Schmitt-ի ձգան Համեմատիչ և տատանվող | Astable and Bistable Multivibrator | Կարևոր վերլուծություն

Այս հոդվածում մենք մանրամասն կուսումնասիրենք Շմիթի ձգան Համեմատիչ և Օսլիլատոր սխեմաները՝ տարբեր հարակից պարամետրերով: Ինչպես մինչ այժմ տեսանք, որ op-amp-ը օգտագործվում է կիրառական տարբեր ոլորտներում, և լինելով այդքան բազմակողմանի սարք, դրա կարևորությունը որպես անալոգային սխեմաների մաս հսկայական է: Op-amp-ի ամենահարմար կիրառություններից մեկը մուլտիվիբրատորի միացումն է: Մենք սովորելու ենք Մանրամասն մուլտիվիբրատորի միացման տեսակների և աշխատանքի մասին կառուցված օպերատիվ ուժեղացուցիչների (op-amp մուլտիվիբրատորների) և այլ պասիվ սարքերի միջոցով, ինչպիսիք են կոնդենսատորները, դիոդները, ռեզիստորները և այլն:

Բովանդակություն

  • Մուլտիվիբրատորների ներդրում
  • Դրական արձագանքի օգտագործումը մուլտիվիբրատորում
  • Ինչ է Schmitt ձգան:
  • Schmitt-ի ձգանային համեմատիչի փակ հանգույց կամ բիստաբիլ մուլտիվիբրատոր
  • Bistable մուլտիվիբրատորի լարման փոխանցման բնութագրերը
  • Stable multivibrator կամ Schmitt ձգան oscillator
  • Օսկիլատորի աշխատանքային ցիկլը

Multivibrator-ի և Schmitt ձգանման սխեմայի ներդրում

Մուլտիվիբրատորային սխեմաներն են հաջորդական տրամաբանություն սխեմաներ և ունեն բազմաթիվ տեսակներ՝ կախված դրանց ստեղծման եղանակից: Որոշ մուլտիվիբրատորներ կարող են պատրաստվել օգտագործելով տրանզիստորներ և տրամաբանական դարպասներ, մինչդեռ կան նույնիսկ հատուկ չիպեր, որոնք հասանելի են որպես մուլտիվիբրատորներ, ինչպիսիք են NE555 ժմչփը: Op-amp մուլտիվիբրատորի միացումն ունի մի քանի առավելություններ այլ մուլտիվիբրատորների սխեմաների նկատմամբ, քանի որ դրանք պահանջում են շատ ավելի քիչ բաղադրիչներ իրենց աշխատանքի համար, ավելի քիչ կողմնակալություն և արտադրում են ավելի լավ սիմետրիկ ուղղանկյուն ալիքային ազդանշաններ՝ օգտագործելով համեմատաբար ավելի քիչ բաղադրիչներ:

Մուլտիվիբրատորների տեսակները

Գոյություն ունեն հիմնականում երեք տեսակի մուլտիվիբրատորային սխեմաներ.

  1. Կայուն մուլտիվիբրատոր,
  2. Միակայուն մուլտիվիբրատոր
  3. Bistable մուլտիվիբրատոր:

Մոնոկայուն մուլտիվիբրատորն ունի մեկ կայուն վիճակ, մինչդեռ բիստաբիլ մուլտիվիբրատորի կայուն վիճակների թիվը 2 է:

Ինչպես մենք իմացանք նախորդ բաժնում op-amp-ի՝ որպես համեմատիչի մասին, բաց հանգույցի կոնֆիգուրացիայի մեջ համեմատիչը կարող է անվերահսկելի կերպով անցնել դրական հագեցվածության մատակարարման երկաթուղային լարման և բացասական հագեցվածության մատակարարման երկաթուղային լարման միջև, երբ մուտքային լարումը մոտ է: հղման լարման նկատմամբ կիրառվում է: Հետևաբար, երկու վիճակների միջև այս անվերահսկելի անցումը վերահսկելու համար օպերատիվ ուժեղացուցիչն օգտագործվում է հետադարձ կապի կոնֆիգուրացիայի մեջ (փակ հանգույցի միացում), որը հատկապես հայտնի է որպես փակ հանգույց Schmitt ձգանման միացում կամ բիստաբիլ մուլտիվիբրատոր:

Դրական արձագանքի օգտագործումը մուլտիվիբրատորի և հիստերեզի էֆեկտում

Մինչ այժմ մենք սովորել ենք նախորդ բաժիններում op-amp-ներում բացասական արձագանքների կազմաձևման մասին: Կա նաև հետադարձ կապի կազմաձևման մեկ այլ տեսակ, որը հայտնի է որպես դրական արձագանք, որը նույնպես օգտագործվում է հատուկ ծրագրերի համար: Դրական հետադարձ կապի կոնֆիգուրացիայի դեպքում ելքային լարումը վերադարձվում է (միացված) դեպի ոչ շրջվող (դրական) մուտքային տերմինալ, ի տարբերություն բացասական հետադարձ կապի, որտեղ ելքային լարումը միացված է շրջվող (բացասական) մուտքային տերմինալին:

Օպերատիվ ուժեղացուցիչը, որն աշխատում է դրական հետադարձ կապի կոնֆիգուրացիայով, հակված է մնալու այն կոնկրետ ելքային վիճակում, որում այն ​​առկա է, այսինքն՝ կամ հագեցած դրական կամ հագեցած բացասական վիճակում: Տեխնիկապես այս սողնակային վարքագիծը երկու վիճակներից մեկում հայտնի է որպես հիստերեզ:

Եթե ​​համեմատիչում մուտքային կիրառվող ազդանշանը բաղկացած է մի քանի լրացուցիչ ներդաշնակությունից կամ հասկից (աղմուկ), ապա համեմատիչի ելքը կարող է անսպասելի և անվերահսկելի անցնել երկու հագեցած վիճակների: Այս դեպքում մենք չենք ստանա կիրառված մուտքային սինուսոիդային ալիքի կանոնավոր սիմետրիկ քառակուսի ալիքի ելք:

Բայց եթե համեմատիչի մուտքային ազդանշանին ավելացնենք որոշակի դրական արձագանք, այսինքն՝ օգտագործենք համեմատիչը դրական հետադարձ կապի կոնֆիգուրացիայի մեջ; մենք կներկայացնենք սողնակային վարքագիծ նահանգներում, ինչը մենք տեխնիկապես անվանում ենք հիստերեզ ելքի մեջ: Քանի դեռ մուտքային AC (սինուսոիդային) լարման ազդանշանի մեծության մեծ փոփոխություն չի եղել, հիստերեզի էֆեկտը կշարունակի ստիպել, որ շղթայի ելքը մնա իր ընթացիկ վիճակում:

Ինչ է Schmitt ձգան:

The Schmitt ձգան կամ երկկայուն մուլտիվիբրատորը գործում է դրական հետադարձ կապի կոնֆիգուրացիայով՝ միասնությունից ավելի մեծ հանգույցով, որպեսզի կատարվի որպես երկկայուն ռեժիմ: Լարման V+ կարող է լինել.

Schmitt ձգան համեմատիչ
Schmitt ձգանային համեմատիչ կամ բիստաբիլ մուլտիվիբրատոր
Schmitt ձգանման համեմատիչի լարման փոխանցման բնութագրերը

Վերոնշյալ նկարը ներկայացնում է ելքային լարումն ընդդեմ մուտքային լարման կորի (որը նաև հայտնի է որպես լարման փոխանցման բնութագրիչներ), մասնավորապես ցույց տալով հիստերեզի էֆեկտը: Փոխանցման բնութագրիչ կորը ունի երկու հատուկ շրջան՝ կորը, երբ մուտքային լարումը մեծանում է, և կորի այն մասը, որտեղ մուտքային լարումը նվազում է: Լարումը Վ+ չունի հաստատուն արժեք, փոխարենը՝ դա ելքային լարման V-ի ֆունկցիա է0.

Լարման փոխանցման բնութագրերը

Լարման փոխանցման բնութագրերում Վ= VH, կամ բարձր վիճակում։ Հետո,

Ավելի բարձր խաչաձև լարում VTH

Եթե ​​ազդանշանն ավելի փոքր է, քան Վ+, արտադրանքը մնում է իր բարձր վիճակում։ Խաչաձև լարումը ՎTH առաջանում է, երբ Վ= V+ և արտահայտվել հետևյալ կերպ.

Երբ Վi > ՎTH, լարումը շրջվող տերմինալում ավելի շատ է, քան չշրջվող տերմինալում։ Լարման V+ հետո պարզվում է

Ստորին Cross-over լարման VTL

Քանի որ ՎH մուտքային լարումը Vi դեռ ավելի է, քան Վ+, իսկ ելքը գտնվում է իր ցածր վիճակում՝ որպես Vi շարունակել աճել; Եթե ​​Վi նվազում է, քանի դեռ մուտքային լարումը Վi ավելի մեծ է, քան Վ+, ելքը մնում է հագեցվածության վիճակում։ Խաչաձև լարումը այստեղ և հիմա առաջանում է, երբ Վ= V+ իսկ այս ՎTL արտահայտված է որպես

Ինչպես Վi շարունակում է նվազել, այն պակաս է մնում Վ+; հետևաբար, Վ0 մնում է իր բարձր վիճակում։ Մենք կարող ենք դիտել այս փոխանցման բնութագիրը վերը նշված նկարում: Հիստերեզի էֆեկտը ցուցադրվում է զուտ փոխանցման բնութագրիչ դիագրամում:

Ինչ է Schmitt ձգան oscillator?

Stable multivibrator կամ Schmitt ձգան oscillator

Կայուն մուլտիվիբրատոր, որն իրականացվում է RC ցանցը Schmitt-ի ձգանման սխեմայի մեջ ֆիքսելու միջոցով: Երբ մենք անցնում ենք հատվածի միջով, կտեսնենք, որ շղթան չունի կայուն վիճակներ, հետևաբար, այն նաև հայտնի է որպես կայուն մուլտիվիբրատորի միացում:

Stable Multivibrator միացում կամ Schmitt ձգան Oscillator

Ինչպես նկատվում է նկարում, RC ցանցը դրված է բացասական հետադարձ կապի ուղու վրա, և շրջվող մուտքային տերմինալը միացված է գետնին կոնդենսատորի միջոցով, մինչդեռ ոչ ինվերտացիոն տերմինալը միացված է R դիմադրիչների հանգույցին։1 եւ Ռ2 ինչպես ցույց է տրված նկարում:

Սկզբում Ռ1 եւ Ռ2 պետք է հավասար լինի R-ին, և ենթադրենք, որ ելքային անջատիչները սիմետրիկորեն մոտ զրոյական վոլտ, իսկ բարձր հագեցած ելքը ներկայացված է V-ով:= VP և ցածր հագեցած ելք, որը նշված է Վ= -ՎP. Եթե ​​Վցածր է, կամ Վ= -ՎP, ապա Վ+ = -(1/2)ՎP.

Երբ Վx իջնում ​​է V-ից մի փոքր ցածր+, ելքը անցնում է բարձր, որպեսզի Վ= + VP եւ Վ= +(1/2)ՎP. -ի համար հավասարումը վոլտաժ RC ցանցի կոնդենսատորի միջով կարող է արտահայտվել հետևյալ կերպ.

Որտեղ τx ժամանակի հաստատունն է, որը կարող է սահմանվել ωςτx= RxCx. Լարումը Վx ավելանում է դեպի վերջնական լարման VP ժամանակի նկատմամբ էքսպոնենցիալ ձևով։ Սակայն, երբ Վx պարզվում է, որ մի փոքր ավելի մեծ է, քան Վ= +(1/2)ՎP, ելքը տեղափոխվում է իր ցածր V վիճակի0 = -ՎP եւ Վx = -(1/2)ՎP. Այն ՌxCx ցանցը գործարկվում է լարումների բացասական կտրուկ անցումով, և, հետևաբար, կոնդենսատոր Cx սկսել լիցքաթափել, իսկ լարումը Վx նվազում դեպի –V արժեքP. Այսպիսով, մենք կարող ենք արտահայտել Վas

Որտեղ t1-ը վերաբերում է ժամանակային ակնթարթին, երբ շղթայի ելքը անցնում է իր ցածր մակարդակին պետություն. Կոնդենսատորի լիցքաթափումը էքսպոնենցիալ Վ+ = -(1/2)ՎP, ելքը կրկին տեղափոխվում է բարձր: Գործընթացը անընդհատ կրկնվում է ժամանակի ընթացքում, ինչը նշանակում է, որ քառակուսի ալիքի ելքային ազդանշան է արտադրվում այս դրական հետադարձ կապի սխեմայի տատանումներից: Ստորև բերված նկարը ցույց է տալիս ելքային V լարումը0 իսկ կոնդենսատորի լարումը Վx ժամանակի նկատմամբ:

Schmitt Trigger Oscillator. ելքային լարման և կոնդենսատորի լարման պատկերը ժամանակի նկատմամբ

Ժամանակը տ1 կարելի է գտնել t=t փոխարինելով1 եւ Վx = VP/2 կոնդենսատորի վրա լարման ընդհանուր հավասարման մեջ:

Վերոնշյալ հավասարումից, երբ լուծում ենք t1, մենք ստանում ենք

Ժամանակի համար տ2 (ինչպես նկատվում է վերը նշված նկարում), մենք մոտենում ենք նույն ձևով, և նմանատիպ վերլուծությունից՝ օգտագործելով վերը նշված հավասարումը, ակնհայտ է, որ տարբերությունը t.2 և տ1 նույնպես 1.1R էxCx. Դրանից մենք կարող ենք եզրակացնել, որ T տատանումների ժամանակաշրջանը կարող է սահմանվել որպես T = 2.2 RxCx

Եվ հաճախականությունը, հետևաբար, կարող է արտահայտվել որպես  

 

Oscillator-ի աշխատանքային ցիկլը

Ելքային լարման ժամանակի տոկոսը (Վ0) մուլտիվիբրատորը գտնվում է իր բարձր վիճակում, մասնավորապես կոչվում է որպես տատանվողի աշխատանքային ցիկլ:

Օսլիլատորի աշխատանքային ցիկլն է           

Ինչպես նկատվում է նկարում, որը պատկերում է ելքային լարումը և կոնդենսատորի լարումը ժամանակի համեմատ, աշխատանքային ցիկլը 50% է:

Էլեկտրոնիկայի հետ կապված լրացուցիչ հոդվածի համար Սեղմեք այստեղ