Oscillator Sosaíoch: Cén mian atá air? (Agus Conas a Oibríonn sé)

Réimse: Bunús Eileacraíochta

China

Cén fáth é Oscillator Relaxation?

Is ciorcal oscilaithe neamhshíniúil í an t-oscillator relaxation atá in ann cláir amháin shínithe a ghiniúint. Inveneoirí an oscillator relaxation iad Henri Abraham agus Eugene Bloch le tuilleadh vacuim le linn an Chéad Chogadh Domhanda.

Raghnaidtear na n-oscillators go dtí dhá chatagóir éagsúla; oscillators síniúla (do chlár sínithe) agus oscillators relaxation (do chlár neamhsínithe).

Caithfidh sé clár sínithe agus rialta a thabhairt do chlár neamhsínithe cosúil le triantánacha, cearnógacha, agus réchtachacha ag a mbothar.

Ní mór an dheitheanas a bheith ag an t-oscillator relaxation a bhfuil eilimintí neamhshíniúla ann cosúil leis an transistor, Op-Amp, nó MOSFET agus eochairdhonnacha stórála fuinnimh cosúil leis an capacitor agus inductor.

Chun ciorcal a chruthú, tá an capacitor agus an inductor ag luchtú agus ag scuabadh leanúnach. Agus is de thoradh an constant ama é an frequency an chiorcail nó an tréimhse oscilaithe.

Cén Dócha a Ngaireann Oscillator Relaxation?

Tá eochairdhonnacha stórála fuinnimh cosúil leis an capacitor agus an inductor sa t-oscillator relaxation. Tá na héileanna seo á luchtú ag foinse agus ag scuabadh trí locht.

Bhaintear an fomracht den chlár amháin shínithe ón t-oscillator relaxation ón constant ama den gciorcal.

Roghnaighmid sampla chun obair an t-oscillator relaxation a thuiscint.

Anseo, tá capacitor ceangailte idir bolg agus battéar. Tá an circuit seo aitheanta freisin mar an circuit flasher nó RC relaxation oscillator.

Tá an battéar ag luchtú an capacitor trí réisistéir. Le linn an capacitor a bheith á luchtú, fanann an bolg i stád OFF.

Nuair a shroicheann an capacitor a luach pragmhadh, déanann sé díolú trí an bolg. Mar sin, le linn an capacitor a bheith á dhíolú, tá an bolg ag lonrú.

Nuair a bhíonn an capacitor díolta, tosóidh sé arís ag luchtú ón fhuinneog. Agus fanann an bolg i stád OFF.

Mar sin, is leanúnach agus réadúil an próiseas luchtaithe agus díoltaithe an capacitor.

Is é an t-am constant a chuireann am luchtaithe an capacitor. Agus is é an t-am constant atá bunaithe ar luach an réisistéir agus an capacitor do an circuit RC.

Mar sin, is é luach an réisistéir agus an capacitor a chuironn an ráta flash an bolg.

Is mar a léirítear sa diagram thíos na formlaí ar feadh an bolg.

rc relaxation oscillator waveform — Formlaí RC Relaxation Oscillator

Chun an output form láidir a rialú, úsáidtear eilimintí neamhlinnéacha sa circuit.

Diagram Circuit Relaxation Oscillator

Tá eilimint neamhlinnéach sa diagram circuit relaxation oscillator chun formálacha éagsúla output a ghiniú. De réir úsáide na ndeasa eilimintí neamhlinnéacha, clúdaítear trí chineál de diagram circuit relaxation oscillator.

Op-Amp Relaxation Oscillator

Is é an t-oscillator róinnt Op-Amp in ainm eile astable multivibrator. Úsáidtear é chun cinnimí cearnacha a ghiniúint. Tá an diagram cearte ar an oscillator róinnt Op-Amp léirithe sa tsílín thíos.

Tá capacitor, résistoirí agus Op-Amp sa chircuit seo.

Tá an teirmeán neamhiondúil Op-Amp ceangailte le circuit RC. Mar sin, is é an voltag capacitor VC an ceann céanna leis an voltag ag an teirmeán neamhiondúil V- Op-Amp. Agus tá an teirmeán iondúil ceangailte leis na résistoirí.

Nuair a úsáideann tú an Op-Amp le feedback dearfach, mar atá léirithe sa diagram ciorruithe, is é an circuit ná an Schmitt trigger.

Nuair atá V+ níos mó ná V-, is é an voltag output +12V. Agus nuair atá V- níos mó ná V+, is é an voltag output -12V.

Do chomhdhámh tosaigh, ag am t=0, déanaimis a rá go bhfuil an capacitor iomlán scartha. Mar sin, is é an voltag ag an teirmeán neamhiondúil V-=0. Agus is é an voltag ag an teirmeán iondúil V+ cothrom le βVout.

$\beta = \frac{R_2}{R_2+R_3}$

Chun go deas é an ríomh, déanaimid súil leis gur comhionann R2 agus R3. Mar sin, β=2 agus βVout=6V. Mar sin, ósclófar agus díchólfar an condansáir go dtí 6V.

$t=0; \quad V- = 0V; \quad V+=+6V; \quad V_{OUT}=+12V$

In ionad seo, is níos mó V+ ná V-. Mar sin, voltáil bhreise Vout=+12V. Agus thosaíonn an condansáir ag ósclú.

Nuair a bhíonn voltáil an chondansára níos mó ná 6V, is níos mó V- ná V+. Mar sin, athraíonn an voltáil bhreise go -12V.

$V- > 6V, \quad V+=6V, \quad V_{OUT}=-12V$

Le linn seo, athraíonn voltais an tearmáin inbhéarta a chineál. Mar sin, V+ = -6V.

Anois, déanann an condansadóir díchárlú go dtí -6V. Nuair atá voltais an chondansadóra níos ísle ná -6V, is mó V+ ná V- arís.

$V+ = -6V; \quad V-<-6V, \quad V+>V-$

Mar sin, athraíonn voltais an tsolais arís ó -12V go +12V. Agus thosaíonn an condansadóir arís ag lánú.

Mar sin, gníomhaíonn an chéim lánú agus díchárlú an chondansadóra chun gineadh shínsearach agus iarrachtach cianchúil ar an tearmán solais, mar atá léirithe sa bhfigure thíos.

op amp relaxation oscillator waveform — Ciancúl Oscillaitheoir Rólánu Op-Amp

Bhíonn an tréimhse freisin den fhorbairt chun tosaigh ag brath ar am lánúin agus am uachtúin an condansaitheora. Agus bhíonn am lánúin-agus-uachtúin an condansaitheora ag brath ar consant ama an chúirt RC.

Oscillator UJT Relaxation

Úsáidtear UJT (unijunction transistor) mar ghné sheachadáin sa oscillator relaxation. Tá diagram an chúirt UJT relaxation oscillator léirithe sa fhuigheall thíos.

Tá teirminéal an emitheora UJT ceangailte le resistor agus condansaitheoir.

Maidir linn go bhfuil an condansaitheoir dúnta ar dtús. Mar sin, tá voltas an chondansaitheora nialas.

$V_C = 0$

Sa staid seo, fanann UJT IFO. Agus thosaíonn an condansaitheoir ag lánú trí resistor R de réir an cothromóide thíos.

$V = V_0 (1-e^\frac{-t}{RC})$

Leanann an condansaithe ar aghaidh le lánúntas go dtí go éireann sé chun an t-oltarfhóid mhéide is féidir VBB.

Nuair atá an oltarfhóid ar an gcondansaithe níos mó ná an t-oltarfhóid soláthraithe, cuireann sé in iompar an UJT ON. Ansin, díchraíonn an condansaithe agus thosaíonn sé ag déanamh uchtú trí R1.

Leanann an condansaithe ar aghaidh le huchtú go dtí go éireann an t-oltarfhóid chun an oltarfhóid bhaile (VV) den UJT. Ina dhiaidh sin, cuireann an UJT in iompar OFF agus thosaíonn an condansaithe ag lánúntas.

Mar sin, cruthaíonn an próiseas lánúntais agus uchtú an condansaithe formlíne sábhálach ar an gcondansaithe. Agus léiríonn an oltarfhóid ar R2 le linn uchtú an condansaithe agus fhanann sé ina neamhchiall le linn lánúntais an condansaithe.

Léirítear an formlíne oltarfhóid ar an gcondansaithe agus ar R2 sa fíogaire thíos.

ujt relaxation oscillator waveform — Formlíne Oscillator Sástacht UJT

Treocht Oscillator Sástacht

Bhaintíonn an feirinneacht an t-oscillator róinnt ar an am luchtú agus scartha an condansaitheora. I dciúr RC, déanann an consantamh ama an t-am luchtú agus scartha a chinneadh.

Feirinneacht an Oscillator Róinnte Op-Amp

I n-oscillator róinnte Op-Amp, tá R1 agus C1 ag cur leis an feirinneacht an t-oscillation. Mar sin, do feirinneacht íseal, tá muid ag teastáil ó thréimhse níos faide don luchtú agus scartha an condansaitheora. Agus do thréimhse fada luchtú agus scartha, ní mian linn R1 agus C1 níos mó a shocrú.

De réir choinníoll, luach beag de R1 agus C1 cuireann feirinneacht ard oscillation.

Ach, i gcúlú na feirinneacht, is ról tábhachtach atá ag an resistor R2 agus R3. Tá sé seo mar gur socróidh na resistorí seo an voltagh greannú an condansaitheora, agus luchtóidh an condansaitheora suas go dtí an leibhéal voltagh seo.

Má tá an voltagh greannú íseal, is níos tapa an tréimhse luchtú. Mar a chomhairle, má tá an voltagh greannú airde, is níos moille an tréimhse luchtú.

Mar sin, bhaintíonn an feirinneacht an t-oscillation ar luach R1, R2, R3, agus C1. Is é an fórmola feirinneacht an oscillator róinnte Op-Amp;

$f = \frac{1}{2 \times R_1 \times C_1 \times ln (\frac{1+k}{1-k})}$

Cáit,

$k = \frac{R_2}{R_2+R_3}$

I roinnt mór na dteideal, is é R2 agus R3 an chéad ábhar chun dearadh agus ríomh a dhéanamh.

$R_2 = R_3 = R$

$k = \frac{R}{2R} = \frac{1}{2}$

$f = \frac{1}{2 \times R_1 \times C_1 \times ln (\frac{1+\frac{1}{2} }{1-\frac{1}{2} })}$

$f = \frac{1}{2 \times R_1 \times C_1 \times ln (3)}$

$f = \frac{1}{2.2 \times R_1 \times C_1}$

Ag an bheith ag cur luachanna ar R1 agus C1, is féidir linn an t-úinéad oscileála den osciladóir sásaithe Op-Amp a aimsiú.

Úinéad UJT Sásaithe Osciladóir

Sa osciladóir sásaithe UJT, tá an t-úinéad freisin ina dhíth ar an gcircuit RC. Mar atá léirithe sa diagram circuit UJT sásaithe, is modhnaithe corra R1 agus R2. Agus tá an t-úinéad oscileála ina dhíth ar an resistor R agus capacitor C.

Is é an fhoirmle do úinéad UJT sásaithe osciladóir:

$f = \frac{1}{RC ln(\frac{1}{1-n})}$

Áit;

n = Córas stand-off intrínseach. Agus tá luach n idir 0.51 go 0.82.

$n = \frac{R_1}{R_1 + R_2}$

Chun an UJT a chosadh, is é an voltaíocht íosta atá de dhíth

$V = n V_{BB} + V_D$

Áit,

VBB = fóirithint voltaíochta

VD = scáil diodach idir an t-éileamh agus an bonn-2

Tá luas na reisistéir R teoranta i gceantar seo.

$max = \frac{V_{BB}-V_P}{I_P} \quad min=\frac{V_{BB}-V_V}{I_V}$

Ar,

VP, IP = pic amhailtach agus coraint

VV, IV = sruthluíocht agus coraint talún

Ceannródaí Sásaithe Cothromóide Difrinniúla

Sa léaráid chiorcail an cheannródaí sásaithe, tá luasaim R2 agus R3 cothrom. Mar sin, de réir rialacha roinnt voltaíochta;

$V_+ = \frac{V_{out}}{2}$

V– fágtar ómhaile agus cothromóide difreálta an condansadóra;

$\frac{V_{out}-V_-}{R} = C \frac{dV_-}{dt}$

Tá dhá réiteach ar an chothromóid difreálta seo; réiteach parciúil agus réiteach homogéadach.

Do réiteach parciúil, is consant é V–. Muidhmiúcháin gur A é V–. Mar sin, is nialas an difríochtú consant,

$\frac{dV_-}{dt} = \frac{dA}{dt} = 0$

$\frac{A}{RC} = \frac{V_{out}}{RC}$

$V_{out} = A$

Do réims homogéide, úsáil an Laplace transform den chuid eile thíos;

$\frac{dV_-}{dt} +\frac{V_-}{RC} = 0$

$V_- = Be^{\frac{-1}{RC}t}$

Is í V– an iomlán de réiteach áirithe agus réiteach homogéide.

$V_- = A + Be^{\frac{-1}{RC}t}$

Chun go gheobhá B, teastaíonn uainn an chéim tosach a mheas.

$t=0; \quad V_{out} = V_{dd}; \quad V_-=0$

$0 = V_{dd} + Be^0$

$B = -V_{dd}$

Mar sin, is é seo an t-ionadúchán deiridh ar V-;

$V_- = V_{out} - V_{dd} e^{\frac{-1}{RC}t}$

Comhdháileoir vs Op-Amps

Úsáidtear comhdháileoir in ionad Op-Amp freisin. Mar atá leis an Op-Amp, tá na comhdháileoirí deartha chun a bheith druidte ó thineál go thineál.

Tá am lárach agus am titim níos luaithe ag an comhdháileoir ná ag an Op-Amp. Mar sin, is oiriúnach i bhfad níos mó an comhdháileoir do chiorcal osciléadóireachta ná an Op-Amp.

I gcás an Op-Amp, tá imeachtaí push-pull aige. Mar sin, más Op-Amp atá á úsáid agat, níl gá le réasaithe pull-up. Ach más comhdháileoir atá á úsáid agat, caithfidh tú réasaithe pull-up a úsáid.

Aimsíonn Osciléadóirí Sástacht

Úsáidtear osciléadóirí sástacht chun comhartha uaireola intiúil a ghiniúint do chiorcal digiteach ar bith. Úsáidtear iad freisin sa liosta tríocha thíos.