- Kako funkcionira ovaj stabilni multivibrator s opcijskim pojačalom?
- Proračun za stabilni sklop multivibrator na bazi op-pojačala
- Komponente potrebne za izgradnju stabilnog sklopa multivibratora koji se temelji na op-pojačalima
- Opvi-amp Multivibrator krug - shematski
- Ispitivanje okretnog kruga podesivog multivibratora
Multivibracijski sklop vrlo je popularan i koristan sklop na polju elektronike i najosnovniji je sklop o kojem ćete znati tijekom učenja osnovne elektronike. Krug multivibratora može se podijeliti u dvije kategorije, prva je poznata kao monostabilni multivibrator, a druga je poznata kao nestabilni multivibrator. Ali u ovom ćemo projektu govoriti o stabilnom multivibratoru, ponekad poznatom i kao slobodni multivibrator.
Po definiciji, sklopivi multivibracijski krug je sklop koji nema stabilno stanje. Znači kad se jednom uključi, pokreće se i nastavlja oscilirati između visokog i niskog stanja dok se napajanje ne isključi. Kada je riječ o izradi takvog Astable multivibratora, najčešći je način koristiti 555 IC timer. U jednom od naših prethodnih projekata napravili smo stabilni multivibracijski krug pomoću IC 555 Timer IC, to možete provjeriti ako tražite tako nešto. Ali u proizvodnom okruženju, dok su uključeni složeni sklopovi, stavljanje više IC-a samo dodaje trošak BOM-a. Jednostavnije rješenje moglo bi biti korištenje optičkog pojačala za generiranje stabilnog signala. Ovaj se krug može koristiti u raznim primjenama gdje je zahtjev jednostavan kvadratni val.
Dakle, u ovom ćemo projektu izgraditi jednostavni Astable Multivibrator pomoću Op-amp-a, a pogledat ćemo sve potrebne proračune kako bismo saznali razdoblje stoga možemo izračunati frekvenciju i radni ciklus kruga. Također smo pokrili osnovne sklopove op-pojačala poput pojačavača zbrajanja, diferencijalnog pojačala, pojačala instrumentacije, sljednika napona, integratora op-pojačala itd.
Kako funkcionira ovaj stabilni multivibrator s opcijskim pojačalom?
Odgovor na ovo pitanje vrlo je jednostavan, ali da biste to razumjeli, prvo morate razumjeti sklop koji je poznat kao Schmittov sklop okidača, pojednostavljeni sklop Schmittova okidača prikazan je u nastavku.
Schmittov okidački krug:
Gornja shema prikazuje sklop Op-pojačala s pozitivnom povratnom spregom, kada je Op-pojačalo konfigurirano s pozitivnom povratnom spregom, to je obično poznato kao Schmittov okidač. Ali radi jednostavnosti, shvatimo Schmittov sklop okidača.
Ovaj krug koristi razdjelnik napona za upotrebu uređaja u izlaznom naponu i napaja ga na neinvertirajući terminal. Ali zbog pozitivnih povratnih informacija, izlaz će kontinuirano rasti dok ne dosegne zasićenje.
Sada, uzmimo u obzir da je izlazni napon Schmittovog okidača jednak pozitivnom naponu zasićenja definiranom kao + Vsat, a udio tog napona dat je neinvertirajući stezaljki.
Što je + Vsat x (R2 / (R1 + R2)). Ako ovu jednadžbu smatramo X, konačna jednadžba postaje Xvsat. Gdje je X povratni napon, dobivamo iz razdjelnika napona. Sada kada je ulazni napon Vin manji od napona na Xvsat, tada će izlaz biti na pozitivnom naponu zasićenja. Budući da se izlaz opcijskog pojačala može dati kao dobitak otvorene petlje pomnožen s razlikom napona s dva priključka. Što je AoL (VCC + - VCC-). Sada, kada je napon na invertirajućem priključku veći od Xvsat, izlaz će zasititi na negativnom naponu zasićenja. Ako stavite brojeve u gornju jednadžbu, to možete saznati.
Za bolje razumijevanje, ako pogledamo funkciju prijenosa Schmittova okidačkog kruga, izgledat će poput slike prikazane u nastavku.
Ovdje je napon gornjeg praga predstavljen kao VUT, a napon donjeg praga kao VLT. Kao što vidite, kada je ulazni napon veći od napona gornjeg praga, izlaz će se prebaciti s pozitivnog napona zasićenja na negativni napon zasićenja. Kad god je ulaz manji od napona donjeg praga, izlaz će se prebaciti s negativnog napona zasićenja na pozitivni napon zasićenja. Ovo je osnovni rad Schmittova okidačkog kruga.
U svim gore navedenim scenarijima sve smo signale pružali izvana. Ako povratne informacije na ulaz pružimo uz pomoć kondenzatora i otpornika, tada možemo koristiti Schmittov sklop okidača kao Astable multivibrator. Shematski prikaz ovog sklopa opcionalnog pojačala Astable multivibrator možete vidjeti u nastavku.
Rad Astable Multivibrator-a pomoću Op-amp-a:
Sada ćemo pretpostaviti da je izlaz kruga u pozitivnom naponu zasićenja također zato što smo kao povratnu informaciju stavili otpor R3, struja će početi teći kroz otpor R3, a kondenzator će se početi polako puniti. Kao što vidite na gornjoj slici, prikazana je crnom isprekidanom linijom. Kad naboji kondenzatora dosegnu gornji prag napona, izlaz će se prebaciti s pozitivnog napona zasićenja na negativni napon zasićenja. Kad se to dogodi, kondenzator će se početi isprazniti prema negativnom naponu zasićenja. Sada kada je napon na neinvertiranoj stezaljki nešto veći od invertirajuće stezaljke, izlaz će se opet prebaciti s negativnog napona zasićenja na pozitivni napon zasićenja. Na ovaj način postupkom punjenja i pražnjenja,ovaj krug može generirati podesivi signal na izlazu.
U ovom krugu vremensko razdoblje ovisi o vrijednosti otpornika i kondenzatora. Također ovisi o naponu gornjeg i donjeg praga op-pojačala. Tako funkcionira sklop Avable multivibrator koji se temelji na op-amp-u. Sad kad smo razumjeli osnove, možemo prijeći na izračun sklopa.
Proračun za stabilni sklop multivibrator na bazi op-pojačala
Vremensko razdoblje ili jednostavno recimo da je izlazna frekvencija određena vrijednošću otpora R3, kondenzatora C1 i vrijednosti za omjer povratnog otpora. Radi jednostavnosti izračunavamo vrijednost otpornika i kondenzatora s radnim ciklusom od 50%. Ako se gornji i donji napon razlikuju, radni ciklus može biti veći ili manji od 50%. Pretpostavit ćemo da je izlazna frekvencija kruga 1KHz. Kako je frekvencija 1KHz, vremensko razdoblje T bit će 1ms, što lako možemo saznati iz formule T = 1 / F.
Za izračunavanje vremenskog razdoblja može se koristiti dolje prikazana formula.
T = 2RC * prijava ((1 + X) / (1-X))
Gdje je R otpor, C je kapacitivnost, a za izračunavanje vrijednosti moramo koristiti prirodnu logaritamsku funkciju. Razlog zašto moramo koristiti prirodnu logaritamsku funkciju izvan je opsega ovog članka, jer za to moramo dokazati gore prikazanu formulu.
Sada ćemo razmotriti vrijednosti za R1 = R2 = 10K, C = 0,1uF i saznat ćemo vrijednost za R3. Znamo da je F = 1KHz.
Kad su izračuni gotovi, imamo sve vrijednosti i sada možemo prijeći na izradu stvarnog kruga i testirati ga osciloskopom.
Komponente potrebne za izgradnju stabilnog sklopa multivibratora koji se temelji na op-pojačalima
Budući da se radi o jednostavnom Astable multivibratoru, zahtjevi za komponentama za ovaj projekt vrlo su jednostavni, a one možete dobiti u lokalnoj hobi trgovini. Popis komponenata dat je u nastavku.
- LM358 Op-amp IC - 1
- Otpornici 10K - 2
- Otpornik 4,7 K - 1
- Kondenzator 0,1uF - 2
- 1N4007 Dioda - 4
- Kondenzatori 1000uF, 25V - 2
- 4,5V - 0 - 4,5V Transformator - 1
- AC kabel - 1
- Breadboard - 1
- Spajanje žica
Opvi-amp Multivibrator krug - shematski
Dijagram sklopa za stabilni sklop multivibratora koji se temelji na op-pojačalima dat je u nastavku.
Ispitivanje okretnog kruga podesivog multivibratora
Postavljanje testa za sklop multivibratora koji se temelji na Op-amp-u prikazan je gore. Kao što vidite, koristili smo transformator s četiri diode i dva kondenzatora za proizvodnju dvostrukog polariteta, a upotrijebili smo dva otpornika od 10 K, jedan otpor od 4,7 K i kondenzator od 0,1 uF za izgradnju kruga oko LM358 Op- pojačalo Jasna slika kruga prikazana je u nastavku.
Nakon što je krug završen, izvadio sam svoj Hantek osciloskop za mjerenje frekvencije i bio je oko 920Hz. Bilo je malo udaljeno, ali to je zbog vrijednosti otpora i kondenzatora. Time zaključujemo projekt. Snimka rezultata prikazana je u nastavku.
Nadam se da vam se svidio članak i naučili ste nešto novo. Ako imate bilo kakvih pitanja u vezi s člankom, možete ih postaviti na našem forumu za elektroniku.