Tài liệu Chương 2: Các mạch tạo dao động doc

26
2.4. Cạc phạp tênh toạn mảch dao âäüng
2 4.1. Cạc mảch tỉång âỉång ca mảch dao âäüng dng transistor






z
1
= r
1
+ jx
1
≅ jx
1
(r
1
≅ 0)
z
2
= r
2
+ jx
2
≅ jx
2
(r
2
≅ 0)
z
3
= r
3
+ jx
3
≅ jx
3
(r
3
≅ 0)
Âiãưu kiãûn dao âäüng :
x
1
+ x
2
+ x
3
= 0
x
1
, x
2
cng dáúu
x
1
, x
2
khạc dáúu
|x
3
| > |x
2
|
* Nãúu z
1
, z
2
: C ⇒ z
3
: L
Ta cọ mảch dao âäüng ba âiãøm âiãûn dung (Colpits)







* Nãúu z
1
, z
2
: L ⇒ z
3
: C
Ta cọ mảch dao âäüng ba âiãøm âiãûn cm (Hartley)
+
Z3
Z2
Z1
+
_
Hçnh 2.2. Så âäư mảch tảo dao âäüng dng Transito
r
L3
C2
C1
Hçnh 2.3. Mảch dao âäüng ba âiãøm
âiãûn dung (Colpits)
L1
L2
C2
Hçnh 2.4. Mảch dao âäüng ba âiãøm
âiãûn cm (Hartley)

27
Thäng thỉåìng dng ba mảch âiãûn âäüng ba âiãøm âiãûn dung vç sỉû äøn âënh täút hån
nhỉng ba âiãøm âiãûn cm dãù thỉûc hiãûn.
* Mảch biãún thãø :






2.4.2.Phỉång phạp tênh toạn.
Cọ nhiãưu phỉång phạp, nhỉng åí âáy ta xẹt phỉång phạp thäng dủng nháút, âọ l tênh
toạn mảch dao âäüng theo phỉång phạp bäü khúch âải cọ häưi tiãúp.
Xem âiãưu kiãûn pha â bo âm (do kãút cáúu mảch âm nhiãûm).
Ta chè cáưn càn cỉï vo mảch âiãûn củ thãø âãø xạc âënh hãû säú khúch âải K v hãû säú häưi
tiãúp K
ht
. Sau âọ dỉûa vo âiãưu kiãûn cán bàòng biãn âäü K.K
ht
= 1 âãø suy ra cạc thäng säú cáưn
thiãút ca mảch, vê dủ :
Tênh âiãưu kiãûn tỉû dao âäüng ca mảch ba âiãøm âiãûn dung dng BJT









R
E
, C
E
: thnh pháưn äøn âënh nhiãût
R
1
, R
2
: phán cỉûc
L2 L1C
Hçnh 2.5. Mảch dao âäüng ghẹp biãún ạp
C3
C2
C1
L
Hçnh 2.6. Mảch dao âäüng Clapp
C
B
E
Lc
C2
C1
Vcc
Ct
R2
R1
CeRe
L
I
V
td

Hçnh 2.7. Så âäư mảch dao âäüng ba âiãøm âiãûn dung dng Transito
r


28
L
C
: cüc cn cao táưn âãø gim nh hỉåíng táưn säú dao âäüng vãư ngưn
C
t
: tủ liãn lảc cao táưn (thoạt cao táưn)
+ Bỉåïc 1 : Tênh hãû säú khúch âải k :
K = - S.Z
c
= -
11
21
h
h
Z
c
S : häù dáùn BJT
Z
c
: tråí khạng giỉỵa Colectå v âáút : nọ l mäüt pháưn tråí khạng ca khung cäüng hỉåíng.
Z
c
= P
2
.Rt // Z
Vpa

Z
Vpa
: tråí khạng vo phn nh sang nhạnh Colectå-emitå.
Nãúu R
1
// R
2
>> h
11
ta cọ :
Z
Vpa
=
2
11
2
v
n
h
n
Z
=
Trong âọ : n l hãû säú phn nh. 0<n << 1
n = -
2
1
12CE
BE
C
C
Cj
I
:
Cj
I
V
V
==
ωω
&
&

0<n << 1 ⇒ C
1
<< C
2

Rtd l tråí khạng ca khung cäüng hỉåíng tải táưn säú cäüng hỉåíng.
Rtd =
r
C
L

L : âiãûn cm ca khung cäüng hỉåíng
C : âiãûn dung ca khung cäüng hỉåíng
r : âiãûn tråí täøn hao ca khung cäüng hỉåíng
P : hãû säú ghẹp ca Transistor våïi khung cäüng hỉåíng
P =
I
CC
CC
j
Cj
I
CC
CC
j
I
:
Cj
I
V
V
21
21
1
21
21
1td
CE
+
×=
+
=
ω
ω
ω
ω
&
&

=
n1
1
1
C
C
1
CC
C
C)CC(
CC
2
1
21
2
121
21
+
=
+
=
+
=
+


29
⇒ Z
c
=
2
11
2
2
11
2
VPa
2
VPa
2
n
h
)n1(
Rtd
n
h
.
)n1(
Rtd
ZRtdP
Z.Rtd.P
+
+
+
=
+

⇒ Z
c
=
2
11
2
11
)n1(hRtdn
h.Rtd
++

⇒ K = -
2
11
2
11
11
21
)n1(hRtdn
h.Rtd
.
h
h
++

⇒ K =
2
11
2
21
)n1(hRtdn
h.Rtd
++

+ Bỉåïc 2 : Xạc âënh hãû säú häưi tiãúp :
K
ht
=
2
1
12CE
BE
C
C
Cj
I
:
Cj
I
V
V
−=−=
ωω
&
&
= - n
+ Bỉåïc 3 : Tênh têch K.K
ht
:
K.K
ht
= n .
2
11
2
21
)n1(hRtdn
h.Rtd
++

+ Bỉåïc 4 : Xạc âënh âiãưu kiãûn dao âäüng ca mảch :
K.K
ht
≥ 1
⇒ (1 + n)
2
+ n
2

11
21
11
h
h
h
Rtd
−
Rtd. n ≤ 0
Dáúu “ = ” ỉïng våïi trỉåìng håüp dao âäüng xạc láûp.
Dáúu “ < ” ỉïng våïi trỉåìng håüp quạ âäü lục âọng mảch.
+ Bỉåïc 5 : Xạc âënh hãû säú häưi tiãúp cáưn thiãút âãø mảch tỉû dao âäüng âỉåüc.
Thỉåìng n << 1 nãn biãøu thỉïc trãn cọ thãø viãút :
n
2
.
11
21
11
h2
h
n2
h
Rtd
−
Rtd + 1 ≤ 0 (*)
⇔ n
2
- 2n
Rtd
h
2
h
1121
+ ≤ 0
Gii phỉång trçnh báûc hai ny ta nháûn âỉåüc :

30
n
1,2
=
Rtd
h
2
h
2
h
11
2
2121
−
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
±

(*) ≤ 0 khi n
2
≤ n ≤ n
1

Lục âọ mảch cọ dao âäüng hçnh sine (åí trảng thại xạc láûp) tải n
1
hồûc n
2

Vç Rtd >> ⇒
2
2111
2
21
2
h
Rtd
h
2
h
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
≅−
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛

⇒ n
1
= h
21
> ⇒ loải b n
1
vç âiãưu kiãûn n|<<1
+ Bỉåïc 6 : Xạc âënh trë säú linh kiãûn màõc trong mảch qua hãû säú häưi tiãúp n v qua táưn
säú dao âäüng ca mảch.
Tỉì giạ trë n = n
2
vỉìa tçm âỉåüc ta cọ :

⎪
⎪
⎪
⎩
⎪
⎪
⎪
⎨
⎧
+
==
==
21
21
CHdd
2
2
1
CC
CC
L2
1
ff
n
C
C
n
⇒ tçm âỉåüc L, C
1
, C
2

2.5. Mảch âiãûn cạc bäü dao âäüng LC
2.5.1. Váún âãư äøn âënh biãn âäü
2.5.1.1. Chãú âäü dao âäüng mãưm v dao âäüng cỉïng
Âãø äøn âënh biãn âäü trong cạc mảch dao âäüng LC, thỉåìng dng phỉång phạp di
chuøn âiãøm lm viãûc ca pháưn tỉí têch cỉûc. Âiãûn tråí R
E
trong mảch âiãûn tênh toạn åí trãn
lm nhiãûm vủ âọ.
Khi måïi âọng mảch, nhåì cọ phán ạp R
1
, R
2
nãn tiãúp giạp BE ca Transistor âỉåüc
âënh thiãn v lm viãûc våïi gọc càõt θ = 180
o
tỉång ỉïng våïi chãú âäü dao âäüng mãưm. Häù dáùn
S ca Transistor tải âiãøm lm viãûc ban âáưu khạ låïn, do âọ KK
ht
> 1 v mảch åí vo chãú âäü
quạ âäü. Biãn âäü dao âäüng tàng dáưn lm cho hả ạp trãn R
E
tàng dáưn âãún phán cỉûc BE gim,
mảch chuøn sang chãú âäü C ỉïng våïi gọc càõt θ < 90
o
. Tỉång ỉïng våïi chãú âäü dao âäüng
cỉïng. Âäưng thåìi häù dáùn trung bçnh gim lm cho hãû säú khúch âải K = -
11
21
h
h
gim v têch
KK
ht
tiãún tåïi bàòng 1 åí chãú âäü xạc láûp.

31
Trong mảch ta â dng häưi tiãúp ám trãn R
E
âãø chuøn dëch lm viãûc tỉì khu vỉûc cọ
häù dáùn låïn sang khu vỉûc cọ häù dáùn bẹ.










2.5.2. Mảch âiãûn dao âäüng ghẹp biãún ạp









Âiãûn ạp ny tảo nãn trong cün cm Colectå dng
L
I

L
I =
L
B
C
L
C
j
VSZ
j
V
ωω
−=
n = -
L
M
LIj
MIj
V
v
CE
BE
−=
ω
ω
−= ⇒ M < 0
Dng
L
I cm ỉïng sang cün thỉï cáúp :
I
C
V
BE
ω
t

Âiãøm lm viãûc ténh

Hçnh 2.8. Âàûc tuún V
BE
-I
C
ca Transito
r
B
E
C
E
E
C
B
Vcc
L2
Cb
R2
R1
Re
C
Vcc
Ce
L1
V
ht
= V
B
*

*

M
Hçnh 2.9. Så âäư mảch tảo dao âäüng ghe
ï
p biãún ạp màõc E chung

32

MjIVV
L
Bht
ω
.≅=

Lj
Mj
ω
ω
−≅
.S.Z
C
.
L
M
V
B
−= .S.Z
C.
B
V (1)
n < 1 vç n = -
CE
CB
CE
BC
V
V
V
V
−=
L’ < L
Tỉì (1) ta tháúy âãø
B
V v
ht
V âäưng pha thç M < 0
Nghéa l cün så cáúp v cün thỉï cáúp phi cún ngỉåüc cỉûc tênh. Âiãưu kiãûn biãn âäü :
K.K
ht
= 1; K
ht
= - n =
L
M

K = - SZ
C
; Z
C
= P
2
.R
td
// Z
vpa
; Z
vpa
=
2
e11
n
h

Trong âọ :
Le11
2
tdC
Z
1
h
n
R
1
Z
1
++=

S =
e11
e21
h
h

K
ht
= +
L
M
U
U
C
B
= = - n
Láûp têch : K.K
ht
≥ 1 = (-n) . 0
hR.n
R.
h
.
n
1
hR.n
h
.R
.
h
h
e11td
2
tde21
e11td
2
e11td
e11
e21
≥
+
⇒≥
+
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
−

P
CE
CE
td
BE
V
V
V
V
=≅ = 1
→ n
2
- n.h
21e
- ≤
td
e11
R
h
0

thay vo ta âỉåüc : n
2
- n.h
21e
+ ≤
td
e11
R
h
0
Gii ra ta âỉåüc kãút qu :

33
n
1,2
=
td
e11
2
e21e21
R
h
2
h
2
h
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
±

Kãút qu cng giäúng nhỉ mảch åí pháưn trãn â tênh toạn
Táưn säú dao âäüng ca mảch :
f =
LC2
1
π

Âãø tảo dao âäüng cọ táưn säú cao, dng så âäư bazå chung vç âiãûn ạp vo v ra cng pha
nãn âiãưu kiãûn cán bàòng pha tha mn khi M > 0 (2 cün dáy qún cng cỉûc tênh)
Âiãưu kiãûn biãn âäü cng giäúng så âäư emitå chung nãúu thay h
21e
, h
11e
båíi h
21b
v h
11b
.

n =
L
M
LIj
MIj
V
V
CB
EB
=
ω
ω
=
; 0 < n < 1
P =
td
CB
V
V
= 1








2.5.3.Mảch dao âäüng âiãûn cm (Hartley)


R2 R1
Ce
C
Re
Zt L
Vcc
*

*

M
Hçnh 2.10. Så âäư mảch tảo dao âäüng ghẹp biãún ạp màõc B chung

34


















Ta tháúy : X
1
= X
BE
= ωL
2
> o, X
2
= X
CE
= ωL
1
> o, X
3
= X
CB
=
c
1
ω
−
< o
Tha mn âiãưu kiãûn cán bàòng vãư pha
Âiãưu kiãûn cán bàòng biãn âäü : (tênh cho mảch hçnh 2.11)
K
ht
= +
1
2
1
2
CE
BE
L
L
LIj
LIj
V
V
−=
ω
ω
−
= = - n
V K = - SZ
C
= -
e11
e21
h
h
[P
2
.R
td
//
2
e11
n
h
]
Hãû säú phn nh : n = -
1
2
CE
BE
L
L
V
V
=
P : hãû säú ghẹp giỉỵa transistor v mảch :
E
C
E
B
R3
L1
C
L2
C2
C1
Vcc
Ce
R2
R1
Re
V
tâ
Hçnh 2.11. Så âäư mảch tảo dao âäüng Hartley màõc E chung
C
E
B
Vcc
L1
C2
C
C1
L2
Ur
R1
R2
Re
V
tâ
Hçnh 2.12. Så âäư mảch tảo dao âäüng Hartley màõc B chung

35
P =
n
V
V
V
V
UV
V
V
V
LL
L
V
V
V
V
EB
CE
EB
CE
EBCE
CE
CB
CE
CB
CE
td
CE
+
=
−
=
+
=
+
=⇒
+
==
1
1
1
1
1
1
21
1

(âiãưu kiãûn L
1
v L
2
ghẹp lng)
Thỉûc hiãûn tỉång tỉû nhỉ cạc mảc trỉåïc ta tçm âỉåüc báút phỉång trçnh :
(1 + n)
2
h
11e
+ n
2
R
td
- n R
td
h
21e
≤ 0
Táưn säú dao âäüng : f
dd
≅ f
CH
=
C)LL(2
1
21
+π

Nãúu ghẹp chàût : L
Σ
= L
1
+ L
2
+ 2M
• Mảch Clapp :









Âáy l biãún dảng ca mảch ba âiãøm âiãûn dung. Nhạnh âiãûn cáưn âỉåüc thay båíi mäüt
mảch cäüng hỉåíng gäưm L, C näúi tiãúp m trë säú ca chụng âỉåüc chn sao cho mảch cọ tråí
khạng tỉång âỉång våïi mäüt âiãûn cm tải f = f
dâ
, nghéa l
C
1
L
dd
dd
ω
>ω

Hãû säú ghẹp giỉỵa transister v khung cäüng hỉåíng:
2
1
12CE
BE
C
C
Cj
I
:
Cj
I
V
V
n =
ωω
=−=

n
V
V
K
CE
BE
ht
−==
1
td
td1td
CE
C
C
Cj
I
:
Cj
I
V
V
P
=
ωω
==
E
Cv
Cr
C
L
C1
C2
Re
R1
R2
Ce
Vcc
C3
Rc
Hçnh 2.13. Så âäư mảch tảo dao âäüng Clapp

Xem chi tiết: Tài liệu Chương 2: Các mạch tạo dao động doc