基于運算放大器的單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器電路

運算放大器或運算放大器是任何電子設計中最常用的組件之一。它是一種用途廣泛的設備，可用于多種應用。在我們之前的項目中，我們通過制作大量項目來測試運算放大器的功能，如果您想探索更多關于該主題的內容，可以查看這些。我們還介紹了基本的運算放大器電路，例如求和放大器、差分放大器、儀表放大器、電壓跟隨器、運算放大器積分器等。在本教程中，我們將制作一個基于運算放大器的單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器電路連同它的所有計算和測試。所以讓我們開始吧。

什么是單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器-基礎

單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器也稱為單短多諧振蕩器，它只有一個穩(wěn)態(tài)，另一個是準穩(wěn)態(tài)。在之前的項目中，我們借機做了一個基于NE555的單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器電路。如果您正在尋找類似的東西，您可以檢查一下。多諧振蕩器的穩(wěn)定狀態(tài)是指在那一刻，輸出是高或低?，F(xiàn)在，當施加觸發(fā)脈沖時，多諧振蕩器將其輸出從穩(wěn)定狀態(tài)變?yōu)闇史€(wěn)定狀態(tài)。并且在由電路元件決定的一定時間‘T’之后，多諧振蕩器自動恢復到原來的穩(wěn)定狀態(tài)。換言之，不需要外部觸發(fā)信號來引發(fā)這種反向轉換。電路保持在這種狀態(tài)，直到施加另一個觸發(fā)脈沖。這些多諧振蕩器也稱為單次、單循環(huán)、單步或統(tǒng)一多諧振蕩器。電路返回其原始狀態(tài)的時間“T”稱為門寬因此多諧振蕩器也被稱為門控電路或延遲電路。該電路用于在需要的時刻產生可變寬度的脈沖。下面的圖片將使您更好地了解該主題。

現(xiàn)在我們對什么是單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器有了清晰的認識，讓我們看看如何使用運算放大器設計單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器電路。

帶運算放大器的單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器 - 工作

要全面了解單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器的工作原理，首先需要了解施密特觸發(fā)器電路的工作原理，在之前的一篇關于非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器電路的文章中，我們已經非常詳細地討論了施密特觸發(fā)器這個話題。如果您不了解施密特觸發(fā)器電路，您應該檢查一下。

如果您閱讀過有關非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器電路的文章，您就已經知道了。正如您所看到的，通過稍微修改非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器電路，或者只放置一個二極管，我們已經將非穩(wěn)態(tài)電路轉換為單穩(wěn)態(tài)電路。正如您在上圖中看到的那樣，二極管與電容器并聯(lián)，觸發(fā)信號施加在連接 R1 和 R2 的那個節(jié)點上。那么，讓我們了解一下這個電路的工作原理。

假設輸出處于正飽和電壓或運算放大器的輸出為正，那么節(jié)點 A 的電壓將為（R2/（R1+R2）） * Vsat，并且每當輸出處于正飽和電壓時，二極管 D1 將變?yōu)檎蚱茫?a href="http://m.sdkjxy.cn/tags/電容/" target="_blank">電容器 C1 兩端的電壓將是二極管兩端的正向壓降。因此，在反相節(jié)點處，電壓將等于二極管上的正向壓降。對于這種情況，由于輸出電壓大于反相節(jié)點，運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 A 施加一個觸發(fā)脈沖，每當施加這個負觸發(fā)信號時，同相節(jié)點的輸出將小于反相節(jié)點的電壓。運算放大器的輸出將從正飽和電壓切換到負飽和電壓。電路將進入準穩(wěn)態(tài)。

現(xiàn)在同相節(jié)點的電壓將等于-XVsat。由于輸出電壓等于負飽和電壓，二極管將變?yōu)榉聪蚱茫娙萜鲗㈤_始向負飽和電壓充電?，F(xiàn)在，每當反相節(jié)點的電壓低于電壓 -XVsat 時，運算放大器的輸出將再次變?yōu)檎柡碗妷海驗榇藭r非反相節(jié)點將略低于反相節(jié)點。因此，輸出將從負飽和電壓切換到正飽和電壓。而對于這個時間T，只要輸出達到正飽和電壓，只有輸出會保持準穩(wěn)定，二極管會變成正向偏置，這個循環(huán)會繼續(xù)下去。這就是單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器的基本工作原理?，F(xiàn)在我們已經了解了工作原理，我們現(xiàn)在可以開始計算脈沖的持續(xù)時間。

使用運算放大器應用的單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器

單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器是一個非常重要的電路，即使在今天也實際用于許多設計中。單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器最常見的應用是延遲和定時電路。除此之外，它還可以用于觸發(fā)電路、脈沖校正器，甚至用于存儲電路。

使用運算放大器推導的運算放大器單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器

同樣在該電路中，周期“T”由電阻器 R3、電容器 C1 和反饋電阻器的值決定，對于給定的電路，時間周期可以通過以下公式計算：

T = RC * logn （1 + （R2 / R1））

利用公式，排序的網點設計了一個周期為100ms的單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器。為簡單起見，我們將為 R1 和 R2 使用兩個 10K 電阻。通過這樣做，表達式變?yōu)?-

T = RC * logn （1 + 1）

T = RC * logn （2）

如果我們將這些值放在計算器上并計算這些值，它變?yōu)?0.693RC，對于電容器，我們將使用 10uF 電容器。

T = 0.693 RC

C = 10 uF

R = 15K

現(xiàn)在，當我們完成計算后，我們可以繼續(xù)構建和測試電路。

使用運算放大器實驗的單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器

現(xiàn)在我們已經了解了單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器的基礎知識以及如何使用運算放大器進行設計，讓我們實際構建一個小電路來進行實驗。

所需組件

由于這是一個非常簡單的單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器電路，因此該項目的組件要求非常簡單，您可以從當?shù)氐膼酆蒙痰戢@得。下面給出了組件列表。

LM358 運算放大器 IC - 1

10K 電阻器 - 3

4.7K電阻 - 1

0.1uF 電容 - 2

1N4007 二極管 - 4

1000uF、25V 電容器 - 2

4.5V - 0 - 4.5V 變壓器 - 1

交流電纜 - 1

面包板 - 1

連接電線

運算放大器單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器示意圖

基于運算放大器的單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器電路的完整電路圖如下所示。

如您所見，我們使用 LM358 構建此電路，但您也可以使用 IC741 構建單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器，兩者將具有相同的電路并且應該類似地工作。

運算放大器單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器電路的測試

基于運算放大器的單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器電路的測試設置如上所示，如您所見，我們使用了一個帶有四個二極管和兩個電容器的變壓器來產生雙極性電源，我們使用了三個 10K 電阻，一個 4.7K電阻器、一個 10uF 電容器和一個用于構建電路的按鈕，即 LM358 運算放大器。電路的清晰圖像如下所示。