- Kaip veikia šis „Astable“ multivibratorius su „Op-amp“?
- Astable multivibratoriaus grandinės, pagrįstos „Op-amp“, skaičiavimas
- Komponentai, reikalingi norint sukurti stiprintuvu pagrįstą stabilų multivibratorių grandinę
- „Op-amp“ multivibratoriaus grandinė - schema
- „Op-amp Astable Multivibrator“ grandinės testavimas
Multivibratoriaus grandinė yra labai populiari ir naudinga grandinė elektronikos srityje, ir tai yra pagrindinė grandinė, apie kurią sužinosite mokydamiesi pagrindinės elektronikos. Multivibratoriaus grandinę galima suskirstyti į dvi kategorijas: pirmasis yra žinomas kaip monostabilus multivibratorius, o antrasis - kaip stabilus multivibratorius. Tačiau šiame projekte kalbėsime apie nuostabų multivibratorių, kartais dar vadinamą laisvai veikiančiu multivibratoriumi.
Pagal apibrėžimą, „Astable“ multivibratoriaus grandinė yra grandinė, neturinti stabilios būsenos. Tai reiškia, kad įjungus, jis pradeda veikti ir toliau svyruoja tarp aukštų ir žemų būsenų, kol maitinimas bus išjungtas. Kai reikia pagaminti tokį „Astable“ multivibratorių, dažniausiai naudojamas „555 Timer IC“. Viename iš mūsų ankstesnių projektų mes sukūrėme „Astable Multivibrator“ grandinę naudodami 555 Timer IC, galite tai patikrinti, jei ieškote kažko panašaus. Tačiau gamybos aplinkoje, kai reikalingos sudėtingos grandinės, daugiau IC padidina BOM kainą. Paprastesnis sprendimas gali būti naudoti „Op-amp“, kad būtų sukurtas „Astable“ signalas. Ši grandinė gali būti naudojama įvairiose srityse, kur reikalingas paprastas kvadratinės bangos signalas.
Taigi šiame projekte mes sukursime paprastą „ Astable Multivibrator“, naudodami „Op-amp“, ir apžvelgsime visus reikalingus skaičiavimus, kad sužinotume laikotarpį, pagal kurį galime apskaičiuoti grandinės dažnį ir darbo ciklą. Mes taip pat apėmė pagrindines op-amp grandines, tokias kaip sumavimo stiprintuvas, diferencialinis stiprintuvas, prietaisų stiprintuvas, įtampos sekėjas, „Op-Amp“ integratorius ir kt.
Kaip veikia šis „Astable“ multivibratorius su „Op-amp“?
Atsakymas į šį klausimą yra labai paprastas, tačiau norint tai suprasti, pirmiausia reikia suprasti grandinę, vadinamą „ Schmitt“ paleidimo grandine, žemiau parodyta supaprastinta „ Schmitt“ gaiduko grandinė.
„Schmitt Trigger“ grandinė:
Pirmiau pateiktoje schemoje parodyta „Op-amp“ grandinė su teigiamais grįžtamaisiais ryšiais, kai „Op-amp“ sukonfigūruotas teigiamas grįžtamasis ryšys, jis paprastai žinomas kaip „ Schmitt“ gaidukas. Bet paprastumo sumetimais supraskime „Schmitt“ paleidimo grandinę.
Ši grandinė naudoja įtampos daliklį, kad išvesties įtampoje būtų naudojamas prietaisas, ir tiekia jį į neinvertuojantį terminalą. Tačiau dėl teigiamų atsiliepimų produkcija nuolat augs, kol pasieks sodrumą.
Dabar pagalvokime, kad „Schmitt“ paleidiklio išėjimo įtampa yra lygi teigiamai soties įtampai, apibrėžtai kaip + Vsat, o šios įtampos dalis skiriama neinvertuojančiam gnybtui.
Kuris yra + Vsat x (R2 / (R1 + R2)). Dabar, jei šią lygtį laikysime X, galutinė lygtis taps Xvsat. Kur X yra grįžtamoji įtampa, gauname iš įtampos daliklio. Dabar, kai įėjimo įtampa Vin yra mažesnė už įtampą Xvsat, tada išvestis bus teigiama prisotinimo įtampa. Kadangi op-amp išvestis gali būti pateikiama kaip atviros kilpos padidėjimas, padaugintas iš dviejų gnybtų įtampos skirtumo. Kuris yra AoL (VCC + - VCC-). Dabar, kai invertuojančio gnybto įtampa yra didesnė nei Xvsat, išėjimas prisotins esant neigiamai soties įtampai. Įrašę skaičius į aukščiau pateiktą lygtį, galite tai sužinoti.
Norėdami geriau suprasti, jei pažvelgsime į „Schmitt“ paleidimo grandinės perdavimo funkciją, tai atrodys kaip žemiau pateiktas vaizdas.
Čia viršutinė slenksčio įtampa yra VUT, o apatinė - VLT. Kaip matote, kai įėjimo įtampa yra didesnė už viršutinę slenksčio įtampą, išėjimas persijungs iš teigiamos soties įtampos į neigiamą soties įtampą. Kai įvestis yra mažesnė už apatinę slenksčio įtampą, išėjimas persijungs iš neigiamos prisotinimo įtampos į teigiamą prisotinimo įtampą. Tai yra pagrindinis Schmitto paleidimo grandinės darbas.
Visais aukščiau nurodytais atvejais visus signalus pateikėme išoriškai. Jei kondensatoriaus ir rezistoriaus pagalba pateiksime grįžtamąjį ryšį į įvestį, „Schmitt“ paleidimo grandinę galime naudoti kaip „Astable“ multivibratorių. Šios „Op-amp Astable“ multivibratoriaus grandinės schemą galite pamatyti žemiau.
Astable multivibratoriaus naudojimas naudojant „Op-amp“:
Dabar manysime, kad grandinės išvestis yra teigiamos prisotinimo įtampos taip pat, nes mes įdėjome rezistorių R3 kaip grįžtamąjį ryšį, srovė pradės tekėti per rezistorių R3, o kondensatorius pradės lėtai įkrauti. Kaip matote aukščiau esančiame paveikslėlyje, jis parodytas juoda punktyrine linija. Kondensatoriaus įkrovoms pasiekus viršutinę slenksčio įtampą, išėjimas pereis nuo teigiamos prisotinimo įtampos prie neigiamos soties įtampos. Kai tai atsitiks, kondensatorius pradės išsikrauti link neigiamos prisotinimo įtampos. Kai įtampa neinvertuojančiame gnybte yra šiek tiek didesnė nei invertuojančio gnybto, išėjimas vėl pereis nuo neigiamos prisotinimo įtampos į teigiamą soties įtampą. Tokiu būdu atliekant įkrovimo ir iškrovimo procesą,ši grandinė gali generuoti Astable signalą išėjime.
Šioje grandinėje laikotarpis priklauso nuo rezistoriaus ir kondensatoriaus vertės. Tai taip pat priklauso nuo viršutinės ir apatinės op-amp slenksčio įtampos. Taip veikia „Opable“ pagrindu sukurta „Astable“ multivibratoriaus grandinė. Dabar, kai supratome pagrindus, galime pereiti prie grandinės skaičiavimo.
Astable multivibratoriaus grandinės, pagrįstos „Op-amp“, skaičiavimas
Laikotarpis arba tiesiog pasakykite, kad išėjimo dažnį lemia rezistoriaus R3, kondensatoriaus C1 ir grįžtamojo rezistoriaus santykio vertė. Paprastumo dėlei mes apskaičiuojame rezistoriaus ir kondensatoriaus vertę su 50% darbo ciklu. Jei viršutinė ir apatinė įtampa skiriasi, darbo ciklas gali būti didesnis arba mažesnis nei 50%. Mes manysime, kad grandinės išėjimo dažnis yra 1KHz. Kadangi dažnis yra 1KHz, laikotarpis T bus 1 ms, kurį lengvai galime sužinoti iš formulės T = 1 / F.
Norint apskaičiuoti laikotarpį, galima naudoti toliau pateiktą formulę.
T = 2RC * prisijungimas ((1 + X) / (1-X))
Kur R yra pasipriešinimas, C yra talpa, ir mes turime naudoti natūraliojo logaritminę funkciją, kad apskaičiuotume vertę. Priežastis, kodėl turime naudoti natūralią logaritminę funkciją, nepatenka į šio straipsnio taikymo sritį, nes tam turime įrodyti aukščiau pateiktą formulę.
Dabar atsižvelgsime į R1 = R2 = 10K, C = 0,1uF reikšmes ir sužinosime R3 vertę. Mes žinome, kad F = 1KHz.
Atlikę skaičiavimus, turime visas reikšmes, o dabar galime pereiti prie faktinės grandinės sudarymo ir išbandyti ją osciloskopu.
Komponentai, reikalingi norint sukurti stiprintuvu pagrįstą stabilų multivibratorių grandinę
Kadangi tai yra paprastas „Astable“ multivibratorius, šio projekto komponentų reikalavimai yra labai paprasti ir jų galite gauti iš savo vietos pomėgių parduotuvės. Komponentų sąrašas pateiktas žemiau.
- LM358 Op-amp IC - 1
- 10K rezistoriai - 2
- 4.7K rezistorius - 1
- 0.1uF kondensatorius - 2
- 1N4007 Diodas - 4
- 1000uF, 25V kondensatoriai - 2
- 4,5 V - 0 - 4,5 V transformatorius - 1
- Kintamosios srovės laidas - 1
- Duonos lenta - 1
- Laidų sujungimas
„Op-amp“ multivibratoriaus grandinė - schema
Žemiau pateikiama „ Op-amp“ pagrindu sukurtos „Astable Multivibrator“ grandinės schema.
„Op-amp Astable Multivibrator“ grandinės testavimas
„Op-amp“ pagrindu sukurtos multivibratoriaus grandinės bandymo sąranka parodyta aukščiau. Kaip matote, dvigubo poliškumo tiekimui naudojome transformatorių su keturiais diodais ir dviem kondensatoriais, o grandinei aplink LM358 Op- stiprintuvas Aiškus grandinės vaizdas parodytas žemiau.
Baigusi grandinę, ištraukiau savo Hantek osciloskopą, kad pamatuočiau dažnį, ir jis buvo maždaug 920Hz. Tai buvo šiek tiek išjungta, bet taip yra dėl rezistoriaus ir kondensatoriaus vertės. Tuo mes užbaigiame projektą. Žemiau parodytas išvesties momentinis vaizdas.
Tikiuosi, kad jums patiko straipsnis ir sužinojote kažką naujo. Jei turite klausimų dėl straipsnio, galite paklausti mūsų elektronikos forume.