Xem mẫu
- Bµi 4
S¬ ®å dao ®éng tÝn hiÖu d¹ng sin
Môc ®Ých: §Ó n¾m v÷ng nguyªn lý ho¹t ®éng cña c¸c s¬ ®å t¹o dao ®éng h×nh
sin tÇn sè cao, tÇn sè thÊp vµ m¹ch t¹o dao ®éng cã ®é æn ®Þnh tÇn sè cao dïng
th¹ch anh.
phÇn lý thuyÕt
C¸c m¹ch dao ®éng ®iÒu hoµ th−êng ®−îc dïng trong c¸c hÖ thèng th«ng
tin, trong c¸c m¸y ®o, m¸y kiÓm tra v.v.
C¸c m¹ch t¹o dao ®éng cã thÓ lµm viÖc trong d¶i tÇn tõ vµi Hz ®Õn vµi
ngh×n MHz. §Ó t¹o dao ®éng cã thÓ dïng c¸c phÇn tö tÝch cùc nh−: ®Ìn ®iÖn tö,
transistor l−ìng cùc, FET vµ khuÕch ®¹i thuËt to¸n v.v.
Cã thÓ t¹o dao ®éng ®iÒu hoµ theo hai nguyªn t¾c c¬ b¶n sau ®©y:
- T¹o dao ®éng b»ng håi tiÕp d−¬ng.
- T¹o dao ®éng b»ng ph−¬ng ph¸p tæng hîp m¹ch.
Trong bµi thùc nghiÖm nµy chØ nghiªn cøu c¸c m¹ch t¹o dao ®éng theo
nguyªn t¾c håi tiÕp d−¬ng.
1. §iÒu kiÖn dao ®éng cña m¹ch t¹o dao ®éng
M¹ch t¹o dao ®éng lµ m¹ch khuÕch ®¹i cã håi tiÕp d−¬ng. HÖ sè khuÕch
®¹i vµ hÖ sè ph¶n håi nãi chung lµ mét ®¹i l−îng phøc.
HÖ sè khuÕch ®¹i:
K = K .e jϕ K
&
K lµ modun cña hÖ sè khuÕch ®¹i (®é lín cña hÖ sè khuÕch ®¹i).
ϕK lµ gãc lÖch pha gi÷a tÝn hiÖu ë lèi ra vµ tÝn hiÖu lèi vµo cña bé khuÕch
®¹i.
HÖ sè håi tiÕp:
jϕ β
&
β = β .e
β lµ m«®un cña hÖ sè håi tiÕp (®é lín cña hÖ sè håi tiÕp).
ϕβ lµ gãc lÖch pha gi÷a tÝn hiÖu ë lèi ra vµ tÝn hiÖu lèi vµo cña bé håi tiÕp.
NÕu tÝn hiÖu håi tiÕp ®−a vÒ lèi vµo cña bé khuÕch ®¹i b»ng vµ ®ång pha
víi tÝn hiÖu lèi vµo th× cã thÓ kh«ng cÇn ®−a tÝn hiÖu tíi lèi vµo cña bé khuÕch
®¹i vÉn cã tÝn hiÖu ë lèi ra.
73
- §ã chÝnh lµ ®iÒu kiÖn dao ®éng cña m¹ch t¹o dao ®éng:
j (ϕ +ϕ )
&&
Kβ = K .β .e K β = 1
Tõ biÓu thøc trªn cã thÓ t¸ch thµnh 2 biÓu thøc:
- BiÓu thøc tÝnh theo m«®un:
K .β = 1 : gäi lµ ®iÒu kiÖn c©n b»ng biªn ®é.
Nã cho thÊy m¹ch chØ cã thÓ t¹o dao ®éng khi hÖ sè khuÕch ®¹i cña bé
khuÕch ®¹i cã thÓ bï ®−îc sù tæn hao do m¹ch håi tiÕp g©y ra.
- BiÓu thøc viÕt theo pha:
ϕ = ϕ K + ϕ β = 2 nπ víi n = 0, ±1, ± 2 ...
gäi lµ ®iÒu kiÖn c©n b»ng pha.
Tæng dÞch pha cña bé khuÕch ®¹i vµ m¹ch håi tiÕp g©y ra sao cho tÝn hiÖu
håi tiÕp ®ång pha víi tÝn hiÖu vµo, gäi lµ håi tiÕp d−¬ng.
2. M¹ch ®iÖn c¸c bé t¹o dao ®éng LC
2.1. M¹ch t¹o dao ®éng ghÐp biÕn ¸p
M¹ch t¹o dao ®éng ghÐp biÕn ¸p khung céng h−ëng nèi víi collector ®−îc
biÓu diÔn trªn h×nh 4.1.
o +EC
* o
L D M
C •
L1 U ht
*
* GS IL
Zt C
R1
T o
*
Rs
R
C1 C
CE
R2 RE
o+
UDD
a): Dïng transistor l−ìng cùc b): Dïng transistor tr−êng
H×nh 4.1: M¹ch t¹o dao ®éng ghÐp biÕn ¸p.
Tr−íc hÕt ta xÐt ®iÒu kiÖn c©n b»ng pha cña m¹ch. Gi¶ sö ®iÖn ¸p tÝn hiÖu
• •
®Æt vµo base t¹i thêi ®iÓm nµo ®ã lµ U B , ®iÖn ¸p trªn collector U C ®−îc x¸c ®Þnh
nh− sau:
& &&
U = − SZ U
C C B
74
- &
§iÖn ¸p nµy t¹o trªn cuén c¶m collector dßng ®iÖn I L :
& &
& = U C = − SZ CU B
IL
j ωL j ωL
&
Dßng I L c¶m øng sang cuén thø cÊp ®iÖn ¸p håi tiÕp:
U ht = U B ≈ I L jωM
& &, &
jωM M
& & &
U ht ≈ − SZ C U B = − SZ CU B
jωL L
Trong ®ã M lµ hÖ sè hç c¶m.
&
§Ó tho¶ m·n ®iÒu kiÖn c©n b»ng pha U ht ph¶i ®ång pha víi ®iÖn ¸p ban
&
®Çu U B . Mµ trong biÓu thøc c¸c U ht th× S, ZC, L ®Òu lµ d−¬ng, (S lµ ®é hç dÉn
&
hay ®é dèc ®Æc tr−ng truyÒn cña transistor, ZC lµ trë kh¸ng collector, L lµ hÖ sè
&
®iÖn c¶m cña cuén s¬ cÊp), vËy M ph¶i ©m ®Ó U ht vµ U B ®ång pha.
&
Tãm l¹i ®iÒu kiÖn c©n b»ng pha tho¶ m·n khi M < 0.
DÊu (*) trong cuén biÕn ¸p chøng tá ®iÖn ¸p håi tiÕp vÒ ng−îc pha víi ®iÖn
¸p collector.
XÐt ®iÒu kiÖn c©n b»ng biªn ®é:
K = − S .Z C
Trong ®ã:
n2
1 1 1
= + +
Z c Rtd h11e Z t
h21e
S=
h11e
ë ®©y hij lµ hÖ sè trong hÖ ph−¬ng tr×nh hçn hîp.
U be
h11e =
ib U CE = 0
U be
h12e =
U ce ib = 0
ib
h21e =
ic U CE = 0
ic
h22e =
U ce ib = 0
HÖ sè håi tiÕp:
75
- &
U M
β = − & B = − = −n
UC L
n lµ hÖ sè biÕn ¸p chÝnh lµ tØ sè vßng cña thø cÊp vµ s¬ cÊp.
§iÒu kiÖn dao ®éng cña m¹ch t¹o dao ®éng lµ : Kβ ≥ 1
&
Do ®ã cã thÓ suy ra:
h11e
n 2 − n.h21e − ≤0 (*)
Z
Trong ®ã Z = Rt® // Zt.
NÕu cho vÕ tr¸i cña ph−¬ng tr×nh (*) b»ng kh«ng, ta cã:
2
⎛h ⎞
h h
= 21e ± ⎜ 22e ⎟ − 11e
n1, 2
2 ⎝2⎠ Z
Nh− vËy øng víi mçi t¶i, cã thÓ x¸c ®Þnh hÖ sè håi tiÕp tõ ®ã suy ra hÖ sè
biÕn ¸p ®Ó m¹ch dao ®éng ®−îc.
2.2. C¸c lo¹i m¹ch dao ®éng ba ®iÓm
C¸c m¹ch t¹o dao ®éng LC kiÓu ba ®iÓm cã thÓ ®−a vÒ mét kÕt cÊu chung
nh− h×nh 4.2.
- C
o Ura
A1
Ud
+
Z3
Z2
B
Z1
E
H×nh 4.2: S¬ ®å tæng qu¸t m¹ch t¹o dao ®éng ba ®iÓm.
Trong ®ã A1 lµ mét bé khuÕch ®¹i bÊt kú dïng transistor l−ìng cùc,
transistor tr−êng, khuÕch ®¹i thuËt to¸n. Trong ®ã Ud lµ ®iÖn ¸p vµo.
C¸c ký hiÖu C - t−¬ng øng víi collector
B - t−¬ng øng víi base
E - t−¬ng øng víi emitter cña transistor.
Z1, Z2, Z3 lµ c¸c trë kh¸ng.
Ng−êi ta ®· chøng minh ®−îc r»ng cã 2 lo¹i m¹ch t¹o dao ®éng ba ®iÓm.
76
- - M¹ch ba ®iÓm ®iÖn c¶m.
Khi Z1, Z2 lµ ®iÖn c¶m Z3 lµ ®iÖn dung.
- M¹ch ba ®iÓm ®iÖn dung.
Khi Z1, Z2 lµ ®iÖn dung Z3 lµ ®iÖn c¶m.
2.2.1 M¹ch dao ®éng ba ®iÓm ®iÖn c¶m (Hartley).
S¬ ®å ®−îc tr×nh bµy trªn h×nh 4.3 tho¶ m·n ®iÒu kiÖn c©n b»ng pha.
• o +EC
R1 RC C
2
C1 •
C
•
L1
Utd
C
E
R2
L2
CE RE
B
•
H×nh 4.3: M¹ch t¹o dao ®éng 3 ®iÓm ®iÖn c¶m.
Z1 = X1 = ωL1
V× : §iÖn c¶m
Z2 = X2 = ωL2 : §iÖn c¶m
1
Z3 = Z 4 = : §iÖn dung
ωC
Do ®ã ta chØ quan t©m ®Õn ®iÒu kiÖn biªn ®é. ë ®©y hÖ sè håi tiÕp:
UB L
β =− = − 2 = −n
UC L1
n lµ hÖ sè biÕn ¸p.
HÖ sè khuÕch ®¹i:
⎡ h⎤
h21e
K = − SZ C = − P2 Rtd // 11e ⎥
⎢ n2 ⎦
h11e ⎣
Trong ®ã P lµ hÖ sè ghÐp gi÷a transistor vµ m¹ch.
Thay c¸c gi¸ trÞ trªn vµo biÓu thøc c©n b»ng biªn ®é Kβ ≥ 1 ta ®−îc:
(1 + n ) 2 h11e + n 2 Rtd − nR td h21e ≤ 0
Gi¶i ta ®−îc 2 nghiÖm:
77
- 2
⎛h ⎞
h h
= 21e ± ⎜ 21e ⎟ − 11e
n1, 2
2 ⎝2⎠ Rtd
Ta xÐt dÊu sÏ ®−îc:
n2 ≤ n ≤ n1
Trong m¹ch cã dao ®éng h×nh sin víi tÇn sè dao ®éng:
1
f dd ≈ f ch =
2π ( L1 + L2 )C
ë ®©y f ch lµ tÇn sè céng h−ëng cña m¹ch L1, L2, C.
2.2.2. M¹ch dao ®éng 3 ®iÓm ®iÖn dung (colpits)
S¬ ®å ®−îc tr×nh bµy trªn h×nh 4.4 lµ m¹ch t¹o dao ®éng 3 ®iÓm ®iÖn dung.
+ EC o
C•
R1
Ct C1
•E
• U t®
L
C2
R2 •
B
CE RE
H×nh 4.4: M¹ch t¹o dao ®éng 3 ®iÓm ®iÖn dung.
Gi¶ thiÕt R1 // R2 >> h11e.
XÐt ®iÒu kiÖn c©n b»ng pha:
Ta cã:
1
X 1 = X BE = : §iÖn dung.
ωC 2
1
X 2 = X CE = : §iÖn dung.
ωC1
X 3 = X CB = ωL : §iÖn c¶m.
Do ®ã m¹ch tho¶ m·n ®iÒu kiÖn c©n b»ng pha.
XÐt ®iÒu kiÖn c©n b»ng biªn ®é:
78
- Ta cã: HÖ sè håi tiÕp:
U BE C
β= = − 1 = −n
U CE C2
T−¬ng tù nh− phÇn m¸y ph¸t 3 ®iÓm ®iÖn c¶m ta cã:
Rtd h21e
K .β = n.
n Rtd + h11e (1 + n) 2
2
T−¬ng tù ta ®−îc:
2
⎛h ⎞
h h
= 21e ± ⎜ 21e ⎟ − 11e
n1, 2
2 ⎝2⎠ Rtd
vµ suy ra: n2 ≤ n ≤ n1 m¹ch cã dao ®éng h×nh sin víi tÇn sè gÇn b»ng tÇn sè riªng
cña m¹ch céng h−ëng song song gåm C1, C2, L:
1
f dd ≈ f ch =
C1C 2
2π L
C1 + C 2
2.2.3. M¹ch t¹o dao ®éng dïng th¹ch anh
Khi yªu cÇu m¹ch t¹o dao ®éng cã tÇn sè æn ®Þnh cao, ng−êi ta th−êng
dïng m¹ch t¹o dao ®éng dïng th¹ch anh.
H×nh 4.5 tr×nh bµy ký hiÖu quy −íc vµ s¬ ®å t−¬ng ®−¬ng cña th¹ch anh.
oA
oA
•
Lq
CP Cq
rq
•
oB
oB
(a) Ký hiÖu quy −íc (b) S¬ ®å t−¬ng ®−¬ng cña th¹ch anh
H×nh 4.5
V× ®iÖn trë tiªu hao rq nhá nªn trong tÝnh to¸n cã thÓ bá qua.
Trë kh¸ng t−¬ng ®−¬ng cña th¹ch anh ®−îc x¸c ®Þnh nh− sau:
79
- ⎛ ⎞
⎜ j ωL q + 1 ⎟ 1
⎜ j ωC q ⎟ j ωC p
⎝ ⎠
Zq = X q =
1 1
+ j ωL q +
j ωC q j ωC p
ω 2 Lq C q − 1
Zq = X q = j
ω (C p + C q − ω 2 Lq C q C p )
Tõ c«ng thøc trªn ta cã thÓ suy ra th¹ch anh cã 2 tÇn sè céng h−ëng: tÇn sè
céng h−ëng nèi tiÕp f q øng víi Z q = 0 vµ tÇn sè céng h−ëng song song f p øng
víi Z q = ∞ .
Do ®ã suy ra:
1
fq =
2π Lq C q
C p + Cq Cq
1 1
fp = = = fq 1+
2π 2π Lq C td
Lq C q C p Cp
Trong ®ã
Cq C p
Ctd =
Cq + C p
C¸c tÝnh chÊt vÒ ®iÖn cña th¹ch anh cã thÓ tãm t¾t nh− sau:
• PhÈm chÊt cao : Q = 104 ÷ 105.
• TØ sè Lq C q rÊt lín do ®ã trë kh¸ng t−¬ng ®−¬ng cña th¹ch anh
Lq
Rtd = rÊt lín.
C q rq
• Cq
- §©y chÝnh lµ s¬ ®å 3 ®iÓm ®iÖn dung. Nh¸nh cã th¹ch anh nèi tiÕp víi tô
CS t−¬ng ®−¬ng nh− mét ®iÖn c¶m. TÇn sè dao ®éng cña m¹ch:
f q < f dđ < f p
1
< ω dđ Ltd
ω dđ C S
+EC o
RC
•
•
q
C1
• •
RB
CS
C2
CE RE
•
• •
H×nh 4.6: M¹ch t¹o dao ®éng dïng th¹ch anh.
Trong ®ã Lt® lµ ®iÖn c¶m t−¬ng ®−¬ng cña th¹ch anh.
§Ó gi¶m ¶nh h−ëng cña ®iÖn dung ra vµ ®iÖn dung vµo ®Õn tÇn sè dao ®éng
cña m¹ch, ng−êi ta chän:
CS
- S¬ ®å trªn th¹ch anh ®−îc nèi trong m¹ch håi tiÕp ®ãng vai trß nh− mét
phÇn tö ghÐp cã tÝnh chÊt chän läc tÇn sè.
Khi tÇn sè dao ®éng fd® ≈ fq th× trë kh¸ng th¹ch anh Zq = 0 do ®ã sôt ¸p
trªn th¹ch anh nhá lµm cho ®iÖn ¸p håi tiÕp vÒ base t¨ng vµ m¹ch cã dao ®éng víi
tÇn sè dao ®éng fd® ≈ fq.
Gãc di pha trong m¹ch håi tiÕp lµ 180o do c¸ch lÊy ®iÖn ¸p håi tiÕp nh−
h×nh vÏ nªn ®iÒu kiÖn c©n b»ng pha ®−îc tho¶ m·n.
3. M¹ch ®iÖn c¸c bé t¹o dao ®éng RC
3.1. §Æc ®iÓm chung cña c¸c bé t¹o dao ®éng RC.
- C¸c bé t¹o dao ®éng RC th−êng ®−îc dïng ë ph¹m vÞ tÇn sè thÊp thay
cho c¸c bé t¹o dao ®éng LC, v× kÝch th−íc cña bé t¹o dao ®éng LC ë tÇn sè thÊp
qu¸ lín, v× sÏ lµm m¹ch cång kÒnh vµ g©y ra tiªu hao lín, lµm ®é phÈm chÊt
1L
Q= nhá, ®é æn ®Þnh tÇn sè rÊt thÊp.
rC
- Víi cïng ®iÖn dung biÕn ®æi, cã thÓ ®iÒu chØnh tÇn sè dao ®éng cña bé
t¹o dao ®éng RC trong ph¹m vi réng h¬n bé dao ®éng LC v× bé t¹o dao ®éng RC
1
1
tÇn sè tØ lÖ víi . Cßn bé dao ®éng LC tØ lÖ víi .
C C
- M¹ch håi tiÕp cña bé t¹o dao ®éng RC chØ bao gåm c¸c phµn tö RC,
nghÜa lµ kh«ng cã tÝnh chÊt céng h−ëng t¹i mét tÇn sè c¬ b¶n nh− trong c¸c bé
t¹o dao ®éng LC, v× vËy ®Ó gi¶m mÐo phi tuyÕn, yªu cÇu bé khuÕch ®¹i lµm viÖc
ë chÕ ®é A.
3.2. M¹ch t¹o dao ®éng dïng m¹ch di pha trong m¹ch håi tiÕp.
NÕu dïng mét tÇng khuÕch ®¹i trong m¹ch t¹o dao ®éng RC, v× ®èi víi
mét tÇng khuÕch ®¹i, ®é lÖch pha cña tÝn hiÖu lèi ra vµ lèi vµo cña tÇng khuÕch
®¹i lµ 180o, nªn m¹ch håi tiÕp còng ph¶i cã ®é di pha lµ 180o.
§èi víi mét m¾t RC lèi ra trªn R nh− h×nh 4.8.
•
C
HÖ sè truyÒn K
o o
R
•
K=
1 U vµo Ura
R+ R
jω C
vµ gãc lÖch pha: o o
1
ϕ = arctg
ωRC H×nh 4.8: M¹ch RC lèi ra trªn R
82
- Nh− vËy ta thÊy di pha < 90o, khi R vµ C kh¸c kh«ng. V× vËy ®Ó tháa m·n
®iÒu kiÖn c©n b»ng pha, m¹ch håi tiÕp ph¶i cã 3 m¾t RC nèi tiÕp nhau, mçi m¾t
thùc hiÖn mét gãc di pha ϕ = 60 o .
H×nh 4.9 tr×nh bµy m¹ch håi tiÕp vµ s¬ ®å nguyªn lý cña bé t¹o dao ®éng
RC, dïng m¹ch di pha trong m¹ch håi tiÕp.
§Ó ®¬n gi¶n th−êng chän:
R1 // R2 // rBE = R
C C C
1 2 3
o o
UC UB
R R
R
o o
(a)
R1 R
• o Ur
• • •
C C C
RE
R R R2
•
• •
(b)
H×nh 4.9. (a) M¹ch håi tiÕp ; (b) S¬ ®å nguyªn lý m¹ch t¹o dao ®éng RC
cã m¹ch di pha trong m¹ch håi tiÕp
§Ó tÝnh hÖ sè truyÒn cña m¹ch di pha gåm 3 m¾t RC, viÕt ph−¬ng tr×nh
dßng ®iÖn cho nót 1, 2, 3, råi dïng ph−¬ng ph¸p thÕ ®Ó gi¶i.
Ta ®−îc:
&
U 1
&
β = &B =
U C 1 − 5α 2 − jα (6 − α 2 )
1
Trong ®ã : α =
ωRC
Tõ ®ã suy ra modun cña hÖ sè håi tiÕp:
83
- 1
β=
(1 − 5α 2 ) 2 + α 2 (6 − α 2 ) 2
Gãc di pha:
α (6 − α 2 )
ϕ = arctg
1 − 5α 2
ϕ = 180 o khi α 2 = 6
1
Do ®ã: ω dđ =
6 .R.C
1
Thay gi¸ trÞ α 2 = 6 ta ®−îc β =
29
Do ®ã muèn t¹o ra dao ®éng hÖ sè khuÕch ®¹i cña tÇng khuÕch ®¹i K ≥ 29.
3.3. Bé t¹o dao ®éng dïng m¹ch cÇu Viªn trong m¹ch håi tiÕp.
(M¸y ph¸t ©m tÇn RC, ®é dÞch pha zero).
M¹ch cÇu Viªn ®−îc t¹o ra tõ m¹ch th«ng d¶i cã d¹ng trªn h×nh 4.10
C1 R1
o • • o
• •
C2
U Vµo U ra
R2
o o
• •
H×nh 4.10: M¹ch läc th«ng d¶i.
HÖ sè truyÒn ®¹t cña m¹ch håi tiÕp:
& 1
U
β = &r =
&
⎛ 1⎞
RC
UV
1 + 1 + 2 + j ⎜ ωR1C2 − ⎟
⎜ ωR2c1 ⎟
R2 C1 ⎝ ⎠
Tõ ®©y ta x¸c ®Þnh modun cña hÖ sè truyÒn:
1
β=
2 2
⎛ R1 C 2 ⎞ ⎛ 1⎞
⎟ + ⎜ ωR1C 2 −
⎜1 + ⎟
+
⎜R C1 ⎟ ⎜ ωR2 C1 ⎟
⎝ ⎠⎝ ⎠
2
§é lÖch pha:
84
- 1
ωC 2 R1 −
ωR2 C1
ϕ = − arctg
&
RC
1+ 1 + 2
R2 C1
Th−êng chän: C1 = C2 = C ; R1 = R2 = R. Khi ®ã:
1
β= 2
⎛ 1⎞
9 + ⎜ ωRC − ⎟
ωRC ⎠
⎝
1
− ωRC +
ωRC
ϕ = arctg
3
1
§é lÖch pha ϕ = 0 khi ω = ω dđ =
RC
1
Lóc ®ã β = β max = . T¹i tÇn sè b»ng tÇn sè céng h−ëng cña m¹ch, hÖ
3
sè håi tiÕp lµ lín nhÊt, vµ ®é lÖch pha ϕ = 0, do ®ã cã thÓ dïng bé khuÕch ®¹i
gåm 2 tÇng nh− s¬ ®å h×nh 4.11.
o + EC
• •
•
C
R1 RC1 R C2
R3
C3
C2
R
C1 o
•
•
• • • T2
T1
Ura
R E2
R2 RE1 R4
R C
CE
• • • • • o
H×nh 4.11: S¬ ®å m¸y ph¸t ©m tÇn RC cã ®é dÞch pha zer«.
1
V× hÖ sè håi tiÕp lín nhÊt β = , nªn hÖ sè khuÕch ®¹i cña 2 tÇng:
3
K = K1. K2 ≥ 3 ;
K1, K2 lµ hÖ sè khuÕch ®¹i tÇng1 vµ tÇng 2.
M¹ch tho¶ m·n ®iÒu kiÖn c©n b»ng biªn ®é sÏ t¹o ra dao ®éng h×nh sin tÇn sè:
ωdđ = 1 RC (nÕu R1 = R2 = R ; C1 = C2 = C)
85
- PhÇn thùc nghiÖm
A. ThiÕt bÞ sö dông:
1. ThiÕt bÞ chÝnh cho thùc tËp t−¬ng tù (Khèi ®Õ nguån)
2. Panel thÝ nghiÖm AE - 104N cho bµi thùc tËp vÒ bé chuyÓn m¹ch t−¬ng
tù (G¾n lªn khèi ®Õ nguån).
3. Dao ®éng ký 2 chïm tia.
4. D©y nèi c¾m 2 ®Çu.
B. CÊp nguån vµ nèi d©y
Panel thÝ nghiÖm AE - 104N chøa 5 m¶ng s¬ ®å A4-1 ... A4-5, víi c¸c
chèt c¾m nguån riªng. Khi sö dông m¶ng nµo th× c¾m d©y nguån cho m¶ng ®ã.
§Êt (GND) cña c¸c m¶ng s¬ ®å ®Êt ®−îc nèi s½n víi nhau. Do ®ã chØ cÇn nèi ®Êt
chung cho toµn khèi AE -104N.
1. Bé nguån chuÈn DC POWER SUPPLY cña thiÕt bÞ cung cÊp c¸c thÕ
chuÈn ± 5V , ± 12V cè ®Þnh.
2. Bé nguån ®iÒu chØnh DC ADJUST POWER SUPPLY cña thiÕt bÞ cung
cÊp c¸c gi¸ trÞ ®iÖn thÕ mét chiÒu 0.... + 15V vµ 0.... − 15V . Khi vÆn c¸c biÕn trë
chØnh nguån, cho phÐp ®Þnh gi¸ trÞ ®iÖn thÕ cÇn thiÕt, sö dông ®ång hå ®o thÕ DC
trªn thiÕt bÞ chÝnh ®Ó x¸c ®Þnh ®iÖn thÕ ®Æt.
3. Khi thùc tËp, cÇn nèi d©y tõ c¸c chèt cÊp nguån cña thiÕt bÞ chÝnh tíi
cÊp trùc tiÕp cho m¶ng s¬ ®å cÇn kh¶o s¸t.
(Chó ý: Ph©n cùc cña nguån vµ ®ång hå ®o).
C. C¸c bµi thùc tËp
1. s¬ ®å dao ®éng dÞch pha zero
NhiÖm vô:
T×m hiÓu nguyªn t¾c lµm viÖc vµ ®Æc tr−ng cña bé dao ®éng trªn c¬ së bé
khuÕch ®¹i kh«ng ®¶o cã ph¶n håi d−¬ng kiÓu dÞch pha zero tõ lèi ra tíi lèi vµo.
C¸c b−íc thùc hiÖn:
1.1. CÊp nguån +12V cho m¶ng s¬ ®å A4-1.
1.2. §Æt thang ®o thÕ lèi vµo cña dao ®éng ký ë 50mV/ cm, thêi gian quÐt
ë 1 ms cm . ChØnh cho c¶ 2 tia n»m gi÷a kho¶ng phÇn trªn vµ phÇn d−íi cña mµn
dao ®éng ký.
Sö dông c¸c nót chØnh vÞ trÝ ®Ó dÞch tia theo chiÒu X vµ Y vÒ vÞ trÝ dÔ quan
s¸t.
86
- ZERO-PHASE SHIFT OSCILLATOR: bé dao ®éng dÞch pha zero
1.3. M¸y ph¸t tÝn hiÖu FUNCTION GENERATOR cña thiÕt bÞ chÝnh ë chÕ
®é
- Ph¸t d¹ng sin (c«ng t¾c FUNCTION ë vÞ trÝ vÏ h×nh sin).
- TÇn sè 1 KHz (c«ng t¾c kho¶ng RANGE ë vÞ trÝ 1K vµ chØnh bæ sung
biÕn trë tinh chØnh FREQUENCY). Biªn ®é ra 100mV ®Ønh-®Ønh (chØnh biÕn trë
biªn ®é AMPLITUDE).
1.4. Nèi lèi ra m¸y ph¸t xung víi lèi vµo A/IN cña s¬ ®å A4-1. BËt ®iÖn
nguån nu«i. §iÒu chØnh biÕn trë P1 ®Ó nhËn xung ra kh«ng mÐo vµ cã biªn ®é
®−îc khuÕch ®¹i. KiÓm tra ph©n cùc xung ra ë collector T1 lµ ng−îc pha víi xung
vµo. Ph©n cùc xung ra ë collector T2 cïng pha víi xung vµo. Sau ®ã ng¾t tÝn hiÖu
tõ m¸y ph¸t.
1.5. KiÓm tra chÕ ®é mét chiÒu cho transistor T1, T2. §o sôt thÕ trªn trë
R3 vµ R7, tÝnh dßng qua T1, T2.
1.6. Nèi J1. ChØnh P1 ®Ó lèi ra xuÊt hiÖn xung sin kh«ng mÐo d¹ng. §Æt P2
ë 3 vÞ trÝ: Cùc tiÓu - gi÷a vµ cùc ®¹i. §o chu kú xung ra t−¬ng øng trªn dao ®éng
ký, tÝnh tÇn sè dao ®éng F ( Hz ) = 1 T (gi©y). Ghi kÕt qu¶ vµo b¶ng A4-1. So
s¸nh kÕt qu¶ ®o víi kÕt qu¶ tÝnh to¸n. LÆp l¹i thÝ nghiÖm khi nèi J2.
1.7. Nªu hai ®Æc ®iÓm cô thÓ vÒ khuÕch ®¹i vµ ph¶n håi ®Ó s¬ ®å lµm viÖc
ë chÕ ®é ph¸t xung.
87
- B¶ng A4-1
f (tÝnh to¸n) f (®o)
[ ]
1 2π R9 C5 R 2 C 2
Nèi J1 P2 min
1 [2π ]
R9 C5 ( R 2 + P2 2 ).C 2
Nèi J1 P2 gi÷a
1 [2π ]
R9 C5 ( R 2 + P2 ).C 2
Nèi J1 P2 max
1 [2π + C ).R ]
Nèi J1, J2 P2 min R9 C5 (C 1 2 2
1 [2π ]
R9 C5 (C1 + C 2 )( R 2 + P2 2 )
Nèi J1, J2 P2 gi÷a
1 [2π ]
R9 C5 (C1 + C 2 )( R 2 + P2 )
Nèi J1, J2 P2 max
2. s¬ ®å dao ®éng dÞch pha
NhiÖm vô:
T×m hiÓu nguyªn t¾c lµm viÖc vµ ®Æc tr−ng cña bé dao ®éng cã ph¶n håi
víi 3 bé dÞch pha C-R.
C¸c b−íc thùc hiÖn:
2.1. CÊp nguån +12V cho m¶ng s¬ ®å A4-2
PHASE SHIFT OSC: bé dao ®éng dÞch pha
88
- 2.2. Ng¾t J1 ®Ó kh«ng nèi m¹ch ph¶n håi cho T1. KiÓm tra chÕ ®é mét
chiÒu cho transistor T1. §o ®é sôt thÕ trªn trë R1, tÝnh dßng qua T1.
2.3. §Æt thang ®o thÕ lèi vµo cña dao ®éng ký ë 5 V/cm, thêi gian quÐt ë
1ms/cm.
ChØnh cho c¶ 2 tia n»m gi÷a kho¶ng phÇn trªn vµ phÇn d−íi cña mµn dao
®éng ký. Sö dông c¸c nót chØnh vÞ trÝ ®Ó dÞch tia theo chiÒu X vµ Y vÒ vÞ trÝ dÔ
quan s¸t.
Nèi kªnh 1 dao ®éng ký víi lèi ra C/D.
2.4. Nèi J1. Quan s¸t tÝn hiÖu ra, ®iÒu chØnh biÕn trë P1 ®Ó tÝn hiÖu ra
kh«ng bÞ mÐo d¹ng. VÏ l¹i d¹ng tÝn hiÖu ra. §o chu kú xung, tÝnh tÇn sè ph¸t:
T=
f = 1/ T(gi©y) =
3. s¬ ®å dao ®éng cao tÇn LC kiÓu 3 ®iÓm ®iÖn dung (colpitts)
L-C GENERATOR: M¸y ph¸t L-C
Trªn s¬ ®å h×nh A4-3 giíi thiÖu mét bé dao ®éng cao tÇn Colpitts kiÓu LC
nèi tiÕp.
TÇn sè dao ®éng ®−îc ®Þnh bëi m¹ch céng h−ëng LC theo c«ng thøc:
1
f=
2π LC
89
- trong ®ã: L = L1
C = (C 2.C3 C 2 + C3 ) hoÆc
C = (C 2 + C 4 ).C3 (C 2 + C 4 + C3 ) ,
tuú theo viÖc nèi hay kh«ng nèi J1.
Liªn kÕt ph¶n håi thùc hiÖn b»ng tô C2 – C3 hoÆc C2 C4, C3.
§Ó thay ®æi gi¸ trÞ tÇn sè ph¸t, cã thÓ thay ®æi gi¸ trÞ L hoÆc C.
NhiÖm vô:
T×m hiÓu nguyªn t¾c lµm viÖc vµ ®Æc tr−ng cña bé dao ®éng Colpitts.
C¸c b−íc thùc hiÖn:
3.1. CÊp nguån +12V cho m¶ng s¬ ®å A4-3.
3.2. Kh«ng nèi J1.
3.3. KiÓm tra chÕ ®é mét chiÒu cho transistor T1. §o ®é sôt thÕ trªn ®iÖn trë
R2 ë base T1:
U(R2 ) =
ChØnh biÕn trë P1 ®Ó U(R2) = 7,3V, ®¶m b¶o cho T1 ë chÕ ®é khuÕch ®¹i víi dßng
qua T1 ≈ 6 ÷7mA.
3.4. §Æt thang ®o cña dao ®éng ký ë chÕ ®é AC. §iÒu chØnh thêi gian quÐt
vµ thang ®o thÕ lèi vµo cña dao ®éng ký thÝch hîp ®Ó quan s¸t tÝn hiÖu.
Nèi kªnh 1 cña dao ®éng ký víi lèi ra s¬ ®å h×nh A4-3.
3.5. Quan s¸t tÝn hiÖu ra trªn dao ®éng ký. ChØnh biÕn trë P1 ®Ó xuÊt hiÖn
xung sin kh«ng bÞ mÐo d¹ng. VÏ l¹i d¹ng tÝn hiÖu ra.
Tõ kÕt qu¶ thÝ nghiÖm tÝnh tÇn sè dao ®éng F(Hz) = 1/ T(gi©y) =
Víi c¸c gi¸ trÞ L1 = ....................µH cho trªn s¬ ®å (sai sè 10%).
TÝnh tÇn sè dao ®éng cña m¹ch f(Hz) =
So s¸nh kÕt qu¶ ®o víi kÕt qu¶ tÝnh to¸n.
3.6. LÆp l¹i thÝ nghiÖm khi nèi J1.
3.7. VÏ l¹i d¹ng tÝn hiÖu ra.
Tõ kÕt qu¶ thÝ nghiÖm tÝnh tÇn sè dao ®éng F(Hz) = 1/ T(gi©y) =
Víi c¸c gi¸ trÞ L1 = ....................µH cho trªn s¬ ®å (sai sè 10%).
TÝnh tÇn sè dao ®éng cña m¹ch f(Hz) =
So s¸nh kÕt qu¶ ®o víi kÕt qu¶ tÝnh to¸n.
3.8. So s¸nh kÕt qu¶ thÝ nghiÖm cho c¸c tr−êng hîp thÝ nghiÖm ë trªn.
90
- 4. s¬ ®å dao ®éng aRmstrong
NhiÖm vô:
T×m hiÓu nguyªn t¾c lµm viÖc vµ ®Æc tr−ng cña bé dao ®éng cã ph¶n håi
d−¬ng qua biÕn thÕ kiÓu Armstrong.
C¸c b−íc thùc hiÖn:
4.1. CÊp nguån +12V cho m¶ng s¬ ®å A4-4.
4.2. Nèi E-F ®Ó ph©n cùc base cho transistor T1. KiÓm tra chÕ ®é mét
chiÒu cho transistor T1. §o ®é sôt thÕ trªn biÕn trë P1, tÝnh dßng qua T1. ChØnh
biÕn trë P1 ®Ó dßng qua T1 ~ 3 ÷4mA cho transistor T1 dÉn ë chÕ ®é khuÕch ®¹i.
4.3. §Æt thang ®o thÕ lèi vµo cña dao ®éng ký ë 5V/ cm, thêi gian quÐt ë
1ms cm .
ChØnh cho c¶ 2 tia n»m gi÷a kho¶ng phÇn trªn vµ phÇn d−íi cña mµn dao
®éng ký. Sö dông c¸c nót chØnh vÞ trÝ ®Ó dÞch tia theo chiÒu X vµ Y vÒ vÞ trÝ dÔ
quan s¸t.
Nèi kªnh 1 cña dao ®éng ký víi lèi ra C.
ARMSTRONG OSCILLATOR: Bé dao ®éng armstrong
4.4. Nèi cÆp A víi E vµ B víi F ®Ó t¹o m¹ch ph¶n håi tÝn hiÖu. Quan s¸t tÝn
hiÖu ra. NÕu kh«ng cã tÝn hiÖu ph¸t nèi ®¶o chiÒu A- F vµ B - E. Khi s¬ ®å cã tÝn
hiÖu ra, ®iÒu chØnh biÕn trë P1 ®Ó tÝn hiÖu ra kh«ng bÞ mÐo d¹ng.
91
- VÏ l¹i d¹ng tÝn hiÖu ra.
§o chu kú xung, tÝnh tÇn sè ph¸t:
T=
f = 1/ T(gi©y) =
4.5. Gi¶i thÝch v× sao khi ®¶o chiÒu nèi A-B víi E-F, s¬ ®å ®ang ph¸t tÝn
hiÖu l¹i kh«ng ph¸t vµ ng−îc l¹i.
4.6. Nèi J1, J2. Quan s¸t sù thay ®æi tÝn hiÖu ra. ChØnh biÕn trë P1. §o tÇn
sè ph¸t t−¬ng øng.
§o chu kú xung, tÝnh tÇn sè ph¸t:
T=
f = 1/ T(gi©y) =
5. s¬ ®å m¸y ph¸t th¹ch anh
NhiÖm vô:
T×m hiÓu nguyªn t¾c lµm viÖc vµ ®Æc tr−ng cña bé dao ®éng dïng th¹ch
anh.
C¸c b−íc thùc hiÖn:
5.1. CÊp nguån +12V cho m¶ng s¬ ®å A4-5.
QUARTZ GEN: m¸y ph¸t th¹ch anh
5.2. Ng¾t J1. KiÓm tra chÕ ®é mét chiÒu cho transistor T1. §o ®é sôt thÕ
92
nguon tai.lieu . vn
