Chơng 6
Tạo dao động hình sin
6.1 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 đợc sử dụng rộng rãi trong các máy thông tin, máy đo l-
ờng, các thiết bị y tế vv...Đó là các máy phát sóng đợc thiết kế ở các dải sóng
khác nhau với mục đích sử dụng tơng ứng.
Các dao động hình sin có thể đợc tạo ra theo ba phơng 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 tơng tự - số
(AD), số - tơng tự (DA)
Trong chơng này chỉ xét nguyên lý
các mạch làm việc theo phơng pháp thứ
nhất là các mạch thông dụng hơn cả. Tuy
nhiên trớc tiên tìm hiểu qua về nguyên lý
xây dựng các mạch theo phơng pháp thứ
hai và thứ ba.
Phơng pháp thứ hai thờng đợc sử dụng trong các máy phát sóng đa chức
năng : tạo ra dao động dạng xung vuông, xung tam giác, dao động hình sin, thậm
chí cả tín hiệu điều chế.
Một sơ đồ khối dạng này trình bày ở hình 6.1 ở đây mạch tích phân I và
Rơle R tạo thành một hệ tự dao động cho ra xung vuông và xung tam giác. Xung
tam giác qua bộ biến đổi F đợc biến thành dao động hình sin. Nhợc điểm của dao
động hình sin này là có độ méo phi tuyến lớn hơn so với trờng hợp 1.
Phơng pháp thứ ba tạo ra dao động hình sin nhờ sử dụng kỹ thuật số (Hình
6.2a) .T
X
là bộ tạo xung nhịp , C là bộ đếm thuận nghịch dùng để mở theo thời

b)Đồ thị xấp xỉ dao
động hình sin bằng các
giá trị gián đoạn
155
hớng K và mạch hồi tiếp dơng nh ở hình 6.3
Một hệ nh vậy có quan hệ(xem hồi tiếp rong khuếch đại -chơng 4) :
K

=
1 .K
K
(6.1)
Trong đó K là hệ số khuếch đại của phần
tử khuếch đại (đơn hớng), hàm truyền đạt
phức của mạch hồi tiếp , K

là hệ số khuếch đại của mạch khuếch đại có hồi
tiếp(xem 4.2.2).
Từ (6.1) dễ dàng nhận thấy khi :
K =
)
k
(j
eK

+

= 1 (6.2)
thì K


6.2. 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 hởng LC) mắc ở mạch ra hoặc mạch hồi tiếp. Phần tử khuếch đại K có thể
là đèn điện tử, tranzsto, khuếch đại thuật toán.

K


Hình 6.3 Sơ đồ
khối hệ dao
động tự kích
156
Xét sơ đồ hình 6.4 với phần tử khuếch đại là khuếch đại thuật toán mắc
không đảo ; Mạch hồi tiếp là hệ cộng hởng LC , hồi tiếp thực hiện qua đại lợng
hỗ cảm M (ghép biến áp ) .
(
21
LLkM =
,0

k

1,L
1
và L
2
là điện cảm tơng ứng của cuộn sơ cấp và
cuộn thứ cấp ).ở đây phần tử khuếch đại là khuếch đại thuật toán mắc không
đảo,hệ thống cộng hởng là khung
cộng hởng song song LC,điện áp

=

+=
+
====

Vì trở
kháng ra của
KĐTT nhỏ nên
mắc thêm điện trở
R giảm ảnh hởng
trở kháng ra nhỏ
của KĐTT đến
trở kháng sóng
của mạch cộng h-
ởng LC. Điện áp
hồi tiếp :

u
ht
=
11
uu
L
M
=
(6.5)
M - đại lợng hỗ cảm, L - Điện cảm của khung dao động
u
ra

r
2
0
r
2
r
2
=++
(6.8)
* *
+
_
U
1
U
ht
M
R
(K*-1)R
1
R
1
1
C
Hình 6.2.Mạch TDĐ ghép hỗ cảm

M
Cb R
b
C

RC
K
2
1

là hệ số suy giảm ;
0
=
LC
1
Tần số cộng h-
ởng riêng của khung dao động LC.
Dạng phơng trình (6.8) là một phơng trình vi phân đặc trng cho một hệ dao
động tự do nói chung . Riêng đối với mạch hình 6.3 trong trờng hợp tổng quát nó
là một phơng trình vi phân phi tuyến vì K
*
phụ thuộc vào chế độ làm việc của
phần tử khuếch đại.
Nghiệm của 6.8 có dạng :
u
ra
=
(
)
teU
22
0
t
0ra


3
là các phần tử của
hệ cộng hởng nối tiếp theo mạch vòng với
Z
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
hoặcdơng
tuỳ theo tính chất của Z

+
+ +
(6.12)
Hình 6.6 Sơ đồ TDĐ
ba
điểm tổng quát
Z
1

Z
3
U
ht
Z
2

U
ra
158
Hệ số truyền của mạch hồi tiếp:

21
2
ra
ht
ZZ
Z
U
U
+

SK
321321
32
=
+++++

)(
Nh vậy thì
X
1
+X
2
+X
3
= 0 (6.14)

1
rrr
XSX
321
32
=
++
(6.15)
(6.14) và (6.15) tơng ứng là điều
kiện cân bằng pha và cân bằng biên độ.
Từ (6.15) suy ra X
2
và X
3

Hình 6.8 làmột mạch tạo dao động
ba điểm điện cảm (sơ đồ Hartley) mắc
emitơ chung. ở đây
X
3
=X
CE
= L
1
> 0
X
2
= X
BE
= L
2
> 0
X
1
= X
CB
=
0<

1

C
Hệ số hồi tiếp :
n
L

R
2
L1 C
E
L2
B
Hình 6.8Mạch ba điểm
điện cảm mắc Emitơ
chung
159