Ch ng 8: M ch dao đ ng t o sóng sin.ươ ạ ộ ạ
CH NG 8: M CH DAO D NG T O SÓNG SINƯƠ Ạ Ộ Ạ
I. Gi i thi u:ớ ệ
M t m ch dao đ ng là m ch có kh năng chuy n đ i năng l ng t dc sang ac. Có nhi uộ ạ ộ ạ ả ể ổ ượ ừ ề
lo i m ch dao đ ng t o ra các d ng sóng tín hi u khác nhau nh : sin, vuông, tam giác…. Trongạ ạ ộ ạ ạ ệ ư
đó m ch dao đ ng t o sóng sin đ c s d ng đ t o tín hi u chu n trong đo l ng, ki m tra,ạ ộ ạ ượ ử ụ ể ạ ệ ẩ ườ ể
đi u khi n, chuy n đ i t n s …Còn các m ch dao đ ng t o tín hi u sóng vuông, d c, xung thìề ể ể ổ ầ ố ạ ộ ạ ệ ố
th ng đ c dùng trong chuy n m ch, đi u khi n… Do s quan tr ng c a c a m ch dao đ ngườ ượ ể ạ ề ể ự ọ ủ ủ ạ ộ
mà chúng ta c n hi u và n m v ng các d ng m ch dao đ ng và nguyên lý ho t đ ng c a nó. ầ ể ắ ữ ạ ạ ộ ạ ộ ủ Ở
ph n đi n t c b n chúng ta ch xét t i nh ng m ch dao đ ng t o sóng sin, còn các m ch daoầ ệ ử ơ ả ỉ ớ ữ ạ ộ ạ ạ
đ ng t o các tín hi u khác nh vuông, tam giác… thì s h c ph n k thu t xung. ộ ạ ệ ư ẽ ọ ở ầ ỹ ậ
Đ đáng giá ch t l ng c a m t dao đ ng ph thu c vào s n đ nh c a t n s ng ra.ể ấ ượ ủ ộ ộ ụ ộ ự ổ ị ủ ầ ố ỏ
II. Đ i c ng v h i ti p d ng:ạ ươ ề ồ ế ươ
Hình 8.1: S đ kh i c a m ch khu ch đ i có h i ti p d ng.ơ ồ ố ủ ạ ế ạ ồ ế ươ
A: M ch khu ch đ i vòng h có h s khu ch đ i vòng h là A.ạ ế ạ ở ệ ố ế ạ ở
β: là m ch h i ti p, có h s h i ti p là β.ạ ồ ế ệ ố ồ ế
Vfb: là tín hi u h i ti p.ệ ồ ế
Vi: tín hi u ng vào. ệ ỏ
V€: tín hi u ng vào c a m ch khu ch đ i khi có h i ti p.ệ ỏ ủ ạ ế ạ ồ ế
VO: tín hi u ng ra.ệ ỏ
AF : Đ l i vòng kín c a m ch khu ch đ i khi có h i ti pộ ợ ủ ạ ế ạ ồ ế
Nh đã đ nh nghĩa ch ng 7, h i ti p d ng là tín hi u ti p cùng pha v i tín hi u ngu n. ư ị ở ươ ồ ế ươ ệ ế ớ ệ ồ
•u và khuy t đi m c a h i ti p d ng:Ư ế ể ủ ồ ế ươ
- u đi m: do h i ti p d ng có tín hi u h i ti p cùng pha v i tín hi u ng vào nên làm tăngƯ ể ồ ế ươ ệ ồ ế ớ ệ ỏ
tín hi u ng vào c a m ch khu ch đ i d n đ n đ l i c a m ch khu ch đ i tăng.ệ ỏ ủ ạ ế ạ ẫ ế ộ ợ ủ ạ ế ạ
- Khuy t đi m: đ l i c a m ch không n đ nh.ế ể ộ ợ ủ ạ ổ ị
Chính vì nh ng u khuy t đi m trên mà m ch h i ti p d ng ch y u s d ng trong cácữ ư ế ể ạ ồ ế ươ ủ ế ử ụ
m ch dao đ ng.ạ ộ
Đ l i vòng h c a m ch:ộ ợ ở ủ ạ
ε
V
V
AO
=
H s h i ti p:ệ ố ồ ế
O
fb
V
V
=
β
Đ l i vòng kín:ộ ợ
A
A
V
V
V
V
V
V
VV
V
V
V
A
O
O
fb
O
fb
O
i
O
f
β
ε
ε
ε
−
=
−
=
−
== 1
1
(8.1)
145
Ch ng 8: M ch dao đ ng t o sóng sin.ươ ạ ộ ạ
V y khi h s Aβ=1 thì: ậ ệ ố
∞→
f
A
, đi u này cũng có nghĩa làề
∞→
i
OV
V
, hay V0 ≠ 0 khi mà
Vi = 0. V y khi đi u ki n này đ c th a, thì khi không có tín hi u vào m ch v n có tín hi u ậ ề ệ ượ ỏ ệ ạ ẫ ệ ở
ng ra, lúc đó ta nói m ch dao đ ng. ỏ ạ ộ
Hình 8.2: S đ kh i c a m ch h i ti p khi có tín hi u vào và khi không có tín hi u vàoơ ồ ố ủ ạ ồ ế ệ ệ
Tr ng h p n u đi u ki n này không th a: ườ ợ ế ề ệ ỏ
146
Ch ng 8: M ch dao đ ng t o sóng sin.ươ ạ ộ ạ
Hình 8.3: M ch dao đ ng t o sóng sin a. Aβ<1; b. Aβ >1; c. Aβ=1ạ ộ ạ
V y có hai đi u ki n đ m t m ch dao đ ng t o sóng sin đó chính là tiêu chu n Barkhausen:ậ ề ệ ể ộ ạ ộ ạ ẩ
•Đi u ki n cân b ng pha: t ng đ l ch pha trong m t vòng kín ph i b ng 0 hay 360ề ệ ằ ổ ộ ệ ộ ả ằ 0 (đi uề
ki n h i ti p d ng).ệ ồ ế ươ
•Đi u ki n cân b ng bi n đ : đ l i trong m t vòng kín ph i b ng 1 (Aβ=1).ề ệ ằ ệ ộ ộ ợ ộ ả ằ
Trong ch ng này chúng ta ch kh o sát các m ch dao đ ng dùng linh ki n r i dùng transistorươ ỉ ả ạ ộ ệ ờ
(BJT hay FET), do v y nh ng m ch dao đ ng này ph thu c vào các y u t b t n nh s thayậ ữ ạ ộ ụ ộ ế ố ấ ổ ư ự
đ i nhi t đ , đi n áp ngu n cung c p, đi n dung kí sinh c a transistor… d n đ s b t n c aổ ệ ộ ệ ồ ấ ệ ủ ẫ ế ự ấ ổ ủ
biên đ tín hi u ra và t n s dao đ ng. Ch t l ng c a m ch dao đ ng ph thu c vào các đi uộ ệ ầ ố ộ ấ ượ ủ ạ ộ ụ ộ ề
ki n sau:ệ-S n đ nh c a ngu n cung c p.ự ổ ị ủ ồ ấ
-Thông s n đ nh nhi t c a m ch (dùng đi n tr Rố ổ ị ệ ủ ạ ệ ở E).
-T i t n s dao đ ng c a m ch ph i không có s nh h ng c a đi n dung kí sinh bênạ ầ ố ộ ủ ạ ả ự ả ưở ủ ệ
trong c a transistor.ủ
Nguyên t c ho t đ ng chung c a các m ch dao đ ng t o sóng sin:ắ ạ ộ ủ ạ ộ ạ trong m ch dao đ ng t oạ ộ ạ
sóng sin khâu A đóng vai trò khu ch đ i đ duy trì dao đ ng, khâu β là khâu ch n l c t n s daoế ạ ể ộ ọ ọ ầ ố
đ ng. Khi v a m i c p đi n do s bi n thiên đi n áp trong các ph n t trong m ch do đó nó sinhộ ừ ớ ấ ệ ự ế ệ ầ ử ạ
ra đi n áp t p âm v i ph t n liên t c, n u là h i ti p âm thì các t p âm này s b tri t tiêu, vàệ ạ ớ ổ ầ ụ ế ồ ế ạ ẽ ị ệ
n u là h i ti p d ng thì t i t n s tín hi u đ c ch n l c s cùng pha v i tín hi u ng vào,ế ồ ế ươ ạ ầ ố ệ ượ ọ ọ ẽ ớ ệ ỏ
làm tăng biên đ ng vào và ng ra xu t hi n tín hi u dao đ ng.ộ ỏ ỏ ấ ệ ệ ộ
III. Các m ch dao đ ng t o sóng sin.ạ ộ ạ
D a theo đ c tính linh ki n và t n s dao đ ng, có th phân lo i m ch dao đ ng sin thànhự ặ ệ ầ ố ộ ể ạ ạ ộ
hai lo i:ạ
147
Ch ng 8: M ch dao đ ng t o sóng sin.ươ ạ ộ ạ
- M ch dao đ ng RC: trong đó t n s dao đ ng c a m ch ph thu c vào thông s c a cácạ ộ ầ ố ộ ủ ạ ụ ộ ố ủ
ph n t R và C, đ c s d ng trong nh ng m ch dao đ ng t n s th p.ầ ử ượ ử ụ ữ ạ ộ ầ ố ấ
- M ch dao đ ng LC: trong đó t n s dao đ ng c a m ch ph thu c vào thông s c a cácạ ộ ầ ố ộ ủ ạ ụ ộ ố ủ
ph n t L và C, đ c s d ng trong nh ng m ch dao đ ng t n s cao.ầ ử ượ ử ụ ữ ạ ộ ầ ố
1. M ch dao đ ng RC.ạ ộ
a. M ch dao đ ng d ch pha:ạ ộ ị
Hình 8.4: S đ kh i c a m ch dao đ ng d ch pha.ơ ồ ố ủ ạ ộ ị
A: M ch khu ch đ i đ o.ạ ế ạ ả
Trong m ch dao đ ng d ch pha, A là m ch khu ch đ i đ o và đ c n i t i 3 b l c thôngạ ộ ị ạ ế ạ ả ượ ố ớ ộ ọ
cao RC, nên đ c g i là m ch dao đ ng d ch pha. Các m ch l c RC đ d ch pha tín hi u đi 180ượ ọ ạ ộ ị ạ ọ ể ị ệ 0
(ch nọ l c t n s ) t o tín hi u h i ti p d ng ng vào. Đ i v i m ch l c thông cao RC thì tínọ ầ ố ạ ệ ồ ế ươ ở ỏ ố ớ ạ ọ
hi u sau khi đi qua m ch l c thông cao s l ch pha đi so v i tín hi u vào t 0 đ n 90ệ ạ ọ ẽ ệ ớ ệ ư ế 0 tuỳ thu cộ
vào t n s c a tín hi u ng vào. Nh v y s m ch l c RC ph i th a mãn sao cho khi tín hi u điầ ố ủ ệ ỏ ư ậ ố ạ ọ ả ỏ ệ
qua s t o đ c tín hi u h i ti p d ng ng vào hay t ng góc l ch pha c a tín hi u sau khi điẽ ạ ượ ệ ồ ế ươ ở ỏ ổ ệ ủ ệ
qua khâu h i ti p là 180ồ ế 0, v y trong t ng h p s d ng 3 m ch l c RC nh hình 8.4 thì m chậ ườ ợ ử ụ ạ ọ ư ạ
s dao đ ng t i t n s tín hi u có góc l ch pha 60ẽ ộ ạ ầ ố ệ ệ 0 sau khi đi qua m t m ch l c RC.ộ ạ ọ
Hình 8.5: Khâu h i ti p β c a m ch dao đ ng d ch pha.ồ ế ủ ạ ộ ị
Xét khâu β hình 8.5, ta có:
RIRXIV CO
•• −+= 2
1)(
••• +−+= )()2(0 3
1
2IIRXRI C
2
3
)2(0
••
−+= IRXRI
C
Trong đó:
148
Ch ng 8: M ch dao đ ng t o sóng sin.ươ ạ ộ ạ
wC
jX C
1
−=
Gi i h ph ng trình trên ta đ c:ả ệ ươ ượ
3223
3
65 CCC
O
fb
XXRRXR
R
V
V
++++
==
β
3
3
2
2
651
1
R
X
R
X
R
XCCC +++
=
)
)(
1
)(
1
6(
)(
1
51
1
32 wRC
WRC
j
wRC −−−
=
(8.2)
M ch dao đ ng t i t n s có h i ti p d ng hay:ạ ộ ạ ầ ố ồ ế ươ
0
180=∠
β
V y:ậ
0
2
3
180
)(
1
51
)(
1
)(
1
6
=
−
−
=∠
RC
RC
RC
arctg
ω
ω
ω
β
Hay:
0
)(
1
)(
1
63=− RC
RC
ω
ω
V y m ch s dao đ ng t i t n s :ậ ạ ẽ ộ ạ ầ ố
6
1
RC
=
ω
hay
62
1
RC
f
π
=
(8.3)
V i đi n ki n ph i th a đi u ki n v biên đ Aβ=1, thay giá tri t n s tín hi u dao đ ng c aớ ề ệ ả ỏ ề ệ ề ộ ầ ố ệ ộ ủ
m ch vào công th c 8.2:ạ ứ
β = - 1/29
V y đ m ch duy trì dao đ ng thì m ch khu ch đ i A ph i có h s khu ch đ i A = -29.ậ ể ạ ộ ạ ế ạ ả ệ ố ế ạ
M ch dao đ ng d ch pha dùng transistor:ạ ộ ị
149