מעגל רב-ויברטור יציב באמצעות אופ

מעגל רב-ויברטור הוא מעגל פופולרי ושימושי ביותר בתחום האלקטרוניקה וזה המעגל הבסיסי ביותר שתדעו עליו בעת לימוד אלקטרוניקה בסיסית. ניתן לחלק את מעגל המולטיברטור לשתי קטגוריות, הראשון ידוע כמולטיברטור מונוסטבל והשני ידוע כמולטיברטור המדהים. אבל הפרויקט הזה, נדבר על multivibrator astable, לפעמים המכונה גם החופשיות multivibrator ריצה.

מעצם הגדרתו, מעגל רב-ויברטור אסטבי הוא מעגל שאין לו מצב יציב. זה אומר שברגע שמופעל, הוא מתחיל והוא ממשיך להתנדנד בין מצבים גבוהים ונמוכים עד שהכוח כבה. כשמדובר בהכנת מולטיברטור כזה של Astable, הדרך הנפוצה ביותר היא להשתמש ב- IC 555 טיימר. באחד מהפרויקטים הקודמים שלנו, יצרנו מעגל רב-ויברטור Astable באמצעות 555 IC טיימר, אתה יכול לבדוק זאת אם אתה מחפש משהו כזה. אבל בסביבת ייצור בעוד שקיימים מעגלים מורכבים, הצבת יותר IC רק מסתכמת בעלות ה- BOM. פיתרון פשוט יותר יכול להיות שימוש במגבר Op ליצירת אות Astable. ניתן להשתמש במעגל זה במגוון יישומים בהם אות גל מרובע פשוט הוא דרישה.

לכן, בפרויקט זה אנו הולכים לבנות מולטיברטור פשוט של Astable באמצעות Op-amp ונבדוק את כל החישובים הנדרשים בכדי לגלות את התקופה ומכאן שנוכל לחשב את תדירות ומחזור החובה של המעגל. כיסינו גם מעגלי מגבר אופציונליים בסיסיים כמו מגבר הזומם, מגבר דיפרנציאלי, מגבר מכשור, עוקב מתח, אינטגרטור מגבר אופ וכו '.

איך עובד המולטיברטור האסטסטי הזה עם מגבר אופ?

התשובה לשאלה זו היא פשוטה מאוד, אך בכדי להבין זאת, עליך להבין תחילה מעגל המכונה מעגל ההדק Schmitt, מעגל פשוט של ההדק Schmitt מוצג להלן.

מעגל הדק שמיט:

התרשים הנ"ל מראה מעגל מגבר אופטי עם משוב חיובי, כאשר מגבר אופ מוגדר עם משוב חיובי, הוא ידוע בדרך כלל כמפעיל טרי. אבל לשם הפשטות, בואו נבין את מעגל ההדק של שמיט.

מעגל זה משתמש במחלק מתח כדי להשתמש בהתקן במתח היציאה ומזין אותו למסוף שאינו הופך. אך בגלל המשוב החיובי, התפוקה תגדל ברציפות עד שתגיע לרוויה.

עכשיו, בואו ניקח בחשבון שמתח המוצא של ההדק Schmitt שווה למתח הרוויה החיובי המוגדר כ- + Vsat וחלקו של מתח זה ניתן למסוף שאינו הופך.

שזה + Vsat x (R2 / (R1 + R2)). כעת אם אנו רואים במשוואה זו X, המשוואה הסופית הופכת ל- Xvsat. כאשר X הוא מתח המשוב, אנו מקבלים ממחלק המתח. כעת כאשר מתח הקלט Vin הוא פחות מהמתח ב- Xvsat, אז הפלט יהיה במתח רוויה חיובי. מכיוון שניתן לתת את הפלט של המגבר-על כמגבר של לולאה פתוחה כפול ההפרש של מתח דו-מסופי. שהוא AoL (VCC + - VCC-). כעת, כאשר המתח במסוף ההפוך גדול מ- Xvsat, הפלט יהיה רווי במתח הרוויה השלילי. אם אתה שם את המספרים במשוואה לעיל, תוכל לגלות זאת.

להבנה טובה יותר, אם נסתכל על פונקציית ההעברה של מעגל ההדק Schmitt, זה ייראה כמו התמונה המוצגת למטה.

כאן, מתח הסף העליון מיוצג כ- VUT ומתח הסף התחתון מיוצג כ- VLT. כפי שאתה יכול לראות, כאשר מתח הקלט גדול ממתח הסף העליון, הפלט יעבור ממתח רוויה חיובי למתח רוויה שלילי. בכל פעם שהכניסה נמוכה ממתח הסף התחתון, הפלט יעבור ממתח רוויה שלילי למתח רוויה חיובי. זוהי העבודה הבסיסית של מעגל ההדק של שמיט.

בכל התרחישים הנ"ל סיפקנו את כל האותות באופן חיצוני. אם אנו מספקים משוב לקלט בעזרת קבלים ונגד, נוכל להשתמש במעגל ההדק של שמיט כמולטיברטור אסטבי. אתה יכול לראות את הסכימה של מעגל ה- Multivibrator Astable Op-amp זה למטה.

עבודה של המולטיברטור האסטבי באמצעות מגבר אופ:

כעת, נניח כי תפוקת המעגל היא במתח רוויה חיובי גם מכיוון ששמנו את הנגד R3 כמשוב, הזרם יתחיל לזרום דרך הנגד R3, והקבל יתחיל להיטען לאט. כפי שניתן לראות בתמונה שלעיל, היא מוצגת עם הקו המקווקו השחור. כאשר מטעי הקבלים מגיעים למתח הסף העליון, הפלט יעבור ממתח רוויה חיובי למתח רוויה שלילי. כשזה קורה, הקבל יתחיל להתפרק לעבר מתח הרוויה השלילי. כעת כאשר המתח במסוף הלא-הפוך הוא מעט יותר מהמסוף ההפוך, הפלט יעבור שוב ממתח רוויה שלילי למתח רוויה חיובי. בדרך זו באמצעות תהליך הטעינה והפריקה,מעגל זה יכול ליצור את האות Astable בפלט.

במעגל זה, פרק הזמן תלוי בערך הנגד והקבל. זה תלוי גם במתח הסף העליון והתחתון של המגבר. כך עובד מעגל רב-ויברטור Astable מבוסס-מגבר. כעת לאחר שהבנו את היסודות, נוכל לעבור לחישוב המעגל.

החישוב למעגל Multivibrator Astable מבוסס מגבר

פרק הזמן או פשוט נאמר שתדר המוצא נקבע על ידי ערך הנגד R3, הקבל C1 והערך עבור יחס נגדי המשוב. לשם פשטות, אנו מחשבים את ערך הנגד והקבל עם מחזור חובה של 50%. אם המתח העליון והתחתון שונה, מחזור הפעולה יכול להיות פחות או יותר מ- 50%. נניח שתדירות הפלט של המעגל היא 1KHz. מכיוון שהתדר הוא 1KHz, פרק הזמן T יהיה 1ms, אותו אנו יכולים לגלות בקלות מהנוסחה T = 1 / F.

כדי לחשב את פרק הזמן, ניתן להשתמש בנוסחה המוצגת להלן.

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

כאשר R הוא ההתנגדות, C הוא הקיבול, ועלינו להשתמש בפונקציה הלוגריתמית הטבעית כדי לחשב את הערך. הסיבה שבגללה עלינו להשתמש בפונקציה הלוגריתמית הטבעית היא מחוץ לתחום של מאמר זה משום שלשם כך עלינו להוכיח את הנוסחה המוצגת לעיל.

כעת נשקול את הערכים של R1 = R2 = 10K, C = 0.1uF ונגלה את הערך של R3. אנו יודעים כי F = 1KHz.

לאחר ביצוע החישובים, יש לנו את כל הערכים, ועכשיו נוכל לעבור לייצור המעגל בפועל ולבדוק אותו באמצעות האוסצילוסקופ.

רכיבים נדרשים לבניית מעגל מולטיברטור אסטטיבי מבוסס מגבר

מכיוון שמדובר במולטיברטור פשוט של Astable, דרישות הרכיב לפרויקט זה הן פשוטות מאוד ותוכלו להשיג אותן מחנות התחביבים המקומית שלכם. רשימת הרכיבים מובאת להלן.

• LM358 Op-amp IC - 1
• נגדים 10K - 2
• נגד 4.7K - 1
• קבלים 0.1uF - 2
• דיודה 1N4007 - 4
• קבלים 1000uF, 25V - 2
• שנאי 4.5V - 0 - 4.5V - 1
• כבל AC - 1
• לוח לחם - 1
• חוטי חיבור

מעגל מולטיברטור אופ-מגבר - סכמטי

דיאגרמת המעגל עבור מעגל Multivibrator Astable מבוסס Op-amp מובאת להלן.

בדיקת מעגל ה- Multivibrator Astable Op-amp

הגדרת הבדיקה למעגל רב-ויברטור מבוסס-מגבר מוצגת לעיל. כפי שאתה יכול לראות, השתמשנו בשנאי עם ארבע דיודות ושני קבלים לייצור אספקת קוטביות כפולה, והשתמשנו בשני נגדי 10K, נגד 4.7K אחד וקבל 0.1uF לבניית המעגל סביב ה- LM358 Op- מגבר תמונה ברורה של המעגל מוצגת להלן.

לאחר סיום המעגל שלפתי את אוסצילוסקופ האנטק שלי כדי למדוד את התדר, והוא היה סביב 920 הרץ. זה היה קצת כבוי, אבל זה נובע מערך הנגד והקבל. בכך אנו מסיימים את הפרויקט. תמונת מצב של הפלט מוצגת למטה.

אני מקווה שאהבתם את המאמר ולמדתם משהו חדש. אם יש לך שאלות בנוגע למאמר, אתה יכול לשאול בפורום האלקטרוניקה שלנו.