Bộ dao động hình sin - Các khái niệm cơ bản

Bộ khuếch đại có phản hồi tích cực tạo ra đầu ra của nó cùng pha với đầu vào và tăng cường độ của tín hiệu. Phản hồi tích cực còn được gọi làdegenerative feedback hoặc là direct feedback. Loại phản hồi này tạo ra một bộ khuếch đại phản hồi, một bộ dao động.

Việc sử dụng phản hồi tích cực dẫn đến bộ khuếch đại phản hồi có độ lợi vòng kín lớn hơn độ lợi vòng hở. Nó dẫn đếninstabilityvà hoạt động như một mạch dao động. Mạch dao động cung cấp tín hiệu đầu ra được khuếch đại thay đổi liên tục của bất kỳ tần số mong muốn nào.

Mạch dao động

Một mạch dao động tạo ra dao động điện có tần số mong muốn. Chúng còn được gọi làtank circuits.

Một mạch bình đơn giản gồm cuộn cảm L và tụ điện C cả hai cùng xác định tần số dao động của mạch.

Để hiểu khái niệm về mạch dao động, ta xét đoạn mạch sau. Tụ điện trong mạch này đã được sạc bằng nguồn một chiều. Trong tình huống này, bản phía trên của tụ điện bị thừa electron trong khi bản phía dưới bị thiếu electron. Tụ điện giữ một phần năng lượng tĩnh điện và có một hiệu điện thế trên tụ điện.

Khi chuyển đổi Sđược đóng lại, tụ điện phóng điện và dòng điện chạy qua cuộn cảm. Do hiệu ứng cảm ứng, dòng điện tăng dần đến một giá trị cực đại. Khi tụ điện phóng điện hoàn toàn thì từ trường xung quanh cuộn dây là cực đại.

Bây giờ, chúng ta hãy chuyển sang giai đoạn tiếp theo. Khi tụ điện được phóng điện hoàn toàn, từ trường bắt đầu sụp đổ và tạo ra bộ đếm EMF theo định luật Lenz. Tụ điện lúc này mang điện tích dương ở bản trên và điện tích âm ở bản dưới.

Khi tụ điện được sạc đầy, nó bắt đầu phóng điện để tạo ra từ trường xung quanh cuộn dây, như thể hiện trong sơ đồ mạch điện sau đây.

Sự tiếp tục sạc và xả này dẫn đến chuyển động luân phiên của các electron hoặc oscillatory current. Sự trao đổi năng lượng giữa L và C tạo ra liên tụcoscillations.

Trong một mạch lý tưởng, nơi không có tổn hao, các dao động sẽ tiếp tục vô thời hạn. Trong một mạch bể thực tế, có những tổn thất xảy ra nhưresistive và radiation losses trong cuộn dây và dielectric lossestrong tụ điện. Những tổn thất này dẫn đến dao động bị hãm.

Tần số dao động

Tần số của dao động tạo ra bởi mạch bể được xác định bởi các thành phần của mạch bể, the L và the C. Tần số thực của dao động làresonant frequency (hoặc tần số riêng) của mạch bể được cho bởi

$$ f_r = \ frac {1} {2 \ pi \ sqrt {LC}} $$

Điện dung của tụ điện

Tần số dao động f _o tỉ lệ nghịch với căn bậc hai của điện dung của tụ điện. Vì vậy, nếu giá trị của tụ điện được sử dụng lớn thì khoảng thời gian sạc và xả sẽ lớn. Do đó tần số sẽ thấp hơn.

Về mặt toán học, tần số,

$$ f_o \ propto 1 \ sqrt {C} $$

Độ tự cảm của cuộn dây

Tần số của dao động f _o tỉ lệ với căn bậc hai của hệ số tự cảm của cuộn dây. Nếu giá trị của điện cảm lớn thì sự phản đối thay đổi của dòng điện càng lớn và do đó thời gian cần thiết để hoàn thành mỗi chu kỳ sẽ dài hơn, có nghĩa là khoảng thời gian sẽ dài hơn và tần số sẽ thấp hơn.

Về mặt toán học, tần số,

$$ f_o \ propto 1 \ sqrt {L} $$

Kết hợp cả hai phương trình trên,

$$ f_o \ propto \ frac {1} {\ sqrt {LC}} $$

$$ f_o = \ frac {1} {2 \ pi \ sqrt {LC}} $$

Phương trình trên, mặc dù chỉ ra tần số đầu ra, phù hợp với natural frequency hoặc là resonance frequency của mạch bể.