kỹ thuật điện tử - các đại lượng cơ bản - Trần Tiến Phúc - 6

Máy phát dao động hình sin dùng hệ tự dao động gần với hệ bảo toàn tuyến tính Máy phát dao động hình sin thực hiện biến đổi năng lượng nguồn dòng một chiều thành dòng xoay chiều có tần số yêu cầu. Chúng được cấu tạo trên cơ sở bộ khuếch đại có hồi tiếp dương đảm bảo chế độ tự kích ổn định ở tần số yêu cầu. Nếu không xét đến phần mạch phi tuyến dùng để ổn định biên độ, sơ đồ khối máy phát dao động hình sin vẽ lại trên hình 2.122. Hệ số khuếch...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
kỹ thuật điện tử - các đại lượng cơ bản - Trần Tiến Phúc - 6 2.5.2. Máy phát dao động hình sin dùng hệ tự dao động gần với hệ bảo toàn tuyến tính Máy phát dao động hình sin thực hiện biến đổi năng lượng nguồn dòng một chiều thành dòng xoay chiều có tần số yêu cầu. Chúng được cấu tạo trên cơ sở bộ khuếch đại có hồi tiếp dương đảm bảo chế độ tự kích ổn định ở tần số yêu cầu. Nếu không xét đến phần mạch phi tuyến dùng để ổn định biên độ, sơ đồ khối máy phát dao động hình sin vẽ lại trên hình 2.122. Hệ số khuếch đại của bộ khuếch đại và hệ số truyền đạt của mạchcủa mạch hồi tiếp là số phức, nghĩa là có tính đênswj phụ thuộccủa chúng vào tần số. Tín hiệu vào sơ đồ máy phát là một phần của điện áp ra được truyến theo mạch hồi tiếp dương. Để sơ đồ làm việc trong chế độ phát sóng thì cần có hai điều kiện: điều kiện cần là tổng các góc dịch pha của tín hiệu trong bộ khuếch đại φk và trong mạch hồi tiếp φβ (theo một vòng kín) là bội số của 2π. φk + φβ = 2n (2-256) ở đây : n = 0,1,2… Công thức (2–256) xác định điều kiện cân bằng pha trong bộ khuếch đại có hồi tiếp dương. Điều kiện thứ hai gọi là điều kiện về biên độ được xác định bởi bất đẳng thức |K|.|β| ≥ 1 (2–257) Muốn đầu ra của máy phát có điện áp dạng hình sin thì công thức (2-256), (2– 257) chỉ đúng ở một tần số. Ý nghĩa vật lí của bất đẳng thức (2–257) là: Tín hiệu được khuếch đại lên |K| lần và bị suy giảm ở mạch hồi tiếp |β| lần, khi thoả mãn điều kiện (2–157) thì tín hiệu xuất hiện ở đầu vào bộ khuếch đại cùng pha như trước, nhưng biên độ lớn. Nói cách khác đi, bất đẳng thức |K|.|β| > 1 xác định điều kiện cần để máy tự kích khi có những thay đổi đầu tiên của dòng điện và điện áp trong sơ đồ khuếch đại. Đẳng thức |K|.|β| =1 tương ứng với việc chuyển máy phát sang chế độ công tác xác lập, khi có sự tăng của biên độ dao động kéo theo hệ số khuếch đại –K giảm do đặc tuyến của tranzito không tuyến tính (với biên độ tín hiệu lớn). Trong chế độ xác lập thì thì tín hiệu ở đầu ra và vào máy phát tương ứng với một giá trị ổn định nào đó. Đó là vì do độ suy giảm do mạch hồi tiếp gây ra được bù hoàn toàn nhờ bộ khuếch đại (điều kiện cân bằng biên độ). Giá trị điện áp xác lập tuỳ thuộc vào hệ số khuếch đại của bộ khuếch đại K đối với tín hiệu nhỏ cũng như vào độ không tuyến tính của dặc tuyến tranzito. Sự phụ thuộc của hệ số khuếch đại vào nhiệt độ và điện trở tải là nguyên nhân gây ra không ổn định biên độ điện áp ra. Để ổn định biên độ này, người ta mắc thêm vào mạch một phần tử ổn định không tuyến tính, cũng như thực hiện hồi tiếp âm phần thực. 151 Hình 2.123: Mô phỏng hoạt động của mạch dao động ghép biến áp Máy phát dao động hình sin thường dùng mạch dao động LC và mạch RC phụ thuộc tần số. Máy phát dùng LC để tạo ra tín hiệu cao tần (tần số cao hơn vài chục kHz), còn máy phát dùng RC để tạo ra tín hiệu tần thấp (tới vài Hz). Để tạo ra dao động hình sin, các biểu thức (2-256)(2-257) được thoả mãn đối với tín hiệu điều chuẩn f0 và trở kháng của mạch dao động phải là thuần trở. Sự thay đổi góc di pha của bộ khuếch đại khi lệch khỏi tần số cộng hưởng là điều kiện đủ để hoàn thành biểu thức (2-256) đối với tần số f0, vì trở kháng của mạch sẽ không phải là thuần trở, mà mang tính chất điện kháng (điện cảm hay điện dung). Tính chất đúng đắn của biểu thức (2-257) đối với tần số cộng hưởng được xác định bằng trị số cực đại của hệ số khuếch đại ở tần số f0. Mạch điện của máy phát LC rất đa dạng. Chúng có thể khác nhau do phương pháp mắc mạch dao động LC trong bộ khuếch đại và thực hiện hồi tiếp dương. Sơ đồ máy phát vẽ trên hình 2.123 thực hiện hồi tiếp dương nhờ cách ghép tiếp biến áp thích hợp. 152 Các tham số của mạch dao động này là điện dung C và điện cảm L cảu bộ sơ cấp biến áp. Trong sơ đồ khuếch đại một tầng tải thuần trở thì tín hiệu ra ngược pha với tín hiện vào. Vì thế để đảm bảo điều kiện cân bằng pha (2-156) thì m ạch hồi tiếp dương ở tần số cộng hưởng phải thực hiện đảo pha tín hiệu đẻ đưa tới đầu vào bộ khuếch đại. Tín hiệu hồi tiếp dương lấy từ cuộn W 2 qua tụ phân đường Cpt đặt tới đầu vào tranzito. Sự di pha cần thiết của mạch hồi tiếp thực hiện bằng cách mắc mắc đầu dây cuộn thứ cấp thích hợp. Vì điện áp hồi tiếp nhỏ hơn điện áp ra nên tỉ số vòng dây n = ω2/ω1 < 1. Hình 2.124: Mô phỏng hoạt động của mạch dao động ghép tự biến áp Tần số dao động tạo ra gần với tần số cộng hưởng của mạch dao động 1 f= (2-258) 2π LC Tín hiệu hồi tiếp cũng có thể lấy trực tiếp từ colectơ mạch dao động ...