Стабилна мултивибраторна схема, използваща оп

Мултивибраторната схема е много популярна и полезна схема в областта на електрониката и това е най-основната схема, за която ще знаете, докато изучавате основна електроника. Схемата на мултивибратора може да бъде разделена на две категории, първата е известна като моностабилен мултивибратор, а втората е известна като нестабилен мултивибратор. Но в този проект ще говорим за нестабилния мултивибратор, понякога известен също като свободно работещ мултивибратор.

По дефиниция, стабилна мултивибраторна верига е верига, която няма стабилно състояние. Това означава, че след като се включи, той започва и продължава да се колебае между високо и ниско състояние, докато захранването е изключено. Що се отнася до изработването на такъв мултивибратор Astable, най-често срещаният начин е да се използва 555 IC таймер. В един от предишните ни проекти направихме Astable Multivibrator Circuit Използвайки 555 Timer IC, можете да проверите това, ако търсите нещо подобно. Но в производствена среда, докато има сложни схеми, поставянето на повече интегрални схеми просто се добавя към разходите за спецификация. По-просто решение може да бъде използването на Op-amp за генериране на стабилен сигнал. Тази схема може да се използва в различни приложения, при които е необходим обикновен сигнал с квадратна вълна.

И така, в този проект ще изградим прост Astable Multivibrator, използвайки Op-amp, и ще разгледаме всички необходими изчисления, за да разберем периода, откъдето можем да изчислим честотата и работния цикъл на веригата. Също така сме обхванали основни схеми за усилватели като сумиращ усилвател, диференциален усилвател, усилвател на измервателни уреди, напрежение последовател, Op-Amp интегратор и др.

Как работи този Astable Multivibrator с Op-amp?

Отговорът на този въпрос е много прост, но за да разберете това, първо трябва да разберете схема, която е известна като верига на спусъка на Schmitt, опростена схема на спусъка на Schmitt е показана по-долу.

Задействащата верига на Шмит:

Горната схема показва Op-amp схема с положителна обратна връзка, когато Op-amp е конфигурирана с положителна обратна връзка, тя е известна като спусъка на Schmitt. Но за простота, нека разберем веригата на спусъка на Шмит.

Тази схема използва делител на напрежението, за да използва устройство в изходното напрежение и го подава към неинвертиращия терминал. Но поради положителната обратна връзка продукцията непрекъснато ще расте, докато достигне насищане.

Сега, нека помислим, че изходното напрежение на спусъка на Schmitt е равно на положително напрежение на насищане, определено като + Vsat и частта от това напрежение се дава на неинвертиращия терминал.

Което е + Vsat x (R2 / (R1 + R2)). Сега, ако разгледаме това уравнение като X, крайното уравнение става Xvsat. Където X е напрежението на обратната връзка, получаваме от делителя на напрежението. Сега, когато входното напрежение Vin е по-малко от напрежението при Xvsat, тогава изходът ще бъде с положително напрежение на насищане. Тъй като изходът на операционния усилвател може да бъде даден като печалба с отворен контур, умножена по разликата в напрежението на два терминала. Което е AoL (VCC + - VCC-). Сега, когато напрежението на инвертиращия терминал е по-голямо от Xvsat, изходът ще се насити при отрицателното напрежение на насищане. Ако поставите числата в горното уравнение, можете да разберете това.

За по-добро разбиране, ако разгледаме трансферната функция на задействащата верига на Шмит, тя ще изглежда като изображението, показано по-долу.

Тук горното прагово напрежение е представено като VUT, а долното прагово напрежение е представено като VLT. Както можете да видите, когато входното напрежение е по-голямо от горното прагово напрежение, изходът ще премине от положително напрежение на насищане към отрицателно напрежение на насищане. Когато входът е по-малък от долното прагово напрежение, изходът ще превключи от отрицателно напрежение на насищане към положително напрежение на насищане. Това е основната работа на веригата на спусъка на Schmitt.

Във всички горепосочени сценарии сме предоставили всички сигнали външно. Ако осигурим обратна връзка към входа с помощта на кондензатор и резистор, тогава можем да използваме веригата на спусъка на Schmitt като стабилен мултивибратор. Можете да видите схемата на тази схема на мултивибратор с опционален усилвател Op-amp по-долу.

Работа на Astable Multivibrator с помощта на Op-amp:

Сега ще приемем, че изходът на веригата е в положително напрежение на насищане, също тъй като сме поставили резистор R3 като обратна връзка, токът ще започне да тече през резистора R3 и кондензаторът ще започне да се зарежда бавно. Както можете да видите на горното изображение, то е показано с черната пунктирана линия. Когато кондензаторните заряди достигнат горното прагово напрежение, изходът ще премине от положително напрежение на насищане към отрицателно напрежение на насищане. Когато това се случи, кондензаторът ще започне да се разрежда към отрицателното напрежение на насищане. Сега, когато напрежението на неинвертиращия терминал е малко повече от инвертиращия терминал, изходът отново ще превключи от отрицателно напрежение на насищане към положително напрежение на насищане. По този начин чрез процеса на зареждане и разреждане,тази схема може да генерира Astable сигнал на изхода.

В тази схема времевият период зависи от стойността на резистора и кондензатора. Това също зависи от горното и долното прагово напрежение на операционния усилвател. Ето как работи базирана на Op-усилвател верига Astable multivibrator. След като разбрахме основите, можем да преминем към изчисляването на веригата.

Изчислението за базирана на Op-усилвател стабилна мултивибраторна верига

Периодът от време или просто кажете, че изходната честота се определя от стойността на резистора R3, кондензатора C1 и стойността за съотношението на резистора с обратна връзка. За простота изчисляваме стойността на резистора и кондензатора с 50% работен цикъл. Ако горното и долното напрежение са различни, тогава работният цикъл може да бъде повече или по-малък от 50%. Ще приемем, че изходната честота на веригата е 1KHz. Тъй като честотата е 1KHz, периодът от време T ще бъде 1ms, което можем лесно да разберем от формулата T = 1 / F.

За изчисляване на периода от време може да се използва формулата, показана по-долу.

T = 2RC * влизане ((1 + X) / (1-X))

Където R е съпротивлението, C е капацитетът и трябва да използваме функцията Natural Logarithmic, за да изчислим стойността. Причината, поради която трябва да използваме естествената логаритмична функция, е извън обхвата на тази статия, защото за това трябва да докажем формулата, показана по-горе.

Сега ще разгледаме стойностите за R1 = R2 = 10K, C = 0.1uF и ще открием стойността за R3. Знаем, че F = 1KHz.

След като изчисленията са направени, имаме всички стойности и сега можем да преминем към създаването на действителната верига и да я тестваме с осцилоскоп.

Компоненти, необходими за изграждане на стабилна мултивибраторна схема, базирана на Op-amp

Тъй като това е прост мултивибратор Astable, изискванията за компоненти за този проект са много прости и можете да ги получите от местния магазин за хоби. Списъкът на компонентите е даден по-долу.

• LM358 Op-amp IC - 1
• 10K резистори - 2
• 4.7K резистор - 1
• Кондензатор 0.1uF - 2
• 1N4007 Диод - 4
• 1000uF, 25V кондензатори - 2
• 4.5V - 0 - 4.5V трансформатор - 1
• AC кабел - 1
• Макет - 1
• Свързване на проводници

Op-amp Multivibrator Circuit - Схема

Схемата на схемата за базирана на Op-усилвател Astable Multivibrator Circuit е дадена по-долу.

Тестване на Op-amp Astable Multivibrator Circuit

Тестовата настройка за мултивибраторната верига, базирана на Op-amp, е показана по-горе. Както можете да видите, ние използвахме трансформатор с четири диода и два кондензатора, за да произведем двойна полярност и използвахме два 10K резистора, един 4.7K резистор и 0.1uF кондензатор, за да изградим веригата около LM358 Op- усилвател Ясно изображение на веригата е показано по-долу.

След като веригата завърши, извадих осцилоскопа си Hantek за измерване на честотата и беше около 920Hz. Беше малко на разстояние, но това се дължи на стойността на резистора и кондензатора. С това приключваме проекта. Снимка на изхода е показана по-долу.

Надявам се статията да ви е харесала и да сте научили нещо ново. Ако имате някакви въпроси относно статията, можете да зададете в нашия форум за електроника.