1 .2Tín hiệu hỗn loạn và hệ thống hỗn loạn
3.2.6 Bộ tạo dao động hỗn loạn Colpitts cải tiế n:
Từ các nghiên cứu khảo sát phần trước, chúng ta thấy rằng bộ tạo giao động hỗn loạn Colpitts là mạch chủ yếu nghiên cứu, tuy nhiên các kết quả cũng cho thấy rằng tần số dao động cơ bản f* phụ thuộc vào tần số ngưỡng của transistor. Thường thì f* 0.1. do đó hiệu quả của bộ dao động Colpitts là khơng cao. Bộ
tạo dao động dạng hai tầng và cải tiến có thể cải thiện được vấn đề này. Trong đó bộ dao động hai tầng có thể cho f* 0.3. , tuy nhiên cấu tạo mạch hai tầng làm cho mạch tương đối phức tạp. Vào năm 2004 Tamaševičius đã đưa ra bộ dao động Colpitts cải tiến với nguyên lý mạch khá đơn giản, gần giống mạch dao động Colpitts nhưng nó lại có thể tạo được dao động f* 0.2. . Do vậy, ở đây chúng ta chọn mạch hỗn loạn Colpitts cải tiến.
Hình 3.14 Sơ đồ nguyên lý của mạch Colpitts chuẩn (a) và Colpitts cải tiến (b)
Điểm khác biệt giữa 2 mạch này là cuộn dây L được chuyển từ Collector và Base. Thêm vào đó một điện trở Rb cũng được mắc thêm vào Base.Tác dụng chính của việc này là làm giảm ảnh hưởng của tụ điện ở tần số cao. Thực tế, tụ ở mạch Colpitts chuẩn nối Collector với đất và nó đóng vai trị như tụ ký sinh phá hủy các dao động hỗn loạn. mạch Colpitts chuẩn có cuộn cảm L và điện trở ngăn việc nối đất và làm giảm ảnhhưởng của nó.
Tamaševičius đã sử dụng transistor BFG520 với tần số ngưỡng = 9GHz để thực hiện các mô phỏng. Các kết quả mô phỏng đã cho thấy mạch Colpitts cải tiến có thể tạo ra các dao động hỗn loạn ở băng tần UHF (300 MHz – 1GHz), băng L (1
Hình 3.15 Phổ và đồ thị pha của mạch Colpitts cải tiến theo thứ tự từ trên xuống : f* = 0.5 GHz, f* = 1GHz, f* = 2GHz
3.2.6.2 Hỗn loạn trong bộ dao động Colpitts cải tiến
Từ sơ đồ mạch Colpitts cải tiến, sử dụng các tính chất cơ bản của mạch điện, chúng ta có thể xây dựng được phương trình trạng thái :
Sử dụng định luật Kirchhoff và các cơng thức về BJT chúng ta có thể viết lại hệ dưới dạng : (3.18) Sau khi đặt : Dạng của hệ sẽ trở thành : (3.19) 3.2.6.3 Mô phỏng số học
Trong hệ trên, do các thành phần hằng số không ảnh hưởng đến tính chất hỗn loạn của hệ nên ta có thể bỏ qua. Thực hiện giải hệ với các tham số a= 0.8, b = 0.67, c = 21, d = 0.96, = 0.87, = 100, e = 1 và các điều kiện đầu(x(0), y(0), z (0), V
(0)) = (0.3,0.1,-0.9,0.7) bằng matlab, ta thu được đồ thị pha và dạng tín hiệu theo thời gian như sau :
Hình 3.16. Kết quả mơ phỏng số học đồ thị pha
Hình 3.17. Kết quả mơ phỏng dạng tín hiệu theo thời gian