மின்தடை ஒலி உருவாக்கி: அது என்ன? (மற்றும் அது எப்படி செயல்படுகிறது)

புலம்: அடிப்படை விளக்கல்

China

இரவுத்தல் அசைவி என்றால் என்ன?

இரவுத்தல் அசைவி என்பது சைனஸால அல்லாத திரும்ப திரும்ப வெளியீடு உருவாக்கும் ஒரு நேரியலற்ற மின்சார அசைவி வடிவம் ஆகும். இரவுத்தல் அசைவி என்பது உலக போர் 1 காலத்தில் ஹென்ரி அப்ராஹாம் மற்றும் யூஜீன் ப்லோக் என்பவர்களால் வெயு குழாயை பயன்படுத்தி உருவாக்கப்பட்டது.

அசைவிகள் இரண்டு வேறுபட்ட பிரிவுகளாக வகுக்கப்படுகின்றன; நேரியல் அசைவிகள் (சைனஸால தளத்திற்காக) மற்றும் இரவுத்தல் அசைவிகள் (சைனஸால அல்லாத தளத்திற்காக).

இது செவ்வக மற்றும் சதுர வெளியீடுகள் போன்ற சைனஸால அல்லாத தளத்திற்காக திரும்ப திரும்ப மற்றும் கால தளத்தில் வெளியீடு வழங்க வேண்டும்.

இரவுத்தல் அசைவியின் வடிவம் டிரான்சிஸ்டர், ஓப்-ஆம்ப், அல்லது எம்.ஒ.எஸ்.எஃப்.இ. போன்ற நேரியலற்ற உறுப்புகள் மற்றும் கேப்சீட்டர் மற்றும் இந்தக்டர் போன்ற ஊர்ஜம் சேமிக்கும் உறுப்புகளை உள்ளடக்க வேண்டும்.

ஒரு சுழற்சியை உருவாக்க கேப்சீட்டர் மற்றும் இந்தக்டர் தொடர்ந்து மின்னல் மற்றும் வெளியீடு செய்யும். சுழற்சியின் அல்லது அசைவியின் கால தளத்தின் அதிகாரம் நேரக் கால தளத்தில் அமைந்துள்ளது.

இரவுத்தல் அசைவி எவ்வாறு செயலியாகிறது?

இரவுத்தல் அசைவியில் கேப்சீட்டர் மற்றும் இந்தக்டர் போன்ற ஊர்ஜம் சேமிக்கும் உறுப்புகள் உள்ளன. இந்த உறுப்புகள் ஒரு மூலத்தால் மின்னல் மற்றும் ஒரு உத்தரவின் மூலம் வெளியீடு செய்யப்படுகின்றன.

இரவுத்தல் அசைவியின் வெளியீடு வடிவத்தின் வடிவம் வடிவியலின் நேரக் கால தளத்தில் அமைந்துள்ளது.

இரவுத்தல் அசைவியின் செயல்பாட்டை ஒரு உதாரணத்துடன் புரிந்து கொள்வோம்.

rc relaxation oscillator — ரிசியுட் இரவுத்தல் அசைவி

இங்கு, ஒரு திசையிலி ஒளியம் மற்றும் பிளாட்டின் இடையே இணைக்கப்பட்டுள்ளது. இந்த சுற்று வடிவம் அல்லது RC உன்னமைவு அச்சிடரையும் அழைக்கப்படுகிறது.

பிளாட்டின் மூலம் திசையிலியை ரீசிஸ்டர் மூலம் தோற்றுகிறது. திசையிலியை தோற்றும்போது, ஒளியம் OFF நிலையில் உள்ளது.

திசையிலி தனது முக்கிய மதிப்பை வந்தடைந்தபோது, அது ஒளியத்தின் மூலம் தீர்க்கப்படுகிறது. எனவே, திசையிலியை தீர்க்கும்போது, ஒளியம் ஒளிகிறது.

திசையிலி தீர்க்கப்பட்டபோது, அது மீண்டும் அதிகாரத்தின் மூலம் தோற்றுகிறது. மேலும், ஒளியம் OFF நிலையில் உள்ளது.

எனவே, திசையிலியை தோற்றும் மற்றும் தீர்க்கும் முறை தொடர்ச்சியான மற்றும் கால அடிப்படையில் இருக்கிறது.

திசையிலியின் தோற்ற நேரம் நேரியல் மாறிலியால் தீர்மானிக்கப்படுகிறது. மேலும், நேரியல் மாறிலி RC சுற்றுக்கு ரீசிஸ்டரின் மற்றும் திசையிலியின் மதிப்பின் மீது அமைந்துள்ளது.

எனவே, ஒளியத்தின் ஒளிப்போக்கின் வேகம் ரீசிஸ்டரின் மற்றும் திசையிலியின் மதிப்பின் மீது தீர்மானிக்கப்படுகிறது.

ஒளியத்தின் மீது உள்ள வெற்றிலின வடிவங்கள் கீழே உள்ள படத்தில் காட்டப்பட்டுள்ளன.

rc relaxation oscillator waveform — RC Relaxation Oscillator Waveform

வெளியேற்று வெற்றிலின வடிவத்தை கட்டுப்பாடு செய்ய சுற்றில் நேரியலற்ற உறுப்புகள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.

Relaxation Oscillator Circuit Diagram

உன்னமைவு அச்சிடர் சுற்று வடிவம் வெவ்வேறு வெளியேற்று வெற்றிலின வடிவங்களை உருவாக்கும் நேரியலற்ற உறுப்பைக் கொண்டுள்ளது. நேரியலற்ற உறுப்புகளின் பயன்பாட்டின் அடிப்படையில், உன்னமைவு அச்சிடர் மூன்று வகையான சுற்று வடிவங்களாக வகைப்படுத்தப்படுகிறது.

ஓப்-ஆம்ப் ரிலக்சேஷன் ஆசிலேட்டர்

ஓப்-ஆம்ப் ரிலக்சேஷன் ஆசிலேட்டர் என்பது ஒரு அஸ்டேபிள் மல்டிவைப்ரேட்டர் எனவும் அழைக்கப்படுகிறது. இது சதுர அலைகளை உருவாக்க பயன்படுத்தப்படுகிறது. ஓப்-ஆம்ப் ரிலக்சேஷன் ஆசிலேட்டரின் வடிவமைப்பு படம் கீழே காட்டப்பட்டுள்ளது.

op amp relaxation oscillator — ஓப்-ஆம்ப் ரிலக்சேஷன் ஆசிலேட்டர்

இந்த வடிவமைப்பில் கொண்டாட்சி, எதிரிலிகள், ஓப்-ஆம்ப் உள்ளன.

ஓப்-ஆம்பின் நேர்மறை முனை RC வடிவமைப்புடன் இணைக்கப்பட்டுள்ளது. எனவே, கொண்டாட்சியின் வோல்ட்டேஜ் VC ஓப்-ஆம்பின் நேர்மறை முனையின் வோல்ட்டேஜ் V- உடன் ஒரே அளவு உள்ளது. மற்றும் எதிர்மறை முனை எதிரிலிகளுடன் இணைக்கப்பட்டுள்ளது.

ஓப்-ஆம்பை நேர்மறை பின்வர்த்தியுடன் பயன்படுத்தும்போது, வடிவமைப்பு படத்தில் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, இந்த வடிவமைப்பு ச்மிட் டிரி஗்கர் என அழைக்கப்படுகிறது.

V+ என்பது V- ஐ விட அதிகமாக இருக்கும்போது, வெளியேற்று வோல்ட்டேஜ் +12V ஆகும். மற்றும் V- என்பது V+ ஐ விட அதிகமாக இருக்கும்போது, வெளியேற்று வோல்ட்டேஜ் -12V ஆகும்.

முதலில், t=0 என்ற நேரத்தில், கொண்டாட்சி முறுடு விடப்பட்டுள்ளதாக எடுத்துக்கொள்வோம். எனவே, நேர்மறை முனையின் வோல்ட்டேஜ் V-=0 ஆகும். மற்றும் எதிர்மறை முனையின் வோல்ட்டேஜ் V+ βVout உடன் சமமாகும்.

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

கணக்கிடுதலை எளிதாக்க நாம் R2 மற்றும் R3 இரண்டும் சமம் எனக் கருதுவோம். எனவே, β=2 மற்றும் βVout=6V. அதனால், கூட்டுகை ஆறு வோల்ட் வரை மின்னூட்டம் பெறும் மற்றும் உறிஞ்சும்.

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

இந்த நிலையில், V+ என்பது V- ஐ விட அதிகமாக உள்ளது. எனவே, வெளியீடு மின்னழுத்தம் Vout=+12V. மற்றும் கூட்டுகை மின்னூட்டம் பெறுகிறது.

கூட்டுகை மின்னழுத்தம் 6V ஐ விட அதிகமாக இருந்தால், V- என்பது V+ ஐ விட அதிகமாக இருக்கும். எனவே, வெளியீடு மின்னழுத்தம் -12V ஆக மாறும்.

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

இந்த நிலையில், எதிர் முனையின் வோல்ட்டிஜ் தனது போலாரிட்டி மாறுகிறது. எனவே, V+=-6V.

இப்போது, கேப்சிட்டர் -6V வரை அறைகிறது. கேப்சிட்டர் வோல்ட்டிஜ் -6V ஐ விட குறைவாக இருக்கும்போது, V+ ஆனது V- ஐ விட அதிகமாக இருக்கும்.

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

எனவே, வெளியீட்டு வோல்ட்டிஜ் மீண்டும் -12V முதல் +12V வரை மாறுகிறது. மீண்டும், கேப்சிட்டர் முற்றும் மேலே ஒளிசேர்கிறது.

எனவே, கேப்சிட்டரின் மேலே ஒளிசேர்க்கும் மற்றும் அறைக்கும் சுழற்சியால், வெளியீட்டு முனையில் ஒரு கால மற்றும் மீண்டும் மீண்டும் வரும் சதுர அலை உருவாகிறது, கீழே உள்ள படத்தில் காட்டப்பட்டுள்ளது.

op amp relaxation oscillator waveform — Op-Amp Relaxation Oscillator Waveform

வெளியீடு தரையின் அதிர்வெண் கூடிய பெரும் கோட்டின் மின்சாரம் மற்றும் அதன் விடுதலைக்கான நேரம் அல்லது கோட்டின் மின்சார நேரம் (RC சுற்றின் நேர மாறிலி) மீது என்று அமைந்துள்ளது.

UJT Relaxation Oscillator

UJT (ஒரு மின்சார டிரான்சிஸ்டர்) விடுதலை அதிர்வெண் உலோகியில் ஒரு மின்துவக்க உபகரணமாக பயன்படுத்தப்படுகிறது. UJT விடுதலை அதிர்வெண் உலோகியின் சுற்று வரைபடம் கீழே உள்ள படத்தில் காட்டப்பட்டுள்ளது.

UJT-ன் ஏமிடர் டெர்மினல் ஒரு மின்தடையும் ஒரு மின்கூட்டியும் இணைக்கப்பட்டுள்ளது.

நாம் முதலில் மின்கூட்டி விடுதலைக்கப்பட்டுள்ளது என அனுமானிக்கிறோம். எனவே, மின்கூட்டியின் மின்சாரம் பூஜ்யம்.

$V_C = 0$

இந்த நிலையில், UJT செயலிழந்து உள்ளது. மின்கூட்டி R மூலம் தரையில் மின்சாரம் பெறும் கீழ்க்காணும் சமன்பாட்டின் மூலம் மின்கூட்டி மின்சாரம் பெறுகிறது.

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

கொண்டிருப்பதற்கு முன் கேபாசிட்டர் அதிகபட்ச வழங்கப்பட்ட வோல்ட்டேஜ் VBB வரை தொடர்ந்து சார்ஜ் செய்யப்படுகிறது.

கேபாசிட்டரின் மீது உள்ள வோல்ட்டேஜ் வழங்கப்பட்ட வோல்ட்டேஜை விட அதிகமாக இருக்கும்போது, UJT இயங்கும். பின்னர் கேபாசிட்டர் சார்ஜ் செய்யத் தொடர்ந்து ரெசிஸ்டர் R1 வழியாக தீர்க்கத் தொடங்குகிறது.

கேபாசிட்டர் தீர்க்கத் தொடங்கி, கேபாசிட்டரின் வோல்ட்டேஜ் UJT-ன் வெளியே வெளியேற்று வோல்ட்டேஜ் (VV) வரை தொடர்ந்து தீர்க்கப்படுகிறது. பின்னர், UJT இயங்கத் தவிர்க்கப்படுகிறது மற்றும் கேபாசிட்டர் மீண்டும் சார்ஜ் செய்யத் தொடங்குகிறது.

எனவே, கேபாசிட்டரின் சார்ஜ் மற்றும் தீர்க்க செயல்பாடு கேபாசிட்டரின் மீது ஒரு saw-tooth waveform ஐ உருவாக்குகிறது. மற்றும் கேபாசிட்டர் தீர்க்கும்போது ரெசிஸ்டர் R2 மீது வோல்ட்டேஜ் தெரிவிக்கப்படுகிறது, கேபாசிட்டர் சார்ஜ் செய்யும்போது இது பூஜ்யமாக இருக்கிறது.

கேபாசிட்டர் மற்றும் ரெசிஸ்டர் R2 மீது உள்ள வோல்ட்டேஜ் waveform கீழே உள்ள படத்தில் காட்டப்பட்டுள்ளது.

ujt relaxation oscillator waveform — UJT Relaxation Oscillator Waveform

Relaxation Oscillator Frequency

Relaxation Oscillator இன் அதிர்வெண், கொங்குறி தூரமாக்கும் மற்றும் தூரமாக்கும் நேரத்தைப் பொறுத்தது. RC சுற்றில், கொங்குறி தூரமாக்கும் மற்றும் தூரமாக்கும் நேரம் நேராக்க மாறியால் தீர்மானிக்கப்படுகிறது.

Op-Amp Relaxation Oscillator இன் அதிர்வெண்

Op-Amp relaxation oscillator இல், R1 மற்றும் C1 அதிர்வெண்ணை உருவாக்குகின்றன. எனவே, குறைந்த அதிர்வெண்ணுக்காக, கொங்குறியை தூரமாக்கும் மற்றும் தூரமாக்கும் நேரத்தை நீண்ட நேரமாக வேண்டும். மற்றும் நீண்ட நேரத்தில் தூரமாக்கும் மற்றும் தூரமாக்கும் நேரத்திற்காக, நாம் ஒரு அதிகமான R1 மற்றும் C1 ஐ அமைக்க வேண்டும்.

அதே போல, R1 மற்றும் C1 இன் சிறிய மதிப்பு உயர்ந்த அதிர்வெண்ணை உருவாக்கும்.

ஆனால், அதிர்வெண்ணை கணக்கிடும் போது, R2 மற்றும் R3 இரண்டும் ஒரு முக்கிய பங்கு வகிக்கின்றன. ஏனெனில் இந்த எதிரிகள் கொங்குறியின் வரம்பு வோల்ட்டேஜை தீர்மானிக்கும், மற்றும் கொங்குறி இந்த வோல்ட்டேஜ் அளவுவரை தூரமாக்கப்படும்.

வரம்பு வோல்ட்டேஜ் குறைவாக இருந்தால், தூரமாக்கும் நேரம் வேகமாக இருக்கும். அதே போல, வரம்பு வோல்ட்டேஜ் அதிகமாக இருந்தால், தூரமாக்கும் நேரம் மெதுவாக இருக்கும்.

எனவே, அதிர்வெண், R1, R2, R3, மற்றும் C1 இன் மதிப்புகளைப் பொறுத்து இருக்கும். Op-Amp relaxation oscillator அதிர்வெண் சூத்திரம்:

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

இங்கு,

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

பெரும்பாலான நிலைகளில், R2 மற்றும் R3 இரண்டும் ஒரே அளவு என்பதால் வடிவமைப்பு மற்றும் கணக்கீடு எளிதாக இருக்கும்.

$R_2 = R_3 = R$

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

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

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

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

R₁ மற்றும் C₁ இன் மதிப்புகளைப் போட்டால், ஒப்பாம் விரிவு அசைவின் அதிர்வெண்ணைக் கண்டுபிடிக்க முடியும்.

UJT விரிவு அசைவின் அதிர்வெண்

UJT விரிவு அசைவிலும், அதிர்வெண் RC சுற்றில் தொடர்புடையது. UJT விரிவு அசைவின் சுற்று படத்தில் காட்டப்பட்டிருப்பதைப் போல, எதிரிகள் R₁ மற்றும் R₂ குறிப்பிட்ட வெடிப்பீட்டு எதிரிகளாகும். அசைவின் அதிர்வெண் எதிரி R மற்றும் கூடியம் C ஆகியவற்றில் தொடர்புடையது.

UJT விரிவு அசைவின் அதிர்வெண் சூத்திரம்:

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

இங்கு;

n = உள்ளீட்டு நிலையான வித்தியாச விகிதம். n இன் மதிப்பு 0.51 முதல் 0.82 வரை உள்ளது.

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

UJT ஐ இயங்கச் செய்ய தேவையான குறைந்தபட்ச வோல்ட்டேஜ்:

$V = n V_{BB} + V_D$

இங்கு,

VBB = பரிமாற்ற வோல்ட்டேஜ்

VD = ஒழுங்குகளுக்கும் அடிப்படை-2 குறியீட்டுக்கும் இடையேயான உள்ளேயான டையோட் விலகல்

R என்ற ரீஸிட்டரின் மதிப்பு பின்வரும் விரிவுக்கு இடையே உள்ளது.

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

இங்கு,

VP, IP = உச்ச வோல்ட்டேஜ் மற்றும் கரண்டி

VV, IV = குழிவிலிருந்த வோல்ட்டேஜ் மற்றும் கரண்டி

Relaxation Oscillator Differential Equation

Relaxation oscillator வடிவவியலில், R2 மற்றும் R3 என்பவை சமமான மதிப்புகளை கொண்டவை. எனவே, வோல்ட்டேஜ் வகைப்பாட்டு விதிப்படி;

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

V– அம்பீரின் விதியாலும் கேபசிட்டரின் வகைக்கெழுச் சமன்பாட்டாலும் பெறப்படுகிறது;

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

இந்த வகைக்கெழுச் சமன்பாட்டிற்கு இரண்டு தீர்வுகள் உள்ளன; தனித்த தீர்வு மற்றும் ஒருங்கிணைத்த தீர்வு.

தனித்த தீர்வுக்கு, V- ஒரு மாறிலி. V– = A என வைத்துக்கொள்வோம். எனவே, மாறிலியின் வகையீடு பூஜ்ஜியம்,

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

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

$V_{out} = A$

ஒருங்கிணைக்கப்பட்ட தீர்வுக்கு லாப்லஸ் மாற்றம் பின்வரும் சமன்பாட்டைப் பயன்படுத்தவும்;

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

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

V– என்பது பிரதியாக உள்ளது மற்றும் ஒருங்கிணைக்கப்பட்ட தீர்வுகளின் மொத்தம்.

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

B-ன் மதிப்பைக் கண்டறிய, நாம் துவக்க நிலையை மதிப்பிட வேண்டும்.

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

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

$B = -V_{dd}$

எனவே, V- ன் இறுதி தீர்வு;

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

கணிப்பானமும் Op-Amps மும்

கணிப்பானம் என்பது Op-Amp ஐ பயன்படுத்துவதற்கு ஒரு பிரதியை அல்லது மாற்று உபயோகிக்கப்படுகிறது. Op-Amp போலவே, கணிப்பானங்கள் ரேல்-டூ-ரேல் செயல்பட வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளன.

கணிப்பானத்தின் உயர்நோக்கி மற்றும் கீழ்நோக்கி நேரம் Op-Amp ஐ விட வேகமாக உள்ளது. எனவே, கணிப்பானம் அச்சிடுகோட்டு சுற்றுக்கு மேலாக Op-Amp ஐ விட செல்லுதாக உள்ளது.

Op-Amp இல், அது புஷ்-புள்ளி வெளியீடுகளை கொண்டிருக்கிறது. எனவே, Op-Amp ஐ பயன்படுத்தும்போது, புல்-அப் ரெசிஸ்டர் பயன்படுத்த தேவையில்லை. ஆனால், கணிப்பானத்தை பயன்படுத்தும்போது, புல்-அப் ரெசிஸ்டர் பயன்படுத்த வேண்டும்.

Relaxation Oscillators ன் பயன்பாடுகள்

Relaxation Oscillators என்பன ஏதேனும் ஒரு டிஜிடல் செயல்பாட்டுக்காக உள்ளடக்கும் ஒரு உள்ளே கடிகார சிக்கலை உருவாக்க பயன்படுத்தப்படுகின்றன. இது கீழே உள்ள பயன்பாடுகளிலும் பயன்படுத்தப்படுகிறது.