Dao động cơ sở điều chỉnh Collector

Dao động cơ sở điều chỉnh Collector

Dao động cơ sở điều chỉnh là một dạng dao động LC sử dụng transistor, trong đó mạch được điều chỉnh (tank) bao gồm một biến áp và một tụ điện được kết nối trong mạch thu sắc của transistor. Đây là dạng dao động đơn giản và cơ bản nhất trong các loại dao động LC. Mạch được điều chỉnh kết nối tại mạch thu sắc hành xử như một tải có đặc tính điện trở tại tần số cộng hưởng và xác định tần số dao động. Các ứng dụng phổ biến của dao động cơ sở điều chỉnh bao gồm mạch dao động RF, trộn tín hiệu (mixers), bộ giải modul tần số (frequency demodulators), máy phát tín hiệu (signal generators), và nhiều ứng dụng điện tử khác. Hình vẽ dưới đây mô tả sơ đồ mạch của một dao động cơ sở điều chỉnh thông thường.

Sơ đồ mạch

Trong sơ đồ mạch, các résistor R1 và R2 tạo ra một mạch chia áp để cung cấp điện áp điều chỉnh cho transistor. Résistor Emitter Re được tích hợp để cải thiện tính ổn định nhiệt độ và đồng thời giới hạn dòng collector của transistor. Ce, tụ điện by-pass emitter, đóng vai trò quan trọng trong việc chuyển hướng các dao động được khuếch đại. Nhiệm vụ của Ce là quan trọng vì nếu không có Ce, các dao động AC được khuếch đại sẽ rơi vào Re, có thể thay đổi điện áp cơ sở-emitter (Vbe) của transistor và ảnh hưởng đến điều kiện cân bằng DC.

Tụ điện C1, cùng với cuộn chính của biến áp L1, tạo thành mạch tank, một thành phần chính để tạo ra các dao động. C2 đóng vai trò là tụ điện by-pass cho résistor R2, đóng góp vào hiệu suất và tính ổn định tổng thể của mạch.

Trong quá trình hoạt động của dao động cơ sở điều chỉnh, khi nguồn điện được bật, transistor bắt đầu dẫn và tụ điện C1 bắt đầu sạc. Khi tụ điện đã được sạc đầy, nó bắt đầu xả qua cuộn chính L1. Khi tụ điện hoàn toàn xả, năng lượng lưu trữ trong tụ điện dưới dạng trường điện tĩnh được chuyển sang cuộn tự L1 dưới dạng trường điện từ.

Lúc này, không còn điện áp qua tụ điện để duy trì dòng điện qua cuộn, dòng này bắt đầu sụp đổ. Để chống lại sụp đổ này, cuộn L1 tạo ra một điện trở từ lại (back emf) thông qua hiệu ứng tự từ. Back emf này nạp lại tụ điện, sau đó tụ điện xả qua cuộn và chu kỳ được lặp lại. Quá trình này của sạc và xả tạo ra một chuỗi các dao động trong mạch tank.

Các dao động tạo ra trong mạch tank được phản hồi về cổng cơ sở của transistor Q1 qua cuộn phụ thuộc vào sự kết nối từ (inductive coupling). Mức độ phản hồi có thể được điều chỉnh bằng cách thay đổi tỷ lệ số vòng của biến áp. Hướng cuộn phụ (L2) được sắp xếp sao cho điện áp qua nó có độ chênh lệch pha 180° so với điện áp qua cuộn chính (L1). Do đó, mạch phản hồi tạo ra một chênh lệch pha 180°, và khi kết hợp với chênh lệch pha 180° do transistor tạo ra, tổng cộng có được một chênh lệch pha 360° giữa đầu vào và đầu ra. Điều này là điều kiện quan trọng để có phản hồi tích cực và duy trì dao động.

Dòng collector của transistor đền bù cho năng lượng đã mất trong mạch tank. Quá trình này liên quan đến việc lấy một lượng nhỏ điện áp từ mạch tank, khuếch đại nó và áp dụng lại vào mạch tank. Trong các ứng dụng yêu cầu tần số biến đổi, tụ điện C1 có thể được điều chỉnh tùy thuộc vào nhu cầu.

Tần số của các dao động trong mạch tank có thể được biểu diễn bằng công thức:

F = 1/[2π√(L1C1)]

Ở đây, F biểu thị tần số dao động, L1 là tự cảm của cuộn chính của biến áp, và C1 là dung tích của tụ điện.