Mạch dao động cầu Wien tạo sóng sin từ nguồn điện một chiều ra sao?
Khám phá mở rộng – Vật lý 12
Mạch cầu Wien biến năng lượng từ nguồn nuôi thành tín hiệu dao động bằng cách đưa một phần đầu ra qua mạng điện trở–tụ điện rồi hồi tiếp vào bộ khuếch đại. Mạng RC giúp chọn nhịp, còn bộ khuếch đại và nguồn nuôi giữ dao động khỏi tắt dần.
Một vòng quay lại phải đúng lúc
Tụ điện và điện trở đáp ứng khác nhau theo tần số. Trong mạng cầu Wien phù hợp, có một tần số mà tín hiệu hồi tiếp có quan hệ pha thuận lợi để củng cố dao động.
Điều này giống đẩy một chiếc đu đúng nhịp về mặt chọn thời điểm: thêm tác động vào lúc không phù hợp không tạo cùng kết quả. Ví dụ chỉ minh họa pha; mạch thật dùng điện áp và dòng điện thay cho chuyển động cơ học.
Mạng chọn tần số không phải nguồn phát năng lượng
Tín hiệu đi qua mạng RC bị suy giảm. Bộ khuếch đại lấy năng lượng từ nguồn điện một chiều để bù phần ấy. Nếu toàn vòng không bù đủ tổn hao, một dao động nhỏ ban đầu sẽ giảm đi.
Ngược lại, nếu tín hiệu được tăng quá mạnh qua mỗi vòng mà không có cơ chế điều chỉnh, biên độ tiếp tục lớn tới khi gặp giới hạn của bộ khuếch đại. Dạng sóng lúc đó có thể bị méo thay vì giữ hình sin mong muốn.
Khởi động và ổn định là hai yêu cầu
Mạch thực có thể dùng một cơ chế thay đổi độ khuếch đại theo biên độ. Ở mức nhỏ, điều kiện cho phép dao động lớn lên; khi đã đạt mức làm việc, tác dụng điều chỉnh giúp nó không tiếp tục tăng mãi.
Hình dung một nguồn tín hiệu âm tần phục vụ đo đáp ứng thiết bị. Điều cần không chỉ là có tiếng hoặc có điện áp đổi dấu, mà là tần số và dạng sóng được kiểm soát trong giới hạn thiết kế.
Hiểu lầm: phản hồi dương luôn có hại hoặc luôn cho một sóng sin đẹp. Phản hồi được dùng có chủ đích để tạo dao động, nhưng chất lượng còn phụ thuộc chọn pha, độ khuếch đại, ổn định biên độ và giới hạn tốc độ của linh kiện.
Ghi nhớ: RC chọn nhịp; bộ khuếch đại bù suy giảm; nguồn nuôi cấp năng lượng; điều chỉnh biên độ giữ dạng sóng trong miền hữu ích.