Astabel multivibratorkrets ved bruk av op

Multivibratorkrets er en veldig populær og nyttig krets innen elektronikk, og det er den mest grunnleggende kretsen du vil vite om mens du lærer deg grunnleggende elektronikk. Multivibratorkretsen kan deles inn i to kategorier, den første er kjent som den monostabile multivibratoren og den andre er kjent som den astable multivibratoren. Men i dette prosjektet vil vi snakke om den astable multivibratoren, noen ganger også kjent som en frittgående multivibrator.

Per definisjon er en Astable multivibratorkrets en krets som ikke har stabil tilstand. Når det er slått på, begynner det og det fortsetter å svinge mellom høye og lave tilstander til strømmen er av. Når det gjelder å lage en slik Astable multivibrator, er den vanligste måten å bruke en 555 Timer IC. I et av våre tidligere prosjekter laget vi en Astable Multivibrator Circuit ved hjelp av 555 Timer IC, du kan sjekke det ut hvis du leter etter noe sånt. Men i et produksjonsmiljø mens det er komplekse kretsløp involvert, legger mer IC bare opp til stykklisten. En enklere løsning kan være å bruke en Op-amp for å generere et Astable-signal. Denne kretsen kan brukes i en rekke applikasjoner der et enkelt firkantbølgesignal er et krav.

Så i dette prosjektet skal vi bygge en enkel Astable Multivibrator ved hjelp av Op-amp, og vi vil se på alle nødvendige beregninger for å finne ut perioden, derav kan vi beregne kretsens frekvens og driftssyklus. Vi har også dekket grunnleggende op-amp kretser som Summing Amplifier, Differential Amplifier, Instrumentation Amplifier, Voltage Follower, Op-Amp Integrator, etc.

Hvordan fungerer denne astable multivibratoren med Op-amp?

Svaret på dette spørsmålet er veldig enkelt, men for å forstå dette, må du først forstå en krets som er kjent som Schmitt-utløserkretsen. En forenklet krets for Schmitt-utløseren er vist nedenfor.

Schmitt Trigger Circuit:

Ovenstående skjema viser en Op-amp-krets med positiv tilbakemelding, når en Op-amp er konfigurert med positiv feedback, er det ofte kjent som Schmitt-utløseren. Men for enkelhets skyld, la oss forstå Schmitt-utløserkretsen.

Denne kretsen bruker en spenningsdeler for å bruke en enhet i utgangsspenningen og mater den til den ikke-inverterende terminalen. Men på grunn av den positive tilbakemeldingen, vil produksjonen kontinuerlig vokse til den når metning.

La oss nå vurdere at utgangsspenningen til Schmitt-utløseren er lik positiv metningsspenning definert som + Vsat, og brøkdelen av denne spenningen er gitt til den ikke-inverterende terminalen.

Som er + Vsat x (R2 / (R1 + R2)). Nå hvis vi betrakter denne ligningen som X, blir den endelige ligningen Xvsat. Der X er tilbakemeldingsspenningen, får vi fra spenningsdeleren. Nå når inngangsspenningen Vin er mindre enn spenningen ved Xvsat, vil utgangen være på positiv metningsspenning. Fordi utgangen fra op-amp kan gis som åpen loop forsterkning multiplisert med differansen mellom to-terminal spenning. Som er AoL (VCC + - VCC-). Nå, når spenningen ved den inverterende terminalen er større enn Xvsat, vil utgangen mette ved den negative metningsspenningen. Hvis du setter tallene i ligningen ovenfor, kan du finne ut av det.

For bedre forståelse, hvis vi ser på overføringsfunksjonen til Schmitt-utløserkretsen, vil den se ut som bildet vist nedenfor.

Her er den øvre terskelspenningen representert som VUT og den nedre terskelspenningen er representert som VLT. Som du kan se, når inngangsspenningen er større enn den øvre terskelspenningen, vil utgangen bytte fra positiv metningsspenning til negativ metningsspenning. Når inngangen er mindre enn den nedre terskelspenningen, vil utgangen bytte fra negativ metningsspenning til positiv metningsspenning. Dette er den grunnleggende behandlingen av Schmitt-utløserkretsen.

I alle scenariene ovenfor har vi gitt alle signalene eksternt. Hvis vi gir tilbakemelding til inngangen ved hjelp av en kondensator og en motstand, så kan vi bruke Schmitt-triggerkretsen som en Astable multivibrator. Du kan se skjematisk oversikt over denne Op-amp Astable multivibratorkretsen nedenfor.

Arbeid med Astable Multivibrator ved hjelp av Op-amp:

Nå vil vi anta at utgangen til kretsen er i positiv metningsspenning også fordi vi har satt en motstand R3 som tilbakemelding, vil strømmen begynne å strømme gjennom motstanden R3, og kondensatoren vil begynne å lade sakte. Som du kan se på bildet ovenfor, vises det med den sorte prikkede linjen. Når kondensatorladningene når den øvre terskelspenningen, vil utgangen bytte fra positiv metningsspenning til negativ metningsspenning. Når det skjer, vil kondensatoren begynne å lades ut mot den negative metningsspenningen. Nå når spenningen ved den ikke-inverterende terminalen er litt mer enn den inverterende terminalen, vil utgangen igjen bytte fra negativ metningsspenning til positiv metningsspenning. På denne måten ved lade- og utladingsprosessen,denne kretsen kan generere det stabile signalet ved utgangen.

I denne kretsen er tidsperioden avhengig av verdien på motstanden og kondensatoren. Det avhenger også av den øvre og nedre terskelspenningen til op-amp. Slik fungerer en Op-amp-basert Astable multivibratorkrets. Nå som vi har forstått det grunnleggende, kan vi gå videre til beregningen av kretsen.

Beregningen for Op-amp basert Astable Multivibrator Circuit

Tidsperioden eller bare si at utgangsfrekvensen bestemmes av verdien av motstanden R3, kondensatoren C1 og verdien for tilbakemeldingsmotstandsforholdet. For enkelhets skyld beregner vi verdien på motstanden og kondensatoren med en 50% driftssyklus. Hvis den øvre og den nedre spenningen er forskjellige, kan driftssyklusen være mer eller mindre enn 50%. Vi antar at utgangsfrekvensen til kretsen er 1KHz. Siden frekvensen er 1KHz, vil tidsperioden T være 1ms, som vi enkelt kan finne ut av formelen T = 1 / F.

For å beregne tidsperioden kan formelen vist nedenfor brukes.

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

Der R er motstanden, er C kapasitansen, og vi må bruke den naturlige logaritmiske funksjonen for å beregne verdien. Årsaken til at vi må bruke den naturlige logaritmiske funksjonen, er utenfor omfanget av denne artikkelen, fordi vi må bevise formelen vist ovenfor.

Nå vil vi vurdere verdiene for R1 = R2 = 10K, C = 0.1uF, og vi vil finne ut verdien for R3. Vi vet at F = 1KHz.

Når beregningene er gjort, har vi alle verdiene, og nå kan vi gå videre til å lage den faktiske kretsen og teste den med oscilloskopet.

Komponenter som kreves for å bygge Op-amp-basert astabel multivibratorkrets

Siden dette er en enkel Astable multivibrator, er komponentkravene for dette prosjektet veldig enkle, og du kan få dem fra din lokale hobbybutikk. Listen over komponenter er gitt nedenfor.

• LM358 Op-amp IC - 1
• 10K motstander - 2
• 4.7K motstand - 1
• 0.1uF kondensator - 2
• 1N4007 Diode - 4
• 1000uF, 25V kondensatorer - 2
• 4.5V - 0 - 4.5V transformator - 1
• AC-kabel - 1
• Brettbrett - 1
• Koble ledninger

Op-amp multivibratorkrets - skjematisk

Kretsskjemaet for den Op-amp-baserte Astable Multivibrator Circuit er gitt nedenfor.

Testing av Op-amp Astable Multivibrator Circuit

Testoppsettet for den Op-amp-baserte multivibratorkretsen er vist ovenfor. Som du ser, har vi brukt en transformator med fire dioder og to kondensatorer for å produsere en dobbel polaritetsforsyning, og vi har brukt to 10K motstand, en 4.7K motstand og en 0.1uF kondensator for å bygge kretsen rundt LM358 Op- amp. Et klart bilde av kretsen er vist nedenfor.

Etter at kretsen er ferdig, trakk jeg ut Hantek-oscilloskopet mitt for å måle frekvensen, og det var rundt 920Hz. Det var litt av, men det skyldes verdien på motstanden og kondensatoren. Med det avslutter vi prosjektet. Et øyeblikksbilde av utgangen er vist nedenfor.

Jeg håper du likte artikkelen og lærte noe nytt. Hvis du har spørsmål angående artikkelen, kan du stille i vårt elektronikkforum.