Bộ tạo dao động RC là gì?
Bộ tạo dao động RC sử dụng các thành phần điện tuyến tính để tạo ra sóng hình sin. Ở tần số cao, bộ tạo dao động hoạt động giống như mạch LC được điều chỉnh, nhưng ở tần số thấp, tụ điện và cuộn cảm trong mạch điện sẽ khá lớn. Bộ dao động này thích hợp hơn cho các ứng dụng dựa trên tần số thấp. Bộ tạo dao động RC bao gồm bộ khuếch đại cùng với mạch phản hồi. Phản hồi được gọi là dịch pha có thể được tạo ra bằng cách sử dụng điện trở và tụ điện.
Nguyên tắc làm việc
Mạch dao động RC sử dụng mạng RC để cung cấp sự dịch pha của tín hiệu phản hồi mà nó cần. Các bộ dao động này tạo ra sóng hình sin rõ ràng cho nhiều loại tải khác nhau và có tần số cao.
Bộ tạo dao động RC cơ bản sử dụng bóng bán dẫn được hiển thị bên dưới. Transistor trong mạch này là thành phần tích cực của tầng khuếch đại. Điện áp cung cấp V cc và điện trở R 1 , R 2 , RC và R VÀ xác định điểm vận hành DC của vùng hoạt động của bóng bán dẫn.
C VÀ trong mạch trên đóng vai trò như một tụ điện rẽ nhánh. Ở đây ba đoạn RC tương đương nhau và R’ = R – hie biểu thị điện trở cuối cùng của đoạn đó. 'Hie' đại diện cho điện trở của bóng bán dẫn', do đó điện trở mạng tổng thể của mạch là 'R'.
R 1 và R 2 điện trở không ảnh hưởng đến hoạt động của mạch. Giá trị trở kháng tối thiểu có sẵn từ R VÀ -C VÀ sự kết hợp cũng có ảnh hưởng tối thiểu đến hoạt động của AC.
Điện áp nhiễu làm cho mạch dao động khi cấp nguồn. Bộ khuếch đại có dòng điện cơ sở nhỏ tạo ra dòng điện lệch pha 180 độ trong bộ khuếch đại bóng bán dẫn. Tín hiệu này sẽ lại bị dịch pha 180 độ khi nó đáp ứng với đầu vào của bộ khuếch đại. Để đạt được sự thống nhất, các dao động sẽ tiếp tục.
Sử dụng mạch điện xoay chiều tương tự sẽ đơn giản hóa mạch và cho tần số dao động:
Nếu R c /R <<1;
Từ các phương trình trên, việc thay đổi giá trị tụ điện và điện trở sẽ làm thay đổi tần số dao động.
Bộ tạo dao động RC với bộ khuếch đại hoạt động
Hình dưới đây cho thấy một bộ tạo dao động với bộ khuếch đại hoạt động và ba trong số các mạch xếp tầng RC được sử dụng làm mạch phản hồi.
Vì op-amp này đang đảo ngược nên tín hiệu đầu ra của nó lệch 180 độ so với tín hiệu đầu vào ở cực đảo ngược. Mạng phản hồi RC thêm dịch pha 180 độ, gây ra dao động.
Điện trở như R f và R 1 có thể điều chỉnh mức tăng của bộ khuếch đại hoạt động. Điều chỉnh mức tăng sao cho mức tăng của mạng phản hồi và mức tăng của op-amp lớn hơn 1 một chút để đạt được dao động mong muốn.
Mức tăng của mạch lớn hơn 1 làm cho mạch đó trở thành bộ dao động nếu op amp có mức tăng lớn hơn 29. Tần số dao động có thể thu được bằng phương trình sau:
Điều kiện dao động có thể được đảm bảo với A ≥ 29. Độ lợi của bộ khuếch đại có thể được điều chỉnh sao cho các dao động xảy ra trong mạch điều khiển R 1 và R f .
Làm thế nào để xây dựng một mạch dao động RC?
Đối với tần số dao động 5kHz, thiết kế mạch tạo dao động RC ba giai đoạn với tụ phản hồi 2,5nF. Vẽ bộ dao động RC cuối cùng. Tần số đầu ra của bộ dao động RC được cho bởi:
Để tính toán điện trở phản hồi trong cấu hình op-amp:
Mức tăng op-amp tiêu chuẩn để duy trì dao động là 29:
Mạch dao động RC sẽ như sau:
Phần kết luận
Trong bộ dao động RC, tần số có thể được thay đổi bằng tụ điện hoặc điện trở. Tuy nhiên, điện trở được giữ cố định trong khi tụ điện được điều chỉnh theo yêu cầu. Chúng được sử dụng làm bộ tạo dao động cho nhạc cụ, máy phát tần số âm thanh và máy thu đồng bộ.