Cỏc dao động hỡnh sin (hay cũn gọi là dao động điều hoà) cú tần số từ vài hz đến hàng ngàn Mhz được sử dụng rộng rói trong cỏc mỏy thụng tin, mỏy đo lường, cỏc thiết bị y tế vv...Đú là cỏc mỏy phỏt súng được thiết kếở cỏc dải súng khỏc nhau với mục đớch sử dụng tương ứng. Cỏc dao động hỡnh sin cú thểđược tạo ra theo ba phương phỏp sau đõy:
• Tạo dao động hỡnh sin bằng một hệ tự dao động gần với một hệ bảo toàn tuyến tớnh.
• Biến đổi một tớn hiệu tuần hoàn từ dạng khụng phải hỡnh sin về dạng hỡnh sin
• Dựng cỏc bộ biến đổi tương tự - số (AD), số - tương tự (DA)
I
F R
Hình 3.2.1 .1 S ơ đồ k hố i tạo x ung
Trong chương này chỉ xột nguyờn lý cỏc mạch làm việc theo phương phỏp thứ nhất là cỏc mạch thụng dụng hơn cả. Tuy nhiờn trước tiờn tỡm hiểu qua về nguyờn lý xõy dựng cỏc mạch theo phương phỏp thứ hai và thứ ba.
Phương phỏp thứ hai thường được sử dụng trong cỏc mỏy phỏt súng đa chức năng : tạo ra dao động dạng xung vuụng, xung tam giỏc, dao động hỡnh sin, thậm chớ cả tớn hiệu điều chế.
http://www.ebook.edu.vn 60 Một sơđồ khối dạng này trỡnh bày ở hỡnh 3.2.1.1 Ởđõy mạch tớch phõn I và Rơle R tạo thành
một hệ tự dao động cho ra xung vuụng và xung tam giỏc. Xung tam giỏc qua bộ biến đổi F được biến thành dao động hỡnh sin. Nhược điểm của dao động hỡnh sin này là cú độ mộo phi tuyến lớn hơn so với trường hợp 1.
Phương phỏp thứ ba tạo ra dao động hỡnh sin nhờ sử dụng kỹ thuật số (Hỡnh 6.2a) .TX là bộ tạo xung nhịp , C là bộ đếm thuận nghịch dựng để mở theo thời gian giỏ trị tức thời của đối số , DFC - bộ biến đổi số - hàm để tạo cỏc giỏ trị của dao động hỡnh sin ở dạng số , DAC - bộ biến đổi số - tương tự biến đổi tớn hiệu số
ở đầu ra của mạch DFC sang dạng tương tự là dao động hỡnh sin.
Độ mộo của dao động hỡnh sin ởđõy phụ thuộc vào số mẫu K được lấy trong một chu kỳ. (hỡnh 6.2b).Số lượng lấy mẫu K càng lớn thỡ độ mộo càng nhỏ , độ chớnh xỏc càng cao. Bõy giờ ta xột phương phỏp thứ nhất là phương phỏp thụng dụng nhất.Một hệ dao động tự kớch gần với một hệ bảo toàn năng lượng cú
phần tử khuếch đại đơn hướng K và mạch hồi tiếp dương β nhưở hỡnh 3.2.1.3. Kβ = β − 1 K. K (*) Trong đú K là hệ số khuếch đại của phần tử khuếch đại (đơn hướng), β hàm truyền đạt phức của mạch hồi tiếp , Kβ là hệ số khuếch đại của mạch khuếch đại cú hồi tiếp. Từ (*) dễ dàng nhận thấy khi : Kβ = K β e j(ϕ k +ϕβ ) = 1 (**) thỡ Kβ = ∞, mạch ở trạng thỏi tự kớch ,sẽ là một mạch tạo dao động. Điều kiện (** )cú thhể viết cụ thể hơn K β = 1 (1) ϕK + ϕβ = 2Kπ (2) Điều kiện trờn gọi tương ứng là điều kiện cõn bằng biờn độ và cõn bằng pha.
Về mặt vật lý hệ hỡnh (3.2.1.3) là một hệ tự dao động khi phần tử khuếch đại K bự đủ năng lượng tổn hao trong vũng hồi tiếp (điều kiện cõn bằng biờn độ) và bự đỳng lỳc (điều kiện cõn bằng pha). Nếu điều kiện cõn bằng pha chỉđỳng cho một tần số thỡ dao động tạo ra sẽ là dao động hỡnh sin của tần số đú. t x(t) b) Tx C DFC DAC a) Hình 3.2.1.2 a)Sơ đồ khối TDD hình sin trong KT số b)Đồ thị xấp xỉ dao động hình sin bằng các giá trị gián đoạn
K
β
http://www.ebook.edu.vn 61 Quỏ trỡnh tạo dao động hỡnh sin gồm ba giai đoạn như sau:
• Khi ta đúng nguồn một chiều cho mạch thỡ ở đầu vào của mạch khuếch đại sẽ xuất hiện rất nhiều cỏc thành phần hài do đột biến nguồn. Chỳng được khuếch đại và qua mạch hồi tiếp dương để trở lại đầu vào. Lỳc này cỏc thành phần cú biờn độ rất nhỏ. Thành phần tần số thoả món điều kiện (2) sẽ được tăng đần về biờn độ . Giai đoạn này gọi là giai đoạn tự kớch hay phỏt sinh dao động .
• Giai đoạn thứ hai là giai đoạn thiết lập dao động : biờn độ của dao động tăng dần. Trong giai đoạn này biờn độ và tần số của dao động dần tiến về giỏ trịổn định . Đõy là quỏ trỡnh quỏ độ diễn ra trong mạch.
• Giai đoạn thứ ba là giai đoạn xỏc lập dao động , biờn độ và tần số của dao động cú giỏ trị ổn định.
Cỏc mạch tạo dao động hỡnh sin dạng này cú thể là thuần khỏng LC ghộp biến ỏp, ghộp phõn ỏp điện cảm (biến ỏp tự ngẫu) , hoặc phõn ỏp điện dung , cú thể là dao động RC. Lần lượt sẽ xột nguyờn lý làm việc của chỳng.