Bộ dao động hình sin
Bộ dao động là một mạch điện tử tạo ra một tín hiệu tuần hoàn. Nếu bộ dao động tạo ra dao động hình sin, nó được gọi làsinusoidal oscillator. Nó chuyển đổi năng lượng đầu vào từ nguồn DC thành năng lượng đầu ra AC của tín hiệu tuần hoàn. Tín hiệu tuần hoàn này sẽ có tần số và biên độ cụ thể.
Các block diagram của một dao động hình sin được thể hiện trong hình sau:
Con số trên chủ yếu bao gồm two blocks: bộ khuếch đại và mạng phản hồi. Mạng phản hồi lấy một phần đầu ra của bộ khuếch đại làm đầu vào cho nó và tạo ra tín hiệu điện áp. Tín hiệu điện áp này được áp dụng làm đầu vào cho bộ khuếch đại.
Sơ đồ khối của một bộ dao động hình sin được hiển thị ở trên tạo ra các dao động hình sin, khi two conditions hài lòng -
Các loop gain $ A_ {v} \ beta $ của sơ đồ khối trên của bộ dao động hình sin phải lớn hơn hoặc bằng unity. Ở đây, $ A_ {v} $ và $ \ beta $ lần lượt là độ lợi của bộ khuếch đại và độ lợi của mạng phản hồi.
Tổng số phase shift xung quanh vòng lặp của sơ đồ khối trên của một bộ dao động hình sin phải 00 hoặc là 3600.
Hai điều kiện trên kết hợp với nhau được gọi là Barkhausen criteria.
Bộ tạo dao động dựa trên Op-Amp
Có two các loại dao động dựa trên op-amp.
- Bộ dao động dịch pha RC
- Bộ dao động cầu Wien
Phần này thảo luận chi tiết về từng loại trong số chúng.
Bộ dao động dịch chuyển pha RC
Bộ dao động dựa trên op-amp, tạo ra tín hiệu điện áp hình sin ở đầu ra với sự trợ giúp của bộ khuếch đại đảo ngược và mạng phản hồi được gọi là RC phase shift oscillator. Mạng phản hồi này bao gồm ba phần RC xếp tầng.
Các circuit diagram của một dao động dịch pha RC được thể hiện trong hình sau:
Trong mạch trên, op-amp đang hoạt động ở inverting mode. Do đó, nó cung cấp độ lệch pha 180 0 . Mạng phản hồi trong mạch trên cũng cung cấp độ lệch pha là 180 0 , vì mỗi phần RC cung cấp độ lệch pha là 60 0 . Do đó, mạch trên cung cấp một độ lệch pha tổng 360 0 ở một số tần số.
Các output frequency của một dao động dịch pha RC là -
$$ f = \ frac {1} {2 \ Pi RC \ sqrt [] {6}} $$
Các gain $A_{v}$ của bộ khuếch đại đảo ngược phải lớn hơn hoặc bằng -29,
$$ tức là - \ frac {R_f} {R_1} \ geq-29 $$
$$ => \ frac {R_f} {R_1} \ geq-29 $$
$$ => R_ {f} \ geq29R_ {1} $$
Vì vậy, chúng ta nên xem xét giá trị của điện trở phản hồi $ R_ {f} $, tối thiểu bằng 29 lần giá trị của điện trở $ R_ {1} $, để tạo ra dao động duy trì ở đầu ra của bộ dao động dịch pha RC.
Wien Bridge Oscillator
Bộ dao động dựa trên op-amp, tạo ra tín hiệu điện áp hình sin ở đầu ra với sự trợ giúp của bộ khuếch đại không đảo và mạng phản hồi được gọi là Wien bridge oscillator.
Các circuit diagram của một bộ dao động cầu Wien được thể hiện trong hình sau:
Trong mạch hiển thị ở trên cho bộ dao động cầu Wein, op-amp đang hoạt động non inverting mode. Do đó, nó cung cấp độ lệch pha là 00. Vì vậy, mạng phản hồi có trong mạch trên không được cung cấp bất kỳ dịch pha nào.
Nếu mạng phản hồi cung cấp một số chuyển pha, thì chúng ta phải balance the bridgetheo cách sao cho không có bất kỳ sự chuyển pha nào. Vì vậy, mạch trên cung cấp một sự dịch pha tổng cộng 0 0 ở một số tần số.
Các output frequency của bộ dao động cầu Wien là
$$ f = \ frac {1} {2 \ Pi RC} $$
Các gain $A_{v}$ của bộ khuếch đại không đảo phải lớn hơn hoặc bằng 3
$$ tức là 1 + \ frac {R_f} {R_1} \ geq3 $$
$$ => \ frac {R_f} {R_1} \ geq2 $$
$$ => R_ {f} \ geq2R_ {1} $$
Vì vậy, chúng ta nên xem xét giá trị của điện trở phản hồi $ R_ {f} $ ít nhất gấp đôi giá trị của điện trở, $ R_ {1} $ để tạo ra dao động duy trì ở đầu ra của bộ dao động cầu Wien.