CHƯƠNG 2 : MẠCH LỌC
3.2. Dao động dời pha
3.2.1. Mạch dao động dời pha dùng Op-Amp
Hình 3.2.1.1: Sơ đồ khối của mạch dao động dời pha
Trong dao động dời pha, khối A là mạch khuếch đại đảo và được nối tới ba bộ lọc thông cao RC, nên gọi là mạch dao động dịch pha. Các mạch lọc RC dùng để dịch pha tín hiệu đi 180𝑜 tạo tín hiệu hồi tiếp dương ở ngõ vào. Đối với mạch lọc thơng cao RC, tín hiệu sau khi đi qua mạch lọc thông cao sẽ lệch pha đi so với tín hiệu vào từ 0 đến 90𝑜 tùy thuộc vào tần số của tín hiệu vào. Như vậy số mạch lọc RC phải thỏa mãn sao cho khi tín hiệu đi qua sẽ tạo được tín hiệu hồi tiếp dương ở ngõ vào hay tổng góc lệch pha của tín hiệu sau khi đi qua khâu hồi tiếp là 180𝑜 , vậy trong trường hợp sử dụng ba mạch lọc RC như hình 3.2 thì mạch sẽ dao động tại tần số tín hiệu có góc lệch pha 60𝑜 sau khi đi qua một mạch lọc RC.
41
Hình 3.2.1.2: Khâu hồi tiếp của mạch dao động dời pha
Xét hình 3.2.1.2, ta có: 𝑉0 = 𝐼1̇ (𝑋𝑐 + 𝑅) − 𝐼2̇ 𝑅 0 = 𝐼2̇ (2𝑅 + 𝑋𝑐) − 𝑅(𝐼1̇ + 𝐼3̇ ) 0 = 𝐼3̇ (2𝑅 + 𝑋𝑐) − 𝐼2̇ 𝑅 𝑉𝑓𝑏 = 𝐼3̇ 𝑅 Trong đó: 𝑋𝑐 = −𝑗 1 𝜔𝐶
Thay giá trị vào ta được:
𝛽 = 𝑉𝑓𝑏 𝑉0 = 𝑅3 𝑅3+ 5𝑅𝑋𝑐2+ 6𝑅2𝑋𝑐+ 𝑋𝑐3 = 1 1 + 5𝑋𝑐 2 𝑅2 + 6𝑋𝑅𝑐+𝑋𝑐 3 𝑅3 𝛽 = 1 1−5 1 (𝜔𝑅𝐶)2−𝑗(6 1 𝜔𝑅𝐶− 1 (𝜔𝑅𝐶)3) (I)
Mạch dao động tại tần số có hồi tiếp dương hay: ∠𝛽 = 180𝑜
Theo biểu thức (I), ta có: 𝑏1 = 6𝜔𝑅𝐶1 − 1
(𝜔𝑅𝐶)3 = 0 Vậy mạch sẽ dao động tại tần số: 𝜔𝑜 = 1
√6𝑅𝐶 hay 𝑓𝑜 = 1
42 Khi phải thỏa điều kiện về biên độ A=1, ta thay giá trị tần số tín hiệu dao động của mạch vào công thức (II), ta được: 𝛽 = −1/29
Vậy để mạch duy trì dao động, mạch khuếch đại A phải có hệ số khuếch đại A=−29
3.2.2. Mạch dao động dời pha dùng transistor
Hình 3.2.2.1: Mạch dao động dùng JFET và BJT
- BJT và FET được phân cực ở trạng thái khuếch đại.
- Hồi tiếp là nhánh ba mắt xích RC.
- Tụ CE và CS có giá trị lớn cho qua tín hiệu nhiễu và các tín hiệu tần số quá trình dao động tạp âm ở tần số cao nảy sinh trong q trình dao động và tạp âm có tần số cao
43
Hình 3.2.2.2: Mạch dao động dời pha RC
Theo điều kiện dao động thì 𝐴. 𝛽 = 1 , ta suy ra:
𝐴 = 1
𝛽 = −29 suy ra 𝐴 = − 𝑅𝐹
𝑅𝐼 = −29 hay 𝑅𝐹 = 29𝑅𝐼
Chú ý: giá trị của 𝑅𝐼 vì ngõ vào 𝑉− = 𝑉+ = 0𝑉 nên 𝑅𝐼//𝑅 của tầng RC
cuối cùng sẽ gây sai số lệch pha. Để kết quả trùng với tính tốn thì 𝑅𝐼 ≫ 𝑅 để 𝑅𝐼//𝑅 ≈ 𝑅 hoặc bỏ qua điện trở R và 𝑅𝐼 được thay bằng R. Mạch hồn chỉnh như hình 3.6
Hình 3.2.2.3: Mạch dao động dời pha trong thực tế
- A bộ khuếch đại.
44 - 𝐷1𝐷2 đóng vai trị ổn định dao động với tần số 𝜔𝑜