Thực tập vô tuyến đại cương - Bài 4

Chia sẻ: Nguyễn Nhi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:21

Thêm vào BST

Báo xấu

102
lượt xem 15
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Sơ đồ dao động tín hiệu dạng sin Mục đích: Để nắm vững nguyên lý hoạt động của các sơ đồ tạo dao động hình sin tần số cao, tần số thấp và mạch tạo dao động có độ ổn định tần số cao dùng thạch anh.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Thực tập vô tuyến đại cương - Bài 4

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