- Ako funguje tento Astabilný multivibrátor s operačným zosilňovačom?
- Výpočet pre Astable Multivibrator Circuit založený na operačnom zosilňovači
- Komponenty potrebné na zostavenie astabilného multivibrátorového obvodu založeného na operačných zosilňovačoch
- Obvod multivibrátora operačného zosilňovača - schematický
- Testovanie opačného zosilňovača Astable Multivibrator Circuit
Obvod multivibrátora je veľmi populárny a užitočný obvod v oblasti elektroniky a je to najzákladnejší obvod, o ktorom budete vedieť pri učení sa základnej elektroniky. Obvod multivibrátora možno rozdeliť do dvoch kategórií, prvá je známa ako monostabilný multivibrátor a druhá je známa ako astabilný multivibrátor. Ale v tomto projekte si povieme o astabilnom multivibrátore, niekedy tiež známom ako voľne bežiaci multivibrátor.
Podľa definície je obvod Astable multivibrator obvod, ktorý nemá stabilný stav. Znamená to, že po zapnutí sa spustí a bude pokračovať v kmitaní medzi vysokým a nízkym stavom, kým sa napájanie nevypne. Pokiaľ ide o výrobu takého astabilného multivibrátora, najbežnejším spôsobom je použitie časovača IC 555. V jednom z našich predchádzajúcich projektov sme vytvorili Astable Multivibrator Circuit using 555 Timer IC, ktorý môžete skontrolovať, ak hľadáte niečo také. Ale v produkčnom prostredí, zatiaľ čo je zapojené zložité obvody, sa pridaním väčšieho počtu IC iba zvyšujú náklady na kusovník. Jednoduchším riešením by mohlo byť použitie operačného zosilňovača na generovanie Astable signálu. Tento obvod je možné použiť v rôznych aplikáciách, kde je požiadavka na jednoduchý signál obdĺžnikovej vlny.
Takže v tomto projekte vytvoríme jednoduchý Astable Multivibrator pomocou Op-amp a pozrieme sa na všetky potrebné výpočty, aby sme zistili obdobie, z ktorého môžeme vypočítať frekvenciu a pracovný cyklus obvodu. Pokryli sme aj základné obvody operačných zosilňovačov, ako sú zosilňovače sčítania, diferenciálny zosilňovač, prístrojový zosilňovač, sledovač napätia, integrátor operačných zosilňovačov atď.
Ako funguje tento Astabilný multivibrátor s operačným zosilňovačom?
Odpoveď na túto otázku je veľmi jednoduchá, ale aby ste tomu porozumeli, musíte najskôr porozumieť obvodu, ktorý je známy ako Schmittov spúšťací obvod, nižšie je znázornený zjednodušený obvod Schmittovho spúšťača.
Spúšťací obvod Schmitt:
Vyššie uvedená schéma zobrazuje obvod operačného zosilňovača s pozitívnou spätnou väzbou, keď je operačný zosilňovač konfigurovaný s pozitívnou spätnou väzbou, je všeobecne známy ako spúšť Schmitt. Ale kvôli jednoduchosti pochopíme Schmittov spúšťací obvod.
Tento obvod používa delič napätia na použitie zariadenia s výstupným napätím a napája ho na neinvertujúcu svorku. Ale vďaka pozitívnej spätnej väzbe bude výstup neustále rásť, kým nedosiahne saturáciu.
Teraz uvažujme, že výstupné napätie Schmittovho spúšťača sa rovná kladnému saturačnému napätiu definovanému ako + Vsat a zlomok tohto napätia je daný neinvertujúcemu terminálu.
Čo je + Vsat x (R2 / (R1 + R2)). Ak teraz považujeme túto rovnicu za X, konečná rovnica sa stane Xvsat. Kde X je spätnoväzbové napätie, dostaneme z deliča napätia. Teraz, keď je vstupné napätie Vin menšie ako napätie na Xvsat, potom bude výstup na kladnom saturačnom napätí. Pretože výstup operačného zosilňovača môže byť daný ako zisk v otvorenej slučke vynásobený rozdielom napätia na dvoch svorkách. Čo je AoL (VCC + - VCC-). Teraz, keď je napätie na invertujúcej svorke väčšie ako Xvsat, výstup bude saturovaný záporným saturačným napätím. Ak dáte čísla do vyššie uvedenej rovnice, zistíte to.
Pre lepšie pochopenie, keď sa pozrieme na prenosovú funkciu Schmittovho spúšťacieho obvodu, bude to vyzerať ako na obrázku nižšie.
Tu je horné prahové napätie reprezentované ako VUT a dolné prahové napätie je predstavované ako VLT. Ako vidíte, keď je vstupné napätie väčšie ako horné prahové napätie, výstup sa prepne z kladného saturačného napätia na záporné saturačné napätie. Kedykoľvek je vstup nižší ako spodné prahové napätie, výstup sa prepne z negatívneho saturačného napätia na kladné saturačné napätie. Toto je základné fungovanie Schmittovho spúšťacieho obvodu.
Vo všetkých vyššie uvedených scenároch sme poskytli všetky signály externe. Ak poskytneme spätnú väzbu na vstup pomocou kondenzátora a odporu, potom môžeme použiť Schmittov spúšťací obvod ako Astable multivibrator. Schéma tohto multivibrátorového obvodu Op-amp Astable je uvedená nižšie.
Práca Astable Multivibrator pomocou operačného zosilňovača:
Teraz budeme predpokladať, že výstup obvodu je v kladnom saturačnom napätí aj preto, že sme dali odpor R3 ako spätnú väzbu, prúd začne prúdiť cez odpor R3 a kondenzátor sa začne pomaly nabíjať. Ako vidíte na obrázku vyššie, je zobrazený čiernou bodkovanou čiarou. Keď kondenzátorové náboje dosiahnu horné prahové napätie, výstup sa prepne z napätia pozitívnej saturácie na napätie negatívnej saturácie. Keď sa to stane, kondenzátor sa začne vybíjať smerom k zápornému saturačnému napätiu. Teraz, keď je napätie na neinvertujúcej svorke o niečo väčšie ako na invertujúcej svorke, výstup sa opäť prepne z negatívneho saturačného napätia na kladné saturačné napätie. Týmto spôsobom procesom nabíjania a vybíjaniatento obvod môže generovať Astabilný signál na výstupe.
V tomto obvode je časová perióda závislá od hodnoty rezistora a kondenzátora. Závisí to tiež od horného a dolného prahového napätia operačného zosilňovača. Takto funguje obvod Astable multivibrátora založený na operačnom zosilňovači. Teraz, keď sme pochopili základné informácie, môžeme prejsť k výpočtu obvodu.
Výpočet pre Astable Multivibrator Circuit založený na operačnom zosilňovači
Časové obdobie alebo jednoducho povedané výstupná frekvencia je určená hodnotou odporu R3, kondenzátora C1 a hodnotou pomeru spätnoväzbového odporu. Pre jednoduchosť vypočítavame hodnotu rezistora a kondenzátora s 50% pracovným cyklom. Ak sú horné a dolné napätia odlišné, potom môže byť pracovný cyklus viac alebo menej ako 50%. Budeme predpokladať, že výstupná frekvencia obvodu je 1KHz. Pretože frekvencia je 1KHz, časové obdobie T bude 1ms, čo ľahko zistíme zo vzorca T = 1 / F.
Na výpočet časového obdobia je možné použiť vzorec uvedený nižšie.
T = 2RC * logn ((1 + X) / (1-X))
Kde R je odpor, C je kapacita a na výpočet hodnoty musíme použiť prirodzenú logaritmickú funkciu. Dôvod, prečo musíme používať prirodzenú logaritmickú funkciu, je mimo rozsahu tohto článku, pretože na to musíme dokázať vyššie uvedený vzorec.
Teraz zvážime hodnoty pre R1 = R2 = 10K, C = 0,1uF a zistíme hodnotu pre R3. Vieme, že F = 1KHz.
Po dokončení výpočtov máme všetky hodnoty a teraz môžeme prejsť k vytvoreniu skutočného obvodu a otestovať ho pomocou osciloskopu.
Komponenty potrebné na zostavenie astabilného multivibrátorového obvodu založeného na operačných zosilňovačoch
Pretože sa jedná o jednoduchý multivibrátor Astable, požiadavky na komponenty tohto projektu sú veľmi jednoduché a môžete ich získať vo svojom miestnom hobby obchode. Zoznam komponentov je uvedený nižšie.
- Integrovaný obvod zosilňovača LM358 - 1
- 10K rezistory - 2
- 4.7K rezistor - 1
- Kondenzátor 0,1 uF - 2
- Dióda 1N4007 - 4
- 1000uF, 25V kondenzátory - 2
- Transformátor 4,5 V - 0 - 4,5 V - 1
- Sieťový kábel - 1
- Nepárové pole - 1
- Pripojenie drôtov
Obvod multivibrátora operačného zosilňovača - schematický
Schéma zapojenia Astable Multivibrator Circuit na báze operačného zosilňovača je uvedená nižšie.
Testovanie opačného zosilňovača Astable Multivibrator Circuit
Testovacie nastavenie pre obvod multivibrátora založeného na operačnom zosilňovači je uvedené vyššie. Ako vidíte, na výrobu napájania s dvojitou polaritou sme použili transformátor so štyrmi diódami a dvoma kondenzátormi a na zostavenie obvodu okolo obvodu LM358 Op- sme použili dva 10K rezistory, jeden 4,7K rezistory a 0,1uF kondenzátor. amp. Nižšie je uvedený jasný obraz obvodu.
Po dokončení obvodu som vytiahol osciloskop Hantek na meranie frekvencie a pohyboval sa okolo 920 Hz. Bolo to trochu vypnuté, ale je to kvôli hodnote odporu a kondenzátora. Týmto uzatvárame projekt. Snímka výstupu je uvedená nižšie.
Dúfam, že sa vám článok páčil a dozvedeli ste sa niečo nové. Ak máte akékoľvek otázky týkajúce sa článku, môžete sa opýtať na našom fóre o elektronike.