使用运算放大器的可稳态多谐振荡器电路

发布时间: 2023-05-22 10:25:01 电子资讯发布人: 久芯网浏览量: 58

多谐振荡器电路是电子领域中一种非常流行和有用的电路，它是你…

多谐振荡器电路是电子领域中一种非常流行和有用的电路，也是你在学习基础电子学时所知道的最基本的电路。多谐振荡器电路可以分为两类，第一类被称为单稳态多谐振荡器第二个被称为不稳定多谐振荡器。但在这个项目中，我们将讨论不稳定多谐振荡器，有时也称为免费的-运行多谐振荡器.

根据定义，不稳定多谐振荡器电路是一种没有稳定状态的电路。这意味着一旦通电，它就会启动，并继续在高态和低态之间振荡，直到电源关闭。当涉及到制造这种不稳定多谐振荡器时，最常见的方法是使用555定时器IC。在我们之前的一个项目中，我们制作了使用555定时器集成电路的Astable多谐振荡器电路，如果你正在寻找类似的东西，你可以看看。但在生产环境中，当涉及复杂的电路时，放置更多的IC只会增加BOM成本。一个更简单的解决方案可以是使用运算放大器以生成Astable信号。该电路可以用于需要简单方波信号的各种应用中。

因此，在这个项目中，我们将构建一个简单的使用运算放大器的Astable多谐振荡器，我们将研究所有必要的计算来找出周期，因此我们可以计算电路的频率和占空比。我们还介绍了基本的运算放大器电路，如求和放大器,差分放大器,仪表放大器,电压跟随器,运算放大器积分器等

这个带运算放大器的Astable多谐振荡器是如何工作的？

这个问题的答案很简单，但要理解这一点，你需要首先理解一个被称为施密特触发电路，施密特触发器的简化电路如下所示。

施密特触发器电路：

上面的示意图显示了具有正反馈的运算放大器电路，当运算放大器配置为具有正反馈时，它通常被称为施密特触发器。但是为了简单起见，让我们了解一下施密特触发器电路。

该电路使用分压器在输出电压中使用器件，并将其馈送到非反相端子。但由于正反馈，输出将持续增长，直到达到饱和。

Schmitt Trigger Circuit Diagram

现在，让我们考虑施密特触发器的输出电压等于定义为+Vsat的正饱和电压，并且该电压的分数被提供给非反相端子。

其为+Vsat x（R2/（R1+R2））。现在，如果我们把这个方程看作X，那么最后的方程就变成了Xvsat。其中X是反馈电压，我们从分压器得到。现在，当输入电压Vin小于Xvsat处的电压时，则输出将处于正饱和电压。因为运算放大器的输出可以给出为开环增益乘以两端电压的差。即AoL（VCC+-VCC-）。现在，当反相端子处的电压大于Xvsat时，输出将在负饱和电压处饱和。如果你把数字放在上面的等式中，你就能找到答案。

为了更好地理解，如果我们观察施密特触发电路的传递函数，它将看起来像下图所示。

Transfer Function of Schmitt Trigger Circuit

这里，上阈值电压被表示为VUT，而下阈值电压被表达为VLT。正如你所看到的，当输入电压大于上限阈值电压时，输出将从正饱和电压切换到负饱和电压。每当输入小于下限阈值电压时，输出将从负饱和电压切换到正饱和电压。这是施密特触发器电路的基本工作原理。

在上述所有场景中，我们都从外部提供了所有信号。如果我们在电容器和电阻器的帮助下向输入端提供反馈，那么我们可以将施密特触发电路用作不稳定多谐振荡器。你可以在下面看到这个运算放大器可稳态多谐振荡器电路的示意图。

Op-amp Astable Multivibrator Circuit

使用运算放大器的Astable多谐振荡器的工作：

现在，我们将假设电路的输出处于正饱和电压，这也是因为我们已经放置了电阻器R3作为反馈，电流将开始流过电阻器R3，并且电容器将开始缓慢充电。正如你在上面的图片中看到的，它是用黑色虚线显示的。当电容器电荷达到上限阈值电压时，输出将从正饱和电压切换到负饱和电压。当这种情况发生时，电容器将开始向负饱和电压放电。现在，当非反相端的电压略高于反相端时，输出将再次从负饱和电压切换到正饱和电压。通过充电和放电过程，该电路可以在输出端产生Astable信号。

在这个电路中，时间周期取决于电阻器和电容器的值。它还取决于运算放大器的上阈值电压和下阈值电压。这就是基于运算放大器的不稳定多谐振荡器电路的工作原理。既然我们已经了解了基本知识，我们就可以继续进行电路的计算了。

基于运算放大器的可稳态多谐振荡器电路的计算

时间周期或者简单地说输出频率由电阻器R3、电容器C1的值和反馈电阻器比率的值确定。为了简单起见，我们计算的是占空比为50%的电阻器和电容器的值。如果上电压和下电压不同，则占空比可以大于或小于50%。我们将假设电路的输出频率为1KHz。由于频率为1KHz，时间周期T为1ms，我们可以很容易地从公式T=1/F中找到。

要计算时间段，可以使用以下公式。