VÔ TUYẾN ĐIỆN ĐẠI CƯƠNG - iop.vast.ac.vnnvthanh/cours/votuyendien/CH11 Dao dong.pdf · VÔ TUYẾN ĐIỆN ... Mạch hồi tiếp đặc trưng bởi độ suy hao L

VÔ TUYẾN ĐIỆN

ĐẠI CƯƠNG

TS. Ngô Văn Thanh

Viện Vật Lý

Hà Nội - 2016

Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2016 2

Tài liệu tham khảo

[1] David B. Rutledge, The Electronics of Radio (Cambridge University Press 1999).

[2] Dennis L. Eggleston, Basic Electronics for Scientists and Engineers (Cambridge University Press 2011).

[3] Jon B. Hagen, Radio-Frequency Electronics: Circuits and Applications (Cambridge University Press 2009).

[4] Nguyễn Thúc Huy (1998), Vô tuyến điện tử, NXB KHKT

[5] Đỗ Xuân Thụ, Nguyễn Đức Nhuận (1990), Kỹ thuật điện tử, NXB KHKT

[6] Phạm Văn Đương (2004), Cơ sỡ kỹ thuật khuếch đại, NXB KHKT

Website : http://iop.vast.ac.vn/~nvthanh/cours/votuyendien/

Email : [email protected]


CHƯƠNG 10. Dao Động

1. Tiểu chuẩn cho dao động

2. Dao động Clapp

3. Dao động biến thiên tần số

4. Giới hạn độ lợi

5. Dao động tinh thể


1. Tiểu chuẩn cho dao động

Criteria for Oscillation Tiêu chuẩn chung:

Bộ khuếch đại : G

Tín hiệu vào x và tín hiệu ra là y

Mạch hồi tiếp đặc trưng bởi độ suy hao L

• Tất cả các đại lượng đều là số phức

Nếu G L : x và y phải bằng zero => không có dao động

Nếu G L : cùng biên độ và pha

• Biên độ :

• Pha :

• Biên độ suy hao là đường nằm ngang

Độ lợi và độ dịch pha của mạch khuếch đại phải

bù lại phần suy hao do mạch hồi tiếp

Tiêu chuẩn về biên độ :

Tiêu chuẩn về pha :



Clapp Oscillator

Mạch dao động biến tấn cộng hưởng LC

VFO : Variable-frequency oscillator

Mạch dao động sử dụng JFET cực nguồn dẫn theo

Mạch dao động Colpitts : hồi tiếp qua mạch chia tụ điện

Mạch dao động Hartley : hồi tiếp qua cuộn cảm

Mạch dao động Clapp

Gần giống với mạch dao động Colpitts.

Còn gọi là mạch JFET VFO

Mạch Clapp tương đương cho tín hiệu bé

JFET được thay bởi nguồn dòng, nguồn cung cấp được tiếp mát



Phân tích mạch:

Điện áp giữa gate-source :

• Tương ứng với tín hiệu vào x

• Dòng qua cực máng Id : ~ y

• Độ lợi của tín hiệu bé:

• Không có sự dịch pha

Điều kiện cộng hưởng :

• Điện kháng trên hai nhánh của mạch

hồi tiếp phải triệt tiêu lẫn nhau

• Điện dung của mạch nối tiếp

• Thay vào ta có

• Dòng điện trên nhánh hồi tiếp :

• Điện áp giữa gate-source :



Điện áp trên cực source :

Viết lại điện áp giữa gate-source :

Độ suy hao :

Độ lợi ban đầu phải thoả mãn điều kiện:

Điện áp trên cực gate :

Xét trường hợp :

Ta có:

Độ suy hao

Điều kiện ban đầu :


3. Dao động biến thiên tần số

Variable-Frequency Oscillator

Xét hệ số nhiệt của một đại lượng x bất kỳ:

Biểu diễn qua hàm logarithm

Xét tần số cộng hưởng

Biểu diễn qua hàm logarithm

Hệ số nhiệt độ của tần số

• : là hệ số nhiệt của cuộn cảm và tụ điện



Gain Limiting Mạch VFO (Variable-frequency oscillator)

Độ lợi phụ thuộc vào diode tách sóng (detector)

• Diode tách sóng bắt đầu dẫn khi điện áp ở cực gate là cực đại dương

• Khi diode dẫn, nó kéo các hạt tải chạy qua các tụ điện, làm cho cực gate phân cực âm

=> làm giảm độ lợi ban đầu gm

Khi điều kiện đầu vẫn còn thoả mãn thì dao động vẫn tăng :

• Dao động sẽ không tăng khi điều kiện ban đầu đã thoả mãn điều kiện (cân bằng)



Điện áp trên cực gate và sourse :

• Cả hai điện áp đều có dạng sóng hình sin

Điện áp đỉnh đối đỉnh của cực source : V

Điện áp đỉnh đối đỉnh của cực gate : 2V

Trong bộ dao động biến tần VFO:

Điện áp bù trên cực gate:

• Vf : điện áp chuyển cho diode giới hạn

Điện áp giữa 2 cực gate-sourse = hiệu của 2 điện áp

Điện áp cực đại giữa cực gate-sourse :

Thay công thức trên vào ta có



Xét JFET ở trạng thái khởi động

Định nghĩa : Độ hỗ dẫn tín hiệu lớn

V, I : giá trị đỉnh-đỉnh của thành phần cơ bản

• V : điện áp gate-source; I : dòng drain (cực máng)

Điều kiện dao động :

Dòng điện cực drain :

• Idss : dòng khi điện áp Vgs = 0 ;

• Vc : điện áp cắt (để dòng = 0),

điện áp cut-off

Điện áp DC qua cực drain xác định

qua dòng cực đại drain :

Sử dụng biểu thức gần đúng

Cuối cùng ta có :



Crystal Oscillators

Mạch dao động thạch anh, mạch tương đương

Mạch cực phát dẫn

Điện trở nội phân cực : Re, Rb ; Ra : điện trở tải nội (internal)

C1, C2 : tụ điện ngoài, đóng vai trò mạch chia điện áp

X : cộng hưởng tinh thể ngoài (thạch anh)



Xét mạch có tín hiệu bé

Dòng đi qua cực góp (tín hiệu ra)

• : tín hiệu vào

Độ lợi tín hiệu bé

Mạch dao động tinh thể :

tương đương với mạch gồm:

tụ điện và cuộn cảm

chuyển động : Cm , Lm

Điều kiện pha tại tần số cộng hưởng

Tần số cộng hưởng

Điện dung tổng cộng :



: điện trở tải

: độ dẫn của diode cực gốc-phát

• I : dòng DC cực gốc phân cực

• Vt : điện áp nhiệt (thermal)

Vt = 25 mV ở nhiệt độ phòng

Thay thế các điện trở bằng điện trở

tương đương R song song

với dòng nguồn

• Giả thiết: điện tích Q lớn

Điện trở R :

Điều kiện khởi động :



Xét tín hiệu lớn

Giá trị đỉnh-đỉnh của dòng cực phát, Io là dòng DC của nó

Giá trị đỉnh-đỉnh của điện áp ra trên điện trở tải cực phát

Nếu đóng vai trò chủ yếu

• Bỏ qua các số hạng khác

của điện trở

Viết lại biểu thức

Documents

VÔ TUYẾN ĐIỆN ĐẠI CƯƠNG - iop.vast.ac.vnnvthanh/cours/votuyendien/CH11 Dao dong.pdf · VÔ TUYẾN ĐIỆN ... Mạch hồi tiếp đặc trưng bởi độ suy hao L