Afslappningsoskili: Hvað er það? (Og hvernig virkar það)

Svæði: Grunnar af elektrú

China

Hvað er afsláttar oscillator?

Afsláttar oscillator er skilgreindur sem ólínuleg vélbúnaðsrás sem getur framleiðið endurtaka og reglulega útburðarskýrslu sem ekki er sínuslaga. Afsláttar oscillator var uppfunnin af Henri Abraham og Eugene Bloch með notkun vakuumröðs í fyrstu heimsstyrjöldinni.

Oscillators eru flokkuð í tvær mismunandi flokkar; línulegar oscillators (fyrir sínuslaga bili) og afsláttar oscillators (fyrir ósínuslaga bili).

Það verður að veita endurtaka og reglulega skýrslu fyrir ósínuslaga bili eins og þríhyrnings-, ferning- og rétthyrningsbili á úttaki sínu.

Uppbygging afsláttar oscillators verður að innihalda ólínuleg efni eins og transistor, Op-Amp eða MOSFET og orkaupptökuefnin eins og kapasítör og induktor.

Til að framleiða hringferð, hlaða kapasítör og induktor samfelldlega og sleppa svo aftur. Frekvens hringferðarinnar eða tímaoscillationsins fer eftir tímastofnun.

Hvernig virkar afsláttar oscillator?

Afsláttar oscillator inniheldur orkaupptökuefnin eins og kapasítör og induktor. Þessi efnin eru hlaðnir af upphafi og sleppa svo aftur gegnum hendingu.

Litur útburðarskýrslunnar af afsláttar oscillator fer eftir tímastofnun rásarinnar.

Skiljum hvernig afsláttar oscillators virka með dæmi.

rc relaxation oscillator — RC Relaxation Oscillator

Hér er spennubundið tengt á milli ljósar og batterís. Þessi rás er einnig þekkt sem blinkararás eða RC afslökunarvirki.

Batteríð hleður spennubundiðum í gegnum viðmiðara. Á meðan spennubundið er hlaðið, verður ljósið haldið slökkt.

Þegar spennubundið nálgast skilgreind gildistöfa, slekkt er það í gegnum ljós. Þannig glimmar ljósið á meðan spennubundið er slekkt.

Þegar spennubundið er slekkt, byrjar það aftur á að hlaða frá uppruninu. Og ljósið verður slökkt.

Svo er ferli hleðslu og slekkings spennubundins samhengilegt og reglulegt.

Hleðslutíminn spennubundans er ákveðinn af tímafastanum. Ogg tímafastinn fer eftir gildi viðmiðarans og spennubundans fyrir RC rásina.

Því miður, frekari blinkun ljóssins ákveðist af gildi viðmiðarans og spennubundans.

Skyggnaförin yfir ljósinu er sýnd á myndinni hér fyrir neðan.

rc relaxation oscillator waveform — RC Afslökunarvirki Skyggnaför

Til að stjórna úttaksskyggnunni eru notaðar ólínuverkar í rásinni.

Myndrænn afslökunarvirki

Myndrænn afslökunarvirkir inniheldur ólínuverka til að framleiða mismunandi tegundir af úttaksskyggnun. Samkvæmt notkun ólínuverka, er afslökunarvirki flokkaður í þrjár tegundir af myndrænum skipulögum.

Op-Amp Relaxation Oscillator

Op-Amp afslöppunaróska er einnig þekkt sem óstöðug margfaldari. Hún er notuð til að búa til ferningsbylgjur. Tengingarskema op-amp afslöppunaróska er sýnt á myndinni hér fyrir neðan.

Þessi gekk inniheldur vefjara, viðtökur og op-amp.

Óinnskipulegur tengill op-amp er tengdur við RC gekk. Þannig er spennan á vefjanum VC sú sama og spennan á óinnskipulegum tengli V- op-amp. Og innskipulegi tengill er tengdur við viðtökurnar.

Þegar op-amp er notaður með jákvæðri endursenda, eins og sýnt er á tengingarskemanu, er gekkin þekkt sem Schmitt trigger.

Þegar V+ er stærri en V-, er úttaksspenningin +12V. Og þegar V- er stærri en V+, er úttaksspenningin -12V.

Fyrir upphafsskilyrði, á tíma t=0, gerum ráð fyrir að vefjarinn sé fullkomlega tómur. Þannig er spennan á óinnskipulega tenglinum V-=0. Og spennan á innskipulegu tenglunum V+ er jöfn βVout.

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

Til að gera reikninga ljósan, við tökum fram að R2 og R3 séu sömu. Svo, β=2 og βVout=6V. Svo, kapacítan mun hleðast og sleysta upp í 6V.

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

Undir þessum skilyrðum er V+ stærri en V-. Svo, úttaksspanningurinn Vout=+12V. Og kapacítan byrjar á að hleðast.

Þegar spennan á kapacítan er stærri en 6V, er V- stærri en V+. Því breytist úttaksspanningurinn í -12V.

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

Á þessu skilyrði breytir spenna við andhverfanlega spennubundi sína. Svo er V+=-6V.

Nú slekktur kondensatorn upp í -6V. Þegar spennan í kondensatornum er minni en -6V, er V+ aftur stærri en V-.

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

Þannig breytist úttaksspennan aftur frá -12V til +12V. Og aftur byrjar kondensatorinn að hlaða.

Svo myndar hlaðing og slekkningarkvika kondensatorsins reglulega og endurtaka ferningsbili á úttakspunktinum, eins og sýnt er á myndinni hér fyrir neðan.

op amp relaxation oscillator waveform — Ferningsbil op-amp afslapan rífrar

Útfærslunni bilið er háð laddunar- og afleitnutímanum á kondensatorinum. Laddunar-og afleitnutíminn fyrir kondensatorinn er háður tímafastanum í RC-strokinu.

UJT Relaxation Oscillator

UJT (einstengingartransistor) er notaður sem skiptingaraðgerð í afslökkunarvél. Skema af UJT afslökkunarvél er sýnt í myndinni hér fyrir neðan.

Emitter spurningur UJT er tengdur við raðstilla og kondensator.

Við gerum ráð fyrir að upphaflega sé kondensatorinn óladdur. Þá er spennan í kondensatornum núll.

$V_C = 0$

Undir þessu skilyrði er UJT slökkt. Kondensatorinn hefst síðan að laddast gegn raðstillinum R eftir jöfnunni hér fyrir neðan.

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

Spennið á spennubundið heldur áfram að hækka þar til það nálgast hámarksþrýstinginn VBB.

Þegar spennið yfir spennubundið er stærra en sitt spenna, gerir það UJT að verða virkt. Þá hættir spennubundið að hækka og byrjar að sleppa í gegnum viðbótar R1.

Spennubundið heldur áfram að sleppa þar til spennið yfir spennubundið nálgast dalaspennið (VV) af UJT. Eftir það slökkt á UJT og byrjar spennubundið að hækka.

Þannig myndar ferlið af hækkun og sleppingu spennubundsins sagteeth-líkan yfir spennubundið. Og spennan sem birtist yfir viðbót R2 á meðan spennubundið sleppir og er núll á meðan spennubundið er að hækka.

Spennalínan yfir spennubundið og viðbót R2 er sýnd á myndinni hér fyrir neðan.

ujt relaxation oscillator waveform — UJT Relaxation Oscillator Waveform

Hvilestillingsoscillators frekvens

Frekvensi afsláttaróskaðra er háð hleðslu- og losunartíma kóndensatorans. Í RC rásinni ákveður hleðslu- og losunartími tímastöfuna.

Frekvensi afsláttaróskaðra með Op-Amp

Í afsláttaróskaðra með Op-Amp hefur R1 og C1 áhrif á frekvensina. Til lágra frekvensa þurfum við lengri tíma til að hleða og losa kóndensatorann. Og fyrir langan hleðslu- og losunartíma þarf að stilla stærri gildi fyrir R1 og C1.

Samanburðarlega, lægra gildi fyrir R1 og C1 valdi hærra frekvensi.

En, í reikningi frekvensar, spila spennubandar R2 og R3 mikilvæg hlutverk. Þessir spennubandar ákveða spänningarskilmála kóndensatorans, og kóndensatorn hleður upp í þennan spänningarskilmála.

Ef spänningarskilmálið er lægra, er hleðslutíminn hröðari. Sama má segja, ef spänningarskilmálið er hærra, er hleðslutíminn síðari.

Því er frekvensi afsláttaróskaðrans háð gildum R1, R2, R3, og C1. Og formúlan fyrir frekvens afsláttaróskaðra með Op-Amp er;

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

Þar sem,

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

Í mesta öllum tilvikum eru R2 og R3 sömu til að einfalda hönnun og reikning.

$R_2 = R_3 = R$

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

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

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

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

Með því að setja gildin á R1 og C1, getum við fundið sveiflunartíma Op-Amp afslappningsósilla.

Tíðni UJT afslappningsósilla

Í UJT afslappningsósilla er tíðnin einnig háð RC stræk. Svo sem sýnt er í straumskerfi UJT afslappningsósilla, eru spennubundið R1 og R2. Tíðnin af sveiflu er háð spennum R og kapasítum C.

Formúlan fyrir tíðni UJT afslappningsósilla er:

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

Þar sem:

n = Intrinsic stand-off hlutfall. Gildið á n liggur milli 0.51 til 0.82.

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

Til að slá á UJT þarf að minnsta kosti spenna;

$V = n V_{BB} + V_D$

Þar sem,

VBB = flutningsspenna

VD = innri diódsleit fyrir milli útgefandar og grunnstöðvar 2

Gildi viðmiðunar R er takmarkað með eftirtöldu bili.

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

Þar sem,

VP, IP = toppspenna og straumur

VV, IV = dalsspenning og straumur

Diffræðijafna afþreyingaroskeldis

Í skemaskýringu afþreyingaroskeldis hafa spennubundlar R2 og R3 jafn gildi. Þannig, eftir reglum spennudelingar:

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

V– fæstast með ohm’s lögum og deildajöfnu fyrir lyklager;

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

Það eru tvö lausnir á þessari deildajöfnu; sérlausn og samhverf lausn.

Fyrir sérlausn er V- fasti. Fara út frá að V– = A. Þar af leiðandi er deild af fasti núll,

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

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

$V_{out} = A$

Fyrir samhverfu lausn, notaðu Laplace-ummyndun fyrir eftirtöldu jöfnu;

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

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

V– er summa sérstaka og samhverfu lausna.

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

Til að finna gildið B þurfum við að meta upphaflegu skilyrðin.

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

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

$B = -V_{dd}$

Svo eru lausn á V-:

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

Samanburður á samanburðaraflum og forstæðingaflum

Samanburðarafl er einnig notað í stað forstæðingafls. Samanburðarafl er hannað til að vera stýrt frá spennubundi til spennubunds eins og forstæðingafl.

Samanburðarafl hefur hraðari stíg- og falltíma en forstæðingafl. Þar af leiðandi er samskiptarafl meðal betri val en forstæðingafl fyrir sveifluhring.

Í tilviki forstæðingafls, þá hefur það push-pull úttak. Ef þú ert að nota forstæðingafl, þá er ekki nauðsynlegt að nota pull-up motstanda. En ef þú ert að nota samskiptarafl, þá verður að nota pull-up motstanda.