ch đ i c a m ch h i ti p). Đi u ki n này cũn đế ạ ệ ố ế ạ ủ ạ ồ ế ề ệ ược g i là đi u ki n cõn b ng v biờn đ dao đ ng.ọ ề ệ ằ ề ộ ộ
Gúc l ch (d ch) pha c a m ch b mg 0ệ ị ủ ạ ằ 0 ho c 360ặ 0. (T ng gúc d ch phaổ ị c a m ch khu ch đ i và m ch h i ti p ph i là h i ti p dủ ạ ế ạ ạ ồ ế ả ồ ế ương). Đi u ki nề ệ này cũn được g i là đi u ki n cõn b ng v gúc pha.ọ ề ệ ằ ề
N u hai đi u ki n trờn khụng đế ề ệ ược tho mó thỡ m ch khụng cú khả ạ ả năng dao đ ng.ộ
N u b.Avo > 1 thỡ m ch dao đ ng t kớch, biờn đ dao đ ng tăng d n.ế ạ ộ ự ộ ộ ầ Đ n m t m c nào đú thỡ m ch tr ng thỏi bóo hoà.ế ộ ứ ạ ở ạ
N u b.Avo < 1 thỡ m ch dao đ ng t t t d n. Đ n m t m c nào đú thỡế ạ ộ ự ắ ầ ế ộ ứ m ch tr v tr ng thỏi c t (khoỏ), khụng cú tớn hi u ra.ạ ở ề ạ ắ ệ
N u đi u ki n gúc pha khụng đế ề ệ ược tho món thỡ m ch ch là m chả ạ ỉ ạ khu ch đ i cú h i ti p. Vỡ khụng cú đi n ỏp tớn hi u vào nờn cũng khụng cúế ạ ồ ế ệ ệ tớn hi u ra.ệ
IV.2 Đ C ĐI M C A CÁC M CH T O DAO Đ NG ĐI U HOÀẶ Ể Ủ Ạ Ạ Ộ Ề
IV.2.1 Đ c đi m chungặ ể
T nh ng phõn tớch trờn, ta rỳt ra nh ng đ c đi m c b n c a m từ ữ ữ ặ ể ơ ả ủ ộ m ch dao đ ng:ạ ộ
M ch t o dao đ ng cũng là m t m ch KĐ, nh ng là m ch KĐ t đi uạ ạ ộ ộ ạ ư ạ ự ề khi n b ng h i ti p dể ằ ồ ế ương t đ u ra v đ u vào. Năng lừ ầ ề ầ ượng t dao đ ngự ộ l y t ngu n cung c p m t chi u.ấ ừ ồ ấ ộ ề
Mu n cú dao đ ng ph i tho món đi u ki n cõn b ng biờn đ và cõnố ộ ả ả ề ệ ằ ộ b ng v pha.ằ ề
M ch ph i ch a ớt nh t m t ph n t tớch c c làm nhi m v bi n đ iạ ả ứ ấ ộ ầ ử ự ệ ụ ế ổ năng lượng m t chi u thành năng lộ ề ượng xoay chi u, đ ng th i cú vai trũ làề ồ ờ m t khõu đi u ch nh đ đ m b o biờn đ dao đ ng khụng đ i tr ng thỏi xỏcộ ề ỉ ể ả ả ộ ộ ổ ở ạ l p. ậ
– Đ c đi m v ngu n cung c p: Ph i s d ng cỏc ngu n n đ nh,ặ ể ề ồ ấ ả ử ụ ồ ổ ị ho c ngu n cú n ỏp.ặ ồ ổ
– Đ c đi m v k t c u c a m ch: Gi m nh hặ ể ề ế ấ ủ ạ ả ả ưởng c a t i đ n m chủ ả ế ạ dao đ ng b ng cỏch thờm t ng đ m đ u ra c a t ng t o dao đ ng.ộ ằ ầ ệ ở ầ ủ ầ ạ ộ
– Đ c đi m v cỏc ph n t tớch c c: Dựng cỏc ph n t tớch c c cú hặ ể ề ầ ử ự ầ ử ự ệ s khu ch đ i l n, cú h s nhi t nh .ố ế ạ ớ ệ ố ệ ỏ
IV.2.2 Phõn lo i m ch dao đ ng hỡnh sin.ạ ạ ộ
M ch t o dao đ ng hỡnh sin cú r t nhi u lo i, tu theo t ng cỏch phõnạ ạ ộ ấ ề ạ ỳ ừ lo i mà ta cú cỏc lo i m ch dao đ ng nh sau.ạ ạ ạ ộ ư
N u ta phõn lo i theo ph n t tớch c c, cú:ế ạ ầ ử ự
ư M ch dao đ ng dựng Transistor.ạ ộ
ư M ch dao đ ng dựng IC (m ch khu ch đ i thu t toỏn).ạ ộ ạ ế ạ ậ
N u phõn lo i theo linh ki n th đ ng RLC, cú:ế ạ ệ ụ ộ
ư M ch dao đ ng RC.ạ ộ
ư M ch dao đ ng LC.ạ ộ
N u phõn lo i theo m ch s d ng bi n ỏp, cú:ế ạ ạ ử ụ ế
ư M ch dao đ ng ghộp bi n ỏp.ạ ộ ế
ư M ch dao đ ng khụng dựng bi n ỏp.ạ ộ ế
N u phõn lo i theo k t c u c a m ch h i ti p, cú:ế ạ ế ấ ủ ạ ồ ế
ư M ch dao đ ng ba đi m đi n c m, ba đi m đi n dung.ạ ộ ể ệ ả ể ệ
ư M ch dao đ ng dựng c u ch T, ch T kộp.ạ ộ ầ ữ ữ
ư M ch dao đ ng dựng khõu h i ti p di pha RC, CR.ạ ộ ồ ế
ư M ch dao đ ng c u viờn.ạ ộ ầ
N u phõn lo i theo linh ki n k t h p khỏc, cú:ế ạ ệ ế ợ
ư M ch dao đ ng dựng th ch anhạ ộ ạ
ư M ch dao đ ng dựng diode bi n dung…ạ ộ ế
IV.3 PHƯƠNG PHÁP N Đ NH BIấN Đ VÀ N Đ NH T N SỔ Ị Ộ Ổ Ị Ầ Ố DAO Đ NGỘ
IV.3.1 Ổn đ nh biờn đ dao đ ngị ộ ộ
Khi m i đúng m ch, n u đi u ki n v pha đớ ạ ế ề ệ ề ược tho món t i m t t nả ạ ộ ầ s nào đú, đ ng th i K.ố ồ ờ > 1 thỡ trong m ch phỏt sinh dao đ ng t n s đú.ạ ộ ở ầ ố Ta núi m ch tr ng thỏi quỏ đ (quỏ trỡnh nuụi dạ ở ạ ộ ưỡng dao đ ng). tr ngộ Ở ạ thỏi xỏc l p, biờn đ dao đ ng khụng đ i ng v i K.ậ ộ ộ ổ ứ ớ = 1 (quỏ trỡnh duy trỡ dao đ ng).ộ
Đ đ m b o n đ nh biờn đ tr ng thỏi xỏc l p, cú th th c hi n cỏcể ả ả ổ ị ộ ở ạ ậ ể ự ệ bi n phỏp sau: ệ
– Xỏc đ nh biờn đ đi n ỏp ra b ng cỏch ch n tr s đi n ỏp ngu n cungị ộ ệ ằ ọ ị ố ệ ồ c p m t chi u thớch h p, v i biờn đ đi n ỏp xoay chi u c c đ i trờn đ u raấ ộ ề ợ ớ ộ ệ ề ự ạ ầ m ch khu ch đ i luụn nh h n giỏ tr đi n ỏp ngu n cung c p m t chi u choạ ế ạ ỏ ơ ị ệ ồ ấ ộ ề ph n t khu ch đ i đú.ầ ử ế ạ
– D ch chuy n đi m làm vi c trờn đ c tuy n phi tuy n c a ph n tị ể ể ệ ặ ế ế ủ ầ ử tớch c c nh thay đ i đi n ỏp phõn c c đ t lờn c c đi u khi n c a ph n tự ờ ổ ệ ự ặ ự ề ể ủ ầ ử khu ch đ iế ạ .
– Dựng m ch h i ti p phi tuy n ho c dựng ph n t hi u ch nh (vớ d :ạ ồ ế ế ặ ầ ử ệ ỉ ụ đi n tr nhi t ho c đi n tr thụng c a diode).ệ ở ệ ặ ệ ở ủ
Tu thu c vào m ch đi n c th cú th ỏp d ng nh ng bi n phỏp trờn.ỳ ộ ạ ệ ụ ể ể ụ ữ ệ
IV.3.2 Ổn đ nh t n s dao đ ngị ầ ố ộ
V n đ n đ nh t n s dao đ ng liờn quan ch t ch đ n đi u ki n cõnấ ề ổ ị ầ ố ộ ặ ẽ ế ề ệ b ng pha. Khi d ch pha gi a đi n ỏp h i ti p đ a v và đi n ỏp ban đ u thayằ ị ữ ệ ồ ế ư ề ệ ầ đ i, s d n đ n s thay đ i t n s dao đ ng. Đ nõng cao đ n đ nh t n sổ ẽ ẫ ế ự ổ ầ ố ộ ể ộ ổ ị ầ ố c a m ch t o dao đ ng, c n ỏp d ng cỏc bi n phỏp sau:ủ ạ ạ ộ ầ ụ ệ
– Th c hi n cỏc bi n phỏp nh m h n ch s thay đ i cỏc tham s c aự ệ ệ ằ ạ ế ự ổ ố ủ m ch t o dao đ ng nh : Dựng ngu n n ỏp, dựng cỏc linh ki n cú h s nhi tạ ạ ộ ư ồ ổ ệ ệ ố ệ đ nh , cú sai s nh , dựng cỏc ph n t n đ nh nhi t…ộ ỏ ố ỏ ầ ử ổ ị ệ
– Th c hi n cỏc bi n phỏp nh m gi m s thay đ i gúc pha theo tham sự ệ ệ ằ ả ự ổ ố c a m ch t o dao đ ng, nghĩa là: ủ ạ ạ ộ ϕK m,( ω) + ϕht n,( ω) =0t đi u ki n v pha:ừ ề ệ ề
ϕ + ϕ =K ht 0
Trong đú: m, n đ c tr ng cho cỏc tham s c a cỏc ph n t trong m chặ ư ố ủ ầ ử ạ khu ch đ i. Do đú, c n ph i ch n m ch t o dao đ ng thớch h p: M ch baế ạ ầ ả ọ ạ ạ ộ ợ ạ
đi m đi n c m, ba đi m đi n dung, ghộp bi n ỏp hay m ch t o dao đ ng đ iể ệ ả ể ệ ế ạ ạ ộ ổ pha…
– Th c hi n cỏc bi n phỏp làm tăng t c đ bi n đ i c a cỏc gúc phaự ệ ệ ố ộ ế ổ ủ theo t n s t i đi m x y ra dao đ ng nh : s d ng cỏc ph n t cú ph m ch tầ ố ạ ể ả ộ ư ử ụ ầ ử ẩ ấ cao (s d ng m ch c ng hử ụ ạ ộ ưởng th ch anh, dựng ph n t cú h s khu ch đ iạ ầ ử ệ ố ế ạ l n).ớ
Theo cỏc nghiờn c u th c t cho th y: n u khụng dựng cỏc bi n phỏpứ ự ế ấ ế ệ n đ nh đ c bi t thỡ đ n đ nh t n s
ổ ị ặ ệ ộ ổ ị ầ ố ∆
0
f
f c a cỏc b t o dao đ ng đi u hoàủ ộ ạ ộ ề cú th đ t để ạ ược trong kho ng ả 10 ...10−2 −3. Khi dựng cỏc bi n phỏp trờn đõy cúệ th tăng đ n đ nh t i ể ộ ổ ị ớ 10−4 ho c cao h n. Trong trặ ơ ường h p dựng th ch anhợ ạ cú th đ t để ạ ược ∆ −6 −8
0
f
10 ...10
f .
IV.4 PH M VI T N S C A CÁC M CH DAO Đ NG ĐI U HOÀẠ Ầ Ố Ủ Ạ Ộ Ề
IV.4.1 M ch dao đ ng RCạ ộ
d i t n s th p t vài hec (Hz) đ n vài ch c kilụhec (kHz), ng i ta
Ở ả ầ ố ấ ừ ế ụ ườ
dựng m ch t o dao đ ng d ch pha RC. Khụng dựng m ch dao đ ng LC vỡ sạ ạ ộ ị ạ ộ ẽ ph i tăng kớch thả ước và tr ng lọ ượng c a cỏc ph n t trong m ch dao đ ng.ủ ầ ử ạ ộ
IV.4.2 M ch t o dao đ ng LCạ ạ ộ
M ch dao đ ng LC dựng đ t o ra cỏc tớn hi u cao t n t hàng trămạ ộ ể ạ ệ ầ ừ kilụhec đ n hàng trăm megahec. V i cỏc ki u m ch đa d ng, m ch t o daoế ớ ể ạ ạ ạ ạ đ ng LC t o ra t n s dao đ ng g n v i t n s c ng hộ ạ ầ ố ộ ầ ớ ầ ố ộ ưởng c a nú. ủ
= π π
1f f
2 LC (Hz) (4.3) IV.4.3 M ch dao đ ng v i th ch anhạ ộ ớ ạ
Trong nh ng m ch t o dao đ ng LC yờu c u ch t lữ ạ ạ ộ ầ ấ ượng cao người ta thay th khung dao đ ng LC b ng b c ng hế ộ ằ ộ ộ ưởng th ch anh, khi đú đ t đạ ạ ược đ n đ nh t n s là l n. ộ ổ ị ầ ố ớ
IV.5 C U TRÚC CHUNG M CH T O DAO Đ NG C NG HẤ Ạ Ạ Ộ Ộ ƯỞNG Cỏc m ch dao đ ng d ch pha ch đạ ộ ị ỉ ượ ử ục s d ng đ t o ra dao đ ng t nể ạ ộ ầ th p, mu n t o dao đ ng t n s cao thấ ố ạ ộ ầ ố ường s d ng cỏc m ch dao đ ngử ụ ạ ộ c ng hộ ưởng.
Hỡnh 4.2 là s đ t ng quỏt c a m ch dao đ ng c ng hơ ồ ổ ủ ạ ộ ộ ưởng. Z1, Z2, Z3 là cỏc ph n t đi n khỏng, cú th là dung khỏng ho c c m khỏng. ầ ử ệ ể ặ ả
Hỡnh 4.2. M ch t o dao đ ng c ng hạ ạ ộ ộ ưởng
T i t n s c ng hạ ầ ố ộ ưởng thỡ Z1 + Z2 + Z3 = 0.
Đ tớnh toỏn cỏc đi u ki n dao đ ng ta s d ng mụ hỡnh tể ề ệ ộ ử ụ ương đương nh hỡnh 4.3.ư
N u tr khỏng vào Zế ở v c a m ch khu ch đ i tho món đi u ki n Zủ ạ ế ạ ả ề ệ v >> Z2 (đi u ki n này đề ệ ược tho món vỡ Zả 2 thường r t nh ).ấ ỏ
Tớnh h s h i ti p ệ ố ồ ế : S d ng hỡnh 4.3b ta cú: ử ụ = +2 2 1 2 3 Z U U Z Z mà β = = + 2 2 1 2 3 U Z U Z Z Vỡ Zv >> Z2 nờn trong s đ hỡnh 4.3a ơ ồ ta cú Zv // Z2 Z≈ 2.
G i Zọ L là t ng tr khỏng ph n h i ti p. Ta cú:ổ ở ầ ồ ế
ZL = 1+ 2++ 3
1 2 3
Z (Z Z )
Z Z Z
Đi n ỏp đ u ra b khu ch đ i:ệ ầ ộ ế ạ
Ur = +L o v r L Z K .U Z Z
(K0 là h s khu ch đ i c a m ch khu ch đ i khi t i h ).ệ ố ế ạ ủ ạ ế ạ ả ở
H s khu ch đ i c a m ch khu ch đ i đệ ố ế ạ ủ ạ ế ạ ược tớnh:
Z1 Z2 Z 3 Mạch khuếch đại U v U r
K = r =v v U U +L o r L Z K Z Z Thay ZL vào ta cú: K = + 1+ 2+ 3+ + 1 2 3 0 1 2 3 Z (Z Z ) Z (Z Z ) R (Z Z Z )Ko Xột K = + + 1 2 + + 1 2 3 0 1 2 3 Z Z Z (Z Z ) R (Z Z Z )Ko
Hỡnh 4.3. Mụ hỡnh tương đương c a m ch dao đ ng c ng hủ ạ ộ ộ ưởng T i t n s c ng hạ ầ ố ộ ưởng Z1 + Z2 + Z3 = 0 Nờn K = +2 2 3 Z Z Z Ko = − 2 1 Z Z Ko
Đi u ki n ề ệ K ≥ 1 tr thành đi u ki n: Kở ề ệ 0 −
21 1
ZZ Z
Gi i phả ương trỡnh Z1 + Z2 + Z3 = 0 ta s tỡm đẽ ượ ầ ố ộc t n s c ng hưởng f0. Tu theo ỳ Z1, Z2, Z3 và tớnh ch t c a m ch khu ch đ i ta cú cỏc d ngấ ủ ạ ế ạ ạ m ch c ng hạ ộ ưởng sau:
IV.6 PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN CÁC M CH T O DAO Đ NGẠ Ạ Ộ
Cú nhi u phề ương phỏp đ tớnh toỏn m ch dao đ ng, trong đú phể ạ ộ ương phỏp thụng d ng nh t, đú là tớnh toỏn m ch dao đ ng theo phụ ấ ạ ộ ương phỏp m chạ khu ch đ i cú h i ti p. N i dung c a phế ạ ồ ế ộ ủ ương phỏp này bao g m: phồ ương phỏp tớnh toỏn linh ki n cõn b ng v biờn đ và phệ ằ ề ộ ương phỏp tớnh toỏn linh ki n cõn b ng v pha.ệ ằ ề
– Phương phỏp tớnh toỏn linh ki n cõn b ng v pha: ệ ằ ề
K + = 2n (4.4)
Đi u ki n cõn b ng v pha do k t c u c a m ch đ m nhi m. Khi tớnhề ệ ằ ề ế ấ ủ ạ ả ệ toỏn v giỏ tr cỏc linh ki n khụng c n quan tõm đ n.ề ị ệ ầ ế
– Phương phỏp tớnh toỏn linh ki n cõn b ng v biờn đ : ệ ằ ề ộ
K. ≥ 1 (4.5)
Tờn m chạ
Z1 Z2 Z3 M ch khu chạ ế đ iạ
Hartley LL LC CL Khu ch đ i đ oKhu ch đ i l pếế ạ ảạ ặ Colpitts C C L Khu ch đ i đ oế ạ ả L C C Khu ch đ iế ạ khụng đ oả M t d ngộ ạ Clapp C C LC n iố ti pế Khu ch đ i đ oế ạ ả
Khi tớnh toỏn ph i căn c vào m ch đi n c th đ xỏc đ nh h sả ứ ạ ệ ụ ể ể ị ệ ố khu ch đ i K và h s Kế ạ ệ ố ht r i bu c tớch c a chỳng b ng 1, t đú suy ra cỏcồ ộ ủ ằ ừ thụng s c n thi t c a m ch đi n.ố ầ ế ủ ạ ệ
Phương phỏp tớnh bao g m 6 bồ ước: Bước 1. Tớnh toỏn h s khu ch đ i.ệ ố ế ạ
Bước 2. Xỏc đ nh h s h i ti p.ị ệ ố ồ ế
Bước 3. Tớnh tớch s K.Kht.ố
Bước 4. Xỏc đ nh đi u ki n dao đ ng c a m ch.ị ề ệ ộ ủ ạ
Bước 5. Xỏc đ nh h s h i ti p đ m ch t dao đ ng đị ệ ố ồ ế ể ạ ự ộ ược. Bước 6. Xỏc đ nh tr s cỏc linh ki n m c trong m ch.ị ị ố ệ ắ ạ
Đ minh ho , ta xột vớ d sau:ể ạ ụ Tớnh đi u ki n t dao đ ng c a m ch baề ệ ự ộ ủ ạ đi m đi n dung (m ch colpits) nh hỡnh 4.4.ể ệ ạ ư
Hỡnh 4.4. M ch t o dao đ ng ba đi m đi n dungạ ạ ộ ể ệ
Gi iả : Ta tớnh đi u ki n cõn b ng biờn đ c a m ch theo cỏc bề ệ ằ ộ ủ ạ ước trờn. Gi thi t: ả ế R // R1 2>>h11 (h11 là đi n tr vào vi phõn) [1] ệ ở (4.6)
Bước 1. Tớnh h s khu ch đ i Kệ ố ế ạ
M ch khu ch đ i m c E chungạ ế ạ ắ
− = − 21C C C C 11 h K SZ Z h (4.7)
(h21 b ng b là h s khu ch đ i dũng đi n vi phõn) [1]ằ ệ ố ế ạ ệ
Trong m ch đi n trờn, tr khỏng gi a c c C và đ t, Zạ ệ ở ữ ự ấ C là m t ph n trộ ầ ở khỏng c a khung c ng hủ ộ ưởng, được xỏc đ nh: ị
= 2
C t￫ Vpa
Z p .R // Z (4.8)
Trong đú: p là h s ghộp c a transistor v i khung c ng hệ ố ủ ớ ộ ưởng, được xỏc đ nh:ị
= CEtd =( 1+1 22) 1 = 1+2 2
U C .C C
p
U C C C C C (4.9)
Tớnh Rt￫ là tr khỏng c a khung c ng hở ủ ộ ưởng t i t n s c ng hạ ầ ố ộ ưởng:
Rt￫= L
rC (4.10) Trong đú: L là đi n c m c a khung c ng hệ ả ủ ộ ưởng;
C là đi n dung c a khung c ng hệ ủ ộ ưởng; r là đi n tr t n hao c a khung c ng hệ ở ổ ủ ộ ưởng. vpa
Z là tr khỏng vào ph n ỏnh sang nhỏnh colect – emit , n u giở ả ơ ơ ế ả thi t ế R // R1 2>>h11; ta cú: = V = 11 2 2 vpa Z h Z n n (4.11) V i ớ n là h s ph n ỏnh ệ ố ả = BE = 1 CE 2 U C n U C (4.12) Thay (4.8), (4.9) và (4.11) vào (4.12) ta xỏc đ nh đị ược h s :ệ ố ( ) ( ) + = − = + + t￫ 11 2 2 21 t￫ 11 11 2 2 R h . n 1 n h K R h h n 1 n (4.13) Bước 2. Xỏc đ nh h s h i ti pị ệ ố ồ ế = BE = − 1 = − ht CE 2 U C K n U C (4.14) Bước 3. Tớnh tớch s K.Kố ht ( ) = + + t￫ 21 ht 2 2 t￫ 11 R .h K.K n n R h 1 n (4.15)
Bước 4. Xỏc đ nh đi u ki n dao đ ng c a m chị ề ệ ộ ủ ạ
ht K.K 1 (4.16) Thay (4.16) vào (4.15) và bi n đ i ta cú:ế ổ ( + )2+ 2 t￫− 11 t￫ 11 11 R h 1 n n .R .n 0 h h (4.17) Trong bi u th c (4.17):ể ứ
D u = ng v i trấ ứ ớ ường h p dao đ ng xỏc l p;ợ ộ ậ
V i cỏch trờn ta cú th tớnh đớ ể ược đi u ki n t dao đ ng cho cỏc m chề ệ ự ộ ạ khỏc nhau.
Bước 5. Xỏc đ nh h s h i ti p đ m ch t dao đ ng đị ệ ố ồ ế ể ạ ự ộ ược. Thụng thường giỏ tr n << 1 nờn (4.17) đị ược tớnh g n đỳng:ầ
( + )2+ t￫− 11 t￫ 11 11 R h 1 n n. .R 0 h h (4.18) Tớnh (4.18) theo n, ta cú: = � �� �− � � 2 12 21 11 1,2 t￫ h h h n 2 2 R (4.19)
T (4.18) đ o hàm và xột d u, ta đừ ạ ấ ược:
2 1
n n n (4.20)
Nh v y, n u h s h i ti p n tho món (4.20), thỡ trong m ch cú daoư ậ ế ệ ố ồ ế ả ạ đ ng hỡnh sin ( tr ng thỏi xỏc l p) t i nộ ở ạ ậ ạ 1 ho c nặ 2.
Bước 6. Xỏc đ nh tr s cỏc linh ki n m c trong m ch qua h s h iị ị ố ệ ắ ạ ệ ố ồ ti p n (4.14) và qua t n s dao đ ng c a m chế ầ ố ộ ủ ạ
d 1 2 1 2 1 f (Hz) C .C 2 L. C C π + ￫ (4.21) Bư TH CỰ HÀNH:
1- L p rỏp và kh o sỏt m ch ắ ả ạ dao đ ng đi u hoàộ ề
I. T ch c th c hi nổ ứ ự ệ
Lý thuy t d y t p ế ạ ậ trung
Th c hành theo nhúm (3 sinh viờn/nhúm)ự
II. L p b ng v t t thi t bậ ả ậ ư ế ị
TT Thi t b ư V t tế ị ậ ư Thụng s kố ỹ thu tậ
S lố ượng 1 Mỏy hi n súngệ 20MHz, hai tia 1mỏy/nhúm 2 Đ ng h v n năngồ ồ ạ VưAưOM 1cỏi/nhúm 3 Bo m ch thớ nghi m ạ ệ
4 Dõy n iố Dõy đ n 0,05mm Xơ 25cm nhi u màuề 20m/nhúm 5 Ngu n đi nồ ệ Đi n ỏp vào ệ