Operatör kullanan astable multivibratör devresi

Multivibratör devresi, elektronik alanında çok popüler ve kullanışlı bir devredir ve temel elektroniği öğrenirken bileceğiniz en temel devredir. Multivibratör devresi iki kategoriye ayrılabilir, birincisi tek kararlı multivibratör olarak bilinir ve ikincisi kararsız multivibratör olarak bilinir. Ancak bu projede, bazen serbest çalışan bir multivibratör olarak da bilinen kararsız multivibratörden bahsedeceğiz.

Tanım olarak, bir Astable multivibratör devresi, kararlı durumu olmayan bir devredir. Bu, bir kez açıldığında başlar ve güç kapanana kadar yüksek ve düşük durumlar arasında salınmaya devam ettiği anlamına gelir. Böyle bir Astable multivibratör yapmak söz konusu olduğunda, en yaygın yol 555 Zamanlayıcı IC kullanmaktır. Önceki projelerimizden birinde, 555 Timer IC kullanarak Astable Multivibrator Circuit yaptık, buna benzer bir şey arıyorsanız bunu kontrol edebilirsiniz. Ancak, karmaşık bir devre söz konusu olduğunda bir üretim ortamında, daha fazla IC koymak ürün reçetesi maliyetini artırır. Daha basit bir çözüm, bir Astable sinyali oluşturmak için bir Op-amp kullanmak olabilir. Bu devre, basit bir kare dalga sinyalinin gerekli olduğu çeşitli uygulamalarda kullanılabilir.

Bu nedenle, bu projede, Op-amp kullanarak basit bir Astable Multivibrator oluşturacağız ve periyodu bulmak için gerekli tüm hesaplamalara bakacağız, böylece devrenin frekansını ve görev döngüsünü hesaplayabiliriz. Ayrıca Toplama Amplifikatörü, Diferansiyel Amplifikatör, Enstrümantasyon Amplifikatörü, Gerilim İzleyici, Op-Amp Entegratörü, vb. Gibi temel op-amp devrelerini de ele aldık.

Op-amp'li bu Astable Multivibratör nasıl çalışır?

Bu sorunun cevabı çok basit, ancak bunu anlamak için önce Schmitt tetik devresi olarak bilinen bir devreyi anlamanız gerekiyor, Schmitt tetikleyicisinin basitleştirilmiş bir devresi aşağıda gösterilmiştir.

Schmitt Tetik Devresi:

Yukarıdaki şema, bir Op-amp pozitif geri besleme ile yapılandırıldığında, genellikle Schmitt tetikleyicisi olarak bilinir, pozitif geri beslemeli bir Op-amp devresini gösterir. Ancak basitlik adına, Schmitt tetik devresini anlayalım.

Bu devre, çıkış geriliminde bir cihaz kullanmak için bir gerilim bölücü kullanır ve bunu ters çevirmeyen terminale besler. Ancak olumlu geri bildirim nedeniyle, çıktı doygunluğa ulaşana kadar sürekli olarak artacaktır.

Şimdi Schmitt tetiğinin çıkış geriliminin + Vsat olarak tanımlanan pozitif doyma gerilimine eşit olduğunu ve bu gerilimin fraksiyonunun ters çevirmeyen terminale verildiğini düşünelim.

Hangisi + Vsat x (R2 / (R1 + R2)). Şimdi bu denklemi X olarak düşünürsek, son denklem Xvsat olur. X'in geri besleme voltajı olduğu yerde, voltaj bölücüsünden alıyoruz. Şimdi, Vin giriş voltajı Xvsat'taki voltajdan düşük olduğunda, çıkış pozitif doygunluk voltajında ​​olacaktır. Çünkü op-amp çıkışı, iki uçlu voltaj farkı ile çarpılan açık döngü kazancı olarak verilebilir. Hangisi AoL (VCC + - VCC-). Şimdi, ters çevirme terminalindeki voltaj Xvsat'tan büyük olduğunda, çıkış negatif doygunluk voltajında ​​doygun hale gelecektir. Yukarıdaki denkleme sayıları koyarsan, bunu bulabilirsin.

Daha iyi anlamak için Schmitt tetik devresinin transfer fonksiyonuna bakarsak, aşağıda gösterilen resimdeki gibi görünecektir.

Burada, üst eşik voltajı VUT olarak temsil edilir ve alt eşik voltajı VLT olarak temsil edilir. Gördüğünüz gibi, giriş voltajı üst eşik voltajından daha büyük olduğunda, çıkış pozitif doygunluk voltajından negatif doygunluk voltajına geçecektir. Giriş alt eşik voltajından daha düşük olduğunda, çıkış negatif doygunluk voltajından pozitif doygunluk voltajına geçecektir. Bu, Schmitt tetik devresinin temel çalışmasıdır.

Yukarıdaki tüm senaryolarda, tüm sinyalleri harici olarak sağladık. Girişe bir kapasitör ve bir direnç yardımıyla geri bildirim sağlarsak, Schmitt tetikleme devresini Astable multivibratör olarak kullanabiliriz. Bu Op-amp Astable multivibratör devresinin şemasını aşağıda görebilirsiniz.

Astable Multivibrator'ın Op-amp kullanarak çalışması:

Şimdi, devrenin çıkışının pozitif doygunluk voltajında ​​olduğunu varsayacağız çünkü geri besleme olarak bir direnç R3 koyduğumuz için, akım direnç R3'ten akmaya başlayacak ve kapasitör yavaş şarj olmaya başlayacaktır. Yukarıdaki resimde görebileceğiniz gibi siyah noktalı çizgi ile gösterilmektedir. Kapasitör şarjları üst eşik voltajına ulaştığında, çıkış pozitif doygunluk voltajından negatif doygunluk voltajına geçecektir. Bu olduğunda, kapasitör negatif doygunluk voltajına doğru deşarj olmaya başlayacaktır. Şimdi, ters çevirmeyen terminaldeki voltaj ters çeviren terminalden biraz daha fazla olduğunda, çıkış tekrar negatif doygunluk voltajından pozitif doygunluk voltajına geçecektir. Bu sayede şarj etme ve boşaltma işlemi ile,bu devre çıkışta Kararsız sinyal üretebilir.

Bu devrede, süre, direnç ve kapasitörün değerine bağlıdır. Aynı zamanda op-amp'in üst ve alt eşik voltajına da bağlıdır. Op-amp tabanlı bir Astable multivibratör devresi bu şekilde çalışır. Artık temelleri anladığımıza göre, devrenin hesaplanmasına geçebiliriz.

Op-amp tabanlı Astable Multivibratör Devresi için Hesaplama

Zaman aralığı veya basitçe çıkış frekansının direnç R3, kapasitör C1 ve geri besleme direnci oranı değeri tarafından belirlendiğini söyleyin. Basit olması için, direnç ve kapasitörün değerini% 50 görev döngüsüyle hesaplıyoruz. Üst ve alt voltajlar farklıysa, görev döngüsü% 50'den fazla veya az olabilir. Devrenin çıkış frekansının 1KHz olduğunu varsayacağız. Frekans 1 KHz olduğundan, T zaman periyodu 1 ms olacaktır, bunu T = 1 / F formülünden kolayca bulabiliriz.

Zaman periyodunu hesaplamak için aşağıda gösterilen formül kullanılabilir.

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

R'nin Direnç olduğu yerde, C kapasitanstır ve değeri hesaplamak için Doğal Logaritmik işlevi kullanmalıyız. Doğal logaritmik işlevi kullanmak zorunda olmamızın nedeni bu makalenin kapsamı dışındadır çünkü bunun için yukarıda gösterilen formülü kanıtlamamız gerekir.

Şimdi, R1 = R2 = 10K, C = 0.1uF için değerleri ele alacağız ve R3 için değeri bulacağız. F = 1KHz olduğunu biliyoruz.

Hesaplamalar yapıldıktan sonra, tüm değerlere sahibiz ve şimdi gerçek devreyi yapmaya ve osiloskopla test etmeye geçebiliriz.

Op-amp Tabanlı Astable Multivibratör Devresi Oluşturmak için Gerekli Bileşenler

Bu basit bir Astable multivibratör olduğundan, bu proje için bileşen gereksinimleri çok basittir ve bunları yerel hobi mağazanızdan temin edebilirsiniz. Bileşenlerin listesi aşağıda verilmiştir.

• LM358 Op-amp IC - 1
• 10K Direnç - 2
• 4.7K Direnç - 1
• 0.1 uF Kapasitör - 2
• 1N4007 Diyot - 4
• 1000uF, 25V Kapasitörler - 2
• 4,5V - 0 - 4,5V Trafo - 1
• AC Kablosu - 1
• Breadboard - 1
• Kabloların Bağlanması

Op-amp Multivibratör Devresi - Şematik

Op-amp tabanlı Astable Multivibratör Devresi için devre şeması aşağıda verilmiştir.

Op-amp Astable Multivibratör Devresinin Test Edilmesi

Op-amp tabanlı multivibratör devresi için test kurulumu yukarıda gösterilmiştir. Gördüğünüz gibi, çift kutuplu bir besleme üretmek için dört diyotlu ve iki kapasitörlü bir transformatör kullandık ve LM358 Op- etrafında devre oluşturmak için iki 10K direnç, bir 4.7K direnç ve bir 0.1uF kapasitör kullandık. amp. Devrenin net bir görüntüsü aşağıda gösterilmiştir.

Devre tamamlandıktan sonra, frekansı ölçmek için Hantek osiloskobumu çıkardım ve 920Hz civarındaydı. Biraz yanlıştı, ancak bu direnç ve kapasitörün değerinden kaynaklanıyordu. Bununla projeyi sonuçlandırıyoruz. Çıktının anlık görüntüsü aşağıda gösterilmektedir.

Umarım makaleyi beğenmiş ve yeni bir şeyler öğrenmişsindir. Makaleyle ilgili herhangi bir sorunuz varsa, Elektronik forumumuzda sorabilirsiniz.