用運(yùn)算放大器設(shè)計(jì)和構(gòu)建一個(gè)簡(jiǎn)單的雙穩(wěn)態(tài)多振電路

雙穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器是你可能在高中或大學(xué)里學(xué)過的基本電路之一，你可能已經(jīng)用555定時(shí)器或運(yùn)算放大器、晶體管或電阻等分立元件構(gòu)建了一個(gè)。這些電路通常被視為簡(jiǎn)單的教育電路，但并不令人驚訝的是，即使在今天，它們也被用于實(shí)際設(shè)計(jì)中，例如，看看這個(gè)電子丟失脈沖探測(cè)器。

在本文中，我們將利用這個(gè)機(jī)會(huì)設(shè)計(jì)和構(gòu)建一個(gè)帶有運(yùn)算放大器的雙穩(wěn)態(tài)多振器電路，它可以根據(jù)觸發(fā)條件改變其狀態(tài)，我們將通過制作我們?cè)O(shè)計(jì)的電路的實(shí)際版本并使用示波器進(jìn)行測(cè)試來完成本文。讓我們開始吧。我們還介紹了基本的運(yùn)算放大器電路，如求和放大器，差分放大器，儀表放大器，電壓跟隨器，運(yùn)算放大器積分器等。如果你對(duì)這些話題感興趣，你可以去看看。

什么是雙穩(wěn)態(tài)多振器電路?

顧名思義，雙穩(wěn)態(tài)多振子有兩種穩(wěn)定狀態(tài)，這就是為什么它被稱為雙穩(wěn)態(tài)多振子。這是你們?cè)谡n本中會(huì)發(fā)現(xiàn)的如果你們讀了雙穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器電路的主題。但這到底是什么意思呢?這意味著這個(gè)多諧振蕩器電路的輸出狀態(tài)不會(huì)改變，直到你提供一個(gè)適當(dāng)?shù)挠|發(fā)脈沖?，F(xiàn)在，當(dāng)一個(gè)觸發(fā)脈沖被應(yīng)用，這個(gè)多諧振蕩器的輸出狀態(tài)將反轉(zhuǎn)并保持這種狀態(tài)，直到你提供另一個(gè)觸發(fā)脈沖。下面的圖片會(huì)讓你更好地了解這個(gè)過程。

這個(gè)電路也被稱為觸發(fā)器或鎖存器。正如我們前面所討論的，這個(gè)電路有兩個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)，這是鎖存器的基本特性。觸發(fā)器和鎖存器是任何數(shù)字電子系統(tǒng)的基本組成部分，可以用來存儲(chǔ)信息(在理論上)。

理解帶運(yùn)算放大器的雙穩(wěn)態(tài)多振電路

下圖顯示了一個(gè)帶運(yùn)算放大器的雙穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器。

在上面的原理圖中，我們用C1和R1組成了一個(gè)微分器電路。這個(gè)微分器電路負(fù)責(zé)將輸入脈沖轉(zhuǎn)換成短尖峰，并用于觸發(fā)電路，但是為什么我們需要一個(gè)微分器電路?這是用來改變兩種狀態(tài)之間的飽和狀態(tài)。在這個(gè)電路中，我們還必須使用帶有施密特觸發(fā)電路的遲滯來防止噪聲觸發(fā)電路。要了解施密特觸發(fā)電路的工作原理，您可以查看我們之前發(fā)布的關(guān)于使用運(yùn)放的穩(wěn)定多振器電路的帖子，我們已經(jīng)通過了關(guān)于施密特觸發(fā)的所有內(nèi)容，或者您可以查看我們關(guān)于施密特觸發(fā)的專用文章。

雙穩(wěn)態(tài)多振電路的計(jì)算非常簡(jiǎn)單。在本節(jié)中，我們將學(xué)習(xí)有關(guān)它的所有內(nèi)容;在進(jìn)一步進(jìn)行之前要記住的一件事是，在觸發(fā)電路的時(shí)候，觸發(fā)脈沖的幅度應(yīng)該大于電源電壓，否則電路將無法正常觸發(fā)，觸發(fā)特性也取決于施密特觸發(fā)電路。為了觸發(fā)電路，正脈沖需要大于通過分壓器的正輸出電壓，同樣，負(fù)脈沖也需要更大。我們可以用下面給出的兩個(gè)公式來計(jì)算。

對(duì)于正觸發(fā)，我們可以用-Vout X R3 / (R2 + R3)對(duì)于負(fù)觸發(fā)，我們可以用+Vout X R3 / (R2 + R3)。

構(gòu)建雙穩(wěn)態(tài)多振器電路所需的元件

由于電路非常簡(jiǎn)單，所需組件的列表也非常簡(jiǎn)單，您可以在當(dāng)?shù)氐膼酆蒙痰暾业酱蠖鄶?shù)這些組件。為了構(gòu)建這個(gè)電路，我們只需要五個(gè)組件，它們的列表和圖像如下所示。

?Lm358運(yùn)算放大器- 1

?觸覺開關(guān)- 2

?10K電阻- 2

?100R電阻- 1

?10nF電容器- 1

運(yùn)算放大器雙穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器電路

下面給出了基于運(yùn)算放大器的帶值雙穩(wěn)態(tài)多振器電路的完整電路圖。

在原理圖中，您可以看到我們使用了兩個(gè)按鈕來觸發(fā)電路。按鈕S1連接+VCC，按鈕S2連接-VCC。這是因?yàn)橐淖冞\(yùn)算放大器的輸出狀態(tài)，我們需要觸發(fā)運(yùn)算放大器。

雙穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器電路的測(cè)試

上面顯示了基于運(yùn)算放大器的雙穩(wěn)態(tài)多振器電路的測(cè)試設(shè)置。正如您所看到的，我們使用了一個(gè)帶有四個(gè)二極管和兩個(gè)電容器的變壓器來產(chǎn)生雙極性電源，這是強(qiáng)制為該電路供電的，我們還使用了兩個(gè)10K電阻來配置電路作為施密特觸發(fā)器。除此之外，我們還使用了一個(gè)100R電阻和一個(gè)0.1uF電容來構(gòu)建觸發(fā)電路。最后，我們連接了兩個(gè)按鈕，并在基于LM358的運(yùn)算放大器旁邊完成了電路。電路的特寫圖像如下所示。

一旦電路完成，我拿出我的漢tek示波器和測(cè)量輸出，它是在正飽和區(qū)域。它看起來像下面的圖片。

一旦確認(rèn)了這一點(diǎn)，我按下負(fù)觸發(fā)按鈕，觀察到輸出從正飽和區(qū)域切換到負(fù)飽和區(qū)域。我這樣做了幾次，以確認(rèn)電路工作正常。

最后，我將示波器置于單鏡頭捕獲模式，并再次觸發(fā)電路，非常密切地觀察輸出的開關(guān)。

本文編譯自circuitdigest