Tạo dao động điều hoà

2.5. TẠO DAO ĐỘNG ĐIỀU HOÀ 2.5.1. Nguyên lý chung • Có ba phương pháp: - Dùng hệ tự dao động (mạch khuếch đại có phản hồi dương). - Biến đổi tín hiệu tuần hoàn từ dạng khác sang dạng hình sin. - Dùng bộ biến đổi DAC (biến đổi số- tương tự.) 2.5.2. Tạo dao động hình sin từ hệ tự dao động Cấu trúc khối: • Điều kiện pha K +  = 2n • Điều kiện biên độ K  Ur 1 . K ..  β • Giá trị >1 xác định điều kiện cần để mạch tự kích. • Điều kiện =1 chuyển sang chế độ ổn định xác lập . KHUNG DAO ĐỘNG RLC 2.5.2a. Mạch dao động ghép biến áp - Hoạt động: Khi cấp điện nguồn vào mạch Ic biến thiên tăng. Mạch phản hồi làm Ic nhanh chóng thông bão hoà. Khi Ic ngừng biến thiên, điện áp phản hồi mất, Ic biến thiên giảm về trạng thái cấm bảo hoà. - Sơ đồ - Nhiệm vụ các linh kiện: T, R1,R2, Re, sơ cấp M, C là mạch k. đại phân cực bằng dòng emitơ. Tải là khung cộng hưởng LC, trong đó L là điện cảm cuộn sơ cấp của M. Thứ cấp của M và Cp1 là mạch phản hồi. Phản hồi dương được quyết định bởi chiều đấu cuộn dây biến áp. Hệ tiếp tục chu kỳ sau. Mạch dao động ghép biến áp * IB =0A IB = 20A IB =40A 2 20 UCE V IC mA • Giả sử các điện trở phân cực xác lập điểm làm việc tại A. Khi cấp nguồn dòng Ic tăng lên từ 0 làm biến thiên từ thông trong cuộn sơ cấp của M, tạo nên điện áp cảm ứng ở thứ cấp. • Điện áp cảm ứng tác động lại BE của T làm T thông đến bảo hoà. Tại giá trị bảo hoà thì điện áp cảm ứng bằng 0 thì Ic có xu hướng biến thiên giảm để trở về điểm làm việc A. + -+ - A Mạch dao động ghép biến áp ** • Khi Ic biến thiên giảm, điện áp cảm ứng ở thứ cấp M đảo cực tính, phân cực cho T có xu hướng kéo điểm làm việc về A và nhanh chóng làm cấm T. • Hệ lặp lại chu kỳ tiếp theo. Tần số dao động do khung cộng hưởng LC quyết định (trong đó L là điện cảm cuộn sơ cấp của M. + - + - IB =0A IB = 20A IB =40A 2 20 UCE V IC mA A 2.5.2b. Mạch dao động ghép tự biến áp - Sơ đồ - Nhiệm vụ các linh kiện: T, R1,R2, Re, Lc,Lb, C là mạch k. đại phân cực bằng dòng emitơ. Tải là khung cộng hưởng LC, trong đó L= Lb+Lc. Lb và Cp1 là mạch phản hồi dương. - Hoạt động: Khi cấp điện nguồn vào mạch Ic biến thiên tăng. Mạch phản hồi làm Ic nhanh chóng thông bão hoà. Khi Ic ngừng biến thiên, điện áp phản hồi mất, Ic biến thiên giảm về trạng thái cấm bảo hoà, điện áp phản hồi mất và hệ tiếp tục chu kỳ sau. • Tần số dao động )CL(L2 1 f cb   π 2.5.2c. Mạch dao động ba điểm điện dung Sơ đồ - Nhiệm vụ các linh kiện: T, R1,R2, Re, Rc là mạch k. đại phân cực bằng dòng emitơ. Trên lối ra có khung cộng hưởng LCtđ , trong đó C2C1 C1.C2 C td   C1, C2 và L là mạch cộng hưởng song song. Tín hiệu trên C2 qua Cp1 gây phản hồi dương. - Hoạt động: Xem Work Bench 2.5.2d. Mạch dao động dùng RC xoay pha và phản hồi 6RC2 1 f π  • Nếu dùng LC thì ở tần số thấp cuộn dây phải nhiều vòng gây điện dung kí sinh không kiểm soát được. Tụ điện giá trị lớn thường là tụ hoá có sai số lớn. Giá trị LC khó đạt độ chính xác và ổn định. • Biện pháp tốt hơn là dùng RC. Ba mắt lọc RC để xoay pha 1800 • Để mạch dao động được phải có K  29 bằng cách chọn tỉ số Rht/Rtd mà Rtd= R3//Ro. • Muốn có biên độ dao động ở mức cần thiết thì chỉnh Rht • Lấy tín hiệu dao động tại lối ra của IC thuật toán. 2.5.2e. Mạch dao động dùng cầu Viên * • Nếu lấy tín hiệu ra cho phản hồi trở về lối vào + của IC thuật toán và chọn giá trị khuếch đại phù hợp thì mạch sẽ phát dao động hình sin. • Tần số fo dễ dàng xác định được qua Work Bench hay bằng toán học • Nếu R1=R2 và C1=C2 RC2 1 CCRR2 1fo 2121     • Mạch cầu Viên không làm lệch pha tín hiệu có tần số fo và cũng tại tần số đó hệ số truyền qua đạt trị số cực đại. MÔ PHỎNG MẠCH CẦU VIÊN TRÊN EWB 2.5.2e. Mạch dao động dùng cầu Viên ** • Bằng toán học người ta đã xác định được hệ số phản hồi • Tại  = 1 thì fo=1/(2RC) độ lệch pha bằng không nên nếu nối mạch phản hồi với lối vào + và thiết kế hệ số K  3 thì mạch dao động. • Độ ổn định tần số phụ thuộc R và C. • Khảo sát mạch trong Work Bench. 3 1 arctg          RC 1   2/1219 1                   và Trong đó 2.5.2g. Thí nghiệm mạch dao động dùng cầu Viên *** • Nhận dạng linh kiện trên bảng mạch tương ứng với sơ đồ trong tài liệu hướng dẫn. Nêu nhiện vụ các linh kiện đó. • Lấy số liệu thực tế đối chiếu với kết quả trong Work Bench 2.5.2g. Thí nghiệm mạch dao động dùng cầu Viên **** • Mặt sau của bảng mạch thí nghiệm về mạch dao động dùng IC 2.5.2g. Thí nghiệm mạch dao động dùng cầu Viên **** • Nhận dạng linh kiện và nêu nhiệm vụ của chúng trong sơ đồ.