Mạch dao động là một phần quan trọng trong lĩnh vực điện tử, chúng đóng vai trò quyết định trong việc tạo ra tín hiệu dao động và làm việc cho nhiều thiết bị và ứng dụng khác nhau. Trong bài viết này, chúng ta sẽ tìm hiểu về mạch dao động, cụ thể là dao động sóng sin và dao động thạch anh.
3. DAO ĐỘNG SÓNG SIN
3.1. Nguyên tắc:
Có thể tạo dao động hình Sin từ các linh kiện L – C hoặc từ thạch anh.
3.2. Mạch dao động:
a. Mạch dao động hình sin dùng L-C
Hình 3.2a.
Mach dao động trên có tụ C1 // L1 tạo thành mạch dao động L–C. Để duy trì sự dao động này thì tín hiệu dao động được đưa vào chân B của Transistor, R1 là trở định thiên cho Transistor, R2 là trở gánh để lấy ra tín hiệu dao động ra , cuộn dây đấu từ chân E Transistor xuống mass có tác dụng lấy hồi tiếp để duy trì dao động. Tần số dao động của mạch phụ thuộc vào C1 và L1 theo công thức:
f = 1 / 2.p.( L1.C1 )1/2
b. Mạch dao động hình sin dùng thạch anh:
Hình 3.2b.
X1 là thạch anh tạo dao động , tần số dao động được ghi trên thân của thach anh, khi thạch anh được cấp điện thì nó tự dao động ra sóng hình sin.
Thạch anh thường có tần số dao động từ vài trăm KHz đến vài chục MHz.
Q1 khuyếch đại tín hiệu dao động từ thạch anh và cuối cùng tín hiệu được lấy ra ở chân C.
R1 vừa là điện trở cấp nguồn cho thạch anh vừa định thiên cho Q1
R2 là trở ghánh tạo ra sụt áp để lấy ra tín hiệu .
4. DAO ĐỘNG THẠCH ANH
4.1. Mạch dao động:
Tinh thể thạch anh (quaRtz crytal) là loại đá trong mờ trong thiên nhiên, chính là dioxyt silicium (SiO2).
Tinh thể thạch anh dùng trong mạch dao động là một lát mỏng được cắt ra từ tinh thể. Tùy theo mặt cắt mà lát thạch anh có đặc tính khác nhau. Lát thạch anh có diện tích từ nhỏ hơn 1cm2 đến vài cm2 được mài rất mỏng, phẳng (vài mm) và 2 mặt thật song song với nhau. Hai mặt này được mạ kim loại và nối chân ra ngoài để dễ sử dụng.
Hình 4.1a.
Ðặc tính của tinh thể thạch anh là tính áp điện (piezoelectric effect) theo đó khi ta áp một lực vào 2 mặt của lát thạch anh (nén hoặc kéo dãn) thì sẽ xuất hiện một điện thế xoay chiều giữa 2 mặt. Ngược lại dưới tác dụng của một điện thế xoay chiều, lát thạch anh sẽ rung ở một tần số không đổi và như vậy tạo ra một điện thế xoay chiều có tần số không đổi. Tần số rung động của lát thạch anh tùy thuộc vào kích thước của nó đặc biệt là độ dày mặt cắt. Khi nhiệt độ thay đổi, tần số rung động của thạch anh cũng thay đổi theo nhưng vẫn có độ ổn định tốt hơn rất nhiều so với các mạch dao động không dùng thạch anh (tần số dao động gần như chỉ tùy thuộc vào thạch anh mà không lệ thuộc mạch ngoài).
Mạch tương đương của thạch anh:
Hình 4.1b.
Tinh thể thạch anh cộng hưởng ở hai tần số khác nhau:
Dao động dùng thạch anh như mạch cộng hưởng nối tiếp còn gọi là mạch dao động Pierce (Pierce crystal oscillator). Dạng tổng quát như sau:
Hình 4.1c.
Ta thấy dạng mạch giống như mạch dao động clapp nhưng thay cuộn dây và tụ điện nối tiếp bằng thạch anh. Dao động Pierce là loại dao động thông dụng nhất của thạch anh.
Hình 6.4.1d là loại mạch dao động Pierce dùng rất ít linh kiện. Thạch anh nằm trên đường hồi tiếp từ cực thoát về cực cổng.
Hình 4.1d.
Trong đó C1 = CdS; C2 = CgS tụ liên cực của FET. Do C1 và C2 rất nhỏ nên tần số dao động của mạch:
Và thạch anh được dùng như mạch cộng hưởng song song.
Thực tế người ta mắc thêm một tụ tinh chỉnh CM (Trimmer) như hình 6.4.1d và có tác động giảm biến dạng của tín hiệu dao động.
Ta có thể dùng mạch hình 6.4.1e với C1 và C2 mắc bên ngoài.
Hình 4.1e.
Trường hợp này ta thấy thạch anh được dùng như một mạch cộng hưởng nối tiếp
4.2. Ưu nhược điểm và phạm vi ứng dụng:
Ta có thể dùng thạch anh để thay thế mạch nối tiếp LC, mạch sẽ dao động ở tần số fS. Còn nếu thay thế mạch song song LC, mạch sẽ dao động ở tần số fp (hoặc fop). Do thạch anh có điện cảm LS lớn, điện dung nối tiếp rất nhỏ nên thạch anh sẽ quyết định tần số dao động của mạch; linh kiện bên ngoài không làm thay đổi nhiều tần số dao động (dưới 1/1000). Thường người ta chế tạo các thạch anh có tần số dao động từ 100khz trở lên, tần số càng thấp càng khó chế tạo.
Sử dụng mạch dao động thạch anh khi yêu cầu mạch dao động có tần số ổn định cao
Trên đây là các thông tin về mạch dao động bao gồm dao động hình sin và dao động thạch anh. Hãy liên hệ với trường đào tạo nghề Thanh Xuân 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 để được hướng dẫn nhiều thông tin chuyên sâu.