運(yùn)算放大器或運(yùn)算放大器是任何電子設(shè)計(jì)中最常用的組件之一。它是一種用途廣泛的設(shè)備，可用于多種應(yīng)用。在我們之前的項(xiàng)目中，我們通過制作大量項(xiàng)目來測試運(yùn)算放大器的功能，如果您想探索更多關(guān)于該主題的內(nèi)容，可以查看這些。我們還介紹了基本的運(yùn)算放大器電路，例如求和放大器、差分放大器、儀表放大器、電壓跟隨器、運(yùn)算放大器積分器等。在本教程中，我們將制作一個(gè)基于運(yùn)算放大器的單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器電路連同它的所有計(jì)算和測試。所以讓我們開始吧。

什么是單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器-基礎(chǔ)

單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器也稱為單短多諧振蕩器，它只有一個(gè)穩(wěn)態(tài)，另一個(gè)是準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)。在之前的項(xiàng)目中，我們借機(jī)做了一個(gè)基于NE555的單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器電路。 如果您正在尋找類似的東西，您可以檢查一下。多諧振蕩器的穩(wěn)定狀態(tài)是指在那一刻，輸出是高或低?，F(xiàn)在，當(dāng)施加觸發(fā)脈沖時(shí)，多諧振蕩器將其輸出從穩(wěn)定狀態(tài)變?yōu)闇?zhǔn)穩(wěn)定狀態(tài)。并且在由電路元件決定的一定時(shí)間‘T’之后，多諧振蕩器自動(dòng)恢復(fù)到原來的穩(wěn)定狀態(tài)。換言之，不需要外部觸發(fā)信號(hào)來引發(fā)這種反向轉(zhuǎn)換。電路保持在這種狀態(tài)，直到施加另一個(gè)觸發(fā)脈沖。這些多諧振蕩器也稱為單次、單循環(huán)、單步或統(tǒng)一多諧振蕩器。電路返回其原始狀態(tài)的時(shí)間“T”稱為門寬因此多諧振蕩器也被稱為門控電路或延遲電路。該電路用于在需要的時(shí)刻產(chǎn)生可變寬度的脈沖。下面的圖片將使您更好地了解該主題。

現(xiàn)在我們對什么是單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器有了清晰的認(rèn)識(shí)，讓我們看看如何使用運(yùn)算放大器設(shè)計(jì)單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器電路。

帶運(yùn)算放大器的單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器 - 工作

要全面了解單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器的工作原理，首先需要了解施密特觸發(fā)器電路的工作原理，在之前的一篇關(guān)于非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器電路的文章中，我們已經(jīng)非常詳細(xì)地討論了施密特觸發(fā)器這個(gè)話題。如果您不了解施密特觸發(fā)器電路，您應(yīng)該檢查一下。

如果您閱讀過有關(guān)非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器電路的文章，您就已經(jīng)知道了。正如您所看到的，通過稍微修改非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器電路，或者只放置一個(gè)二極管，我們已經(jīng)將非穩(wěn)態(tài)電路轉(zhuǎn)換為單穩(wěn)態(tài)電路。正如您在上圖中看到的那樣，二極管與電容器并聯(lián)，觸發(fā)信號(hào)施加在連接 R1 和 R2 的那個(gè)節(jié)點(diǎn)上。那么，讓我們了解一下這個(gè)電路的工作原理。

假設(shè)輸出處于正飽和電壓或運(yùn)算放大器的輸出為正，那么節(jié)點(diǎn) A 的電壓將為 （R2/（R1+R2）） * Vsat，并且每當(dāng)輸出處于正飽和電壓時(shí)，二極管 D1 將變?yōu)檎蚱茫?a href="http://m.makelele.cn/tags/電容/" target="_blank">電容器 C1 兩端的電壓將是二極管兩端的正向壓降。因此，在反相節(jié)點(diǎn)處，電壓將等于二極管上的正向壓降。對于這種情況，由于輸出電壓大于反相節(jié)點(diǎn)，運(yùn)算放大器的輸出將處于正飽和電壓。

現(xiàn)在我們將在節(jié)點(diǎn) A 施加一個(gè)觸發(fā)脈沖，每當(dāng)施加這個(gè)負(fù)觸發(fā)信號(hào)時(shí)，同相節(jié)點(diǎn)的輸出將小于反相節(jié)點(diǎn)的電壓。運(yùn)算放大器的輸出將從正飽和電壓切換到負(fù)飽和電壓。電路將進(jìn)入準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)。

現(xiàn)在同相節(jié)點(diǎn)的電壓將等于-XVsat。由于輸出電壓等于負(fù)飽和電壓，二極管將變?yōu)榉聪蚱?，電容器將開始向負(fù)飽和電壓充電?，F(xiàn)在，每當(dāng)反相節(jié)點(diǎn)的電壓低于電壓 -XVsat 時(shí)，運(yùn)算放大器的輸出將再次變?yōu)檎柡碗妷?，因?yàn)榇藭r(shí)非反相節(jié)點(diǎn)將略低于反相節(jié)點(diǎn)。因此，輸出將從負(fù)飽和電壓切換到正飽和電壓。而對于這個(gè)時(shí)間T，只要輸出達(dá)到正飽和電壓，只有輸出會(huì)保持準(zhǔn)穩(wěn)定，二極管會(huì)變成正向偏置，這個(gè)循環(huán)會(huì)繼續(xù)下去。這就是單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器的基本工作原理。現(xiàn)在我們已經(jīng)了解了工作原理，我們現(xiàn)在可以開始計(jì)算脈沖的持續(xù)時(shí)間。

使用運(yùn)算放大器應(yīng)用的單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器

單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器是一個(gè)非常重要的電路 ，即使在今天也實(shí)際用于許多設(shè)計(jì)中。單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器最常見的應(yīng)用是延遲和定時(shí)電路。除此之外，它還可以用于觸發(fā)電路、脈沖校正器，甚至用于存儲(chǔ)電路。

使用運(yùn)算放大器推導(dǎo)的運(yùn)算放大器單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器

同樣在該電路中，周期“T”由電阻器 R3、電容器 C1 和反饋電阻器的值決定，對于給定的電路，時(shí)間周期可以通過以下公式計(jì)算：

T = RC * logn （1 + （R2 / R1））

利用公式，排序的網(wǎng)點(diǎn)設(shè)計(jì)了一個(gè)周期為100ms的單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器。為簡單起見，我們將為 R1 和 R2 使用兩個(gè) 10K 電阻。通過這樣做，表達(dá)式變?yōu)?-

T = RC * logn （1 + 1）

T = RC * logn （2）

如果我們將這些值放在計(jì)算器上并計(jì)算這些值，它變?yōu)?0.693RC，對于電容器，我們將使用 10uF 電容器。

T = 0.693 RC

C = 10 uF

R = 15K

現(xiàn)在，當(dāng)我們完成計(jì)算后，我們可以繼續(xù)構(gòu)建和測試電路。

使用運(yùn)算放大器實(shí)驗(yàn)的單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器

現(xiàn)在我們已經(jīng)了解了單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器的基礎(chǔ)知識(shí)以及如何使用運(yùn)算放大器進(jìn)行設(shè)計(jì)，讓我們實(shí)際構(gòu)建一個(gè)小電路來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

所需組件

由于這是一個(gè)非常簡單的單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器電路，因此該項(xiàng)目的組件要求非常簡單，您可以從當(dāng)?shù)氐膼酆蒙痰戢@得。下面給出了組件列表。

LM358 運(yùn)算放大器 IC - 1

10K 電阻器 - 3

4.7K電阻 - 1

0.1uF 電容 - 2

1N4007 二極管 - 4

1000uF、25V 電容器 - 2

4.5V - 0 - 4.5V 變壓器 - 1

交流電纜 - 1

面包板 - 1

連接電線

運(yùn)算放大器單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器示意圖

基于運(yùn)算放大器的單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器電路的完整電路圖如下所示。

如您所見，我們使用 LM358 構(gòu)建此電路，但您也可以使用 IC741 構(gòu)建單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器，兩者將具有相同的電路并且應(yīng)該類似地工作。

運(yùn)算放大器單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器電路的測試

基于運(yùn)算放大器的單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器電路的測試設(shè)置如上所示，如您所見，我們使用了一個(gè)帶有四個(gè)二極管和兩個(gè)電容器的變壓器來產(chǎn)生雙極性電源，我們使用了三個(gè) 10K 電阻，一個(gè) 4.7K電阻器、一個(gè) 10uF 電容器和一個(gè)用于構(gòu)建電路的按鈕，即 LM358 運(yùn)算放大器。電路的清晰圖像如下所示。

電路完成后，我拿出我的漢泰克示波器測量輸出脈沖的時(shí)間，從下圖可以看出，由于選擇的電阻和電容的值，它在 180ms 左右。項(xiàng)目到此結(jié)束，輸出的快照如下所示。您可以查看頁面底部的視頻以獲得清晰的解釋。