Oscillatur tal-Rilaxx: Xi Hu? (U Kif Jfunzjonix)

Camp: Elektriku Bażiku

China

X’huwa l-Relaxation Oscillator?

Il-relaxation oscillator huwaċ-ċirkit tal-oscillator elektroniku non-linear li jistgħu jġeneraw segnali ripetitivi mhumiex sinusoidali. Il-relaxation oscillator inventat minn Henri Abraham u Eugene Bloch bl-użu ta’ tub vuotju waqt il-Ġwerra tan-1.

L-oscillators jkunu kategorizzati fi żewġ kategoriji differenti; oscillators linearji (għal waveforms sinusoidali) u relaxation oscillators (għal waveforms mhumiex sinusoidali).

Huwa għandu jfornixxi segnal periodiku u ripetitiv għal waveforms mhumiex sinusoidali bħal triangular, square, u rectangular waves fil-output tiegħu.

Id-disenj tal-relaxation oscillator għandu jinkludi elementi non-linear bħal il-transistor, Op-Amp, jew MOSFET u dispożitivi ta’ storja ta’ enerġija bħal il-capacitor u l-inductor.

Biex jiġi prodott siklu, il-capacitor u l-inductor jiġu ċarġa u disċarġa kontinwament. U tfrekwenza tas-siklu jew il-perjodu ta’ oscillazzjoni jidher mill-time constant.

Kif Jiffa l-Relaxation Oscillator?

Il-relaxation oscillator jilġo dispożitivi ta’ storja ta’ enerġija bħal il-capacitor u l-inductor. Id-dispożitivi dawn jiġu ċarġa minn sors u jiġu disċarġa permezz ta’ load.

Is-silġ tal-output waveform tal-relaxation oscillator jiddipendi mill-time constant tal-circuit.

Ħalli nifhmu kif jiġi l-oscillator fit-tilgħa ta’ esempju.

Hawnhekk, kapasituri huwa mekkunċess bejn ħalġa u baateria. Din il-kirkit tista' tkun mmorża bħala kirkit tal-flash jew RC relaxation oscillator.

Il-baateria tiċċarġa l-kapasituri permezz tal-resistor. Waqt li l-kapasituri jkun qiegħed jiċċarġa, l-ħalġa tkun f’istat OFF.

Meta l-kapasituri tispiċċa l-valur tagħha tas-silġ, tiskonċenja permezz tal-ħalġa. Għalhekk, waqt li l-kapasituri tispiċċa, l-ħalġa tkun qed tħoss.

Meta l-kapasituri tkun misponnija, tibda tjiċċarġa mill-ispirazzjoni sittien. U l-ħalġa tkun f’istat OFF.

Għalhekk, il-proċess ta’ ċarġa u skonċenjar tal-kapasituri huwa kontinwu u periodiku.

It-tul ta’ ċarġa tal-kapasituri jiddetermina mill-kostanti tal-ħin. U dik kostanti tintużża mill-valur tal-resistor u kapasituri għal kirkit RC.

Għalhekk, it-taxxa ta’ flash tal-ħalġa tiddeċiedi mill-valur tal-resistor u kapasituri.

Il-formi tal-ondulet fuq l-ħalġa huma kif jsibu fis-silġ t'hawn taħt.

rc relaxation oscillator waveform — Forma tal-Ondulet tal-RC Relaxation Oscillator

Biex tikontrolla l-forma tal-ondulet tal-output, jintużaw elementi non-linear fil-kirkit.

Diagramma tal-Kirkit tal-Relaxation Oscillator

Id-diagramma tal-kirkit tal-relaxation oscillator tinsab bi dispożitiv non-linear biex tgħenija suġġett differenti tal-forma tal-ondulet tal-output. Skond l-użu tal-dispożitiv non-linear, it-tajp tal-relaxation oscillator iklassifikaw fis-suġġetti tat-tliet diagrammi tal-kirkit.

Op-Amp Relaxation Oscillator

L-opamp relaxation oscillator huwa wkoll miftuh bħal astable multivibrator. Huwa jintużaw biex jġeneraw fiqra tal-metil. Id-drawiġ tas-silġ tal-opamp relaxation oscillator turi f’l-figura hawn taħt.

Din is-silġ għandha kondensatur, resistors, u opamp.

It-terminal mhux invertit tal-opamp hija magħmula ma’ s-silġ RC. Għalhekk, il-volttagġ tal-kondensatur VC huwa l-istess bħal ivolttagġ fil-terminal mhux invertit V- tal-opamp. U it-terminal invertit huwa magħmula mal-resistors.

Meta l-opamp jintużaw ma’ feedback pożittiv, kif turi f’drawiġ is-silġ, is-silġ ssintitija bħal Schmitt trigger.

Meta V+ ikun akbar minn V-, il-volttagġ tal-output huwa +12V. U meta V- ikun akbar minn V+, il-volttagġ tal-output huwa -12V.

Għal l-kondizzjoni inizjali, fl-ħin t=0, supponi li l-kondensatur huwa ħal mill-baħar. Għalhekk, il-volttagġ fit-terminal mhux invertit huwa V-=0. U l-volttagġ fit-terminal invertit V+ huwa daqs βVout.

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

Biex jingħad il-kalkul l-iżjed, nissoponu li R2 u R3 huma l-istess. Allura, β=2 u βVout=6V. Allura, il-kondensatur se jilgħas u jiġsel sal-6V.

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

Fl-kundizzjoni din, V+ huwa akbar minn V-. Allura, it-talba tal-voltiġġ Vout=+12V. U l-kondensatur jibda jagħfas.

Meta volt iċ-ċarika huwa akbar minn 6V, V- huwa akbar minn V+. Allura, it-talba tal-voltiġġ timxi -12V.

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

Fl-Aqwa, tivoltaġġ tal-voltiż tal-terminal inverż għal l-istess direzzjoni. Allura, V+=-6V.

Issa, il-kondensatur jiskarġa sa -6V. Meta l-voltiż tal-kondensatur hu aktar ħalih minn -6V, wara V+ ikun akbar minn V-.

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

Allura, mill-ġdid il-voltiż tal-output jibdel minn -12V għal +12V. U mill-ġdid, il-kondensatur jibda jikkarġa.

Allura, il-ciklu ta' ikkarġa u iskarġa tal-kondensatur jipproduli onda kwadrata periodika u ripetitiva fil-terminal tal-output, kif tara fis-silġ li ġejja hawn taħt.

op amp relaxation oscillator waveform — Onda Kwadrata tal-Op-Amp Relaxation Oscillator

Il-frekwenza tal-forma d'onda tal-output tintilef minn is-silġ u t-tiflaħ tas-kondensatur. U l-ħin tas-silġ u t-tiflaħ tas-kondensatur tintilef minn il-kostanti ta' ħin tar-RC circuit.

UJT Relaxation Oscillator

UJT (unijunction transistor) jiżvilġi bħala dispożitiv tas-silġ fl-oscillator tal-relaxation. Id-diagram tat-trass ta' l-oscillator tal-relaxation ta' l-UJT huwa mostrat fil-figura hawn taħt.

It-terminal tal-emittent ta' l-UJT hija mikonnessa ma' resistor u kondensatur.

Nassummu li ftit il-kondensatur huwa tiflah. Għalhekk, il-voltàġġ tal-kondensatur huwa żero.

$V_C = 0$

Fl-kundizzjoni din, l-UJT jiżbilgħa OFF. U l-kondensatur ibda jsilġi permezz tal-resistor R skont l-equazzjoni hawn taħt.

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

Il-kondensatur tibqa' jiġbil sa qabel ma jispiċċa l-volttagġ massimu VBB.

Meta l-volttagġ fuq il-kondensatur huwa akbar mill-volttagġ furnit, dan jagħti l-possibilità li l-UJT jiġi switxat ON. Wara dawk, il-kondensatur jistoppi jiġbil u ibda' jiġbil fil-invers traż l-resistor R1.

Il-kondensatur tibqa' jiġbil fil-invers sa meta l-volttagġ tal-kondensatur isir l-volttagġ tal-valley (VV) tal-UJT. Wara dawk, l-UJT jiġi switxat OFF u ibda' jiġbil il-kondensatur.

Li għalhekk, il-proċess ta' jiġbil u jiġbil fil-invers tal-kondensatur jġeniera waforma ta' segwal fil-kondensatur. U l-volttagġ jappara fuq ir-resistor R2 waqt il-jiġbil fil-invers tal-kondensatur u jirriman nul durante l-jiġbil tal-kondensatur.

Il-waforma tal-volttagġ fuq il-kondensatur u l-resistor R2 hija mostrata fis-silġ ta' hawn taħt.

ujt relaxation oscillator waveform — Waforma tal-Oscillator Relaxation tal-UJT

Frequenza tal-Oscillator Relaxation

Il-frequenza tal-Relaxation Oscillator tintgħal mill-ħin ta’ tiflaċċar u tixxir tas-kondensatur. Fl-ċirkwit RC, l-ħin ta’ tiflaċċar u tixxir jiddeċieda mill-kostanti tan-ħin.

Il-Frequenza tal-Op-Amp Relaxation Oscillator

Fl-Op-Amp relaxation oscillator, il-R1 u C1 jiġu kontributi għall-frequenza tal-osilazzjoni. Għalhekk, għal osilazzjoni b'frequenza żgħira, għandna nużu ħin twil iktar għal tiflaċċar u tixxir tas-kondensatur. U għal ħin twil ta’ tiflaċċar u tixxir, għandna nissettu R1 u C1 akbar.

B'mod simili, valur żgħir ta’ R1 u C1 jagħmel osilazzjoni b'frequenza akbar.

Imma, fl-iktar kbir ta’ frequenza, ir-resistor R2 u R3 wkoll jagħmlu ruħhom importanti. Minħabba li dawn ir-resistors jiġu dediċati għal vottagġ tar-ħaddiem tas-kondensatur, u tas-kondensatur se tfleċċa sal-livell ta’ din il-vottagġ.

Jekk il-vottagġ tar-ħaddiem huwa inqas, l-ħin ta’ tiflaċċar huwa veloċi. B'mod simili, jekk il-vottagġ tar-ħaddiem huwa akbar, l-ħin ta’ tiflaċċar huwa bagħal.

Għalhekk, il-frequenza tal-osilazzjoni tintgħal mill-valur ta’ R1, R2, R3, u C1. U l-formula tal-frequenza tal-Op-Amp relaxation oscillator hi;

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

Fejn,

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

Fl-aħħar is-silġ, R2 u R3 huma l-istess biex jisemplichu t-talba u l-każ.

$R_2 = R_3 = R$

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

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

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

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

Biex tħallim il-valuri ta' R1 u C1, nistgħu niffrux l-frekwenza tal-oscillator relaxazzjonali tal-Op-Amp.

Frekwenza tal-oscillator relaxazzjonali UJT

Fl-oscillator relaxazzjonali UJT, wkoll il-frekwenza tintuża mill-kirkit RC. Kif tara fil-diagram tal-kirkit tal-oscillator relaxazzjonali UJT, ir-resistori R1 u R2 huma resisori limitanti tal-kurrent. U l-frekwenza tal-oscillazzjoni tintuża mill-resistor R u l-kondensatur C.

Il-formula tal-frekwenza għal l-oscillator relaxazzjonali UJT hi:

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

Fejn;

n = rapporto intrinseco di stand-off. U l-valur ta' n jikteb bejn 0.51 sa 0.82.

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

Biex tifla l-UJT, il-volttagġ minimu meħtieġ huwa;

$V = n V_{BB} + V_D$

Fejn,

VBB = volttagġ tal-fornitura

VD = drop tal-diòdu intern bejn l-emettitur u l-terminali base-2

Il-valur tar-resistor R limita fil-lanġas segwenti.

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

F'hu,

VP, IP = votl immaġġini u kurrenti

VV, IV = votl immaġġini u kurrenti tal-valley

Ekwazzjoni Differenzjali tal-Oscillator ta' Relaxation

Fl-diagram tal-kirkit tal-oscillator ta' relaxation, ir-resistors R2 u R3 għandhom valuri ugwal. Allura, skond ir-regoli tal-voltage divider;

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

V– jidħu minn il-liġi ta’ Ohm u l-equazzjoni differenzjali tal-kondensatur;

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

Jeżistu żewġ soluzzjonijiet għal din l-equazzjoni differenzjali; soluzzjoni partikulari u soluzzjoni omogena.

Għal soluzzjoni partikulari, V- huwa kostant. Supponi V– = A. Għalhekk, id-differenziattiv tal-kostant huwa żero,

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

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

$V_{out} = A$

Għal soluzzjoni omogena, uża l-trasformazzjoni Laplace tal-iżjied equazzjoni;

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

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

V– huwa t-total ta' soluzzjonijiet partikulari u omogeni.

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

Biex tista' l-valur ta' B, huwa meħtieġ li nivvalwaw il-kondizzjoni inizjali.

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

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

$B = -V_{dd}$

Allura, soluzzjoni finale ta' V- huwa;

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

Comparator vs Op-Amps

Il-comparator jkun ukoll imorru instead tal-Op-Amp. Simili lill-Op-Amp, il-kompensaturi huma disegnati biex ikunu drivati rail-to-rail.

Il-comparator għandu waqt tas-silġ u tal-qalghas aktar veloċi mill-Op-Amp. Għalhekk, il-comparator huwa aktar adattat mill-Op-Amp għal dawk kċirkujt tal-osċillatur.

Fikselan tal-Op-Amp, huwa għandu outputs push-pull. Allura, jekk tiftakhar lil Op-Amp, mhux neċessarju li tuża resistor pull-up. Imma jekk tiftakhar lil comparator, huwa għandu jistenna li tuża resistor pull-up.

Aplikazzjonijiet ta' Relaxation Oscillators

Il-relaxation oscillators jintużaw biex jġenraw segnali tal-internal clock għal ħalija digital. Huma ukoll jitutbu f’l-applikazzjonijiet li jmissu hawn taħt.

Oscillatur tal-batjaġel tal-volt
Sistemi ta' Żgħir
Ġeneratur tas-sigla (biex jġenera sigliet tal-ġimgħa)
Stroboskopji
Ċirkwit bażati fuq tajristuri għall-avviż
Multivibraturi
Ricevitur tal-televiżjoni
Kontaturi

Dikjarazzjoni: Irrispetta l-oriġinali, l-artikoli tajba huma dawk li huma digni ta' kondividu, jekk hemm infringement jekk jogħġbok kontattja biex tħassar.

Agħti tipp u inkoraġixxi l-awtur!

Suġġetti:

Sistemi tal-Energija

Misurazzjoni Elettrika

Rigward l-esperji

Electrical4u

China

Area tal-espertizza

Basic Electrical

Artiklu professjonali

607