Vakaa multivibraattoripiiri op

Multivibraattoripiiri on erittäin suosittu ja hyödyllinen piiri elektroniikan alalla ja se on kaikkein peruspiiri, josta tiedät opiskellessasi peruselektroniikkaa. Multivibraattoripiiri voidaan jakaa kahteen luokkaan, joista ensimmäinen tunnetaan monostabiilina multivibraattorina ja toinen kutsutaan astable multivibraattorina. Mutta tässä projektissa puhumme hämmästyttävästä multivibraattorista, jota joskus kutsutaan myös vapaasti toimivaksi multivibraattoriksi.

Määritelmän mukaan Astable-multivibraattoripiiri on piiri, jolla ei ole vakaa tila. Se tarkoittaa, että kun virta on kytketty, se käynnistyy ja se jatkaa värähtelyä korkean ja matalan tilan välillä, kunnes virta on katkaistu. Kun on kyse tällaisen Astable-multivibraattorin valmistamisesta, yleisin tapa on käyttää 555-ajastin-IC: tä. Yhdessä aikaisemmista hankkeistamme teimme Astable Multivibrator -piirin 555 Timer IC: n avulla, voit tarkistaa sen, jos etsit jotain sellaista. Mutta tuotantoympäristössä, kun mukana on monimutkaisia ​​piirejä, uusien IC: n lisääminen vain lisää BOM-kustannuksia. Yksinkertaisempi ratkaisu voisi olla käyttää Op-vahvistinta Astable-signaalin tuottamiseen. Tätä piiriä voidaan käyttää monissa sovelluksissa, joissa yksinkertainen neliöaaltosignaali on vaatimus.

Joten tässä projektissa aiomme rakentaa yksinkertaisen Astable-multivibraattorin, joka käyttää Op-ampia, ja tarkastelemme kaikkia tarvittavia laskelmia selvittääkseen ajanjakson, jotta voimme laskea piirin taajuuden ja toimintajakson. Olemme myös käsitelleet op-amp-piirit, kuten summing-vahvistin, differentiaalivahvistin, instrumentointivahvistin, jännitteen seuraaja, op-amp-integraattori jne.

Kuinka tämä Astable Multivibrator with Op-amp toimii?

Vastaus tähän kysymykseen on hyvin yksinkertainen, mutta tämän ymmärtämiseksi sinun on ensin ymmärrettävä piiri, joka tunnetaan nimellä Schmitt-liipaisupiiri, alla on esitetty Schmitt-liipaisimen yksinkertaistettu piiri.

Schmitt-liipaisupiiri:

Yllä oleva kaavio esittää Op-amp-piirin positiivisella palautteella, kun Op-amp on konfiguroitu positiivisella palautteella, se tunnetaan yleisesti nimellä Schmitt-liipaisin. Mutta yksinkertaisuuden vuoksi ymmärretään Schmitt-liipaisupiiri.

Tämä piiri käyttää jännitteenjakajaa laitteen käyttämiseen lähtöjännitteessä ja syöttää sen ei-invertoivaan liittimeen. Mutta positiivisen palautteen takia tuotos kasvaa jatkuvasti, kunnes se saavuttaa kylläisyyden.

Tarkastellaan nyt, että Schmitt-liipaisimen lähtöjännite on yhtä suuri kuin positiivinen kyllästysjännite, joka on määritelty + Vsat: ksi, ja tämän jännitteen osuus annetaan ei-invertoivalle liittimelle.

Mikä on + Vsat x (R2 / (R1 + R2)). Jos pidämme tätä yhtälöä X: nä, lopullisesta yhtälöstä tulee Xvsat. Missä X on takaisinkytkentäjännite, saadaan jännitteenjakajasta. Nyt kun tulojännite Vin on pienempi kuin Xvsatin jännite, lähtö on positiivisella kyllästysjännitteellä. Koska op-amp: n lähtö voidaan antaa avoimen silmukan vahvistuksena kerrottuna kaksinapaisen jännitteen erolla. Mikä on AoL (VCC + - VCC-). Nyt kun jännite käänteisliittimessä on suurempi kuin Xvsat, lähtö kyllästyy negatiivisella kyllästysjännitteellä. Jos laitat numerot yllä olevaan yhtälöön, voit selvittää sen.

Parempaa ymmärtämistä varten, jos tarkastelemme Schmitt-liipaisupiirin siirtofunktiota, se näyttää alla olevalta kuvalta.

Tässä ylempi kynnysjännite on VUT ja alin kynnysjännite VLT. Kuten näette, kun tulojännite on suurempi kuin ylempi kynnysjännite, lähtö vaihtuu positiivisesta kyllästysjännitteestä negatiiviseksi kyllästysjännitteeksi. Aina kun tulo on pienempi kuin alempi kynnysjännite, lähtö vaihtuu negatiivisesta kyllästysjännitteestä positiiviseksi kyllästysjännitteeksi. Tämä on Schmitt-liipaisupiirin perustoiminta.

Kaikissa yllä mainituissa tilanteissa olemme toimittaneet kaikki signaalit ulkoisesti. Jos annamme palautetta tulolle kondensaattorin ja vastuksen avulla, voimme käyttää Schmitt-liipaisupiiriä Astable-multivibraattorina. Voit nähdä tämän Op-amp Astable -multivibraattoripiirin kaavion alla.

Astable-monivibraattorin käyttö Op-vahvistinta käyttäen:

Oletetaan nyt, että piirin lähtö on positiivisessa kyllästysjännitteessä myös siksi, että olemme asettaneet vastuksen R3 palautteeksi, virta alkaa virrata vastuksen R3 läpi ja kondensaattori alkaa latautua hitaasti. Kuten yllä olevasta kuvasta näet, se näytetään mustalla katkoviivalla. Kun kondensaattorin varaukset saavuttavat ylemmän kynnysjännitteen, lähtö vaihtuu positiivisesta kyllästysjännitteestä negatiiviseksi kyllästysjännitteeksi. Kun näin tapahtuu, kondensaattori alkaa purkautua negatiivista kyllästysjännitettä kohti. Nyt kun jännite ei-invertoivassa liittimessä on hiukan suurempi kuin kääntelevä liitin, lähtö vaihtuu jälleen negatiivisesta kyllästysjännitteestä positiiviseksi kyllästysjännitteeksi. Tällä tavalla lataamalla ja purkamallatämä piiri voi tuottaa Astable-signaalin lähdössä.

Tässä piirissä aikajakso riippuu vastuksen ja kondensaattorin arvosta. Se riippuu myös op-vahvistimen ylemmästä ja alemmasta kynnysjännitteestä. Näin toimii Op-amp-pohjainen Astable-multivibraattoripiiri. Nyt kun olemme ymmärtäneet perusasiat, voimme siirtyä piirin laskemiseen.

Op-amp-pohjaisen vakaan multivibraattoripiirin laskenta

Aikajakso tai yksinkertaisesti sanoa lähtötaajuus määräytyy vastuksen R3, kondensaattorin C1 ja takaisinkytkentävastussuhteen arvon perusteella. Yksinkertaisuuden vuoksi laskemme vastuksen ja kondensaattorin arvon 50%: n käyttöjaksolla. Jos ylempi ja alin jännite eroavat toisistaan, käyttöjakso voi olla enemmän tai vähemmän kuin 50%. Oletetaan, että piirin lähtötaajuus on 1KHz. Koska taajuus on 1KHz, ajanjakso T on 1ms, minkä voimme helposti selvittää kaavasta T = 1 / F.

Ajanjakson laskemiseksi voidaan käyttää alla olevaa kaavaa.

T = 2RC * logn ((1 + X) / (1-X))

Missä R on vastus, C on kapasitanssi, ja meidän on käytettävä luonnollista logaritmitoimintoa arvon laskemiseen. Syy siihen, miksi meidän on käytettävä luonnollista logaritmifunktiota, on tämän artikkelin ulkopuolella, koska meidän on todistettava yllä esitetty kaava.

Tarkastellaan nyt arvoja R1 = R2 = 10K, C = 0.1uF ja selvitetään arvo R3: lle. Tiedämme, että F = 1KHz.

Kun laskelmat on tehty, meillä on kaikki arvot, ja nyt voimme siirtyä varsinaisen piirin tekemiseen ja testata sitä oskilloskoopilla.

Komponentit, jotka tarvitaan op-amp-pohjaisen vakaan multivibraattoripiirin rakentamiseen

Koska tämä on yksinkertainen Astable-monivibraattori, tämän projektin komponentivaatimukset ovat hyvin yksinkertaiset, ja voit hankkia ne paikallisesta harrastekaupastasi. Komponenttiluettelo on annettu alla.

• LM358 Op-amp IC - 1
• 10K vastukset - 2
• 4,7 kt vastus - 1
• 0.1uF-kondensaattori - 2
• 1N4007 Diodi - 4
• 1000uF, 25V kondensaattorit - 2
• 4,5 V - 0 - 4,5 V muuntaja - 1
• AC-kaapeli - 1
• Leipälauta - 1
• Johtojen liittäminen

Op-amp-multivibraattoripiiri - kaavio

Op-amp-pohjaisen Astable Multivibrator -piirin kytkentäkaavio on annettu alla.

Op-amp Astable Multivibrator -piirin testaus

Op-amp-pohjaisen multivibraattoripiirin testausasetus on esitetty yllä. Kuten näette, olemme käyttäneet muuntajaa, jossa on neljä diodia ja kaksi kondensaattoria kaksoisnapaisyyden tuottamiseksi, ja olemme käyttäneet kahta 10K-vastusta, yhtä 4,7 K-vastusta ja 0,1uF-kondensaattoria piirin rakentamiseen LM358 Op- vahvistin Selkeä kuva piiristä on esitetty alla.

Kun piiri on valmis, vedin Hantek-oskilloskoopin taajuuden mittaamiseksi, ja se oli noin 920 Hz. Se oli vähän pois päältä, mutta se johtuu vastuksen ja kondensaattorin arvosta. Silloin me saamme projektin päätökseen. Tilannekuva tuotoksesta on esitetty alla.

Toivottavasti pidit artikkelista ja opit jotain uutta. Jos sinulla on kysyttävää artikkelista, voit kysyä sitä Elektroniikka-foorumiltamme.