3 NỘI DUNG:
3.1.3.1 Bộ tạo dao động cầu Wien cơ bản:
1) Mục đích:
Điều kiện cho sự dao động của bộ dao động cầu Wien
Sự cần thiết phải kiểm soát biên độ của bộ dao động cầu Wien.
2) Cơ sở lý thuyết:
Lý thuyết của máy tạo dao động Wien là thường đưa ra các giá trị ngang nhau của R và C trong một chuỗi nối tiếp hay song song nhau.
ở
đây, chúng ta quan sát các trường hợp khác khi R và C có giá trị bất kỳ.Ở đây, Z1 là một trở kháng của sự kết hợp giữa C1 với R1, Z2 là một trở kháng của sự kết hợp C2 và R2.
Dễ dàng đẻ xét giá trị nghịch đảo 1/B của phần tử hồi tiếp, vì (Z1+Z2)/Z2, làm đơn giản:
1/B= 1+Z1/Z2 ở đây: Z1 = R1 + 1/jwC1 Và Z2 = R2 / (1+jwC2R2)
Thông thường ,thao tác cho kết quả: 1/B = [1 - w2C1C2R1R2 + jw (C1R1 + C2R2 + C1R2)] / jwC1R2 =>độ lệch pha = 0 khi: 1 - w2C1C2R1R2 = 0 =>tính toán được tần số Bây giờ: 1/B = jw (C1R1 + C2R2 + C1R2) / jwC1R2 1/B = 1/B = (C1R1} + C2R2 + C1R2) / C1R2 Đòi hỏi các giá trị phải được khuyếch đại
Thông thường, máy tạo dao động cầu Wien có các giá trị = nhau của điện dung và điện trở được sắp xếp trong một chuỗi nối tiếp hay song song.
Phần tử hồi tiếp B có thể được biểu diễn trong giới hạn của R và điện kháng X= - 1/wC của tụ, như sau:
B = (R+jX)/[R+jX + jRX/(R+jX)] = (R+jX)2/[(R+jX)2 + jRX)]
Điều kiện dao động:AB=1 B thay đổi, thu được biểu thức: (R+jX)2/[(R+jX)2 + jRX)]
Nhân chéo hai biểu thức, điều kiện trở nên:
A(R+jX) = R+jX + jRX/(R+jX) A(R+jX)2 = (R+jX)2 + jRX (A-1) (R+jX)2 = jRX (A-1) (R2 -X2 +2jRX) = jRX (A-1) (R2 -X2) +(A - 3) jRX = 0 Điều kiện: (A-1) (R2 -X2) +(A - 3) jRX = 0
a) Bài thực hành 1: Mạch dao động cầu Wien đơn giản
Trong bài thực hành này, bộ khuyếch đại hoạt động được cung cấp với một mạng hồi tiếp âm đơn giản, mạng này cho phép điều chỉnh độ khuyếch đại của nó trong một giới hạn hẹp.
Tiếp theo, cực dương, mạng hồi tiếp gắn vào nửa cầu Wien, bao gồm R và C mắc nối tiếp và song song nhau.
Hồi tiếp dương có độ dịch pha 0 tại 1 tần số duy nhất. Nó đc chỉ ra trong lí thuyết rằng cả độ dịch pha 0 và 1 giá trị riêng của độ khuyêch đại đều cần thiết để duy trì thiết bị dao động
Bạn thấy rằng, khuếch đại quá mức làm cho thiết bị tạo dao động tiến đến gần giá trị giới hạn bằng với dao động đầu ra của bộ khuyếch đại.
Bạn cần cẩn thận khi điều chỉnh lại để nhìn sự dao động là sít sát nhau và giảm xuống.
Cần chú ý rằng máy đo tần số có thể ở mức cao hoặc bất ổn định trước khi giảm xuống 0Hz. Đây là tính chất đặc trưng của máy đo tần số khi tín hiệu giảm tới mức nó không thể phân biệt với tiếng ồn.
Quan sát:
R5 có thể điều chỉnh được để điều khiển độ khuếch đại biên độ.
Đặt gain control ở mức cao nhất. Nhìn vào dạng sóng tại cả 2 điểm kiểm trên màn hình. Quan sát thấy sự lặp lại thay đổi không đáng kể, có thể ngừng hoặc bắt đầu dao động.
Nhận xét:
Biên độ của sóng hình sin tại điểm 2 nếu vượt quá mức cho phép sẽ bị cắt gọt khi đến điểm 3 trên màn hình.
Điều khiển gain control thì nhận thấy biên độ của tín hiệu không ổn định, sự tăng giảm của biên độ không tỷ lệ với mức điều khiển gain control.
b) Bài thực hành 2: Sự ổn định biên độ
Trong bài này thực hành về máy tạo dao động cầu Wien cơ bản, bạn đã biết tại sao nếu độ khuếch đại là rất nhỏ, bên dưới giá trị yêu cầu của sự dao động thì máy tạo dao động lại ngừng làm việc. Mặt khác, với 1 độ khuếch đại rất nhỏ, sự dao động builds up cho đến khi biên độ biến dạng. Làm cách nào chúng ta đảm bảo tín hiệu hình sin ổn định?
Trong bài thực hành này , sự dao động xuất hiện trong các hệ thống hữu tuyến sẽ
không chỉ tăng đều hay giảm đều. Một giá trị khuếch đại chính xác không thể đạt
được do dung sai thành phần và biến thiên thành phần.với nhiệt độ và thời kỳ.
Biểu đồ cho thấy hướng hồi tiếp âm được điều chỉnh bởi 1 hướng khác có chứa 1 đôi đi-ốt đấu lưng. Chúng dẫn điện không đáng kể cho đến khi điện thể qua chúng vào khoảng 0.6-0.7V. Nhưng khi 1 dòng điện đã bắt đầu chạy, điện thế sẽ chỉ tăng lên không đáng kể.
Tưởng tượng rằng, với các diot không dẫn điện, hồi tiếp âm đặt độ khuếch đại cao hơn 1 chút so với cần thiết cho sự dao động. Sự dao động sẽ bắt đầu buils up.
Khi biên độ đạt tới 0.7V diode sẽ bắt đầu dẫn điện, tăng hồi tiếp âm. Hồi tiếp âm nhiều hơn xảy ra sẽ làm giảm độ khuếch đại. Đây sẽ là 1 biên độ đúng cho độ khuếch đại để sự duy trì sự dao động. Bất kì sự biến thiên nào của biên độ cũng sẽ làm thay đổi độ khuếch đại dẫn đến việc fai giữ cho biên độ ổn định.
Trong bài này, phần cứng giống như trong thiết bị dao động cầu Wien, ngoài ra có thêm hường hồi tiếp âm, bao gồm các điôt đấu lưng nhau.
Bắt đầu với gain control tại giá trị lớn nhất. Nhìn các dạng sóng tại các điểm kiểm tra, trong khi thay đổi độ khuếch đại. Quan sát cẩn thận bất kỳ sự khác biệt nào giữa ảnh hưởng của việc điều khiển độ khuếch đại trong bài thực hành này so với bài thực hành máy tạo sóng cầu Wien cơ bản.
Nhận xét:
Biên độ tín hiệu ổn định hơn khi trong mạch có bộ ổn định, nó tăng giảm từ từ, tỷ lệ với mức điều chỉnh gain control.
c) Bài thực hành 3: Những thay đổi từ tiêu chuẩn:
Phần thực hành này cung cấp 1 cách đơn giản để chỉ ra rằng 1 thiết bị dao động cầu Wien có thể có sự khác biệt giữa giá trị R, C
Trong phần thực hành này, phần cứng giống như trong bài thực hành bộ ổn định biên độ, ngoại trừ các giá trị R2 và R4 được gia tăng
Quan sát:
Điều chỉnh gain control để tạo ra một dao động hình sin ổn định, sau đó, sử dụng máy hiện dao động lớn, xác định độ khuếch đại của máy khuếch đại từ điểm đầu vào dương cho đến điểm đầu ra.
Nhận xét:
Ta sẽ tìm ra kết quả khác từ giá trị của điểm 3 được đưa ra trong lý thuyết Wien Bridge Oscillator. Đó không phải bởi lý thuyết này không đúng mà là vì mạch không dài hơn tương ứng với các giả định của lý thuyết Wien Bridge Oscillator.
4) Nhận xét:
