如何利用運(yùn)算放大器設(shè)計(jì)和構(gòu)建一個(gè)簡(jiǎn)單的單穩(wěn)態(tài)多振電路

運(yùn)算放大器或運(yùn)算放大器是任何電子設(shè)計(jì)中最常用的元件之一。這是一個(gè)非常通用的設(shè)備，可以用于各種各樣的應(yīng)用。在我們之前的項(xiàng)目中，我們通過制作大量的項(xiàng)目來測(cè)試運(yùn)放的能力，如果您想了解更多有關(guān)該主題的內(nèi)容，可以查看這些項(xiàng)目。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。在本教程中，我們將制作一個(gè)基于運(yùn)算放大器的單穩(wěn)態(tài)多振子電路，并進(jìn)行所有的計(jì)算和測(cè)試。讓我們開始吧。

什么是單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器-基礎(chǔ)知識(shí)

單穩(wěn)定多振子也稱為單短多振子，它只有一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，另一個(gè)狀態(tài)是準(zhǔn)穩(wěn)定狀態(tài)。在之前的項(xiàng)目中，我們利用這個(gè)機(jī)會(huì)制作了一個(gè)基于NE555的單穩(wěn)態(tài)多振器電路。如果你在尋找類似的東西，你可以去看看。多諧振蕩器的穩(wěn)定狀態(tài)是指在該時(shí)刻，輸出是高的或低的?，F(xiàn)在，當(dāng)施加觸發(fā)脈沖時(shí)，多諧振蕩器將其輸出從穩(wěn)定狀態(tài)改變?yōu)闇?zhǔn)穩(wěn)定狀態(tài)。經(jīng)過一定時(shí)間T后，由電路元件決定，多諧器自動(dòng)恢復(fù)到原來的穩(wěn)定狀態(tài)。換句話說，不需要外部觸發(fā)信號(hào)來誘導(dǎo)這種反向轉(zhuǎn)換。電路保持這種狀態(tài)，直到施加另一個(gè)觸發(fā)脈沖。這些多諧振蕩器也被稱為單次、單周期、單步或統(tǒng)一多諧振蕩器。電路恢復(fù)到原始狀態(tài)的時(shí)間T稱為門寬，因此多諧振蕩器也稱為門通電路或延遲電路。該電路用于在需要的時(shí)刻產(chǎn)生可變寬度的脈沖。下面的圖片會(huì)讓你對(duì)這個(gè)話題有一個(gè)更好的了解。

現(xiàn)在我們已經(jīng)清楚地了解了單穩(wěn)態(tài)多振子是什么，讓我們看看如何使用運(yùn)算放大器設(shè)計(jì)單穩(wěn)態(tài)多振子電路。

帶運(yùn)放的單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器

為了充分了解單穩(wěn)態(tài)多振器的工作原理，首先需要了解施密特觸發(fā)電路的工作原理，在之前的一篇關(guān)于非穩(wěn)態(tài)多振器電路的文章中，我們已經(jīng)非常詳細(xì)地討論了施密特觸發(fā)的話題。你應(yīng)該檢查一下，如果你不知道關(guān)于施密特觸發(fā)電路。

如果你讀過一篇關(guān)于不穩(wěn)定多諧振蕩器電路的文章，你已經(jīng)知道它了。正如你所看到的，通過稍微修改一個(gè)不穩(wěn)定的多振子電路，或者只是在適當(dāng)?shù)牡胤椒乓粋€(gè)二極管，我們已經(jīng)把不穩(wěn)定電路轉(zhuǎn)換成一個(gè)單穩(wěn)定電路。正如你在上圖中看到的，一個(gè)二極管并聯(lián)到電容上，觸發(fā)信號(hào)被施加在R1和R2連接的節(jié)點(diǎn)上。那么，讓我們來了解一下這個(gè)電路的工作原理。

假設(shè)輸出處于正飽和電壓或運(yùn)算放大器的輸出為正，則節(jié)點(diǎn)A處的電壓將為(R2/(R1+R2)) * Vsat，并且每當(dāng)輸出處于正飽和電壓時(shí)，二極管D1將變得正向偏置，電容器C1上的電壓將成為二極管上的正向壓降。因此，在反相節(jié)點(diǎn)，電壓將等于二極管的正向壓降。在這種情況下，由于輸出電壓大于反相節(jié)點(diǎn)，運(yùn)算放大器的輸出將處于正飽和電壓。

現(xiàn)在我們將在節(jié)點(diǎn)a處施加一個(gè)觸發(fā)脈沖，每當(dāng)施加這個(gè)負(fù)觸發(fā)信號(hào)時(shí)，非反相節(jié)點(diǎn)的輸出將小于反相節(jié)點(diǎn)的電壓。運(yùn)算放大器的輸出將從正飽和電壓切換到負(fù)飽和電壓。電路就會(huì)進(jìn)入準(zhǔn)穩(wěn)定狀態(tài)。

現(xiàn)在非逆變節(jié)點(diǎn)的電壓將等于-XVsat。當(dāng)輸出電壓等于負(fù)飽和電壓時(shí)，二極管將變成反向偏置，電容器將開始向負(fù)飽和電壓充電?，F(xiàn)在，每當(dāng)反相節(jié)點(diǎn)的電壓低于電壓-XVsat時(shí)，運(yùn)算放大器的輸出將再次變?yōu)檎柡碗妷海驗(yàn)榇藭r(shí)，非反相節(jié)點(diǎn)將略小于反相節(jié)點(diǎn)。因此，輸出將從負(fù)飽和電壓切換到正飽和電壓。對(duì)于這個(gè)時(shí)間T，只有輸出保持準(zhǔn)穩(wěn)定，一旦輸出達(dá)到正飽和電壓，二極管將變得正向偏置，這個(gè)循環(huán)將繼續(xù)。這就是單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器的基本工作原理。既然我們已經(jīng)理解了它的工作原理，我們現(xiàn)在可以開始計(jì)算脈沖的持續(xù)時(shí)間了。

使用運(yùn)放應(yīng)用的單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器

單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器是一種非常重要的電路，直到今天仍在許多設(shè)計(jì)中得到實(shí)際應(yīng)用。單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器最常見的應(yīng)用是在延遲和定時(shí)電路中。除此之外，它還可以用于觸發(fā)電路，脈沖校正器，甚至存儲(chǔ)電路。

使用運(yùn)放推導(dǎo)的運(yùn)放單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器

在這個(gè)電路中，周期T也是由電阻器R3、電容C1和反饋電阻器的值決定的，對(duì)于給定的電路，周期可以用-來計(jì)算

利用該公式，分選出口設(shè)計(jì)了一個(gè)周期為100ms的單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器。為了簡(jiǎn)單起見，我們將在R1和R2上使用兩個(gè)10K電阻。這樣，表達(dá)式就變成了-

如果我們把這些值放在計(jì)算器上并計(jì)算這些值，它就變成了0.693RC，對(duì)于電容器，我們將使用10uF電容器。

現(xiàn)在，由于我們已經(jīng)完成了計(jì)算，我們可以繼續(xù)構(gòu)建和測(cè)試電路。

基于運(yùn)放的單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器實(shí)驗(yàn)

現(xiàn)在我們已經(jīng)了解了單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器的基礎(chǔ)知識(shí)，以及如何使用運(yùn)放設(shè)計(jì)它，讓我們實(shí)際構(gòu)建一個(gè)小電路來實(shí)驗(yàn)它。

組件的要求

由于這是一個(gè)非常簡(jiǎn)單的單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器電路，因此該項(xiàng)目的組件要求非常簡(jiǎn)單，您可以從當(dāng)?shù)氐膼酆蒙痰戢@得這些。組件列表如下所示。

?LM358運(yùn)算放大器IC - 1

?10K電阻- 3

?4.7K電阻- 1

?0.1uF電容器- 2

?1N4007二極管- 4

?1000uF， 25V電容器- 2個(gè)

?4.5V - 0 - 4.5V變壓器- 1

?交流線纜- 1

?面包板- 1

?連接電線

運(yùn)算放大器單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器原理圖

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

正如你所看到的，我們已經(jīng)使用LM358來構(gòu)建這個(gè)電路，但是你也可以使用IC741來構(gòu)建一個(gè)單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器，兩者都將具有相同的電路，并且應(yīng)該類似地工作。

運(yùn)算放大器單穩(wěn)態(tài)多振電路的測(cè)試

基于運(yùn)算放大器的單穩(wěn)態(tài)多振子電路的測(cè)試設(shè)置如上所示，如您所見，我們使用了帶有四個(gè)二極管和兩個(gè)電容器的變壓器來產(chǎn)生雙極性電源，我們使用了三個(gè)10K電阻，一個(gè)4.7K電阻，一個(gè)10uF電容器和一個(gè)按鈕來構(gòu)建電路，即LM358運(yùn)算放大器。電路的清晰圖像如下所示。

電路完成后，我拿出我的漢tek示波器測(cè)量輸出脈沖的時(shí)間，從下圖可以看出，由于選擇的電阻和電容的值，大約在180ms左右。項(xiàng)目至此結(jié)束，輸出的快照如下所示。您可以查看頁(yè)面底部的視頻以獲得更清晰的解釋。

本文編譯自circuitdigest