Astabil multivibrátor áramkör op

A multivibrátor áramkör nagyon népszerű és hasznos áramkör az elektronika területén, és ez a legalapvetőbb áramkör, amelyről tudni fog az alapvető elektronika tanulása közben. A multivibrátor áramkör két kategóriára osztható: az első monostabil multivibrátor, a második pedig az asztable multivibrátor. De ebben a projektben az Astable multivibrátorról fogunk beszélni, amelyet néha szabadon futó multivibrátornak is neveznek.

Definíció szerint az Astable multivibrátor áramkör olyan áramkör, amelynek nincs stabil állapota. Ez azt jelenti, hogy bekapcsolás után elindul, és továbbra is oszcillál a magas és az alacsony állapot között, amíg az áram ki nem kapcsol. Egy ilyen Astable multivibrátor készítésénél a leggyakoribb módszer az 555 Timer IC használata. Korábbi projektjeink egyikében Astable Multivibrator áramkört készítettünk az 555 Timer IC segítségével. Ezt ellenőrizheti, ha ilyesmit keres. De egy olyan termelési környezetben, amíg összetett áramkörök vannak jelen, több IC elhelyezése csak növeli a BOM költségeket. Egyszerűbb megoldás lehet egy Op-erősítő használata egy Astable jel előállításához. Ez az áramkör különféle alkalmazásokban használható, ahol egyszerű négyzethullámú jelre van szükség.

Tehát ebben a projektben egy egyszerű Astable multivibrátort fogunk építeni Op-amp segítségével, és megnézzük az összes szükséges számítást, hogy megtudjuk, milyen időszakra számíthatjuk ki az áramkör frekvenciáját és munkaciklusát. Kitértünk olyan alapvető op-amp áramkörökre is, mint a Summing Erősítő, Differenciálerősítő, Műszeres Erősítő, Feszültségkövető, Op-Amp Integrátor stb.

Hogyan működik ez a Astable multivibrátor Op-amp-tal?

A válasz erre a kérdésre nagyon egyszerű, de ennek megértéséhez először meg kell értenie egy áramkört, amelyet Schmitt-kioldó áramkörnek nevezünk. Az alábbiakban a Schmitt-trigger egyszerűsített áramköre látható.

A Schmitt Trigger áramkör:

A fenti sematikus ábra egy Op-amp áramkört mutat pozitív visszajelzéssel, ha az Op-amp-ot pozitív visszacsatolással konfigurálják, akkor ez közismert nevén Schmitt-trigger. De az egyszerűség kedvéért értsük meg a Schmitt ravaszt.

Ez az áramkör feszültségosztót használ az eszköz felhasználására a kimeneti feszültségben, és ezt táplálja a nem invertáló terminálra. De a pozitív visszacsatolás miatt a kimenet folyamatosan növekszik, amíg el nem éri a telítettséget.

Most vegyük figyelembe, hogy a Schmitt-trigger kimeneti feszültsége megegyezik a pozitív telítettségi feszültséggel, amelyet + Vsat-nak definiálunk, és ennek a feszültségnek a részét a nem invertáló terminál kapja meg.

Ami + Vsat x (R2 / (R1 + R2)). Ha ezt az egyenletet X-nek vesszük, a végső egyenletből Xvsat lesz. Ahol X a visszacsatolási feszültség, ott a feszültségosztóról kapunk. Most, amikor a Vin bemeneti feszültség kisebb, mint az Xvsat feszültsége, akkor a kimenet pozitív telítettségi feszültségen lesz. Mivel az op-amp kimenete nyílt hurkú erősítésként adható meg, szorozva a két terminál feszültségének különbségével. Ami AoL (VCC + - VCC-). Most, amikor az invertáló terminál feszültsége nagyobb, mint Xvsat, a kimenet a negatív telítési feszültségnél telítődik. Ha beírja a számokat a fenti egyenletbe, akkor megtudhatja.

A jobb megértés érdekében, ha megnézzük a Schmitt kiváltó áramkör átviteli függvényét, akkor az az alábbi képen fog kinézni.

Itt a felső küszöbfeszültség VUT-ként, az alsó küszöbfeszültség VLT-ként van ábrázolva. Mint látható, amikor a bemeneti feszültség nagyobb, mint a felső küszöbfeszültség, a kimenet pozitív telítettségi feszültségről negatív telítési feszültségre vált. Amikor a bemenet kisebb, mint az alsó küszöbfeszültség, a kimenet negatív telítési feszültségről pozitív telítettségi feszültségre vált. Ez a Schmitt kiváltó áramkör alapvető működése.

A fenti esetekben az összes jelet külsőleg szolgáltattuk. Ha kondenzátor és ellenállás segítségével visszajelzést adunk a bemenetre, akkor Astable multivibrátorként használhatjuk a Schmitt trigger áramkört. Az Op-amp Astable multivibrátor áramkör vázlatát alább láthatja.

Az Astable multivibrátor működése Op-amp segítségével:

Most azt feltételezzük, hogy az áramkör kimenete pozitív telítettségi feszültségben van, mivel visszacsatolásként R3 ellenállást helyeztünk el, az áram elkezd áramlani az R3 ellenálláson, és a kondenzátor lassan töltődni kezd. Amint a fenti képen látható, fekete pontozott vonallal látható. Amikor a kondenzátor töltése eléri a felső küszöbfeszültséget, a kimenet pozitív telítési feszültségről negatív telítési feszültségre vált. Amikor ez megtörténik, a kondenzátor kisülni kezd a negatív telítettségi feszültség felé. Most, amikor a nem invertáló terminál feszültsége valamivel nagyobb, mint az invertáló kapocs, a kimenet ismét negatív telítési feszültségről pozitív telítettségi feszültségre vált. Ily módon a töltési és ürítési folyamat révénez az áramkör képes létrehozni az Astable jelet a kimeneten.

Ebben az áramkörben az időtartam az ellenállás és a kondenzátor értékétől függ. Ez függ az op-amp felső és alsó küszöbfeszültségétől is. Így működik egy Op-amp alapú Astable multivibrátor áramkör. Most, hogy megértettük az alapokat, folytathatjuk az áramkör kiszámítását.

Az Op-amp alapú Astable Multivibrator áramkör kiszámítása

Az időtartam, vagy egyszerűen csak annyi, hogy a kimeneti frekvenciát az R3 ellenállás értéke, a C1 kondenzátor és a visszacsatolási ellenállás aránya határozza meg. Az egyszerűség kedvéért az ellenállás és a kondenzátor értékét 50% -os munkaciklussal számoljuk. Ha a felső és az alsó feszültség különbözik, akkor a munkaciklus több mint 50% lehet. Feltételezzük, hogy az áramkör kimeneti frekvenciája 1KHz. Mivel a frekvencia 1KHz, a T időtartam 1ms lesz, amit könnyen megtudhatunk a T = 1 / F képletből.

Az időtartam kiszámításához az alábbi képlet használható.

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

Ahol R az ellenállás, C a kapacitás, és az érték kiszámításához a Természetes Logaritmus függvényt kell használnunk. Az ok, amiért a természetes logaritmikus függvényt kell használnunk, nem tartozik e cikk hatálya alá, mert ehhez be kell bizonyítanunk a fent bemutatott képletet.

Most megvizsgáljuk az R1 = R2 = 10K, C = 0,1uF értékeit, és megtudjuk az R3 értékét. Tudjuk, hogy F = 1KHz.

A számítások elvégzése után minden érték megvan, és most továbbléphetünk a tényleges áramkör elkészítéséhez, és tesztelhetjük azt az oszcilloszkóppal.

Az Op-amp alapú Astable Multivibrator áramkör kiépítéséhez szükséges alkatrészek

Mivel ez egy egyszerű Astable multivibrátor, a projekt alkatrész-követelményei nagyon egyszerűek, és ezeket beszerezheti a helyi hobbiboltból. Az összetevők listája alább található.

• LM358 Op-amp IC - 1
• 10K ellenállások - 2
• 4.7K ellenállás - 1
• 0,1 uF kondenzátor - 2
• 1N4007 Dióda - 4
• 1000uF, 25V kondenzátorok - 2
• 4,5 V - 0 - 4,5 V transzformátor - 1
• AC kábel - 1
• Kenyérlemez - 1
• Vezetékek csatlakoztatása

Op-amp multivibrátor áramkör - vázlat

Az Op-amp alapú Astable Multivibrator áramkör kapcsolási rajza az alábbiakban látható.

Az Op-amp Astable multivibrátor áramkör tesztelése

Az Op-amp alapú multivibrátor áramkör tesztbeállítása a fent látható. Amint láthatja, négy diódával és két kondenzátorral ellátott transzformátort használtunk kettős polaritású táp előállításához, és két 10K-os ellenállást, egy 4,7K-os ellenállást és egy 0,1uF-os kondenzátort használtunk az áramkör felépítéséhez az LM358 Op erősítő Az áramkör tiszta képe látható alább.

Miután az áramkör befejeződött, kihúztam a Hantek oszcilloszkópomat a frekvencia mérésére, és 920Hz körül volt. Kicsit nem volt, de ez az ellenállás és a kondenzátor értékének köszönhető. Ezzel befejezzük a projektet. Az alábbiakban a kimenet pillanatképe látható.

Remélem tetszett a cikk, és valami újat tanultál. Ha bármilyen kérdése van a cikkel kapcsolatban, kérdezzen az Elektronika fórumban.