3 NỘI DUNG:
3.1.3.3 Bộ dao động thạch anh:
1) Mục tiêu:
Sau khi hoàn thành bài thực hành này, ta có thể hiểu thêm về: - Tính năng của bộ dao động thạch anh.
- Việc sử dụng tinh thể thạch anh để ổn định tần số của bộ dao động.
- Dạng sóng cơ bản và sóng hài bậc cao của dao động gây ra bởi bộ dao động thạch anh.
2) Cơ sở lý thuyết:
a) Bộ cộng hưởng tinh thể
Thiết bị dao động thạch anh được sử dụng khi mong muốn 1 tần số rất ổn định của dao động.
b) Thiết bị dao động thạch anh
Xem xét biểu đồ thứ 1, ta nhận thấy, trong sơ đồ này, tất cả những thành phần điện 1 chiều đều được bỏ qua. Tưởng tượng rằng, tại tần số cộng hưởng của L và C có 1 phần của dòng điện góp (dòng điện collector). Do cộng hưởng, dòng điện tại L và dòng điện tại C lớn hơn rất nhiều so với dòng điện góp (dòng điện collector).
Chúng ta có thể lấy 1 phần nhỏ dòng điện của tụ, phần còn ở tụ vẫn rất lớn, và đưa nó vào emittor.
Để làm được việc đó, vài điện dung bị loại bỏ khỏi C và được thay thế bởi bộ tụ điện nối tới emitter.
Biểu đồ thứ 2 cho thấy dạng của bộ dao động sử dụng nguyên lý này, đặc biệt hữu dụng với cao tần từ 10MHz trở lên.
Dòng cực phát phản hồi bị dịch pha bởi điện kháng của tụ điện. Để làm đúng pha để duy trì dao động, quá trình sẽ được điều chỉnh chậm pha vài lần. Sự trễ pha này được gây nên bởi chính điện trở (transistor). Việc cung cấp thêm dòng điện cho bộ
phát gây ra dòng lỗ trống trôi ngang qua màng ngăn chuẩn tới bộ góp (collector), nhưng nó tốn 1 khoảng thời gian nhất định.
Bảng mạch trong bài thực hành này hơi khác trong 1 số chi tiết để đạt được chức năng tương tự tại 2 tần số khác xa nhau.
Bạn có thể thấy sự khác biệt so với biểu đồ 2 chỉ là sự phản hồi của bộ phát được nhận được từ vài cách khác nhau.
Định lý Thevenin cho rằng một mạch lưỡng cực A có thể được thay bởi một mạch
tương đương bao gồm một nguồn hiệu thế voc như là 1 điện áp không tải tại điện cực,
nối tiếp với một điện trở Rth gây ra dòng đoản mạch của các mạch gốc và mạch tương
tự ghép với nhau. Trong đó voc là hiệu thế của lưỡng cực A để hở và Rth là điện trở nhìn từ lưỡng cực khi triệt tiêu các nguồn độc lập trong mạch A (Giữ nguyên các nguồn phụ thuộc)
Biểu đồ 4 cho thấy với mạch cơ bản ở biểu đồ 1, chia điện dung C thành 2 điện dung mắc nối tiếp nhau và cấp nguồn tại các mối nối thì tương đương với biểu đồ 2 với nguồn điện áp bị giảm hồi phát.
3) Bài thực hành: Dạng sĩng cơ sở và sĩng hài bậc cao
Bài thực hành này sẽ cho chúng ta biết làm cách nào mà việc đưa khoáng chất thạch anh vào bộ dao động có thể làm ổn định tần số.
Dạng đặc biệt của bộ dao động được chọn chỉ là 1 ví dụ của nhiều loại bộ dao động mà thạch anh có thể được sử dụng. Nó là một loại mạch LC điều chỉnh dao động, với điện dung điều chỉnh có thể thay đổi được.
Thạch anh là thành phần của máy tạo dao động điện áp, tạo ra các hiệu ứng điện và ngược lại, hấp thu các hiệu ứng điện.
Quan sát:
Đầu tiên, vặn nút điều chỉnh về hết ngược chiều kim đồng hồ (tới giá trị tần số nhỏ nhất).
Đó là bởi vì các tinh thể cung cấp được thiết kế để sử dụng trong kiểu dao động chuẩn, tại 2MHz, và nó không thật tốt lúc dao động bắt đầu tại tần số hài bậc cao.
Vì hiệu suất của tinh thể thạch anh tại tần số sóng hài bậc cao không thể xác định được, thiết bị dao động đã được thiết kế để cưỡng bức những dao động với hiệu suất tinh thể thạch anh thấp. Sự cưỡng bức này có thể tạo ra dao động tại những tần số khác nhau.
Tuning control đặt tại mức lớn nhất, sau đó điều chỉnh dần dần và quan sát hiện tượng.
Nhận xét:
Khi thay đổi tuning control từ giá trị lớn nhất đến giá trị nhỏ nhất thì biên độ và tần số của tín hiệu biến thiên liên tục.