Mạch điện dao động là một thành phần quan trọng không thể thiếu trong lĩnh vực công nghệ điện tử. Chúng ta thường gặp các mạch này trong các thiết bị điện tử hàng ngày như đồng hồ, điện thoại di động, máy tính, và nhiều ứng dụng khác. Bài viết này sẽ giúp bạn hiểu một cách chi tiết về mạch điện dao động.
KHÁI NIỆM
Khái niệm mạch dao động:
Mạch tạo dao động cũng là một mạch khuếch đại nhưng là mạch khuếch đại được hồi tiếp bằng hồi tiếp dương, năng lượng dao động được lấy từ nguồn một chiều.
Mạch dao động có thể tạo ra các dao động có dạng khác nhau như: dao động hình sin, xung vuông, xung tam giác… như chủ yếu trong thực tế chỉ sử dụng dao động điều hòa hình sin.
Các mạch điều hòa có thể làm việc trong dải tần từ vài Hz cho tới vài MHz.
Để tạo dao động có thể sử dụng các phần tử tích cực như Transistor, khuếch đại thuật toán…
Các thông số kỹ thuật, phân loại:
Tùy thuộc vào yêu cầu sử dụng để xác định các tham số một các hợp lý như bên độ, tần số, hiệu suất ….
Muốn có dao động mạch phải có kết cấu thỏa mãn điều kiện cân bằng về biên độ và pha: φA +φB = 2nΠ
Mạch phải chứa một phần tử phi tuyến hay một khâu điều chỉnh để đảm bảo cho biên độ dao động không đổi ở trạng thái xác lâp: K . β = 1
Có thể tạo dao động điều hòa bằng hai nguyên tắc cơ bản:
Tạo dao động bằng hồi tiếp dương
Tạo hồi tiếp bằng phương pháp tổng hợp mạch
DAO ĐỘNG DỊCH PHA:
Tạo sóng sin tần số thấp nhất là trong dải âm tần.
Còn gọi là mạch dao động RC.
Mạch có thể dùng BJT, FET hoặc Op-amp.
Thường dùng mạch khuếch đại đảo (lệch pha 1800) nên hệ thống hồi tiếp phải lệch pha thêm 1800 để tạo hồi tiếp dương.
Hệ thống hồi tiếp gồm ba mắc R-C, mỗi mắc có độ lệch pha tối đa 900 nên để độ lệch pha là 1800 phải dùng ba mắc R-C.
Mạch điện cơ bản:
Hình 1.2a. Mạch dịch pha dùng BJT
Hình 1.2b. Mạch dịch pha dùng FET
Hình 1.2c. Mạch dịch pha dùng OP-AMP
Nguyên lý hoạt động:
1. Mạch dịch pha BJT:
Mạch khuếch đại là cực phát chung có hoặc không có tụ phân dòng cực phát.
Ðiều kiện tổng trở vào của mạch không thỏa mãn nên điện trở R cuối cùng của hệ thống hồi tiếp là:
R = R’ + (R1||R2||Zb) (10.8)
Với Zb = βre nếu có CE và Zb = β(re + RE) nếu không có CE.
Tổng trở của mạch khi chưa có hồi tiếp R0 ≈ RC không nhỏ lắm nên làm ảnh hưởng đến tần số dao động. Mạch phân giải được vẽ lại:
Hình 1.2d.
Áp dụng cách phân giải như phần trước ta tìm được tần số dao động:
Thường người ta thêm một tầng khuếch đại đệm cực thu chung để tải không ảnh hưởng đến mạch dao động.
2. Mạch dịch pha FET:
Do FET có tổng trở vào rất lớn nên cũng thích hợp cho loại mạch này.
Tổng trở ra của mạch khuếch đại khi không có hồi tiếp: phải thiết kế sao cho R0 không đáng kể so với tổng trở vào của hệ thống hồi tiếp để tần số dao động vẫn thỏa mãn công thức:
Nếu điều kiện trên không thỏa mãn thì ngoài R và C, tần số dao động sẽ còn tùy thuộc vào R0.
3. Mạch dịch pha OP-AMP:
Do op-amp có tổng trở vào rất lớn và tổng trở ra không đáng kể
Tần số dao động được xác định bởi:
Trên đây, trường đào tạo nghề Thanh Xuân đã chia sẻ với bạn một số kiến thức cơ bản về mạch dao động. Nếu còn bất cứ thắc mắc nào vui lòng liên hệ qua website https://truongdaotaonghethanhxuan.edu.vn/ hoặc đến địa chỉ 93 Nguyễn Tuân, Thanh Xuân, Hà Nội, hotline: (024) 35 58 95 95 hoặc 0936 98 90 90.