intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE
 » 
 » 

Chương 7: DAO ĐỘNG - TỔNG HỢP TẦN SỐ

Chia sẻ: Trần Quang Thịnh | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:0

Thêm vào BST
Báo xấu
114
lượt xem 62
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Dao động và tổng hợp tần số (THTS) - phần rất quan trọng của điện tử thông tin. Trong tài liệu này chỉ xét dao động sin cao tần. Mạch dao động biến đổi năng lượng điện nguồn một chiều thành xoay chiều.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Chương 7: DAO ĐỘNG - TỔNG HỢP TẦN SỐ

  1. Chöông 7 ­ Dao ñoäng vaø toång hôïp taàn soá Chöông 7 DAO ÑOÄNG ­ TOÅNG HÔÏP TAÀN SOÁ Dao ñoäng vaø toång hôïp taàn soá (THTS) - phaàn raát quan troïng cuûa ñieän töû thoâng tin. Trong taøi lieäu naøy chæ xeùt dao ñoäng sin cao taàn. Maïch dao ñoäng bieán ñoåi naêng löôïng ñieän nguoàn moät chieàu thaønh xoay chieàu. Thoâng soá quan troïng nhaát cuûa boä dao f − fo ñoäng: ñoä baát oån taàn soá töông ñoái ε = . Trong ñoù fo - taàn soá fo dao ñoäng caàn coù; f - taàn soá dao ñoäng coù ñöôïc. Caùc maïch dao ñoäng LC cho ε = 10-3, -4. Dao ñoäng thaïch anh coù ε = 10-6,-7,-8,-9 ñöôïc duøng laøm dao doäng chuaån. f − fo goïi laø ñoä baát oån ñònh taàn soá tuyeät ñoái. Caùc thoâng soá khaùc cuûa boä dao ñoäng: coâng suaát ra, daûi taàn, trôû khaùng ra. 7.1. NGUYEÂN LYÙ DAO ÑOÄNG Amp Amp vi  vi vo  vo V  V  Av = o  Av = o  Vi Vi vs  Hoàtieá ip Hoàtieá ip vf  V vf V   Bf = f  Bf = f  Vo Vo (a) (b) H ì 7.   ô  oà nh  1.S ñ  nguyeâ yù ñoäg nl dao  n Maïch dao ñoäng goàm maïch khueách ñaïi vaø maïch hoài tieáp döông ñoàng thôøi laøm taûi choïn loïc cao taàn cuûa khueách ñaïi. Ñoä lôïi khueách ñaïi ñieän aùp khoâng hoài tieáp  V (ñieän ra maïch aùp khueách ) ñaïi  Av = o  Vi (ñieän vaøo aùp maïch khueách ) ñaïi  Moät phaàn ñieän aùp ra Vf ñöa veá hoài tieáp döông cho maïch khueách ñaïi:  V  Heä soá truyeàn ñaït maïch hoài tieáp Bf =  f Vo   Vf = Bf .Vo - ñieän aùp hoài tieáp gheùp noái tieáp vôùi nguoàn ñieän    aùp kích khôûi ban ñaàu Vs . Hoài tieáp aâm neáu pha Vs vaø Vf ngöôïc     nhau, khi ñoù Vi = Vs − Vf giaûm, ñieän aùp ra Vo giaûm. Hoài tieáp döông    neáu Vs vaø Vf cuøng pha daãn ñeán Vo taêng töùc laø coù dao ñoäng. Xeùt hoài tieáp döông:         Vo = Vi .A v = (Vs + Vf )A v = (Vs + Bf .Vo )A v = A vVs + A v.Bf .Vo Maïch ñieän töû 3 71
  2. Chöông 7 ­ Dao ñoäng vaø toång hôïp taàn soá   Ñeå coù töï dao ñoäng thì Vs = 0 suy ra A v.Bf = 1  Ñieàu kieän A v.Bf = 1 coøn goïi laø tieâu chuaån Barkhausen. Thoâng  thöôøng A v.Bf ≥ 1 , töùc laø maïch khueách ñaïi buø ñöôïc suy hao cuûa  maïch hoài tieáp. Neáu A .B < 1 maïch khoâng dao ñoäng. v f   V Av  Daïng khaùc, Vs = 0 ta coù :  o = = A vf   Vi 1− A vBf  A vf - heä soá khueách ñaïi ñieän aùp coù hoài tieáp döông. Neáu   A v.Bf = 1 thì A vf → ∞ maïch töï dao ñoäng. Töø tieâu chuaån Barkhausen, coù ñieàu kieän dao ñoäng veà bieân ñoä vaø pha: Av.Bf = 1 ϕ A + ϕ B = 2π n; n = 0, 1, 2, 3, … ϕ A, ϕ B pha cuûa maïch khuyeách ñaïi vaø maïch hoài tieáp. Xeùt maïch dao ñoäng daïng toång quaùt veà maët xoay chieàu (AC) goàm phaàn töû tích cöïc khueách ñaïi vaø maïch hoài tieáp goàm 3 phaàn töû khaùng Xl,2,3 ñoàng thôøi laø taûi coäng höôûng. Boû qua ñieän dung kyù sinh baùn daãn vaø ñieän trôû toån hao cuûa caùc phaàn töû khaùng ta coù maïch töông ñöông xoay chieàu cuûa boä dao ñoäng. Coi BJT khoâng coù quaùn tính. Ñieàu kieän dao ñoäng:   X3  x1 + x2 + x3 = 0 x1.x2 > 0 X1  x1.x3 < 0  V X2 Bf = f Vo   1 A v = H ì 7.   aïh  ñoäg  à nh  2.M c dao  n ve  AC.  B L1 L2 C3 C1 L3 L3 C3 C1 C1 L1 C2 C2 L2 Hartley Gheù bieá aù p np Colpitt Clapp H ì 7.   ù  ïg  aïh  ñoäg  nh  3.Cac dan m c dao  n LC. Hai daïng maïch dao ñoäng cô baûn thoûa ñieàu kieän dao ñoäng: Hartley (3 ñieåm ñieän caûm) vaø Colpitt (3 ñieåm ñieän dung). Dao ñoäng 72 Maïch ñieän töû 3
  3. Chöông 7 ­ Dao ñoäng vaø toång hôïp taàn soá gheùp bieán aùp laø bieán theå Hartley vaø Clapp - bieán theå cuûa Colpitt. Löïa choïn thoâng soá toái öu cho khueách ñaïi cuûa boä dao ñoäng: ICO = vaøi mA. VCEo = 6V; Maïch dao ñoäng taàn soá cao thöôøng duøng nhaát - Clapp cho ñoä oån ñònh cao, thöù ñeán - Colpitt, roài Hartley. Maïch dao ñoäng Hartley thöôøng duøng trong coâng nghieäp hoaëc nhöõng nôi khoâng caàn oån ñònh taàn soá cao nhö loø toâi cao taàn, daùn cao taàn.    Bf Bf Bf ϕ A = ϕ B = 0o ϕA = ϕ B = 0o ϕA = ϕ B = 180o H ì 7.   ù  i à  eä  cuû  aïh  ñoäg  aé      nh  4.Cac ñ eu ki n pha  a m c dao  n m c CE,CB,CC. 7.2. PHAÂN TÍCH MAÏCH DAO ÑOÄNG CB RB C1 L RL CB C2 RE CB + CC V H ì 7.   ao  oäg  pitm aé  nh  5.D ñ n Col t  c CB. C1 C1 gmV L RL RL V L gmV o C2 RE C2 ri V RE ri V (a) (b) H ì 7.  a)M aïh öông  ng í hi ä  û aé  cuû  ä ñoäg nh  6.(   c t ñöô tn  eu nho  c CB  a bo  m dao  n      (   aïh öông  ng  ô  oà(   öng  ôû aïh  àteá      b)M c t ñöô s ñ   a)nh   h   c hoi i p m   Giaû söû boû qua ñieän trôû ra BJT, RB ñuû lôùn, tuï CB coi nhö noái taét veà AC Ta coù: |Av|.|Bf| = 1 vaø ϕ A = ϕ B = 0 laø ñieàu kieän dao ñoäng. Maïch ñieän töû 3 73
  4. Chöông 7 ­ Dao ñoäng vaø toång hôïp taàn soá VT 26(mV) = Tuï C2//RE//ri = (ñieän trôû vaøo taàng khueách ñaïi maéc I C I C (mA) CB) Heä soá phaåm chaát Q cuûa maïch dao ñoäng coù taûi lôùn. Ñieän aùp ngoû ra maïch hoài tieáp: VoC1 V= C1 + C2 2 r R  C + C2  Trôû khaùng töông ñöông maïch coäng höôûng: R eq = i E  1  ri + R E  C1    V  C1  = . Bf = Heä soá truyeàn ñaït Taïi coäng höôûng Vo  C1 + C2    1 ωo = Req.R L V C1C2 ; ϕ A = ϕ B = 0 vaø A v = o = gm.ZL =gm. . Trong ñoù Req + R L L V C1 + C2 Ñieàu kieän dao ñoäng veà bieân ñoä: R eq.R L C1 A v . Bf =gm. =1 . R eq + R L C1 + C2 2  C + C2  Neáu RE >> ri thì R eq = ri  1  C  ; A v . Bf ≥ 1    1 thöôøng choïn baèng 3 (buø tröø sai soá gaàn ñuùng). ÔÛ traïng thaùi xaùc laäp: C1 C1 A v . Bf =gmri = =3 C1 + C2 C1 + C2 Choïn RL >> Req ñeå ít aûnh höôûng tôùi trôû khaùng töông ñöông maïch coäng höôûng. Ví  duï: Cho sô ñoà treân, cho IC = lmA; Vcc = 12V; fo = 20MHz, β = 100 Tính maïch dao ñoäng. Giaûi:  CB 0,1 RB 530K 1 VT 26mV ri = = = = 26Ω gm I C 1mA C1 L C 0,19µH 500p C1 = 2 = 500p RL Choïn coù L = 2 CB 1,5K 0,19µ H C2 RE 0,1 RC 500p CB 2 3K  C + C2  3K 0,1 R eq = ri  1  C  = 234Ω    1 + CC V Choïn RL = 1,5KΩ >> Req 12V H ì 7.   aïh  ñoäg  pit nh  7.M c dao  n Col t. CB = 1µ F 74 Maïch ñieän töû 3
  5. Chöông 7 ­ Dao ñoäng vaø toång hôïp taàn soá VE 3V RE = = = 3kΩ I C 1mA Vcc − VE − VCE 12− 3 − 6 RC = = = 3kΩ IC 1mA Vcc − VE − VR c − 7 12− 3 − 6 − 7 RB = = = 530 Ω k (I C / β) 1/ 100 7.3. CAÙC KIEÅU MAÏCH DAO ÑOÄNG LC 1. Maïch dao ñoäng Clapp: + CC V RFC R1 CB C1 L3 R2 RE C2 C3 CE H ì 7.   SC   app. nh  8.O ­Cl Heä soá gheùp ngoõ ra maïch khueách ñaïi vaøo maïch coäng höôûng X C P = C1 = eq X Ceq C1 1 1 1 1 = + + Trong ñoù Ceq C1 C2 C3 1 ωo = L 3(C1 ntC2 ntC3) 1 C3 Neáu C1,2 >> C3 ⇒ Ceq ≈ C3 ⇒ ωo = vaø P =
  6. Chöông 7 ­ Dao ñoäng vaø toång hôïp taàn soá +12V +12V 0,01 5n RFC 860 L 500p 0,01 2N 696 10µH 220 100p 100µH 9/180 100K 27µH 360 5n 1K 500 300 10/100p 100 fo =10MHz fo =24MHz H ì 7.   aïh  ñoäg  app. nh  9.M c dao  n Cl 2. Maïch dao ñoäng Colpitt + CC V R1,2 >> hie RFC R1 1 ωo = CB CC L3 1 2 C1 + C2 C1 L3 X C2 C1 Bf = = R2 RE X C1 C2 C2 CE H ì 7.   SC   pit nh  10.O ­Col t. RB +9V 0,01 0,65µH 2,6K + cc V 0,01 CB C1 C3 200 64 1K C2 L3 1K RE 0,01 10µH 200 2700 180 fo =10MHz fo =25MHz H ì 7.   ù  eå  aïh  ñoäg. nh  11.Cac ki u m c dao  n 3. Maïch dao ñoäng Hartley 1 ωo = (L 1 + L 2)C3 XL2 L2 Bf = = XL1 L1 76 Maïch ñieän töû 3
  7. Chöông 7 ­ Dao ñoäng vaø toång hôïp taàn soá + CC V +9V CB 1,5µH RFC 0,005 R1 2,6K 0,005 0,005 CB CB L1 L2 C3 140 R2 RE 13/68 1K 0,005 CE 180 fo =10MHz H ì 7.   SC   artey. nh  12.O ­H l 4. Maïch dao  ñoäng  ñieàu höôûng ngoû  vaøo ­ ra (Tuned­ input Tuned­output osc) Ñieän dung C 'bc khoaûng vaøi pF chính laø thaønh phaàn maïch hoài tieáp döông töø ngoõ ra trôû laïi ngoû vaøo. Ñieän aùp ôû cöïc C ñaûo pha so vôùi B 180o. Maïch hoài tieáp döông xoay pha theâm 180o. L2C2 coäng höôûng ôû taàn soá dao ñoäng fo ; L1C1 coäng höôûng ôû fo1 hôi lôùn hôn fo do ñoù taïi fo. L1C1 mang tính ñieän caûm L'1 . Do X C b'c >> X L'1 neân nhaùnh L’1 Cb'c mang tính dung khaùng, doøng IA sôùm pha hôn ñieän aùp treân cöïc C laø 90o. Ñieän aùp treân L’1 sôùm pha so vôùi doøng IA 90o, töùc laø ñieän aùp VL'1 sôùm pha hôn so vôùi ñieän aùp treân cöïc C 180o, thoûa ñieàu kieän pha dao ñoäng ϕ A = ϕ B =180o. Trong moät vaøi tröôøng hôïp caàn ñeäm theâm tuï nhoû giöõa cöïc C vaø B ñeå thoûa ñieàu kieän hoài tieáp döông dao ñoäng. + CC V IA RFC R1 Cb’c Cb’c C3 out C4 Req L2 (L 2//C2) C2 L’1 L1 R2 RE C1 CE (b) (a) H ì 7.  a)M aïh  ñoäg  i à  öôûg  õ o   a. nh  13.(   c dao  n ñ eu h n ngo  ­r vaø (   aïh  i ä öông  ng  b)M c ñ en t ñöô AC. 5. Dao ñoäng Pierce (Pierce osc) Xem xeùt 2 tröôøng hôïp rieâng cuûa Colpitt osc: Maïch ñieän töû 3 77
  8. Chöông 7 ­ Dao ñoäng vaø toång hôïp taàn soá RB RB CB L CB L RFC RFC + CC V + CC V C1 C1 C2 C2 RE RE CE CE H ì 7.   ao  oäg  er nh  14.D ñ n Pi ce. Tuï CB, CE coi nhö noái taét veà AC taïi taàn soá dao ñoäng. Maïch dao ñoäng coù teân Pierce. Ñieän trôû RB khoâng maéc song song vaøo maïch ñieàu höôûng neân khoâng laøm giaûm heä soá phaåm chaát Q cuûa noù, töùc laø taêng ñoä oån ñònh taàn soá boä dao ñoäng. Maïch töông ñöông tín hieäu nhoû Pierce osc [ ] − gm.V jX L − jrb'eX C2 /(rb'e − jX C2 ) − jX C1 Vo = VC1 = ( ) jX L − jrb'eX C 2 / rb'e − jX C2 − jX C1 trong ñoù: [ ] Vo − jX C2 rb'e /(− jX C2 + rb'e ) V= − jX C2 rb'e /(− jX C 2 + rb'e ) + jX L thay theá V: − gm.Vo.rb'e Vo = 1− ω LC1 + jωrb'e (C1 + C2 − ω2LC1C2 ) 2 Ñeå coù xoay pha 360o, phaàn aûo baèng khoâng suy ra taàn soá dao ñoäng C1 + C2 ωo = LC1C2 Ñeå thoûa ñieàu kieän dao ñoäng xoay pha 360o: ω2LC1 > 1, töùc laø o (C1 + C2 )LC1 C1 + C2 >1 >1 hay LC1C2 C2 Töø ñieàu kieän bieân ñoä: A v . Bf ≥ 1 taïi coäng höôûng, coù: C1 + C2 − 1 hay β C2 > C1 gm.rb’c = β > ω 2LC1 –1 = C2 7.4. OÅN ÑÒNH BIEÂN ÑOÄ DAO ÑOÄNG: Caùc phaân tích tuyeán tính dao ñoäng thuaän tieän cho xaùc ñònh taàn soá dao ñoäng nhöng khoâng ñeà caäp tôùi bieân ñoä. Coù hai phöông 78 Maïch ñieän töû 3
  9. Chöông 7 ­ Dao ñoäng vaø toång hôïp taàn soá phaùp thöôøng duøng kieåm soaùt bieân ñoä dao ñoäng: dao ñoäng töï giôùi haïn vaø maïch ñieàu chænh bieân ñoä. 1) Dao ñoäng töï giôùi haïn: ñoä lôïi voøng A v . B > 1 (thöôøng baèng 2;3). Khi bieân ñoä taêng, baùn daãn ñaït ñeán traïng thaùi baõo hoaø, ñoä lôïi voøng giaûm daàn ñeán traïng thaùi bieân ñoä oån ñònh cuûa dao ñoäng 2) Duøng maïch ñieàu chænh bieân ñoä: bieân ñoä ra giôùi haïn nhôø giôùi haïn doøng Q2 Q1 C1 Q2 Vo L C2 RE 7.5. ÑOÄ OÅN ÑÒNH TAÀN SOÁ BOÄ DAO ÑOÄNG f − fo ∆f ∆ω Ñoä baát oån ñònh taàn soá töông ñoái ε = = = fo ωo fo Coù hai loaïi baát oån ñònh taàn soá: - thôøi gian daøi (thay ñoåi taàn soá töø töø do baát oån nhieät ñoä, aùp suaát, ñoä aåm, rung cô hoïc, nguoàn v.v...) vaø thôøi gian ngaén (thay ñoåi taàn soá trong thôøi gian ngaén - moät giaây hay vaøi chu kyø tín hieäu do nhieãu nhieät, nhieãu shot). Ñoä baát oån thôøi gian ngaén giaûm khi heä soá phaåm chaát Q maïch coäng höôûng taêng. 1 Taàn soá dao ñoäng maïch coäng höôûng (mch): ωo = . Döôùi LC taùc ñoäng caùc yeáu toá gaây saùi daïng thoâng soá L, C moät löôïng ∆ L, ∆ C. 1 Taàn soá dao ñoäng bò troâi: ω = . Khi ñoù ñoä baát (L + ∆L )(C + ∆C) ∆f ∆ω 1  ∆L ∆C  oån ñònh taàn soá töông ñoái: ε = = = =−  +  fo ωo 2 L C Ñeå ε nhoû choïn: L vaø C coù heä soá nhieät nhoû bieán thieân ngöôïc nhau ∆L − ∆C ( αL = αC = ; ∆ to ñoä bieán thieân nhieät ñoä) ; L .∆to C.∆to Maïch ñieän töû 3 79
  10. Chöông 7 ­ Dao ñoäng vaø toång hôïp taàn soá coâng suaát ra boä dao ñoäng nhoû - choáng taùc ñoäng rung cô hoïc - oån ñònh nhieät ñoä maïch dao ñoäng - Nguoàn cung caáp oån ñònh, taùch bieät rieâng cho phaàn dao ñoäng - Maïch coäng höôûng coù Q lôùn, duøng taàng ñeäm caùch ly maïch - dao ñoäng vôùi taàng sau Baùn daãn coù taàn soá caét cao, nhieãu thaáp - Maïch vaø phaân cöïc hôïp lyù - Phaân tích ñoä baát oån ñònh taàn soá maïch dao ñoäng ba ñieåm ñieän caûm, ñieän dung maéc Emitter chung: Maïch ba ñieåm ñieän dung : (3C): ∆f 1 ∆L 1 ∆C1 1 ∆C2 ε= =− − .P1 − .P2 (l) fo 2 L 2 C1 2 C2 C C CC trong ñoù: P1 = ; P2 = ; C= 1 2 ; C1 + C2 C1 C2 Maïch ba ñieåm ñieän caûm (3L) ∆f 1 ∆C 1 ∆L 1 1 ∆L 2 ε= =− − .P1 − .P2 (2) fo 2 C 2 L1 2 L2 L1 L trong ñoù: P1 = ; P2 = 2 ; L = L 1 + L 2; L L Trôû khaùng maïch coäng höôûng nhìn töø ngoû ra BJT ze trong sô ñoà (3C): CQ Q ze = P1 .ρ.Q = P1 .R eq = . = P1. 2 2 C1 ω C1ω 2 C ze.C1.ω Trong ñoù P1 = = ; (3) C1 Q Töông töï ôû maïch (3L) L2 ze = P1 .ρ.Q = P1 .R eq = .ωQ = P1.L 1ωQ 2 2 1 L z L1 = eq ; Trong ñoù P1 = (4) L ωL 1Q Theá (3) vaøo (l) cuûa maïch dao ñoäng (3C): [ ] ∆f 1 ω.ze 1 ∆L ε= =− ∆C1 + B2.∆C2 − f fo 2Q 2L C1 trong ñoù Bf = C2 Theá (4) vaøo (2) maïch dao ñoäng (3L) 80 Maïch ñieän töû 3
  11. Chöông 7 ­ Dao ñoäng vaø toång hôïp taàn soá 1 ze  ∆L 1 2 ∆L 2  L2 ∆f 1 ∆C Bf = ε= =−  L2 + Bf . L2  − 2 C ; 2 ωQ  1 L1 fo 2 Nhaän xeùt: Heä soá truyeàn ñaït maïch hoài tieáp Bf caøng nhoû, ñoä oån ñònh taàn soá caøng taêng, nhöng ñoä khueách ñaïi Av caøng lôùn, ñieän trôû ra baùn daãn caøng nhoû gaùnh vaøo maïch coäng höôûng laøm Q giaûm, ñoä oån ñònh giaûm. Do ñoù choïn Bf khoâng quaù nhoû. ze caøng nhoû ñoä oån ñònh caøng taêng nhöng seõ khoù thoûa ñieàu - kieän dao ñoäng do ñoù phaûi coù söï löïa choïn dung hoøa. Q lôùn, ñoâï oån ñònh taàn soá dao ñoäng taêng. Ñaây chính laø lyù - do caùc maïch coäng höôûng boä dao ñoäng luoân choïn coù heä soá phaåm chaát cao, ngoaøi ra coøn coù taùc duïng loaïi haøi baäc cao, loïc nhieãu. Caùc phaân tích treân boû qua aûnh höôûng thoâng soá BJT. Thöïc - chaát neáu phaân tích saâu, caùc thoâng soá phöùc baùn daãn y11, y12, y22 gaùnh vaøo maïch coäng höôûng. Phaàn thöïc caùc thoâng soá ñoù gaây toån hao theâm ôû maïch coäng höôûng, Q giaûm, ñoä oån ñònh taàn soá giaûm. Phaàn phöùc laøm thay ñoåi taàn soá dao ñoäng. Vieäc löïa choïn linh kieän vaø maïch hôïp lyù giaûm thieåu aûnh höôûng naøy. Ñieän trôû RE goùp phaàn laøm taêng ñoä oån ñònh taàn soá. Nguoàn cung caáp caàn oån ñònh rieâng bôûi leõ thoâng soá BJT phuï - thuoäc vaøo noù. Ñeå coù ñao ñoäng oån ñònh cao, duøng thaïch anh coù Q raát cao. - 7.6. DAO ÑOÄNG THAÏCH ANH (CRYSTAL OSC) Trong phaàn Crystal Filter ñaõ ñeà caäp toång quaùt thaïch anh duøng cho boä loïc trung taàn. Phaàn naøy phaân tích chi tieát hôn dao ñoäng thaïch anh. Maïch ñieän töông ñöông thaïch anh (TA): goàm nhieàu nhaùnh coù taàn soá coäng höôûng noái tieáp gaàn baèng soá leû taàn soá cô baûn (fs, fp). Caùc taàn soá naøy goïi laø overtones Frequency. Trong moät khoaûng taàn soá nhoû quanh taàn soá coäng höôûng, maïch ñieän töông ñöông coù sô ñoà ñôn giaûn sau: f2 f3 r1 r3 r2n+1 CT LT rT Co L1 L3 L 2n+1 Co C1 C3 C2n+1 H ì 7.   aïh  i ä öông  ng  ïh  nh  15.M c ñ en t ñöô Thac anh. Maïch ñieän töû 3 81
  12. Chöông 7 ­ Dao ñoäng vaø toång hôïp taàn soá XL T QTA = raát lôùn côõ 105 ÷ 106. Giaù trò LT, CT phuï thuoäc kích côõ, rT chieàu caét TA. Ñieän trôû rT ñaëc tröng toån hao cuûa maïch TA, chuû yeáu do ñieän cöïc, caáu truùc raùp, ñieän trôû daây noái ra. LT khoaûng (16 ÷ 6000)mH Baûng thoâng soá TA cuûa JAN crystals Taàn soá Mode cô CT (pF) Co (pF) rT (Ω) (MHz) baûn 1,0 - 400 0,008 3,2 2,097 - 270 0,010 4,3 5,7 - 25 0,021 5,1 7,16 - 30 0,029 6,4 8,5 - 20 0,027 5,9 9,5 - 30 0,27 5,5 20 - 20 0,026 5,8 26 3 40 0,003 6,2 80 5 60 0,0005 6,1 100 5 60 0,00011 2,9 Trôû khaùng töông ñöông TA: 1  1   .   rT + jωL T +  jωCT   jωCo     = zTA 1 1 rT + jωL T + + jωCT jωCo Do rT > CT LT Co + CT 82 Maïch ñieän töû 3
  13. Chöông 7 ­ Dao ñoäng vaø toång hôïp taàn soá +jX +jX Ñaë tính ñieä khaùg TA n ω ω ωs 0 0 n ωs ωp ωp c Haøcô baû i n Haø3 i Haø5 i -jX -jX H ì 7.   aë í ñi ä  ùg  nh  16.Ñ c tnh  en khan TA. Trong khoaûng ω S ÷ ω p , TA coù tính caûm khaùng, duøng trong maïch dao ñoäng TA kieåu song song. Taïi ω S TA coi nhö thuaàn trôû raát nhoû rT, duøng trong maïch dao ñoäng TA kieåu noái tieáp. Ta coù tyû soá: fp C C = 1+ 1 ≈ 1+ 1 = 1+ ( 2k) −1 fs Co 2Co Giaù trò k naèm giöõa 250 vaø 400. Ví duï: fp = 1MHz, tìm fs? Giaûi: Töø baûng thoâng soá TA coù:  C Co 3,2 = 400 fs = fp /1+ 1  = 0,999 k= = ; MHz  2C  C1 0,008  o 1. Dao  ñoäng TA kieåu song song (Parallel mode Crystal  osc) Thaïch anh ñoùng vai troø nhö moät ñieän caûm trong khoaûng (ω s ÷ ω p) ôû maïch dao ñoäng Colpitt, clapp Pierce. Phöông phaùp tính toaùn gioáng nhö maïch dao ñoäng ñaõ xeùt, ngoaïi tröø moät löu yù laø TA coù theå caùch ly ñieän aùp DC. Caùc ñieän dung maïch dao ñoäng choïn ñuû lôùn ñeå coù theå boû qua ñieän dung kyù sinh. Ví duï: tính maïch dao ñoäng TA 20MHz. Sau: Maïch ñieän töû 3 83
  14. Chöông 7 ­ Dao ñoäng vaø toång hôïp taàn soá R1 R2 + cc V CB C2 20MHz RE C1 H ì 7. nh  17. Giaûi: Choïn C1 = C2 = 64pF. X C1 X C2 >1 Ñieàu kieän dao ñoäng: gm rT rT Vaäy gm > X C1 X C2 Ñieàu khoù khaên cuûa dao ñoäng kieåu naøy ôû choã löïa choïn phaân cöïc sao cho khoâng laøm nhuït Q. Baát kyø ñieän trôû naøo maéc song song TA cuõng laøm giaûm Q. R1 R3 + cc V CB C1 RFC TA CB R2 R1 C2 RE R3 C2 R2 + cc V TA RE C1 TA RFC C1 CB R2 R1 C2 RE R3 + cc V H ì 7.   ù  ïg  aïh  ñoäg haïh  ki å  oong  ong. nh  18.Cac dan m c dao  n t c anh  eu s s 84 Maïch ñieän töû 3
  15. Chöông 7 ­ Dao ñoäng vaø toång hôïp taàn soá 2. Tinh chænh taàn soá coäng höôûng TA TA coù Q cao, deã dao ñoäng, ñoä oån ñònh cao nhöng chæ cho 1 taàn soá. Dao ñoäng LC coù theå chænh nhuyeãn nhöng keùm oån ñònh. Ñeå thay ñoåi taàn soá coäng höôûng TA trong phaïm vi heïp, coù theå maéc noái tieáp vôùi noù moät ñieän dung hay ñieän caûm. Taàm hieäu chænh khoaûng 0,2% taàn soá dao ñoäng. Giaû söû TA noái tieáp ñieän dung [ ] 1 CT + CO + CS − ω2L + CT (CO + CS ) 1 z,TA = zTA + = jωCS jωC1 CO + CT − ω2L T CT CO CT Taàn soá coäng höôûng noái tieáp ωs = ωS 1+ , CO + CS Ñoä dòch taàn soá do coù theâm CS: ∆f fs, − fs ω,S − ωS   1  CT  CT = = =  1+ − 1 =   ωS CO + CS  2  CO + CS  fs fs  Trong maïch dao ñoäng Clapp, tuï CS noái tieáp TA thoûa ñieàu kieän 1 < ωoL eqTA ωoCS LeqTA - ñieän caûm töông ñöông TA vaø CS
  16. Chöông 7 ­ Dao ñoäng vaø toång hôïp taàn soá + cc V + cc V 5 470 48MHz 330 220K 220K 60 0,1µF 0,01 2N 2222 C 2812 2N 5179 5n CS 82 56 10MHz 100 5,6 270 5n 0,001 47 0,001 120 1K 1K 56 12V + cc V (a) osc 1- 20 MHz (c) osc 432MHz (b) osc 16 MHz 220 + cc V + cc V 100 C L 0,022 100K 0,01 220K 10K 0,01 0,5 2,2p 22 100 C 2839 8 8 2K 0,01 5,6 2,2K 56 1 ωo < C 2786 LC (e) (d) H ì 7.   ù  ïg  aïh  ñoäg haïh  nh  19.Cac dan m c dao  n t c anh. 3. Dao ñoäng TA kieåu noái tieáp (Serial ­ mode Crystal  oscillator) Taïi ω s, TA coi nhö thuaàn trôû rT raát nhoû. Do ñoù neáu maéc TA ôû maïch hoài tieáp boä dao ñoäng coù ω o = ω s thì hoài tieáp veà lôùn nhaát thoûa ñieàu kieän dao ñoäng, neáu ω o ≠ ω s, trôû khaùng TA raát lôùn, maïch khoâng coøn dao ñoäng. Kieåu dao ñoäng TA ôû taàn soá coäng höôûng noái tieáp ω s thöïc hieän ôû taàn soá cao (> 20MHz) trong khi kieåu dao ñoäng TA kieåu song song bò giôùi haïn ôû taàn soá thaáp. Haàu heát caùc dao ñoäng haøi leû TA ñeàu ôû caùc taàn soá coäng höôûng noái tieáp (haøi 3 töø 20 ÷ 60MHz; haøi 5 töø 60 ÷ 125 MHz vaø cao hôn) C1 C1 gmV ZTA =rT L CB RL L RL V o R2 R1 RE ri C2 V C2 -V cc H ì 7.   ao  oäg haïh  ki å  áteá    aïh öông  ng. nh  20.D ñ n t c anh  eu noi i p vaø c t   m ñöô zTA - trôû khaùng TA; ri ñieän trôû vaøo tieáp giaùp B-E maéc CB ri
  17. Chöông 7 ­ Dao ñoäng vaø toång hôïp taàn soá VoC1 ri Ñieän aùp hoài tieáp V = . C1 + C2 ri + zTA 1 Ñieàu kieän zTA + ri >> ωC2 Ñieän aùp ra Vo = gm.V.zL zL taûi töông ñöông nhìn vaøo Collector 2  C + C2  = R L //( rT + ri )  1 C zL ( jωo )    1 zL .C1 ( zTA + ri ) −1 Heä soá khueách ñaïi voøng hôû A V = C1 + C2 Moät daïng khaùc ôû dao ñoäng TA kieåu noái tieáp: Inpedance - Inverting piece osc coù theå dao ñoäng ñöôïc ôû mode parallel. L TA RFC + cc V Rb C1 CE RE C2 H ì 7. nh  21. Maïch ñieän töû 3 87
  18. Chöông 7 ­ Dao ñoäng vaø toång hôïp taàn soá + cc V + cc V C1 570 12K L3 CB 10n R1 5,8 C2 BF  224 L2 18 18 L1 8,2K RE CB 47 1K R2 (a) osc 116 MHz (b) + cc V + cc V C1 C3 L 1 R3 CB R1 CB C1 L2 C2 L3 R4 C4 R1 C3 C2 C4 RE2 R2 R2 RE1 L2 CB (d) (c) Batler osc H ì 7.   ù  ô  oà ñoäg haïh  ôû aïh  àteá. nh  22.Cac s ñ   dao  n t c anh    c hoi i p m   7.7. VCO VAØ VCXO VCO (voltage - control oscillator) - dao ñoäng kieåm soaùt baèng ñieän aùp VCXO (voltage - controlled crystal oscillator) - dao ñoäng TA kieåm soaùt baèng ñieän aùp. Caû hai loaïi naøy ñeàu söû duïng vari caùp, öùng duïng raát phoå bieán trong ñieàu cheá taàn soá, ño xa (Telametry), Dopler radar, phaân tích phoå, ñieàu höôûng ti vi, PLL (phase-locked loops), Toång hôïp taàn soá (Frequency synthesizers). 88 Maïch ñieän töû 3
  19. Chöông 7 ­ Dao ñoäng vaø toång hôïp taàn soá + cc V R1 CV R2 C3 L3 L3 R CB C1 VT C2 CV C2 C4 CC L C1 C1, C2, C3 > CV > 1 ωo ≈ RE L 3CV H ì 7.   ao  oäg  nh  23.D ñ n VCO   ïg  app. dan Cl Ñieän aùp VT thay ñoåi, ñieän dung varicaùp thay ñoåi, taàn soá dao ñoäng thay ñoåi Ñieàu khoù khaên khi thieát keá VCO: taïo ñöôïc ñaùp tuyeán truyeàn ñaït f( VT ) tuyeán tính -12V 0,01 560 5,6K 10 10 2N 3904 0,01 VT L3 150K 0,01 5,6K VCO 20 - 50 MHz H ì 7.   ao  oäg  nh  24.D ñ n VCO . Maïch VCXO 1 Xeùt VCO (H.7.23): Neáu C1,2 >> CV, ta coù ωo ≈ L 3CVo CVo - ñieän dung vari caùp taïi phaân cöïc Vo 1 Khi ñieän aùp V treân varicaùp thay ñoåi, ω = L 3CV ( V ) Ñoä baát oån ñònh taàn soá: Maïch ñieän töû 3 89
  20. Chöông 7 ­ Dao ñoäng vaø toång hôïp taàn soá ∆f f − fo CV o f ε= = = − 1= −1 fo fo fo CV ∆f dfo Ñoä nhaïy VCO: ko = = dVvaricaùp ∆v Vvaricap - ñieän aùp treân varicap. + cc V +V cc 330 220K RFC 0,001 2SK 212 R1 47 RFC LS CB 27K 180 C1 0,5 0,001 VT 390 R2 C2 CV RE 470 H ì 7.   aïh  nh  25.M c VCXO . 7.8. VI MAÏCH VCO VCO tuyeán tính coù ñöôïc töø toå hôïp vi maïch dao ñoäng MC1648 vôùi varicaùp MV1401. Vi maïch naøy do Motorola cheá taïo laøm VCO cho PLL cuøng nhieàu öùng duïng khaùc. V cc CB 14 11 CB 0,1µ 10 L 3 12 R2 CC 1K M C  1648 V in CV 8 7 5 R1 R4 output CB 10K CB 0,1µ 51 R2 0,1µ 1 5K ωo = + Bias V LC V Ñaùp tuyeán truyeàn ñaït VCO (V to F) 90 Maïch ñieän töû 3
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí
65 tài liệu
2397 lượt tải
THÔNG TIN
TRỢ GIÚP
HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG
Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2