- Kako deluje ta Astable Multivibrator z Op-amp?
- Izračun za nastavljiv vezjač na osnovi op-amp
- Komponente, potrebne za izdelavo stabilnega vezja vibracijskega tokokroga na osnovi op-amp
- Op-amp Multivibrator Circuit - Shema
- Testiranje optičnega ojačevalnega vezja
Multivibrator vezje je zelo priljubljeno in uporabno vezje na področju elektronike in je najosnovnejše vezje, o katerem boste vedeli med učenjem osnovne elektronike. Vezje multivibratorja lahko razdelimo v dve kategoriji, prva je znana kot monostabilni multivibrator, druga pa kot nestabilni multivibrator. Toda v tem projektu bomo govorili o nestabilnem multivibratorju, včasih znanem tudi kot prosto delujoči multivibrator.
Po definiciji je vezje Astable multivibrator vezje, ki nima stabilnega stanja. Pomeni, ko se enkrat vklopi, se zažene in še naprej niha med visokim in nizkim stanjem, dokler se napajanje ne izklopi. Ko gre za izdelavo takšnega Astable multivibratorja, je najpogostejši način uporabe 555 IC Timer. V enem od naših prejšnjih projektov smo izdelali Astable Multivibrator Circuit Z uporabo 555 Timer IC, lahko to preverite, če iščete kaj takega. Toda v proizvodnem okolju, medtem ko gre za zapleteno vezje, dodajanje več IC samo poveča stroške BOM. Preprostejša rešitev bi lahko bila uporaba optičnega ojačevalnika za generiranje nastavljivega signala. To vezje se lahko uporablja v različnih aplikacijah, kjer je potreben preprost kvadratni val.
Torej, v tem projektu bomo z uporabo Op-amp- a zgradili preprost nastavljiv multivibrator in preučili bomo vse potrebne izračune, da bomo ugotovili obdobje, s katerim lahko izračunamo frekvenco in delovni cikel vezja. Pokrili smo tudi osnovna op-amp vezja, kot so seštevalni ojačevalnik, diferencialni ojačevalnik, instrumentacijski ojačevalnik, napetostni sledilnik, op-amp ojačevalnik itd.
Kako deluje ta Astable Multivibrator z Op-amp?
Odgovor na to vprašanje je zelo preprost, vendar da bi to razumeli, morate najprej razumeti vezje, ki je znano kot Schmittovo sprožilno vezje, spodaj je prikazano poenostavljeno vezje Schmittovega sprožilca.
Schmittovo sprožilno vezje:
Zgornja shema prikazuje vezje Op-amp s pozitivnimi povratnimi informacijami, ko je Op-amp nastavljen s pozitivnimi povratnimi informacijami, je splošno znan kot Schmittov sprožilec. Toda zaradi poenostavitve razumimo Schmittovo sprožilno vezje.
To vezje uporablja napetostni delilnik za uporabo naprave v izhodni napetosti in jo napaja na neinvertirajoči terminal. Toda zaradi pozitivnih povratnih informacij bo izhod nenehno naraščal, dokler ne bo nasičen.
Zdaj pa upoštevajmo, da je izhodna napetost Schmittovega sprožilca enaka pozitivni nasičeni napetosti, definirani kot + Vsat, in del te napetosti je dan neinvertirajočemu sponki.
Kar je + Vsat x (R2 / (R1 + R2)). Zdaj, če to enačbo obravnavamo kot X, končna enačba postane Xvsat. Kjer je X povratna napetost, dobimo iz napetostnega delilnika. Zdaj, ko je vhodna napetost Vin manjša od napetosti na Xvsat, bo izhod v pozitivni nasičeni napetosti. Ker je izhod op-ojačevalnika lahko podan kot dobiček z odprto zanko, pomnožen z razliko dvonapetostne napetosti. Kar je AoL (VCC + - VCC-). Zdaj, ko je napetost na pretvorniškem terminalu večja od Xvsat, se bo izhod nasičil pri negativni napetosti nasičenja. Če ste številke postavili v zgornjo enačbo, lahko to ugotovite.
Za boljše razumevanje bo, če pogledamo prenosno funkcijo Schmittovega sprožilnega vezja, videti kot spodnja slika.
Tu je zgornja mejna napetost predstavljena kot VUT, spodnja mejna napetost pa kot VLT. Kot lahko vidite, ko je vhodna napetost večja od zgornje mejne napetosti, bo izhod prešel s pozitivne nasičene napetosti na negativno nasičeno napetost. Kadar je vhod manjši od spodnje mejne napetosti, izhod preklopi z negativne nasičene napetosti na pozitivno nasičeno napetost. To je osnovno delovanje Schmittovega sprožilnega vezja.
V vseh zgornjih scenarijih smo vse signale oddali od zunaj. Če na vhod posredujemo povratne informacije s pomočjo kondenzatorja in upora, potem lahko Schmittovo sprožilno vezje uporabimo kot Astable multivibrator. Shemo tega multi-vibracijskega vezja Op-amp Astable lahko vidite spodaj.
Delovanje nastavljivega multivibratorja z uporabo ojačevalnika Op:
Zdaj bomo domnevali, da je izhod vezja v pozitivni nasičeni napetosti tudi zato, ker smo kot povratno informacijo postavili upor R3, tok bo začel teči skozi upor R3 in kondenzator se bo začel počasi polniti. Kot lahko vidite na zgornji sliki, je prikazana s črno pikčasto črto. Ko kondenzatorski naboji dosežejo zgornji prag napetosti, bo izhod preklopil s pozitivne nasičene napetosti na negativno nasičeno napetost. Ko se to zgodi, se bo kondenzator začel prazniti proti negativni nasičeni napetosti. Zdaj, ko je napetost na neinvertirajočem terminalu nekoliko večja od invertirnega terminala, bo izhod spet preklopil z negativne nasičene napetosti na pozitivno nasičeno napetost. Na ta način s postopkom polnjenja in praznjenja,to vezje lahko generira Astable signal na izhodu.
V tem vezju je časovno obdobje odvisno od vrednosti upora in kondenzatorja. Odvisna je tudi od zgornje in spodnje mejne napetosti op-amp. Tako deluje vezje Astable multivibrator na osnovi op-amp. Zdaj, ko smo razumeli osnove, lahko preidemo na izračun vezja.
Izračun za nastavljiv vezjač na osnovi op-amp
Časovno obdobje ali preprosto recimo izhodna frekvenca je določena z vrednostjo upora R3, kondenzatorja C1 in vrednosti za razmerje povratnega upora. Zaradi enostavnosti izračunavamo vrednost upora in kondenzatorja s 50% delovnim ciklom. Če sta zgornja in spodnja napetost različni, je delovni cikel lahko večji ali manjši od 50%. Predpostavili bomo, da je izhodna frekvenca vezja 1KHz. Ker je frekvenca 1KHz, bo časovno obdobje T 1ms, kar lahko zlahka ugotovimo iz formule T = 1 / F.
Za izračun časovnega obdobja lahko uporabimo spodnjo formulo.
T = 2RC * prijava ((1 + X) / (1-X))
Kjer je R upor, je C kapacitivnost, za izračun vrednosti pa moramo uporabiti naravno logaritemsko funkcijo. Razlog, zakaj moramo uporabiti naravno logaritemsko funkcijo, je izven področja uporabe tega članka, ker moramo za to dokazati zgoraj prikazano formulo.
Zdaj bomo upoštevali vrednosti za R1 = R2 = 10K, C = 0,1uF in ugotovili vrednost za R3. Vemo, da je F = 1KHz.
Ko so izračuni opravljeni, imamo vse vrednosti in zdaj lahko nadaljujemo z izdelavo dejanskega vezja in ga preizkusimo z osciloskopom.
Komponente, potrebne za izdelavo stabilnega vezja vibracijskega tokokroga na osnovi op-amp
Ker je to preprost multivibrator Astable, so zahteve za komponente za ta projekt zelo preproste in jih lahko dobite v lokalni trgovini s hobiji. Seznam komponent je podan spodaj.
- LM358 IC z ojačevalnikom - 1
- 10K upori - 2
- 4.7K upor - 1
- Kondenzator 0,1uF - 2
- 1N4007 Dioda - 4
- 1000uF, 25V kondenzatorji - 2
- 4,5 V - 0 - 4,5 V Transformator - 1
- AC kabel - 1
- Breadboard - 1
- Povezovanje žic
Op-amp Multivibrator Circuit - Shema
Shema vezja za opcijski ojačevalnik Astable Multivibrator Circuit je podana spodaj.
Testiranje optičnega ojačevalnega vezja
Preskusna nastavitev vezja multivibratorja, ki temelji na Op-amp, je prikazana zgoraj. Kot lahko vidite, smo uporabili transformator s štirimi diodami in dvema kondenzatorjema za izdelavo napajanja z dvojno polarnostjo in uporabili smo dva 10K upora, enega 4,7K upora in kondenzator 0,1uF za izgradnjo vezja okoli LM358 Op- amp. Jasna slika vezja je prikazana spodaj.
Ko je vezje končano, sem izvlekel osciloskop Hantek za merjenje frekvence in je znašal približno 920Hz. Bilo je malo, vendar je to posledica vrednosti upora in kondenzatorja. S tem zaključujemo projekt. Posnetek izhoda je prikazan spodaj.
Upam, da vam je bil članek všeč in ste se naučili kaj novega. Če imate kakršna koli vprašanja v zvezi s člankom, jih lahko vprašate na našem forumu za elektroniko.