Bài viết về Lý thuyết Mạch dao động với phương pháp giải chi tiết giúp học sinh ôn tập và biết cách làm bài tập liên quan đến Lý thuyết Mạch dao động.
Lý thuyết mạch tạo dao động
Khái niệm về mạch dao động là gì?
Mạch dao động được ứng dụng rất nhiều trong các thiết bị điện tử, như mạch dao động nội trong khối RF của radio, trong bộ kênh TV màu, mạch dao động tạo xung dòng, xung mành trong TV, tạo sóng hình sin cho IC vi xử lý hoạt động, v.v…
Các loại mạch dao động bao gồm:
- Mạch dao động hình sin
- Mạch dao động đa hài
- Mạch dao động nghẹt
- Mạch dao động dùng IC
Mạch dao động hình Sin
Người ta có thể tạo ra dao động hình sin từ các linh kiện L – C hoặc từ thạch anh.
Mạch dao động hình Sin dùng L – C
Mạch dao động này có tụ C1 // L1 tạo thành mạch dao động L-C. Để duy trì dao động, tín hiệu dao động được đưa vào chân B của Transistor, R1 là điện trở định thiên cho Transistor, R2 là điện trở gánh để lấy tín hiệu dao động ra, cuộn dây nối từ chân E của Transistor xuống mass có tác dụng lấy hồi tiếp để duy trì dao động. Tần số dao động của mạch phụ thuộc vào C1 và L1 theo công thức.
>> Xem thêm: Sóng dừng là gì? Điều kiện xảy ra và ứng dụng sóng dừng như thế nào?
Mạch dao động hình sin dùng thạch anh
- X1: là thạch anh tạo dao động, tần số dao động được ghi trên thân của thạch anh. Khi thạch anh được cấp điện, nó tự dao động và tạo ra sóng hình sin. Thạch anh thường có tần số dao động từ vài trăm kHz đến vài chục MHz.
- Đèn Q1 khuếch đại tín hiệu dao động từ thạch anh và cuối cùng tín hiệu được lấy ra ở chân C.
- R1 vừa là điện trở cấp nguồn cho thạch anh vừa định thiên cho đèn Q1.
- R2 là trở gánh tạo ra sụt áp để lấy tín hiệu ra.
Mạch dao động đa hài
Bạn có thể tự lắp sơ đồ trên với các thông số giống nhau
Giải thích nguyên lý hoạt động: Khi cấp nguồn, giả sử đèn Q1 dẫn trước, áp Uc đèn Q1 giảm => thông qua C1 làm áp Ub đèn Q2 giảm => Q2 tắt => áp Uc đèn Q2 tăng => thông qua C2 làm áp Ub đèn Q1 tăng => xác lập trạng thái Q1 dẫn bão hòa và Q2 tắt.
Sau khoảng thời gian t, dòng nạp qua R3 vào tụ C1 khi điện áp này > 0,6V thì đèn Q2 dẫn => áp Uc đèn Q2 giảm => tiếp tục như vậy cho đến khi Q2 dẫn bão hòa và Q1 tắt. Trạng thái này lặp đi lặp lại và tạo thành dao động. Chu kỳ dao động phụ thuộc vào C1, C2 và R2, R3.
>> Xem thêm: Giao thoa sóng là gì? Hiện tượng giao thoa sóng
Thiết kế mạch dao động bằng IC
IC tạo dao động XX555 ; XX có thể là TA hoặc LA v v …
Bạn hãy mua một IC họ 555 và tự lắp cho mình một mạch tạo dao động theo sơ đồ nguyên lý như trên.
Vcc cung cấp cho IC có thể sử dụng từ 4,5V đến 15V, đường mạch màu đỏ là dương nguồn, mạch màu đen dưới cùng là âm nguồn.
Tụ 103 (10nF) từ chân 5 xuống mass là cố định và bạn có thể bỏ qua (không lắp cũng được).
Khi thay đổi các điện trở R1, R2 và giá trị tụ C1, bạn sẽ thu được dao động có tần số và độ rộng xung theo ý muốn theo công thức.
T = 0.7 × (R1 + 2R2) × C1 và f = 1.4
(R1 + 2R2) × C1
T = Thời gian của một chu kỳ toàn phần tính bằng giây (s)
f = Tần số dao động tính bằng Hertz (Hz)
R1 = Điện trở tính bằng ohm (Ω)
R2 = Điện trở tính bằng ohm (Ω)
C1 = Tụ điện tính bằng Fara (F)
T = Tm + Ts
T : Chu kỳ toàn phần
Tm = 0,7 x (R1 + R2) x C1
Tm : Thời gian điện mức cao
Ts = 0,7 x R2 x C1
Ts : Thời gian điện mức thấp
- Từ các công thức trên, ta có thể tạo ra một dao động xung vuông với độ rộng Tm và Ts bất kỳ.
- Sau khi đã tạo ra xung với Tm và Ts, ta có T = Tm + Ts và f = 1/T.
Trong thí nghiệm trên, ta thấy rằng bóng đèn chỉ lóe sáng khi công tắc được đóng hoặc ngắt, tức là khi dòng điện qua cuộn sơ cấp biến đổi. Nếu dòng điện qua cuộn sơ cấp không đổi, sẽ không tạo ra điện áp cảm ứng trên cuộn thứ cấp.
