Tại sao mạch này dao động?


10

Mạch dưới đây là một bộ dao động. Khi tôi mô phỏng nó với ltspice, nó thực sự tạo ra một dạng sóng (mặc dù nó dường như không phải là một sóng hình sin rất thuần khiết).

Điều tôi không hiểu là tại sao nó dao động.

Tất cả các tài liệu cơ bản tôi đã đọc cho đến nay về các bộ dao động (Colpitts, Clapp, Hartley, v.v.) dường như chỉ ra rằng các mạch dao động cần phải có cả tụ điện cuộn cảm trong phần "bể" của mạch.

Ngoài ra, nếu bạn nhìn vào lý thuyết, có vẻ như bạn cần phải có cả nắp và cuộn để tạo ra một bể có tần số cộng hưởng thích hợp (công thức 1 / Sqrt [LC]), nhưng "bể" của mạch này chỉ được tạo ra từ điện trở và tụ điện.

Khi tôi tính toán trở kháng cho bể của mạch đó bằng các công thức cấu trúc liên kết H, nó dường như được điều chỉnh để trông giống như một tụ điện lớn (tất nhiên trừ trường hợp ngắn xuống đất ở giữa nó),

Nếu bất cứ ai có thể giải thích tại sao mạch này dao động, và làm thế nào, tôi sẽ thực sự đánh giá cao nó (cả giải thích trực quan / thực tế và lý thuyết đều rất đáng hoan nghênh).

sơ đồ

mô phỏng mạch này - Sơ đồ được tạo bằng CircuitLab


"Tất nhiên ngoại trừ việc rút ngắn xuống đất ở giữa nó" - tôi đoán mặt đất rất quan trọng ở đó.
John Dvorak

Cầu Wien là một ví dụ về bộ tạo dao động chỉ RC
clabacchio

Câu trả lời:


14

Đó là một bộ dao động lệch pha.

Thông thường, phản hồi từ bộ thu đến cơ sở hoạt động "tiêu cực" và điều này khá quan trọng đối với một số bộ khuếch đại. Điều này là do tín hiệu thu là nghịch đảo của tín hiệu cơ sở (còn được gọi là 180 độ lệch pha). Bất cứ điều gì cho ăn trở lại làm như vậy mà không gây ra dao động. Loại phản hồi này cũng được sử dụng trong op-amps để kiểm soát mức tăng.

Trên mạch trong câu hỏi, có một loạt các thành phần lấy tín hiệu thu và dịch pha nó đủ để ở một tần số cụ thể , nó xuất hiện cùng pha với tín hiệu cơ sở và củng cố nó. Điều này làm cho nó dao động.

Ở cấp độ kỹ thuật hơn, các phản hồi được hình thành xung quanh R2, R3, R4, C1, C2 và C3 hoạt động như một bộ lọc notch "nhẹ". Cần phải nói rằng mục đích của bộ lọc notch "tốt" là loại bỏ hoàn toàn một tần số (chẳng hạn như 50Hz hoặc 60Hz khi AC chính là một vấn đề). Tần số được phát ra sẽ bị lệch pha 180 độ và nếu nó không được phát ra hoàn toàn (như trong bộ lọc notch tốt), phần còn lại sẽ phản hồi và củng cố tín hiệu cơ sở ban đầu khiến nó dao động.

Không có vấn đề gì khi tín hiệu có thể bị suy giảm 20dB, vẫn sẽ có đủ tín hiệu còn lại để được khuếch đại và tạo ra một hình sin.


Trong thực tế, mức suy giảm 20dB tại fo (tần số dao động) là một tính năng mong muốn để không làm quá tải phản hồi tích cực. Trong bất kỳ loại dao động phản hồi nào, phản hồi tích cực phải được kiểm soát cẩn thận: quá nhiều và thiết bị hoạt động chính sẽ bão hòa, quá ít và mạch sẽ không dao động (do mất trong vòng lặp).
jose.angel.jimenez

@ jose.angel.jimenez Rất đúng nhưng thiếu kiểm soát biên độ thích hợp là điều khiến mạch này không đáng tin cậy như một bộ dao động hình sin thuần túy.
Andy aka

3
Thuật ngữ tìm kiếm hữu ích cho cấu trúc liên kết này: bộ lọc hoặc bộ tạo dao động "đôi T". Nó có thể được tạo (trong một vòng phản hồi) thành bộ lọc notch rất tốt hoặc bộ lọc thông dải chọn lọc, cũng như một số bộ dao động rất tốt (với điều khiển mức phù hợp)
Brian Drumond

2
@BrianDrummond: Cảm ơn bạn vì điều này, rất hữu ích, đã dẫn tôi đến bộ tạo dao động Twin TZobel Networks giải thích rất nhiều về mạch trên.
yellowiepassesby

+1 Câu trả lời rất hay. Rất dễ tiếp cận với những người không quen thuộc với khái niệm này
Gustavo Litovsky
Khi sử dụng trang web của chúng tôi, bạn xác nhận rằng bạn đã đọc và hiểu Chính sách cookieChính sách bảo mật của chúng tôi.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.