د ریلکسیشن اوسیلاتور: څه دی؟ (و څومره کار کوي)

فیلد: د اساسي برقو د خواصو

China

د وریکولیشن اوسیلاتور څه دی؟

د وریکولیشن اوسیلاتور په تعریف کې دا دی چې د ناخطي الکترونیکي سیرکویټ چې ناسینوسویډلی ورته خپلواکي او دوه تاریکي لړۍ جوړوي. د وریکولیشن اوسیلاتور هنري آبراهام او یوجين بلک چې د مګرس یوه څخه د واکوم تیوب استعمال کوونکې رامنځته کړ.

د اوسیلاتورونو دوه مختلفو شمېرو ته تقسیم شوي دي؛ د خطی اوسیلاتورونه (په سینوسویډلی ورته خپلواکي لپاره) او د وریکولیشن اوسیلاتورونه (په ناسینوسویډلی ورته خپلواکي لپاره).

دا باید د ناسینوسویډلی ورته خپلواکي په لاره مثل د مثلثي، د مربع او د مستطیلي ویوونه په پایلو کې د ورته خپلواکي لپاره د ورته او دوره په توګه خپلواکي ورکړي.

د وریکولیشن اوسیلاتور دیزاین باید د ناخطي عناصر شامل وي مثل د ترانزیستور، اوپ-آمپ، او موسفت او د انرژي غواړل د عناصر مثل د کنډینسر او اندکټر.

د یو چرخې جوړولو لپاره، د کنډینسر او اندکټر په مسلک کې د چارجن او دیچارجن په مسلک کې پیوسته کارول کیږي. او د چرخې فریکنس يا د اوسیلاتور دوره په وقتیه ثابت په پرتله منځتوب کیږي.

د وریکولیشن اوسیلاتور څه کار کوي؟

د وریکولیشن اوسیلاتور د انرژي غواړل د عناصر مثل د کنډینسر او اندکټر شامل دي. دا عناصر په مسلک کې د سورس څخه چارجن او په لوډ کې دیچارجن کیږي.

د وریکولیشن اوسیلاتور د پایلو کې د ورته خپلواکي شکل په مسلک کې د سیرکویټ د وقتیه ثابت په پرتله منځتوب کیږي.

د وریکولیشن اوسیلاتورونو د کارولو تشریح د یو مثال په مسلک کې سمون کړئ.

rc relaxation oscillator — RC Relaxation Oscillator

دا کې د کنډانسر د یکې لامپ او د بټرۍ ته وړاندې شوی دی. دا د سیرکیټ په نوم هم د ښکیل کولونکي سیرکیټ یا RC خلاصې اوسیلاتور په نوم پیژندل کیږي.

د بټرۍ له لارې کنډانسر د ریزیستانټ له واسطه چارګریږي. په کنډانسر چارګرنې کې لامپ خاموش وي.

په مخکې چې کنډانسر د خودې حد ته رسیږي، د لامپ له واسطه خالی شي. پس، په کنډانسر خالینې کې لامپ روښانه کیږي.

که کنډانسر خالی شي، دوباره د منبع له واسطه چارګریږي. او لامپ خاموش وي.

پس، د کنډانسر چارګرنې او خالینې پروسه مستمر او دوه وخته وي.

د کنډانسر چارګرنې وخت د وختی کنستانت له واسطه تعیین کیږي. او د وختی کنستانت د ریزیستانټ او کنډانسر څخه بسته دی.

پس، د لامپ ښکیل کولونکي وخت د ریزیستانټ او کنډانسر څخه بسته دی.

د لامپ په اړه د ویو فارمونه د شکلونه د زیرنوال شکل کې دیکه شوي دي.

rc relaxation oscillator waveform — RC Relaxation Oscillator Waveform

د ځاینې فارمونه چارګرولو لپاره د سیرکیټ کې غیر خطی عناصر کارول کیږي.

Relaxation Oscillator Circuit Diagram

د خلاصې اوسیلاتور د سیرکیټ شکل کې د مختلفو ځاینې فارمونو جوړولو لپاره د غیر خطی دستګاه کارول کیږي. د غیر خطی دستګاوه کارولو په پام کې، د خلاصې اوسیلاتور ته د سیرکیټ شکلونه د سه نوعیتونه توپیر کیږي.

آپ-امپ ریلکسیشن اوسیلاتور

آپ-امپ ریلکسیشن اوسیلاتور همچنین به عنوان استیبل ملتی‌وایبراتور شناخته می‌شود. این دستگاه برای تولید موج‌های مربعی استفاده می‌شود. نمودار مدار آپ-امپ ریلکسیشن اوسیلاتور در تصویر زیر نشان داده شده است.

op amp relaxation oscillator — آپ-امپ ریلکسیشن اوسیلاتور

این مدار شامل یک کندانسور، مقاومت‌ها و آپ-امپ است.

طرف غیر معکوس آپ-امپ با یک مدار RC متصل شده است. بنابراین، ولتاژ کندانسور VC همانند ولتاژ طرف غیر معکوس V- آپ-امپ است. و طرف معکوس با مقاومت‌ها متصل شده است.

وقتی آپ-امپ با بازخورد مثبت استفاده می‌شود، مانند آنچه در نمودار مدار نشان داده شده است، مدار به عنوان اشمیت تریگر شناخته می‌شود.

وقتی V+ بیشتر از V- است، ولتاژ خروجی +12V است. و وقتی V- بیشتر از V+ است، ولتاژ خروجی -12V است.

برای شرایط اولیه، در زمان t=0، فرض کنید که کندانسور کاملاً خالی شده است. بنابراین، ولتاژ طرف غیر معکوس V-=0 است. و ولتاژ طرف معکوس V+ برابر با βVout است.

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

حساب کولو سه په وړاندیز، ما په دې توګه وګورئ چې R2 او R3 یو بل هم دي. پس، β=2 او βVout=6V. پس، کاپاسیټر ته یې څخه 6V تر تل چارجو او ډکوږي.

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

دا توګه، V+ د V- څخه لوی دی. پس، خروجي ولټاژ Vout=+12V. او کاپاسیټر ته یې شروع کوي چارجول.

که کاپاسیټر ولټاژ 6V څخه لوی وي، V- د V+ څخه لوی دی. پس، خروجي ولټاژ ته -12V تبدیل کیږي.

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

دا وخت کې، اینورټنګ ترمینل ولټیج د پولاریتی لپاره تغییرات لري. پس، V+=-6V.

اوس، کندېسر -6V ترلاسه کوي. که کندېسر ولټیج -6V وروسته وي، دوباره V+ ډېر از V- وي.

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

پس، دوباره د خروجي ولټیج -12V تر +12V تبدیل شي. او دوباره کندېسر شارژ شروع کوي.

پس، کندېسر د شارژ او دیشارژ د دوره د خروجي ترمینل ته د منظم او تکراری مربعي ویف تولیدوي، هغه جمله د نښې وړاندې ښودل شوي دی.

op amp relaxation oscillator waveform — اوپ-امپ ریلاکسیشن اوسیلاتور ویف

د خروجی لارې د فریکوئنس په اړه د کنډینسر د شارژ او دیشارژ کولو وخت په پام کې نیول کیږي. او د کنډینسر د شارژ-دیشارژ کولو وخت د RC د مدار د وخت ثابت په پام کې نیول کیږي.

UJT Relaxation Oscillator

UJT (unijunction transistor) په ریلکسیشن اوشیلاتور کې د سویچ کولو دستاویز په توګه کارول کیږي. د UJT ریلکسیشن اوشیلاتور د مدار نمونه په زیرنوښت کې دیکه شوي دي.

د UJT د ایمیټر ترمینل د ریزیستانس او کنډینسر سره وصل شوی دی.

ما د اولویت په توګه د کنډینسر دیشارژ شوی وي. په دې توګه د کنډینسر ولټاژ صفر دی.

$V_C = 0$

په دې حالت کې، UJT بند وي. او د کنډینسر د ریزیستانس R له وړاندې شارژ شی د لاندې معادله په پام کې نیول کیږي.

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

کنډینر په دې وخت کې تیریږي او هغه د نورو سره د لازمې ولټژنې VBB ته رسیدوي.

که کنډینر په اړه ولټژنه د فراوړل شوي ولټژنې له مخې لوی وي، نو دا د UJT ته د روښانولو لپاره اجازه ورکوي. پسې کنډینر په تیرولو پای ته راوړي او په R1 اړخیز کې د تیرولو پروسه جوړوي.

کنډینر په دې وخت کې د تیرولو پروسه ته ورته کېږي او هغه د کنډینر ولټژنه د UJT د دره ولټژنې (VV) ته رسیدوي. پسې د UJT د روښانولو پروسه پای ته راوړي او د کنډینر د تیرولو پروسه جوړول شروع کېږي.

پسې د کنډینر د تیرولو او تیرولو پروسه د کنډینر په اړه د ګوټی شکل ولټژنې جوړوي. او د R2 اړخیز په اړه ولټژنه په کنډینر د تیرولو وخت کې پیښې کېږي او په دې وخت کې د کنډینر د تیرولو وخت کې صفر دی.

کنډینر په اړه او R2 اړخیز په اړه ولټژنې د زیرنوال شکل کې خپل شوي دي.

ujt relaxation oscillator waveform — UJT Relaxation Oscillator Waveform

Relaxation Oscillator Frequency

ریلکسیشن اوسیلاتور کې د فریکوونسی په دېپند لري د کنډینسر ته چارګول او ناچارولو لپاره وخت. د RC سرکټر کې، د چارګول او ناچارولو وخت د وخت ثابت له لارې سمېدل شي.

د Op-Amp ریلکسیشن اوسیلاتور فریکوونسی

د Op-Amp ریلکسیشن اوسیلاتور کې، R1 او C1 د اوسیلاتور فریکوونسی ته مشارکت کوي. په نړۍ کې، د کمتر فریکوونسی لپاره، موږ د کنډینسر ته چارګول او ناچارولو لپاره لوی وخت وړاندیز کړئ. او د لوی وخت چارګول او ناچارولو لپاره، موږ باید د R1 او C1 لوی قیمت وړاندیز کړئ.

همدا د R1 او C1 کوچني قیمت د لوی فریکوونسی اوسیلاتور ته اړتیا دی.

که همدا د فریکوونسی حساب کولو کې، ریزیستانټ R2 او R3 هم مهم رول وکړي. که دا ریزیستانټونه د کنډینسر ته د پراسرار ولټجزې وړاندیز کوي، او د کنډینسر په چارګولو کې دا ولټجه ته ځي.

که د پراسرار ولټجه کم وي، د چارګولو وخت زیات وي. همدا د پراسرار ولټجه لوی وي؛ د چارګولو وخت کمه وي.

په نړۍ کې، د اوسیلاتور فریکوونسی په R1, R2, R3, او C1 قیمتو توګه دی. او Op-Amp ریلکسیشن اوسیلاتور فریکوونسی فرمول دی؛

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

چیرې،

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

زه د ورته شرایطو کې، R2 او R3 د یو بل سره دی چې د طرح او حسابولو لپاره وړاندیز شوي وي.

$R_2 = R_3 = R$

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

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

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

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

د R او C1 د قیمتونو ورکولو سره، می توانیم Op-Amp relaxation oscillator د فرکانس په کشف کړو.

UJT Relaxation Oscillator د فرکانس

UJT relaxation oscillator کې، همدا د RC circuit په لارې د فرکانس به منځتوب کیدای شي. په UJT relaxation oscillator د برقی رسمې کې، R1 او R2 د کورنۍ محدود کونکي دندې دي. او د فرکانس د R او C په لارې منځتوب کیدای شي.

UJT relaxation oscillator د فرکانس د فرمول دا دی:

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

که:

n = د اصلي stand-off نسبت. او n د قیمت 0.51 تر 0.82 کې شتون لري.

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

د UJT روښانولو لپاره، کمترین ولټی داسې ده؛

$V = n V_{BB} + V_D$

که:

VBB = پراودولو ولټي

VD = داخلی دیود د ایمیټر او بیس-۲ ترمینل ترمنځ د ولټي راډ

R نومدار رزیستانس د پیرودونکي محدوده کې وړاندې شوي.

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

که دا همدا،

VP, IP = پیک ولټیژ او کورنټ

VV, IV = ویلی ولټیژ او کورنټ

ریلاکسیشن اوسیلاتور دفرانسیال مساوات

د ریلاکسیشن اوسیلاتور سیریت شمېر لپاره، ریزیستانټونه R2 او R3 یوځایي قیمتونه لري. په دې توګه، د ولټیژ دیویډر قاعده په منځ کې؛

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

د V– د اوهم قانون او کنډانسر دیفرانسیال معادله له ورته ترلاسه کیږي؛

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

دا دیفرانسیال معادله دوه حلونه لري؛ خاص حل او همگن حل.

د خاص حل لپاره، V- یو ثابت دی. دا وګورئ V– = A. په نتیجه کې، د ثابت دیفرانسیال صفر دی،

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

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

$V_{out} = A$

هوموژن حل لپه، زه د نښې لپلیس تبدیل کارول کړئ؛

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

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

V– د خاص او هوموژن حلونو ټولنیزه دی.

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

B د مقدار ترلاسه کولو لپاره، موږ باید شرایطو په ابتدا وړاندیز کړو.

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

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

$B = -V_{dd}$

په پایلو د V- حل کې دا دی:

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

کامپارټر او اپ-آمپ

کامپارټر هم ورته اپ-آمپ ته بدل شی دی. د اپ-آمپ په توګه، د کامپارټرونو د ډیزاین د ریل-ټو-ریل دریول لپاره جوړ شوی دی.

کامپارټر د اپ-آمپ ته ورته د ځانګړي او نښتې زیات سرعت لري. پس، کامپارټر د اوسیلاتور مدار ته د اپ-آمپ څخه مناسبه دی.

د اپ-آمپ د خروجی د پش-پل دارې دی. پس، که د اپ-آمپ کارولی دی، د پل-اوپ ډیریستل نه داسې د کارولو ضروري دي. ولکه که کامپارټر کارولی دی، د پل-اوپ ډیریستل د کارولو ضروري دی.