Op kullanarak gevşeme osilatörü

Operasyonel amplifikatör, Elektroniğin ayrılmaz bir parçasıdır ve daha önce çeşitli op-amp tabanlı devrelerde Op-amp'leri öğrendik ve ayrıca op-amp ve diğer elektronik bileşenleri kullanarak birçok osilatör devresi inşa ettik.

Osilatör genellikle bir sinüs dalgası veya kare dalga gibi periyodik ve tekrarlayan çıktı üreten devreyi ifade eder. Bir osilatör, birkaç değişkene bağlı olarak salınım üreten mekanik veya elektronik bir yapı olabilir. Daha önce RC Faz kaymalı osilatör, Colpitts osilatörü, wein köprülü osilatör vb. Gibi birçok popüler osilatör hakkında bilgi sahibi olmuştuk. Bugün bir Gevşeme Osilatörü hakkında bilgi edineceğiz.

Bir gevşeme osilatörü, aşağıdaki koşulların tümünü karşılayandır:

• Çıkışta sinüzoidal olmayan bir dalga formu (gerilim veya akım parametresi) sağlamalıdır.
• Çıkışta periyodik bir sinyal veya Üçgen, Kare veya Dikdörtgen dalga gibi tekrarlayan bir sinyal sağlamalıdır.
• Bir gevşeme osilatörünün devresi doğrusal olmayan bir devre olmalıdır. Bu, devrenin tasarımının Transistör, MOSFET veya OP-AMP gibi yarı iletken cihazları içermesi gerektiği anlamına gelir.
• Devre tasarımı, bir döngü oluşturmak için sürekli olarak şarj olan ve boşalan bir Kapasitör veya İndüktör gibi bir enerji depolama cihazı da içermelidir. Böyle bir osilatör için salınım frekansı veya periyodu, ilgili kapasitif veya endüktif devresinin zaman sabitine bağlıdır.

Gevşeme Osilatörünün Çalışması

Gevşeme Osilatörünü daha iyi anlamak için, önce aşağıda gösterilen basit bir mekanizmanın çalışmasına bakalım.

Burada gösterilen mekanizma, muhtemelen herkesin hayatında deneyimlediği bir tahterevalli. Plank, kütlelerin her iki ucunda yaşadığı yerçekimi kuvvetine bağlı olarak ileri geri hareket eder. Basit bir ifadeyle, tahterevalli, "Kütle" nin bir karşılaştırıcısıdır ve tahtanın her iki ucuna yerleştirilen nesnelerin kütlesini karşılaştırır. Böylece hangi cisim daha yüksek kütleye sahipse, daha düşük kütleli cisim havaya kaldırılırken yere düzlenir.

Bu tahterevalli kurulumunda, şekilde gösterildiği gibi bir ucunda sabit bir 'M' kütlesi ve diğer ucunda boş bir kova olacak. Bu ilk durumda, 'M' kütlesi yere hizalanacak ve kova yukarıda tartışılan tahterevalli prensibine göre havada asılı kalacaktır.

Şimdi, boş kovanın üzerine yerleştirilen musluğu açarsanız, su boş kovayı doldurmaya başlar ve böylece tüm düzeneğin kütlesini arttırır.

Ve kova tamamen dolduğunda, kepçe tarafındaki tüm kütle, diğer uca yerleştirilen sabit 'M' kütlesinden daha fazla olacaktır. Böylece tahta, eksen boyunca hareket eder, böylece Kütle 'M'yi havaya uçurur ve su kovasını topraklar.

Kova yere düştüğünde, kova içine doldurulan su şekilde gösterildiği gibi tamamen yere dökülür. Dökülmeden sonra, kepçe tarafındaki toplam kütle, sabit kütle 'M' ile karşılaştırıldığında yine daha az olacaktır. Böylece yine tahta eksen boyunca hareket eder, böylece başka bir doldurma için kepçeyi tekrar havaya kaydırır.

Bu doldurma ve dökülme döngüsü, kovayı dolduracak su kaynağı bulunana kadar devam eder. Ve bu döngü nedeniyle, tahta eksen boyunca periyodik aralıklarla hareket eder ve böylece bir salınım çıkışı verir.

Şimdi, mekanik bileşenleri elektrikli bileşenlerle karşılaştırırsak, o zaman var demektir.

• Kova, bir kapasitör veya bir indüktör olan bir enerji depolama cihazı olarak düşünülebilir.
• Tahterevalli, kapasitör ve referans voltajlarını karşılaştırmak için kullanılan bir karşılaştırıcı veya op-amp'dir.
• Kondansatör değerinin nominal karşılaştırması için referans gerilim alınır.
• Buradaki su akışı elektrik yükü olarak adlandırılabilir.

Gevşeme Osilatör Devresi

Yukarıdaki tahterevalli mekanizması için eşdeğer elektrik devresini çizersek, Gevşeme Osilatör Devresini aşağıda gösterildiği gibi alacağız :

Bu Op-amp Gevşeme Osilatörünün çalışması şu şekilde açıklanabilir:

• Musluk açıldığında, su bir su kovasına akar ve böylece yavaşça doldurur.
• Su kovası tamamen doldurulduktan sonra, kova tarafındaki tüm kütle, diğer uca yerleştirilen sabit kütle 'M'den daha fazla olacaktır. Bu gerçekleştiğinde tahta, konumlarını daha uzlaşmacı bir yere kaydırır.
• Su tamamen döküldükten sonra, kova tarafındaki toplam kütle, sabit kütle 'M' ile karşılaştırıldığında tekrar daha az olacaktır. Böylece şaft tekrar başlangıç ​​konumuna hareket edecektir.
• Bir kez daha önceki boşaltmadan sonra kova su ile dolar ve bu döngü, musluktan su akana kadar sonsuza kadar devam eder.

Yukarıdaki durum için grafiği çizersek, aşağıdaki gibi görünecektir:

Buraya,

• Başlangıçta, karşılaştırıcının çıkışının yüksek olduğunu düşünürsek, bu süre zarfında kondansatör şarj olacaktır. Kondansatörün şarj edilmesi ile, grafikte görülebileceği gibi, terminal voltajı kademeli olarak yükselecektir.
• Kapasitör terminal voltajı eşiğe ulaştığında, karşılaştırıcı çıkışı grafikte gösterildiği gibi yüksekten düşüğe gidecektir. Karşılaştırıcı çıkışı negatife gittiğinde, kapasitör sıfıra deşarj olmaya başlar. Negatif çıkış voltajı nedeniyle kondansatör tamamen deşarj olduktan sonra, ters yön dışında tekrar şarj olur. Grafikte görebileceğiniz gibi, negatif çıkış voltajı nedeniyle, kondansatör voltajı da negatif yönde yükselir.
• Kondansatör negatif yönde maksimuma şarj olduğunda, karşılaştırıcı çıkışı negatiften pozitife değiştirir. Çıkış pozitif çevrime geçtiğinde, kapasitör negatif yolda deşarj olur ve grafikte gösterildiği gibi pozitif yolda yükler oluşturur.
• Dolayısıyla, pozitif ve negatif yollardaki kapasitör şarj ve deşarj döngüsü, karşılaştırıcıyı tetikler, yukarıda gösterilen çıkışta bir kare dalga sinyali üretir.

Gevşeme Osilatörünün Frekansı

Açıktır ki, salınım frekansı, devrede C1 ve R3'ün zaman sabitine bağlıdır. Daha yüksek C1 ve R3 değerleri, daha uzun şarj ve deşarj oranlarına yol açacak ve böylece daha düşük frekans salınımları üretecektir. Benzer şekilde, daha küçük değerler daha yüksek frekans salınımları üretecektir.

Burada R1 ve R2 aynı zamanda çıkış dalga biçiminin frekansını belirlemede kritik bir rol oynar. Bunun nedeni, C1'in şarj etmesi gereken voltaj eşiklerini kontrol etmeleridir. Örneğin, eşik 5V olarak ayarlanmışsa, C1'in yalnızca sırasıyla 5V ve -5V'a kadar şarj etmesi ve deşarj etmesi gerekir. Öte yandan, eşik 10V olarak ayarlanmışsa, C1'in 10V ve -10V'a şarj ve deşarj olması gerekir.

Dolayısıyla Gevşeme Osilatörü Frekans Formülü şöyle olacaktır:

f = 1/2 x burada ₃ x Cı ₁ x ln (1 + k / 1 - k)

Burada, K = R ₂ / R ₁ + R ₂

R1 ve R2 dirençleri birbirine eşitse, o zaman

f = 1 / 2.2 x R ₃ x Cı _1.

Gevşeme Osilatörünün Uygulanması

Gevşeme Osilatörü şu alanlarda kullanılabilir:

• Sinyal üreteçleri
• Sayaçlar
• Hafıza devreleri
• Gerilim kontrol osilatörleri
• Eğlenceli devreler
• Osilatörler
• Çoklu vibratörler.