Dao động điều khiển được Tần số - VCO

§        Mạch Dao động VCO bằng Transistor FET

ü       Mạch 3 điểm Điện dung  

Đây là kiểu mạch Dao động 3 điểm Điện dung kinh điển, tuy nhiên, người ta sử dụng một loại Linh kiện được gọi là Diode Biến dung có ký hiệu là VVC - khi điện áp V (From Turning Potentiometer) thay đổi thì Điện dung của nó thay đổi theo nên nó cũng sẽ làm cho Tần số Dao động Cộng hưởng bị thay đổi theo Điện áp này vì thế mà được gọi là Voltage Controlled Oscillator.

Chú ý: Điện trở RFC1 và C1 rất quan trọng để giúp cho việc điều khiển Tần số thay đổi một cách chính xác theo ý muốn.
Nếu RFC1 quá bè thì nó sẽ làm cho Hệ số phẩm chất của mạch bị giảm xuống nên Tần số tạo ra không ổn định. Nếu RFC1 lớn quá thì khả năng làm thay đổi Điện dung của Diode VVC trong một khoảng rất hẹp nên Tần số cũng chỉ thay đổi được rất hẹp.
Vì thế, trong thực tế, Giá trị của RFC1 được chọn trong khoảng 47k đến 220k.
Tụ C1 chỉ để lọc nhiễu cho điện áp điều khiển tần số không bị gợn thì Tần số tạo ra mới được giữ ổn định...

     Mạch 3 điểm Điện cảm Harley

Đây cũng chỉ là một Mạch dao động 3 điểm điển cảm Harley kinh điển, chỉ khác là người ta thêm vào 2 Diode Biến dung D1 và D2 để điều khiển bằn điện áp 'tuning Voltage' có giá trị từ 1 đến 8 Volts hoặc thay đổi rộng hơn.

Chú ý: trước khi đưa điện áp 'tuning Voltage' vào các Diode Biến dung D1 và D2, cần phải mắc nối tiếp với 1 điện trở có giá trị từ 47 đến 220k như trường hợp nói trên để tham số của đường điện áp 'tuning Voltage' không gây ảnh hưởng cho tần số tạo ra của mạch.

 

§        Tổ hợp Dao động có Tần số Điều khiển được bằng Điện áp

(Voltage Controlled Oscillator – VCO)

Hiện nay, trong Kỹ thuật Vô tuyến cũng đã đưa vào sử dụng rất phổ biến các Bộ dao động tạo ra Tần số có thể thay đổi được nhờ vào sự thay đổi điện áp (có kích thước rất nhỏ gọn và tạo được Tần số Dao động rất chính xác) để thay thế cho việc sử dụng các Bộ dao động có Tần số biến đổi bằng Tụ xoay rất cồng kềnh và không chính xác.

          Điển hình là IC MAX2620 là loại Vi mạch chuyên dụng cho việc tạo ra những Bộ Dao động có Tần số biến đổi trong khoảng 10 MHz cho đến 1,05GHz như được mô tả ở hình trên đây và sơ đồ chân được mô tả ở hình bên đây.

          Các tham số kỹ thuật cơ bản quan trọng như dưới đây:

          Điện áp Cung cấp: Nguồn đơn cực có thể từ 2,7 đến 5,25V;

          Công suất tiêu thụ: Rất bé, chỉ 27mW;

          MAX2620 là một mạch IC Dao động tích hợp có 8 chân với những chức năng dưới đây:

Chân 1: Nguồn cung cấp Vcc1 cho phần tạo dao động của IC. Để khử ghép (chống ký sinh) cho phần dao động cần phải lắp tụ 1nF có kích thước càng nhỏ càng tốt và R₁ = 10Ω;

Chân 2: Được gọi là Tank là ngõ vào của Tín hiệu kích thích để tạo dao động;

Chân 3: Được gọi là FDBK để hồi tiếp dương trực tiếp Tín hiệu phản hồi với Tín hiệu kích thích để tạo dao động tự kích;

Chân 4: Được gọi là SHDN là chân Điều khiển bằng trạng thái Logic khi chân này ở mức thấp sẽ khoá – ngắt dao động và lúc bấy giờ chỉ có một dòng điện nhỏ rò qua mạch (không có Tín hiệu dao động ở Ngõ ra) cũng như lúc bấy giờ Ngõ vào đạt trạng thái Trở kháng cao;

Chân 5: Output được gọi là Ngõ ra đảo của Tín hiệu dao động (tức là MAX2620 là một Bộ dao động 2 Phase có 2 Ngõ ra Tín hiệu ngược phase nhau gồm một Ngõ ra thuận và một Ngõ ra đảo có Phase của Tín hiệu ngược với Ngõ ra thuận).

Được nâng lên nguồn Vcc bởi một Điện trở R = 51Ω hoặc cũng có thể thay bằng một điện cảm L;

Chân 6: GND được nối với cực âm của nguồn cung cấp;

Chân 7: Vcc2 tức là nguồn cung cấp cho mạch Khuyếch đại đệm của Ngõ ra, cần phải được khử ghép ký sinh bằng một Tụ lọc 1nF có kích thước càng nhỏ thì càng tốt;

Chân 8: Output là Ngõ ra ở trạng thái hở mạch nên phải được phối hợp với một L (theo ví dụ ở hình trên là 10nH) được nối lên dương nguồn để làm gánh cho tải ở lối ra;        

Tham khảo thêm nguyên bản tiếng Anh ở trên đây:

 

          Trên đây là các giá trị điện trở ghép ứng với từng  giá trị Tần số:

      Mạch Test thử ở 900 MHz

 

Mạch trên đây được sử dụng để Test thử cho việc tạo ra Tần số 

900 MHz nhờ cuộn L₁ và phối ghép với các Tụ điện mạch ngoài theo Nguyên lý 3 điểm Điện dung kiểu Colpit đặc biệt là có sự tác động của Varactor (diode biến dung được điều khiển bằng điện áp V_Tune nên Tần số sẽ thay đổi theo).

 
    Mạch tạo dao động có điều khiển Tần số bằng điện áp VCO

Trên đây là một Mạch VCO với Tần số dao động trung tâm là 10MHz: Tần số Dao động của mạch được điều khiển thay đổi trong phạm vi 10MHz ± 1,5MHz nhờ việc thay đổi điện áp điều khiển V_Tune để làm thay đổi điện dung của Varicap (Varactor) D₁.

Varactor D₁ trong mạch này được sử dụng là loại Diode biến dung kép có ký hiệu là SMV200 – 155 Dual (ghép đôi).

Có thể tham khảo cách tính toán một số các Thông số Kỹ thuật và Trị số Linh kiện kèm theo như dưới đây:
 

         Để rõ hơn mối liên kết giữa các Linh kiện trong mạch, cần tham chiếu với Mạch rút gọn – tương đương như được mô tả trong mạch dưới đây:

          Ngày nay, các loại Mạch Dao động VCO kiểu Tổ hợp nói trên được sử dụng rất phổ biến trong các Thiết bị Vô tuyến Điện tử nói chung và các Máy Bộ đàm Quân sự nói riêng.

Từ những mạch trên đây cho thấy rằng bản chất của Tổ hợp Dao động VCO sử dụng IC MAX2620 là một Mạch Dao động kiểu 3 điểm Điện dung.

Vì thế, công thức tính toán Tần số hoạt động cũng như khoảng Tần số cho phép điều khiển thay đổi được tuân thủ theo các Công thức như dưới đây: