Опуштајући осцилатор помоћу оп

Оперативно појачало је саставни део Електронике, а претходно смо учили о Оп-појачалима у различитим склоповима заснованим на оп-амп-у, а такође смо изградили и многа осцилаторна кола користећи оп-појачало и друге електронске компоненте.

Осцилатор се генерално односи на коло које производи периодични и понављајући излаз попут синусног или квадратног таласа. Осцилатор може бити механичка или електронска конструкција која производи осцилације у зависности од неколико променљивих. Раније смо сазнали о многим популарним осцилаторима као што су РЦ фазни помак, Цолпиттсов осцилатор, веин бридге осцилатор, итд. Данас ћемо научити о релаксационом осцилатору.

Опуштање осцилатор је онај који задовољава све испод услова:

• На излазу мора да обезбеди несинусоидни таласни облик (било напонског или струјног параметра).
• На излазу мора давати периодични сигнал или репетитивни сигнал попут троугластог, квадратног или правоугаоног таласа.
• Коло релаксационог осцилатора мора бити нелинеарно. То значи да дизајн кола мора да укључује полупроводничке уређаје попут транзистора, МОСФЕТ-а или ОП-АМП-а.
• Дизајн кола такође мора да укључује уређај за складиштење енергије попут кондензатора или пригушнице који се непрекидно пуни и празни како би произвео циклус. Фреквенција или период осциловања таквог осцилатора зависи од временске константе њиховог одговарајућег капацитивног или индуктивног кола.

Рад релаксационог осцилатора

Да бисмо боље разумели Осцилатор опуштања, погледајмо прво рад једноставног механизма приказаног у наставку.

Овде приказан механизам је клацкалица коју је вероватно свако доживео у свом животу. Даска се креће напред-назад у зависности од гравитационе силе коју су на оба краја искусиле масе. Једноставно речено, клацкалица је упоређивач „масе“ и упоређује масу предмета смештених на оба краја даске. Дакле, који год предмет има већу масу, своди се на земљу док се објект мање масе подиже у ваздух.

У овом подешавању клацкалице, на једном крају ћемо имати фиксну масу „М“, а на другом крају празну канту, као што је приказано на слици. У овом почетном стању маса „М“ ће бити сравњена са земљом, а кашика ће висити у ваздуху на основу горе поменутог принципа клацкалице.

Сада, ако отворите славину постављену изнад празне канте, тада вода почиње да пуни празну канту и тиме повећава масу целокупне поставке.

А када се канта потпуно напуни, тада ће целокупна маса на страни кашике бити већа од фиксне масе „М“ постављене на другом крају. Дакле, даска се креће дуж осе, чиме се ваздухом подиже маса 'М' и приземљује канта за воду.

Једном када канта падне на земљу, вода напуњена кантом прелије се у потпуности на земљу, као што је приказано на слици. Након просипања, укупна маса на страни кашике поново ће постати мања у поређењу са фиксном масом „М“. Тако се даска поново креће дуж осе, чиме се поново премешта канта у ваздух за још једно пуњење.

Овај циклус пуњења и просипања се наставља све док извор воде не буде присутан да пуни канту. И због овог циклуса, даска се креће дуж осе са периодичним интервалима, дајући тиме излаз осцилације.

Ако упоредимо механичке компоненте са електричним компонентама, онда јесмо.

• Канта се може сматрати уређајем за складиштење енергије који је или кондензатор или индуктор.
• Клацкалица је компаратор или оптичко појачало које се користи за упоређивање напона кондензатора и референтног напона.
• За номинално поређење вредности кондензатора узима се референтни напон.
• Проток воде овде се може назвати електричним набојем.

Круг осцилатора релаксације

Ако нацртамо еквивалентно електрично коло за горе наведени механизам клацкалице, добићемо круг релаксационог осцилатора као што је приказано доле :

Рад овог Оп-амп релаксационог осцилатора може се објаснити на следећи начин:

• Једном када се славина отвори, вода тече у канту за воду, полако је пунећи.
• Након што се канта за воду потпуно напуни, целокупна маса на страни канте биће већа од фиксне масе „М“ постављене на другом крају. Једном када се то догоди, даска премешта своје позиције на више компромисно место.
• Након што се вода потпуно излије, укупна маса на страни кашике поново ће постати мања у поређењу са фиксном масом „М“. Тако ће се вратило поново померити у почетни положај.
• Поново се канта напуни водом након претходног распршивања и овај циклус се наставља заувек све док вода не потече из славине.

Ако нацртамо графикон за горњи случај, он ће изгледати отприлике доле:

Ево,

• У почетку, ако сматрамо да је излаз компаратора висок, за то време ће се кондензатор пунити. Пуњењем кондензатора, његов напон на прикључку ће постепено расти, што се може видети на графикону.
• Једном када напон на прикључку кондензатора достигне праг, излаз компаратора ће ићи од високог ка ниском као што је приказано на графикону. А када излаз упоређивача постане негативан, кондензатор почиње да се празни на нулу. Након што се кондензатор потпуно испразни због присуства негативног излазног напона, поново се пуни, осим у супротном смеру. Као што можете видети на графикону због негативног излазног напона, напон кондензатора такође расте у негативном смеру.
• Једном када се кондензатор напуни до максимума у ​​негативном смеру, компаратор пребацује излаз са негативног на позитивни. Једном када се излаз пребаци у позитиван циклус, кондензатор се празни у негативном путу и ​​ствара наелектрисања у позитивном путу, као што је приказано на графикону.
• Дакле, циклус пуњења и пражњења кондензатора у позитивној и негативној путањи покреће упоређивач на квадратном таласном сигналу на излазу који је приказан горе.

Фреквенција релаксационог осцилатора

Очигледно је да фреквенција осциловања зависи од временске константе Ц1 и Р3 у колу. Веће вредности Ц1 и Р3 довешће до дужих стопа пуњења и пражњења, стварајући тако осцилације ниже фреквенције. Слично томе, мање вредности ће произвести осцилације веће фреквенције.

Овде Р1 и Р2 такође играју критичну улогу у одређивању фреквенције излазног таласног облика. То је зато што контролишу прагове напона до којих Ц1 треба да се напуни. На пример, ако је праг постављен на 5В, тада Ц1 треба само да пуни и празни до 5В и -5В, респективно. С друге стране, ако је праг подешен на 10В, потребан је Ц1 за пуњење и пражњење на 10В и -10В.

Тако ће формула фреквенције релаксационог осцилатора бити:

ф = 1/2 к Р ₃ к Ц ₁ к лн (1 + к / 1 - к)

Ево, к =: Р ₂ / Р ₁ Р ₂

Ако су отпорници Р1 и Р2 међусобно једнаки, онда

ф = 1 / 2,2 к Р ₃ к Ц ₁

Примена релаксационог осцилатора

Опуштајући осцилатор се може користити у:

• Генератори сигнала
• Бројачи
• Меморијски кругови
• Осцилатори за контролу напона
• Забавни кругови
• Осцилатори
• Мулти-вибратори.