http://www.ebook.edu.vn 59

Chương 3. Mạch dao động Bài giảng số 1
 Thời lượng: 4 tiết.
 Tóm tắt nội dung :
¾ Mạch dao động tạo xung
¾ Mạch dao động tạo sin3.1 Mạch dao động tạo xung
3.1.1 Đa hài tạo xung vuông.
3.1.2 Mạch tạo xung tuyến tính.
3.2 Mạch dao động tạo sin
3.2.1 Khái niệm chung
Các dao động hình sin (hay còn gọi là dao động điều hoà) có tần số từ vài hz đến hàng ngàn
Mhz được sử dụng rộng rãi trong các máy thông tin, máy đo lường, các thiết bị y tế vv Đó là
các máy phát sóng được thiết kế ở các dải sóng khác nhau với mục đích sử dụng tương ứng.
Các dao động hình sin có thể được tạo ra theo ba phương pháp sau đây:
•
Tạo dao động hình sin bằng một hệ tự dao động gần với một hệ bảo toàn tuyến tính.
•
Biến đổi một tín hiệu tuần hoàn từ dạng không phải hình sin về dạng hình sin
•
Dùng các bộ biến đổi tương tự - số (AD), số - tương tự (DA)

I
F
R

nht l phng phỏp thụng dng
nht.Mt h dao ng t kớch gn
vi mt h bo ton nng lng cú
phn t khuch i n hng K v mch hi tip d
ng nh hỡnh 3.2.1.3. K

=
1 .K
K
(*)
Trong ú K l h s khuch i ca phn t
khuch i (n hng), hm truyn t phc
ca mch hi tip , K

l h s khuch i ca
mch khuch i cú hi tip.
T (*) d dng nhn thy khi :
K

=
)
k
(j
eK

b)Đồ thị xấp xỉ dao
động hình sin bằng các
giá trị gián đoạn

K

Hình 3.2.1.3 Sơ đồ khối hệ dao động tự kích
http://www.ebook.edu.vn 61

Quá trình tạo dao động hình sin gồm ba giai đoạn như sau:
•
Khi ta đóng nguồn một chiều cho mạch thì ở đầu vào của mạch khuếch đại sẽ xuất hiện rất
nhiều các thành phần hài do đột biến nguồn. Chúng được khuếch đại và qua mạch hồi tiếp
dương để trở lại đầu vào. Lúc này các thành phần có biên độ rất nhỏ. Thành phần tần số
thoả mãn điều kiện (2) sẽ được tăng đần về biên độ . Giai đ
oạn này gọi là giai đoạn tự kích
hay phát sinh dao động .
•
Giai đoạn thứ hai là giai đoạn thiết lập dao động : biên độ của dao động tăng dần. Trong giai
đoạn này biên độ và tần số của dao động dần tiến về giá trị ổn định . Đây là quá trình quá độ
diễn ra trong mạch.
•
Giai đoạn thứ ba là giai đoạn xác lập dao động , biên độ và tần số của dao động có giá trị ổn
định.
Các mạch tạo dao động hình sin dạng này có thể là thuần kháng LC ghép biến áp, ghép phân áp
điện cảm (biến áp tự ngẫu) , hoặc phân áp điện dung , có thể là dao động RC. Lần lượt sẽ xét
nguyên lý làm việc của chúng.
3.2.2 Tạo dao động hình sin LC ghép hỗ cảm
Mạch tạo dao động loại này có một hệ thống chọn lọc (hệ thống các khung cộng hưởng LC)
mắc ở mạch ra hoặc mạch hồi tiếp. Phần tử khuếch đại K có thể là đèn điện tử, tranzsto, khuếch

R
R1K
1
R
RR1K
U
U
U
U
U
U
K
1
1
1
11
P
ra
N
ra
V
ra
=
−
+=
+−
====

**
+

*
u
ht

Tại nút 1 phương trình định luật kiếc khốp 1 là :

0dtu
L
1
dt
du
C
R
uu
1
1r
=
∫
−−
−
1

Thay vào ta được phương trình vi phân :

0uω
dt
du
α2
dt
ud

teU
22
0
t
0ra
α−ω
α−
cos

Với ba giai đoạn diễn ra trong mạch tạo dao động thì :
- Giai đoạn tự kích dao động phải có biên độ
t
0ra
eU
α−
tăng dần, nghĩa là α < 0, βK > 1 .
Như vậy khi tự kích phần tử khuếch đại cần bù năng lượng lớn hơn phần năng lượng tổn
hao trong vòng hồi tiếp dương.

M
Cb Rb CE RE
L C
CE

RE
-Ucc +
C L
Uht
M
a) b)

1
= r
1
+ jX
1

Z
2
= r
2
+ jX
2

Z
3
= r
3
+ jX
3

r
i
- điện trở tổn hao của tổng trở Z
i
, X
i
có thể âm hoặcdương
tuỳ theo tính chất của Z
i
và luôn thoả mãn:


Hệ số truyền của mạch hồi tiếp:

21
2
ra
ht
ZZ
Z
U
U
+
≈=β

Điều kiện sẽ là

()
()
1
ZZZ
ZZ
ZZ
Z
ZZZ
ZZZ
K
321
32
21
2

= 0 (1)

1
rrr
XSX
321
32
=
++
(2)
H×nh 3.2.3.1 S¬ ®å
ba
®iÓm tæn
g

q
u¸t
Z
1Z
3

U

ht

Z
2

< 0
Mạch ba điểm điện dung(hình 3.2.3.2.b)hay mạch
Collpid.
X
2
, X
3
< 0 ; X
1
> 0
Hình 3.2.3.3 là một mạch tạo dao động ba điểm
điện cảm (sơ đồ Hartley) mắc emitơ chung. ở đây
X
3
=X
CE
= ωL
1
> 0
X
2
= X
BE
= ωL
2
> 0
X
1
= X
CB

t
sẽ là :
Z
tc h
= p
2
R
tđ
//
2
11
n
h
e

Hệ số khuếch đại:
K = - S . Z
tc h
= -
⎥
⎦
⎤
⎢
⎣
⎡
2
11
2
11
21

+ n
2
R
tđ
- nR
tđ
h
21e
≤ 0 (*)
Trong biểu thức dấu " < " ứng với giai đoạn quá độ ( khi Kβ > 1 ); dấu " = " ứng với giai đoạn
xác lập dao động.

+Ucc
Rc R1
CE RE
R2
L1 C
E
L2
B
H×nh 3.2.3.3. M¹ch ba
®iÓm ®iÖn c¶m m¾c Emit¬
h
http://www.ebook.edu.vn 65

Thường n << 1 nên (*) có dạng :

0≤1+−
11
21

⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
2
±
2
=

Giá trị của n nằm trong khoảng: n
2
< n < n
1
thì mạch sẽ dao động .
Khi dao động đã xác lập thì n nhận giá trị n
1
hoặc n
2 .

Hình 3.2.3.4a là mạch dao động ba điểm điện dung ( Collpid) mắc emitơ chung.
ở đây X
1
= X
CB
= ωL > 0
X
2
= X
BE

⎣
⎡
2
11
2
11
21
n
h
//Rtdp
h
h
e
e
e

β = -
C
C
1
2
= - n
Điều kiện sẽ là :
0≤1+−
11
21
11
2
e
e

Cω
1

Để thoả mãn điều kiện cân bằng pha
thì tại tần số dao động nhánh LC phải
mang tính chất điện cảm ,tức:
ω
dđ
L >
C
1
dd
.ω
.
Hệ số ghép giữa tranzisto và hệ thống
cộng hưởng ( lập bởi L và C
tđ
).

+Ucc

Cn

R
2

R
E

C

H×nh 3.2.3.4 a) m¹ch dao ®én
g
3 ®iÓm ®iÖn dun
g
b) m¹ch dao ®éng 3 ®iÓm ®iÖn dung Clapp

http://www.ebook.edu.vn 66

p =
1
=
C
C
U
U
td
td
CE

Trong đó
CCCC
td
1
+
1
+
1
=
1
21

1,2
=
2
1
21
2
2121
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
−
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
2
±
2 C
C
Rtd
hhh
eee

Giả sử với mạch 3.2.1.2.4a có các tham số :
L = 25

1
10=010=
100
1
= ,
C
C

C
tđ
=
nF
.
CC
CC
1≈
100+1
1001
=
+
21
21

R
tđ
=
Ω=====
−
−
kQ

= f
c h
=
250π2
10
=
1010250π2
1
=
π2
1
=
+
π2
1
6
9−3−
21
21

LCtd
CC
CC
L

≅ 0,010065.10
6
Hz = 10,065KHz ≈ 10 kHz

http://www.ebook.edu.vn 67

và U
C
= U
ra
sẽ
tìm được:
() ()
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
ω
−
ω
−
ω
−
==β
22
1
6
11
51
1
RC
RC


Thay ω
d đ
vào biểu thức(*) tìm được:
β=−
1
29
như vậy thì K = -29
Với mạch quay pha là bộ lọc thông thấp hình 3.2.4.1.1b sẽ tìm được
β
http://www.ebook.edu.vn 68 ωβ
dd
RC
==−
1
10
7
1
18 4
;
,

Sơ đồ TDĐ trên hình 3.2.4.1.3.là mạch cầu
Xiphorop xây dựng trên khuếch đại thuật toán
tương tự như mạch hình 3.2.4.1.2. ở đây có
hai mạch hồi tiếp: mạch β là mạch hồi tiếp
dương bảo đảm cân bằng pha,mach hồi tiếp

2
: ⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
−+++
=
+
==
12
21
1
21
21
2
1
2
1
1
CR
CRj
C
CR

f
CCRR
1
π
==ω ;Nếu chọn R
1
= R
2
= R , C
1
= C
2
= C thì
f
d đ
=
3
1
;
2
1
=
β
π
R
C
và K = 3

C
2
tạo thành mạch cầu Viên có 4 đỉnh là đầu vào đảo N, đầu ra ; đầu vào không
đảo P và mat.
Nhánh hồi tiếp âm R
0
R
N
xác định hệ số khuếch đại
β
H×nh 3.2.4.2.1
M¹ch håi tiÕp cÇu Viªn
β
R1
R2
Ura
UhtC2
C1
http://www.ebook.edu.vn 69 K = 1 +
0
N
R
R
= 3
do vậy
R
N