Генератор на оу с однополярным питанием: Генератор на оу с однополярным питанием

Описание и применение операционного усилителя LM358. Схемы включения, аналог, datasheet

Микросхема LM358 в одном корпусе содержит два независимых маломощных операционных усилителя с высоким коэффициентом усиления и частотной компенсацией. Отличается низким потреблением тока. Особенность данного усилителя – возможность работать в схемах с однополярным питанием от 3 до 32 вольт. Выход имеет защиту от короткого замыкания.

Описание  операционного усилителя LM358

Область применения — в качестве усилительного преобразователя, в схемах преобразования постоянного напряжения, и во всех стандартных схемах, где используются операционные усилители, как с однополярным питающим напряжением, так и двухполярным.

Технические характеристики LM358

• Однополярное питание: от 3 В до 32 В.
• Двухполярное питание: ± 1,5 до ± 16 В.
• Ток потребления: 0,7 мА.
• Входное напряжение смещения: 3 мВ.
• Дифференциальное входное напряжение: 32 В.
• Синфазный входной ток: 20 нА.
• Дифференциальный входной ток: 2 нА.
• Дифференциальный коэффициент усиления по напряжению: 100 дБ.
• Размах выходного напряжения: от 0 В до VCC — 1,5 В.
• Коэффициент гармонических искажений: 0,02%.
• Максимальная скорость нарастания выходного сигнала: 0,6 В/мкс.
• Частота единичного усиления (с температурной компенсацией): 1,0 МГц.
• Максимальная рассеиваемая мощность: 830 мВт.
• Диапазон рабочих температур: 0…70 гр.С.

Габаритные размеры и назначения выводов LM358 (LM358N)

Аналоги LM358

Ниже приведен список зарубежных и отечественных аналогов операционного усилителя LM358:

• GL358
• NE532
• OP221
• OP290
• OP295
• TA75358P
• UPC358C
• AN6561
• CA358E
• HA17904
• КР1040УД1 (отечественный аналог)
• КР1053УД2 (отечественный аналог)
• КР1401УД5 (отечественный аналог)

Примеры применения (схемы включения) усилителя LM358

Простой неинвертирующий усилитель

 Компаратор с гистерезисом

Микросхемы UA741, LM324, LM393, LM339, NE555, LM358

Допустим, что потенциал, поступающий на инвертирующий вход, плавно возрастает. При достижении его уровня чуть выше опорного (Vh -Vref), на выходе компаратора возникнет высокий логический уровень. Если после этого входной потенциал начнет медленно снижаться, то выход компаратора переключится на низкий логический  уровень при значении немного ниже опорного (Vref – Vl). В данном примере разница между (Vh -Vref) и (Vref – Vl)  будет значение гистерезиса.

Генератор синусоидального сигнала с мостом Вина

Мостовой генератор Вина (Wien bridge oscillator) — является одним из видов электронного генератора, который генерирует волны синусоидальной формы. Он может генерировать широкий спектр частот. Генератор основан на мостовой схеме, изначально разработанной Максом Вином в 1891 году. Класический генератор Вина состоит из четырех резисторов и двух конденсаторов. Генератор можно также рассматривать в качестве прямого усилителя в сочетании с полосовым фильтром, который обеспечивает положительную обратную связь.

 Дифференциальный усилитель на LM358

Назначение данной схемы — усиление разности двух входящих сигналов, при этом каждый из них умножается на определенную постоянную величину.

Дифференциальный усилитель — это хорошо известная электрическая схема, применяемая для усиления разности напряжений 2-х сигналов, поступающих на его входы. В теоретической модели дифференциального усилителя величина выходного сигнала не зависит от величины каждого отдельного входного сигнала, а зависит строго от их разности. 

Функциональный генератор

Данный функциональный генератор вырабатывает сигналы треугольной и прямоугольной формы.

Генератор прямоугольных импульсов на LM358

В качестве примера использования  приведем схему микрофонного усилителя на LM358:

Скачать datasheet LM358 (808,0 KiB, скачано: 13 041)

Генераторы на ОУ: мультивибраторы | HomeElectronics

Всем доброго времени суток! Прошлая статья была посвящена компараторам и триггерам Шмитта на операционных усилителях. Я упоминал, что они служат основой для построения различных видов генераторов колебаний. Среди всех типов генерируемых сигналов можно выделить четыре основных формы импульса: прямоугольная, треугольная, пилообразная и синусоидальная. В соответствии с этими формами импульса получили названия и генераторы сигналов.

Для сборки радиоэлектронного устройства можно преобрески DIY KIT набор по ссылке.

Принцип построения импульсных генераторов на ОУ

В предыдущих статьях я рассказывал об импульсных генераторах с различной формой импульсов, выполненных на транзисторах. Для простых устройств их, возможно, применять, но для создания сложных устройств с регулировкой различных параметров их схемы оказываются неоправданно трудоёмкими в настройке и разработке. Поэтому для упрощения схемотехнической реализации применяют генераторы импульсов в основе, которых лежат операционные усилители.

В общем случае для получения импульсов различной формы требуется замкнутая система, которая состоит из трёх основных частей: интегратора, компаратора и логической схемы.

Блок-схема генератора колебаний различной формы.

Хотя схема состоит из трех частей, но довольно часто в простых генераторах применяют один-два операционных усилителя. Для повышения гибкости и универсальности схем генераторов можно добавлять дополнительные ОУ.

Первой рассматриваемым генератором будет мультивибратор, то есть генератор прямоугольных импульсов.

Автоколебательный мультивибратор на ОУ

Автоколебательный мультивибратор или просто мультивибратор называют генератор прямоугольных импульсов. В его основе лежит триггер Шмитта или компаратор с гистерезисом, но в отличие от триггера напряжение в мультивибраторе формируется интегрирующей цепочкой R1C1. Ниже приведена схема мультивибратора на ОУ

Схема автоколебательного мультивибратора на операционном усилителе.

Данный мультивибратор состоит из операционного усилителя DA1, который охвачен положительной обратной связью через резисторы R2R3 и отрицательной обратной связью при помощи интегрирующей цепочки R1C1.

Рассмотрим работу мультивибратора. В основе работы мультивибратора лежит триггер Шмитта, который создается ПОС при помощи резисторов R2R3. Так как опорное напряжение триггера равно нулю, то напряжение верхнего порогового уровня будет равно

а нижнего порога переключения триггера

Таким образом, в момент подачи питания конденсатор полностью разряжен, то есть на инвертирующем входе ОУ напряжение равно нулю. В тоже время на выходе ОУ, вследствие неидеального ОУ, присутствует некоторое положительное напряжение, часть которого через ПОС R2R3 поступает на неинвертирующий вход ОУ. Далее происходит усиление этого напряжения и на выходе ОУ происходит дальнейший рост напряжения.

Напряжение с выхода ОУ поступает также через цепочку R1C1, но вследствие того, что интегрирующая цепочка задерживает сигнал, то рост напряжения на конденсаторе С1, а следовательно и на инвертирующем входе будет происходить медленнее, чем на неинвертирующем. И в результате разность напряжений на инвертирующем и неинвертирующем входе будет расти, а следовательно будет происходить рост выходного напряжения.

В некоторый момент времени напряжение на конденсаторе U_C (а также на инвертирующем входе) достигнет напряжения верхнего порогового уровня U_ВП триггера Шмитта и выходное напряжение U_ВЫХ скачком станет равным отрицательному напряжению насыщения U_НАС-. В результате чего ток через резистор R1 изменится на противоположный, а конденсатор С1 начнёт разряжаться. Разряд конденсатора будет происходить до напряжения нижнего порога переключения U_ВП триггера. После этого также скачкообразно произойдёт переключение выходного напряжения с отрицательного насыщения к положительному напряжению насыщения U_НАС+ триггера Шмитта. Данные переключения иллюстрирует график расположенный ниже

График напряжений в мультивибраторе: на выходе мультивибратора (верхний) и на конденсаторе С1 (нижний).

Частота выходных импульсов мультивибратора зависит от постоянной времени интегрирующей цепочки R1C1, а также от ширины петли гистерезиса и в общем случае определяется следующим выражением

Не трудно заметить, что при

В случае равенства сопротивлений резисторов в цепи ПОС R2 и R3 соотношения будут выглядеть следующим образом

Улучшение параметров мультивибратора

Стабильность частоты амплитуды генерирования простого мультивибратора, изображённого в начале статьи, во многом определяется стабильностью характеристик насыщения операционного усилителя, поэтому для улучшения параметров выходных импульсов (длительности и амплитуды) необходимо обеспечить стабильность амплитуды выходных импульсов и постоянной времени цепочки R1C1. Ниже приведена схема мультивибратора, в которой сведены к минимуму недостатки предыдущей схемы.

Улучшенная схема мультивибратора.

В данной схеме мультивибратора введены дополнительные элементы: входные резисторы R1 и R3, повышающие входное сопротивление ОУ и двухсторонний параметрический стабилизатор R4VD1VD2, стабилизирующий амплитуду выходных импульсов. Введение резисторов R1 и R3 связано с тем, чтобы увеличить входное сопротивление ОУ, так как они снабжены защитой по входам при больших дифференциальных сигналах. Их величина выбирается на порядок больше, чем сопротивление резисторов R5 и R6 и имеет порядок сотен килом.

Ещё большего улучшения параметров мультивибратора можно добиться, если резистор в интегрирующей RC цепочке заметить транзисторным генератором тока.

Если ставится задача получения несимметричного мультивибратора, то резистор в цепи ООС заменяется двумя параллельными диодно-резисторными цепями, что изображено на рисунке ниже

Схема несимметричного мультивибратора на операционном усилителе.

Ждущий мультивибратор (одновибратор)

Ждущий мультивибратор в отличие от автоколебательного на выходе формирует одиночный импульс под действием входного сигнала, причём длительность выходного импульса зависит от номиналов элементов обвязки операционного усилителя. Схема ждущего мультивибратора показана ниже

Схема ждущего мультивибратора (одновибратора) на операционном усилителе.

Ждущий мультивибратор состоит из операционного усилителя DA1, цепи ПОС на резисторах R4R5, цепи ООС VD1C2R3 и цепи запуска C1R1VD2.

Цикл работы ждущего мультивибратора можно условно разделить на три части: ждущий режим, переход из ждущего режима в состояние выдержки и непосредственно состояние выдержки. Рассмотрим цикл работы мультивибратора подробнее.

Ждущий режим является основной и наиболее устойчивой частью цикла работы данного типа мультивибратора, так как самопроизвольно он не может перейти в следующие части цикла работы ждущего мультивибратора. В данном состоянии на выходе мультивибратора присутствует положительное напряжение насыщения ОУ (U_НАС+), которое через цепь ПОС R4R5 частично поступает на неинвертирующий вход ОУ, тем самым задавая пороговое напряжение переключения мультивибратора (U_ПП), которое определяется следующим выражением

На инвертирующем входе ОУ присутствует напряжение, которое задаётся диодом VD1 (в случае кремневого диода напряжение примерно равно 0,6 – 0,7 В), то есть меньше порога переключения мультивибратора. При данных условиях ждущий мультивибратор может находиться неограниченно долгое время (до тех пор, пока не поступит запускающий импульс).

Переход из ждущего режима в состояние выдержки, является следующей частью цикла работы ждущего мультивибратора и начинается после того, как на вход поступит импульс отрицательной полярности, амплитуда которого превысит двухкратное значение напряжения переключения ждущего мультивибратора. То есть минимальная амплитуда входного напряжения (U_{ВХ min}) должна быть равна

В этом случае напряжение порога переключения ждущего мультивибратора понизится и станет меньше, чем напряжение падения на диоде VD1. Далее произойдёт лавинообразный процесс переключения выходного напряжения и на выходе установится напряжение отрицательного насыщение ОУ (U_НАС-) и ждущий мультивибратор перейдёт в состояние выдержки. При выборе номиналов элементов входной цепи C1 и R1 надо исходить из того, что конденсатор С1 должен полностью разрядиться за время действия входного импульса, то есть постоянная времени цепи C1R1 должна быть на порядок (в десять раз) меньше длительности входного импульса.

Заключительная часть цикла работы ждущего мультивибратора является состояние выдержки. В данном состоянии на неинвертирующий вход поступает часть напряжения с выхода мультивибратора, тем самым задавая пороговое напряжение перехода мультивибратора в ждущий режим. В тоже время выходное напряжение через цепь ООС C1R1 поступает на инвертирующий вход и открывает диод VD1, через который начинает разряжаться конденсатор С1. После разряда конденсатора С1 до 0 В происходит его зарядка через резистор R1 до напряжения перехода мультивибратора в ждущий режим. После чего схема переходит в исходное состояние и на выходе устанавливается напряжение положительного насыщения ОУ (U_НАС+). Длительность состояния выдержки и непосредственно формируемого выходного импульса определяется временем зарядка конденсатора С1 через резистор R1 и в общем случае определяется следующим выражением

Так как ждущий мультивибратор имеет только одно устойчивое состояние, то за ним закрепилось название одновибратора.

Для того чтобы одновибратор вырабатывал положительные импульсы при положительных управляющих входных сигналах необходимо изменить полярность включения диодов VD1 и VD2.

Теория это хорошо, но без практического применения это просто слова.Здесь можно всё сделать своими руками.

Схема автогенератора прямоугольных импульсов на ОУ

   На Рис.1 приведена блок-схема электронного

автогенератора прямоугольных импульсов на операционном усилителе ( ОУ ).
   Автогенераторный процесс в схеме генератора осуществляется благодаря имеющейся в ней положительной обратной связи, подаваемой с выхода ОУ на его неинвертирующий вход ( + ), при наличии слабой отрицательной обратной связи, подаваемой с выхода ОУ на его инвертирующий вход ( – ). При этом конденсатор С1 перезаряжается через резистор R1 выходным напряжением ОУ.
   

  Когда напряжение на выходе ОУ достигает максимального уровня, конденсатор С1 заряжается до напряжения, равного критическому напряжению на инвертирующем входе, напряжение на выходе ОУ почти мгновенно уменьшится до минимального значения. Затем конденсатор начнёт перезаряжаться. Когда отрицательное напряжение на нём сравнится с напряжением на неинвертирующем входе, напряжение на выходе

ОУ достигнет максимального уровня.

   Процесс автоколебаний происходит с частотой, определяемой по формуле: 

     f= 0,23/(C1 х R1 x lg (1 + 2R3/R2)),

 где ёмкость конденсатора выражена в фарадах, сопротивление резисторов – в Омах, частота – в Гц. 

    Номинальные значения внешних компонентов генератора можно выбирать в пределах R1 и R2 от 3 до 10 кОм; отношение R3/R2 = от 0,5 до 10; С1 = 0,01 – 0,1 мкФ.

источник: В. С. Майоров, С. В. Майоров. “УСИЛИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА НА ЛАМПАХ, ТРАНЗИСТОРАХ И МИКРОСХЕМАХ”, “Библиотека киномеханика”, Москва, “ИСКУССТВО”, 1982, стр.135

Похожее

ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ НА ОУ В УСТРОЙСТВАХ НА МИКРОСХЕМАХ

Функциональные генераторы предназначены для синхронного формирования сигналов синусоидальной, прямоугольной и пилообразной формы в области частот, обычно не превышающей единиц мегагерц.

Схема типового функционального генератора

Функциональный генератор или генератор, способный одновременно генерировать сигналы прямоугольной и пилообразной формы, обычно состоит из двух частей (рис. 36.1):

♦  неинвертирующего триггера Шмитта на микросхеме DA1;

♦  интегратора на микросхеме DA2.

Интегратор на микросхеме DA2 интегрирует напряжение, снимаемое с выхода триггера Шмитта на микросхеме DA1. Напряжение на выходе интегратора нарастает (прямой ход «пилы»). Когда выходное напряжение интегратора превысит порог переключения триггера Шмитта, происходит его скачкообразное переключение, напряжение на выходе триггера сменит знак.

Напряжение на выходе интегратора начнет изменяться в обратную сторону (спадающий участок «пилы»). Спад напряжения происходит до тех пор, пока это напряжение не сравняется со вторым, нижним, порогом срабатывания триггера Шмитта. Произойдет очередное его переключение, и процесс будет периодически повторяться.

Период генерируемых колебаний можно вычислить из приближенного выражения

Примечание.

Таким образом, частота генерируемых сигналов прямо пропорционально ‘ зависит от произведения RC-элементов интегрирующей цепочки R3C1 и не зависит от напряжения питания. С выходов генератора можно одновременно снимать сигналы прямоугольной и треугольной формы.

Несколько усложнив схему функционального генератора, можно получить на его выходе сигнал и синусоидальной формы. Обычно для

получения такого сигнала используют сигнал треугольной формы с его последующей обработкой.

Рис. 36. Ί. Схема типового функционального генератора (фрагмент)

Функциональный генератор по типовой схеме (рис. 36.2) выполнен двух операционных усилителях в однокорпусном исполнении

Рис. 36.2. Схема функционального генератора

[36.1]. При С 1=4,7 нФ частота генерации — 30 кГц, при 0=47 нФ —

20 Гц. Напряжение питания генератора может варьироваться в пределах 4,5—18 В.

Функциональный генератор (рис. 36.3) при изменении величины управляющего напряжения в пределах от 0,25 до 50 В синхронно изменяет частоту выходных сигналов прямоугольной и пилообразной формы в пределах от 700 Гц до 100 кГц [36.2].

Рис. 36.3. Схема широкодиапазонного функционального генератора на основе компараторов LM 7 93

Регулируемый функциональный генератор (рис. 36.4) выполнен на трех одинаковых операционных усилителях, например, типа LM148, собранных в одном корпусе для компактности [36.3]. Генератор способен вырабатывать одновременно пилообразные и прямоугольные импульсы, форму которых (А) и (В) можно ступенчато менять, пользуясь переключателем S1. Соотношение времен Т1 и Т2 определяется соотношением коммутируемых переключателем S1 резисторов, например, R:R/100. Периоды времен Т1 и Т2 определяются как T1=2RC и T2=RC/50.

Рис. 36.4. Схема регулируемого функционального генератора

Учитывая высокую актуальность функциональных генераторов, были созданы специализированные микросхемы таких генераторов. Примером функционального генератора является микросхема ICL8038 фирмы Harris Semiconductor.

Генератор, выполненный по типовой схеме включения (рис. 36.5), при варьировании номиналов RC-элементов способен работать в диапазоне частота 0,001 Гц — 300 кГц. Искажения формы синусоидального сигнала не превышают 1 %. Ширину прямоугольного (треугольного) импульса можно регулировать в пределах 2—98 %.

Рис. 36.5. Типовое включение микросхемы ICL8038 в качестве функционального генератора

Напряжение питания ±(5—15) В при двуполярном питании или 10—30 В — при однополярном. Потребляемый микросхемой ток не превышает 20 мА (номинальный — 12 мА) при напряжении питания ±10 В. Амплитуда выходного напряжения треугольной формы на сопротивлении нагрузки 100 кОм достигает 1/3 от напряжения питания, для сигнала синусоидальной формы — до 0,22 от напряжения питания.

Варианты подключения внешних элементов регулировки режима работы микросхемы ICL8038 приведены на рис. 36.6.

При использовании микросхемы ICL8038 (рис. 36.7) удобно

Рис. 36.6. Варианты подключения резистивных элементов к микросхеме ICL8038

Рис. 36.7. Вариант включения микросхемы ICL8038 с частотной модуляцией генерируемых сигналов

осуществлять частотную модуляцию генерируемых сигналов. Используя эту особенность микросхемы несложно создать генератор сигналов прямоугольной, треугольной и синусоидальной формы, одновременно управляемых уровнем внешнего напряжения.

Для уменьшения искажений сигнала синусоидальной формы применяют регулировки, предусмотренные схемным решением, представленным на рис. 36.8.

Рис. 36.8. Схема включения микросхемы ICL8038 с минимизацией искажения сигнала синусоидальной формы

Для того чтобы повысить нагрузочную способность генератора используют схему, показанную на рис. 36.9. Использован обычный буферный каскад, который можно использовать для каждого из выходов функционального генератора. Сопротивление нагрузки определяется выбором

микросхемы ОУ; для приведенного случая сопротивление нагрузки не должно быть менее 1 кОм.

Рис. 36.9. Схема функционального генератора на микросхеме ICL8038 с повышенной нагрузочной способностью для сигнала синусоидальной формы

Рис. 36Л0. Схема функционального генератора на микросхеме ICL8038 с регулировкой частоты от 20 Гц до 20 кГц

Практическая схема широкодиапазонного функционального генератора, перекрывающего весь диапазон звуковых частот, приведена на рис. 36.10. Потенциометром R7 минимизируют искажения сигнала синусоидальной формы. Потенциометр R3 предназначен для регулировки соотношения импульс/ пауза (или симметрии) генерируемых сигналов. Потенциометром R10 регулируют частоту генерируемых сигналов.

Аддитивный формирователь сигналов треугольной формы

Электрические сигналы треугольной формы обычно получают при использовании зарядно-разрядных процессов в RC-цепочках. В работах [36.4—36.6] описан и проанализирован [36.7] принцип формирования сигналов треугольной формы путем противофазного сложения выпрямленных с использованием двухполупериодных выпрямителей сигналов синусоидальной формы, сдвинутых между собой на угол 90°. Ниже приведен вариант практической реализации перестраиваемого по частоте генератора сигналов треугольной формы, использующий данный принцип синтеза.

На микросхемах DA1—DA3 собран LR-генератор сигналов синусоидальной формы, с выходов которого снимаются сдвинутые по фазе на угол 90° сигналы (точки А и В). Эти сигналы подаются на входы двух прецизионных выпрямителей, выполненных на микросхемах DA4, DA5 и DA6, DA7, соответственно. Сигналы с выходов выпрямителей (точки С и D) смешиваются на резистивном сумматоре-делителе напряжения R13, R15, R16 (точка Е). Выходной сигнал (точка Е) имеет треугольную форму с отклонением от линейности до 3 %.

Рабочая частота генератора определяется номиналами частотозадающих цепей — индуктивностей LI, L2, сдвоенного потенциометра R9, R10 и резисторов R7, R8. Для указанных номиналов диапазон частоты перестройки составляет 3300—4000 Гц.

Ступенчато изменить частотный диапазон работы можно переключением катушек индуктивности LI, L2. При расширении диапазона перестройки путем дальнейшего изменения соотношения элементов

Рис. 36.11. Схема беземкостного перестраиваемого генератора сигналов треугольной формы

R7/R9=R8/R10 становится заметной выраженная зависимость амплитуды выходного сигнала от частоты. Для исключения этого недостатка необходимо либо сузить диапазон перестройки генератора, либо использовать промежуточные усилители с автоматической регулировкой усиления.

Функциональный генератор инверсного построения

При создании функциональных генераторов традиционно используют генератор прямоугольных импульсов, к выходу которого подключают формирователь треугольного напряжения, основанный на зарядно-разрядных процессах. Затем сигнал треугольной формы преобразуют в подобие синусоидального, выделяя из нее первую гармонику [36.8]. Недостатки таких схемных решений очевидны: это явно выраженная нелинейность зарядноразрядных процессов, особенно заметная при перестройке частоты генератора и заметные искажения синусоидального сигнала в результате некачественной фильтрации высших гармоник сложного сигнала.

Ниже описан функциональный генератор, формирование сигналов в котором происходит в обратной последовательности. Вначале формируется сигнал синусоидальной формы, который затем преобразуется в сигнал треугольной формы [36.4—36.6], а из последнего получают биполярный сигнал прямоугольной формы [36.9].

Практическая схема инверсного функционального генератора представлена на рис. 36.12. Устройство содержит генератор сигналов синусоидальной формы (микросхемы DA1—DA3), вырабатывающий сигналы, сдвинутые по фазе на 90°. Эти сигналы подаются на удвоитель частоты С. И. Семенова [36.5] — прецизионные двухполупериодные выпрямители (микросхемы DA4, DA5 и DA9, DA10), выходные сигналы которых складываются в противофазе, формируя тем самым сигнал треугольной формы. Сигнал треугольной формы поступает затем на схему формирования биполярных импульсов прямоугольной формы (микросхемы DA6—DA8).

Диаграммы сигналов в различных точках устройства показаны на рис. 36.12.

Генератор работает в диапазоне частот: для сигналов синусоидальной формы — 50—500 Гц, для сигналов треугольной и прямоугольной формы (с удвоением исходной частоты) — 100—1000 Гц. Рабочую частоту плавно меняют перестройкой сдвоенного потенциометра R9, R10. Ступенчатое переключение диапазона генерируемых частот вплоть до субгерцовых может быть обеспечено переключением частотозадающих конденсаторов С2 и СЗ. Так, при уменьшении емкостей конденсаторов С2 и СЗ в 10 раз, т. е. до 3,3 нФ, диапазон генерируемых частот составляет 1000—10000 Гц по пилообразному и прямоугольному сигналам; по синусоидальному — 500—5000 Гц.

Шустов М. А., Схемотехника. 500 устройств на аналоговых микросхемах. — СПб.: Наука и Техника, 2013. —352 с.

Генераторы синусоидальных колебаний на ОУ

Всем доброго времени суток! В предыдущих двух статьях я рассказал о построении генераторов на основе ОУ (статья про мультивибраторы здесь, про генераторы треугольного напряжения здесь). Ещё одним видом сигнала, который используются в радиотехнике и электронике является синусоидальный сигнал.

Для сборки радиоэлектронного устройства можно преобрески DIY KIT набор по ссылке.

Для формирования синусоидального сигнала применяются различные схемы генераторов и формирователей, рассмотрение которых в данной статье не представляется возможным.

Как происходит формирование синусоидальных колебаний?

Любой генератор (не только синусоидальных колебаний) представляет собой замкнутую цепь, состоящую из усилителя и селективной цепи (частотно-избирательная цепь). Причем селективная цепь включена в цепь ПОС (положительная обратная связь) усилителя, где могут быть включены дополнительные усилители.

Допустим, на вход селективной цепи поступает сигнал, состоящий из большого количества синусоидальных колебаний (гармоник). Проходя через селективную цепь, колебания ослабляются (происходит уменьшение амплитуды) в различной степени, а также происходит изменение фазы данных колебаний. В результате на вход усилителя с выхода селективной цепи поступают синусоидальные сигналы с различными уровнями амплитуды и фазовыми сдвигами, где происходит их усиление для компенсации ослабления селективной цепью.

Так как селективная цепь пропускает без изменения фазы только гармонику определённой частоты, то после усилителя на вход селективной цепи поступит та же гармоника с такой же амплитудой и фазой, которую пропускает селективная цепь, а остальные гармоники будут с изменёнными амплитудами и фазами сигнала. В результате сложения исходного сигнала и сигнала поступающего с выхода усилителя только у гармоники, на частоту которой настроена частотно-избирательная цепь, будет происходить значительное увеличение амплитуды.

Из всего выше сказанного можно сделать вывод, что петлевое усиление схемы должно быть не меньше единицы (в идеальном случае равно 1), а полный фазовый сдвиг схемы равен нулю.

Схем генераторов синусоидальных или как их ещё называют гармонических колебаний, существует большое количество, рассмотреть которые в одной статье не представляется возможным. Поэтому ограничимся лишь некоторыми из них, которые построены на ОУ и RC-цепочках.

Генератор синусоидальных колебаний на основе моста Вина

Генератор синусоидальных колебаний на основе моста Вина или просто генератор Вина является одним из самых распространённых RC-генераторов синусоидальных колебаний. Схема данного генератора показана на рисунке ниже

Схема генератора Вина на основе ОУ.

Генератор Вина состоит из ОУ DA1, который охвачен ООС (отрицательная обратная связь) посредством резисторов R1 и R2, а также ПОС (положительная обратная связь) с помощью частотно-избирательной цепи R3C1R4C2.

Частотно-избирательная цепь R3C1R4C2 называется мостом Вина, от названия которого и получил наименование генератор данного типа. Данный мост состоит из последовательно включённых дифференцирующей цепи R4C2 и интегрирующей цепи R3C1. Как известно для генерирования сигнала мост Вина должен обеспечить нулевой фазовый сдвиг сигнала. Это обеспечивается равенством постоянной времени интегрирующей цепи R3C1 и дифференцирующей цепи R4C2

Тогда частота, при которой будет сдвиг фаз равный нулю, определяется следующим выражением

При данном условии коэффициент передачи цепи ПОС будет равен 1/3. Поэтому для того чтобы компенсировать данное условие коэффициент передачи цепи ООС должен быть равен 3, то есть

Генератор с мостом Вина обеспечивает выходной синусоидальный сигнал с небольшими искажениями – порядка 0,05 %. Однако у данного типа генератора существует серьёзная проблема в том, что для получения качественного синусоидального сигнала необходимо обеспечить точные соотношения резисторов в цепи ООС R1 и R2, то есть обеспечить коэффициент передачи цепи равный трём (β = 1/3). Так если β < 1/3 то возникшие колебания будут с сильными искажениями, а в случае β > 1/3 даже если и возникнут колебания их амплитуда будет постепенно уменьшаться и со временем станет равной нулю. Поэтому для стабилизации работы генератора Вина применяют различные автоматические системы стабилизации амплитуды.

Улучшение параметров генератора Вина

Как указывалось выше оптимальное значение коэффициента передачи ООС (β = 1/3) обеспечить практически невозможно, поэтому применяют системы автоматической стабилизации амплитуды. Данная система работает так чтобы воздействовать на коэффициент передачи схемы и при заданной частоте стабилизировать колебания при небольших искажениях.

В основе систем стабилизации амплитуды лежат свойство нелинейных элементов под действием напряжения изменять своё внутренне сопротивление. Одна из простейших схем стабилизации содержит два полупроводниковых диода включённых в цепь ООС

Схема генератора Вина на ОУ с простейшей системой автоматической стабилизации амплитуды.

В данной схеме последовательно с резистором обратной связи R2 включены два диода VD1VD2 по встречно-параллельной схеме, чем обеспечивается стабилизация амплитуды положительной и отрицательной полуволн синусоидального сигнала.

Как известно p-n-переход диода имеет динамическое сопротивление, имеющее обратную зависимость от протекающего через диод тока

где 26 (мВ) – температурный потенциал p-n-перехода,

I_Д (А) – мгновенное значение тока протекающего через диод.

Таким образом, коэффициент передачи цепи ООС будет определяться следующим выражением

При возрастании амплитуды выходного напряжения, ток, протекающий через диод, увеличивается, как следствие уменьшается динамическое сопротивление диода, и возрастает коэффициент передачи цепи ООС, тем самым уменьшая амплитуду выходного напряжения.

При реализации данной схемы величину резистора R2 следует брать несколько меньшей, чем в схеме без стабилизации амплитуды, чтобы β < 1/3, тем самым создаются условия для гарантированного возникновения колебаний.

Генератор синусоидальных колебаний с фазосдвигающими RC-цепями

Ещё одним видом генератора синусоидальных колебаний является генератор на фазосдвигающих цепочках. Схем генератора данного типа существует несколько разновидностей, в их основе лежат лестничные RC-цепи, которые обеспечивают сдвиг фазы для генерируемой частоты на 180°. Что с учётом инвертирующего усилителя, который также обеспечивает сдвиг фазы сигнала на 180°, получаем суммарный сдвиг фазы сигнала 0°. Количество звеньев лестничной цепи может быть любое количество, но не менее трёх.

Генераторы синусоидальных колебаний на фазосдвигающих цепочках.

Так же как и в случае с мостом Вина лестничные цепи ослабляют сигнал, поэтому коэффициент усиления ОУ должен компенсировать данное ослабление. Чтобы не углубляться в вывод расчётных формул приведу основные соотношения в различных типах генераторах со сдвигающими лестничными цепями.

Для схемы на рисунке А

Для схемы на рисунке Б

Для схемы на рисунке В

Так же как и в генераторе Вина основной проблемой является обеспечение стабильности амплитуды. Решением данной проблемы является использование в схеме автоматической стабилизации амплитуды путём введения нелинейных сопротивлений в цепь ООС ОУ. Простейшим таким стабилизатором амплитуды является сборка из двух встречно-паралелльных полупроводниковых диодов

Схема генератора на фазосдвигающих цепочках с амплитудным ограничителем в цепи ООС.

Кроме показанных генераторов синусоидальных сигналов в современной электронике находят применения методы выделения нужного синусоидального колебания из более сложного, например, из треугольного или прямоугольного посредством разложения его в ряд Фурье. Однако данная тема более сложная в изучении и поэтому является темой другой статьи, которая обязательно появится на моём блоге.

Теория это хорошо, но без практического применения это просто слова.Здесь можно всё сделать своими руками.

Особенности применения ОУ при однополярном питании

Тенденции применения электронных компонентов направлены на снижение энергопотребления и стоимости, поэтому в современных изделиях используется однополярное питание, и с каждым годом значения питающих напряжений уменьшаются. В статье рассмотрены основные проблемы, с которыми сталкивается разработчик при использовании операционных усилителей в схемах с однополярным питанием.

Хотя симметричное двуполярное питание является оптимальным для операционных усилителей (ОУ), во многих случаях (жесткие требования к потреблению электроэнергии) необходимо или желательно использовать однополярное электропитание. Например, бортовая сеть в автомобильном и морском оборудовании — однополярная. Да и в оборудовании, где ранее традиционно использовалось двуполярное питание, все чаще применяется встроенный однополярный источник электроэнергии с питающим напряжением 5 или 12 В постоянного тока. Системы с однополярным электропитанием для обработки аналоговых сигналов имеют общие для таких решений дополнительные свойства, вызванные необходимостью использования компонентов для смещения аналогового сигнала на каждой стадии обработки. Если смещение аналогового сигнала не продумано, а тем более не выполнено, то возникает множество проблем, в том числе — нестабильность работы операционных усилителей.

 

Проблемы, возникающие при смещении с помощью резисторов

Применение ОУ с однополярным питанием связано с проблемами, которые обычно не встречаются при использовании двуполярного питания. Главная из них возникает тогда, когда входной сигнал является двуполярным относительно общего уровня («земли»). В системе с однополярным питанием этот уровень совпадает с уровнем отрицательного источника питания в традиционных решениях. Поэтому в этом случае нулевой уровень входного сигнала не может соответствовать «земле» и должен находиться между «землей» и уровнем питающего напряжения. Основное преимущество систем с двуполярным питанием состоит в том, что их общее соединение («земля») является устойчивым, низкоомным нулевым уровнем для входного сигнала. При этом положительное и отрицательное напряжения питания могут быть несимметричными. При однополярном питании с помощью схем смещения создается уровень нулевого сигнала, обычно лежащий в середине диапазона питающего напряжения.

Чтобы использовать усилитель эффективно, то есть получить с его выхода максимальный сигнал без ограничения, входной сигнал должен быть смещен на середину выходного диапазона, или, что одно и то же, на уровень половины питающего напряжения. Наиболее эффективный способ — использование линейного стабилизатора, как показано на рисунке 6. Однако наиболее популярная схема смещения — резистивный делитель напряжения питания. Хотя этот способ наиболее прост, при его использовании возникает ряд проблем.

Используя рисунок 1, рассмотрим некоторые из них. На этом рисунке изображена классическая схема неинвертирующего усилителя переменного тока. Входной сигнал с помощью емкостной связи подается на вход усилителя. Средний уровень входного сигнала смещен на величину V_S/2 с помощью резисторного делителя R_A—R_B. В полосе пропускания данный усилитель имеет коэффициент усиления К_У = 1 + R2/R1. Паразитное усиление постоянного сигнала сведено к единице с помощью емкостной обратной связи цепочкой R1C1, соединенной с нулевым уровнем («землей»). Поэтому уровень постоянной составляющей равен напряжению смещения. Этим самым мы избегаем возникновения искажений из-за усиления напряжения смещения. Обратная связь обеспечивает коэффициент усиления, равный 1 + R2/R1 для высокочастотных сигналов и равный единице — для постоянной составляющей и низкочастотных сигналов с частотами подавления f = 1/(2πR1C1) и f = 1/[2π(R1 + R2)C1], а также вносит фазовый сдвиг во входную и выходную цепи.

Эта схема имеет серьезные ограни чения применения. Во-первых, невозможно использовать такое важное свойство операционных усилителей, как подавление синфазного сигнала. Поскольку любое изменение питающего напряжения моментально отразится на напряжении смещения, равном VS/2, установленным резисторным делителем, любой шум, присутствующий в шине питания, будет усилен наряду с сигналом (за исключением самых низких частот). Так, при К_У = 100 пульсации напряжением 20 мВ от электросети могут быть усилены до напряжения более 1 В (в зависимости от параметров компонентов схемы).

Еще хуже, что при мощной нагрузке усилитель становится нестабильным в работе. Плохие стабилизация и фильтрация в источнике питания приводят к тому, что на шинах питания появляется значительный уровень сигнала. При работе усилителя, включенного по неинвертирующей схеме, этот сигнал поступает на вход усилителя через схему смещения, как было рассмотрено ранее, и усилитель самовозбуждается.

Оптимизация расположения компонентов на печатной плате, установка большого количества блокирующих конденсаторов, правильная разводка заземляющих шин и соединение их в одной точке, соответствующее проектирование шин питания уменьшают наводки и повышают стабильность схемы, но не исключают рассмотренных проблем. Поэтому далее будет предложено несколько решений, помогающих избежать трудностей в использовании усилителей при включении по схеме с однополярным электропитанием.

 

Развязка схемы смещения

Чтобы снизить влияние нестабильности напряжения питания, можно зашунтировать схему смещения по переменному току и добавить отдельный резистор для входного сигнала, как показано на рисунке 2. Конденсатор C2 обеспечивает фильтрацию пульсаций шины питания, тем самым восстанавливая способность ОУ ослаблять синфазные сигналы и влияние напряжения питания. Резистор R_IN, который заменяет в этой схеме входное сопротивление R_A/2 для сигналов переменного тока, обеспечивает передачу постоянного смещения на неинвертирующий вход усилителя.

Сопротивления резисторов R_A и R_B должно быть минимальными, насколько это позволяют ограничения по энергопотреблению. В данном случае выбрано значение 100 кОм, чтобы уменьшить потребляемый ток в схемах с батарейным питанием. Выбор величины шунтирующего конденсатора также требует внимания. С делителем напряжения R_A/R_B (100 кОм/100 кОм) и С2 = 0,1 мкФ частота среза по уровню –3 дБ фильтра высоких частот (ФВЧ), образованного параллельно соединенными резисторами R_A и R_B и конденсатором С2, равна 1/[2π(R_A/2)C2] = 32 Гц. Хотя это усовершенствование схемы, приведенной на рисунке 1, позволило подавить синфазные помехи с частотами выше 32 Гц, более низкочастотные сигналы сохранили обратную связь по шине питания усилителя. Поэтому при реализации такой схемы необходимо использовать конденсаторы большой емкости.

На практике емкость конденсатора C2 требуется увеличить до таких значений, при которых резисторный делитель схемы смещения эффективно шунтировался бы для всех частот в полосе пропускания усилителя. Хорошим правилом для расчета частоты среза ФВЧ, образованного R_A, R_B и C2, является выбор значения, равного 1/10 от наименьшего из значений частот среза RC-цепочек R_INC_IN и R1C1.

Коэффициент усиления по постоянному току остается равным единице. Даже в этом случае должны учитываться входные токи. RIN с последовательно соединенным делителем напряжения R_A/R_B значительно повышают входное сопротивление на неинвертирующем входе операционного усилителя. Поддержание смещения выходного сигнала на уровне половины напряжения питания при использовании обычных усилителей с обратной связью по напряжению, которые имеют симметричные сбалансированные входы, достигается правильным выбором величины резистора обратной связи R2.

В зависимости от напряжения питания значения резисторов, которые обеспечивают разумный компромисс между увеличением тока потребления или увеличением зависимости параметров усилителя от изменений входного тока, должны быть порядка 100 кОм для питающего напряжения 12…15 В, снижены до 42 кОм для питания 5 В и до 27 кОм — для 3,3 В.

В высокочастотных усилителях (особенно с обратной связью по току) следует использовать низкоомный делитель и резистор обратной связи, для того чтобы сохранить широкую полосу пропускания при наличии паразитной емкости. Для операционных усилителей, таких как AD811, разработанных для обработки видеосигналов, оптимально подходит значение резистора R2, равное около 1 кОм. Поэтому схемы с такими ОУ требуют использования намного меньших значений резисторов R_A и R_B в делителе напряжения (и большую емкость шунтирующего конденсатора C2).

Из-за малого входного тока необходимость согласования резисторов на входах современных усилителей с полевыми транзисторами во входных каскадах не так важна, если усилитель не будет работать в широком температурном диапазоне. Иначе такое согласование необходимо.

Схема на рисунке 3 показывает, как реализуется смещение и шунтирование цепи смещения для инвертирующего усилителя.

Смещение с помощью резисторного делителя дешево и обеспечивает постоянный средний уровень выходного сигнала, равный половине величины напряжения питания, но подавление синфазного сигнала операционным усилителем зависит от постоянной времени RC-цепочки, образованной делителем R_A/R_B и конденсатором C2. Необходимо использовать в качестве С2 конденсатор такой емкости, которая обеспечивает по крайней мере в 10 раз большее значение постоянной времени RC-цепи R_A/R_B – C2, чем у R_INC_IN и R1C1. Это гарантирует достаточное подавление синфазного сигнала. С резисторами R_A и R_B, равными 100 кОм, величина конденсатора C2 может оставаться довольно небольшой, если не требуется работа усилителя на очень низких частотах.

 

Смещение при помощи стабилитрона

Более эффективный способ обеспечить необходимое смещение при однополярном питании — это использование стабилитрона, как показано на рисунке 4. В этой схеме резистор R_Z обеспечивает необходимый рабочий ток стабилитрона. Конденсатор CN шунтирует вход операционного усилителя от шума стабилитрона.

Стабилитрон должен иметь напряжение стабилизации, близкое к половине напряжения питания. Резистор R_Z должен обеспечивать достаточно большой ток, позволяющий стабилитрону работать в устойчивом режиме и, тем самым, обеспечивать минимальную погрешность стабилизации. С другой стороны, важно минимизировать энергопотребление (и тепловые потери). Поскольку входной ток операционного усилителя незначителен, то наиболее оптимален выбор стабилитрона малой мощности. Стабилитрон мощностью 250 мВт является оптимальным, но и наиболее распространенные 500-мВт стабилитроны также приемлемы. Оптимальный рабочий ток — около 0,5 мА для 250-мВт и около 5 мА — для 500-мВт стабилитронов.

Схема на рисунке 4 обеспечивает низкоомный опорный уровень и устраняет влияние нестабильности питающего напряжения на вход усилителя. Преимущества существенны, но стоимость и энергопотребление увеличиваются, да и средний уровень напряжения на выходе усилителя будет соответствовать выходному напряжению стабилитрона и может отличаться от V_S/2. Если это отличие окажется существенным, то при больших выходных сигналах будет происходить асимметричное ограничение. Входные токи смещения также должны быть согласованы. Резисторы R_IN и R2 должны быть равными, чтобы при прохождении через них входного тока разница падения напряжения на них не приводила к появлению ошибки смещения.

Рисунок 5 показывает схему инвертирующего усилителя со смещением уровня входного сигнала стабилитроном.

В таблице 1 перечислены стабилитроны нескольких типов, которые могут быть выбраны в зависимости от напряжения питания для обеспечения необходимого смещения. Значение R_Z в таблице выбрано исходя из обеспечения стабилитронов током 5 или 0,5 мА для схем, показанных на рисунках 4 и 5. Для уменьшения шума (ошибки стабилизации) может быть выбран и больший ток; его максимальную величину следует выяснить в техническом описании стабилитрона.

 

Смещение с помощью линейного стабилизатора

Для операционных усилителей с однополярным питанием 3,3 В требуется смещение напряжения 1,65 В. Однако напряжение стабилизации выпускаемых стабилитронов — не ниже 2,4 В. Хотя существуют источники опорного напряжения AD589 и AD1580 с напряжением 1,225 В, которые могут использоваться подобно стабилитронам, но они не обеспечивают смещение на половину напряжения питания. Самый простой способ обеспечить смещение входного сигнала на произвольную величину — это использовать линейный стабилизатор напряжения, например ADP667 или ADP3367, как показано на рисунке 6. Выходное напряжение линейного стабилизатора может быть установлено в пределах от 1,3 В до 16 В, и это обеспечит низкоомное смещение для операционного усилителя с однополярным напряжением питания от 2,6 В до 16,5 В.

 

Связь по постоянному току при однополярном питании

Пока была обсуждена только связь операционного усилителя по переменному току. Хотя при использовании входных и выходных конденсаторов связи большой емкости усилитель может работать с сигналами с частотами значительно ниже 1 Гц, в некоторых случаях требуется истинная связь по постоянному току. Схемные решения, которые обеспечивают низкоомное постоянное напряжение смещения, типа стабилитронов и линейных стабилизаторов, обсуждаемых выше, могут использоваться, чтобы создавать напряжение «среднего уровня».

Альтернативно схеме смещения, построенной на резистивном делителе, показанной на рисунках 1 и 3, для создания низкоомной искусственной «земли» может использоваться буферный операционный усилитель, как показано на рисунке 7. Если для питания используется низковольтная батарея, скажем 3,3 В, ОУ должен иметь возможность работать с сигналами, равными размаху напряжения питания — rail-to-rail. Кроме того, ОУ также должен быть способен обеспечить большой положительный или отрицательный выходной ток. Конденсатор C2 шунтирует делитель напряжения, чтобы уменьшить шумы резисторов. На эту схему не влияет нестабильность электропитания, потому что общий уровень («земля») всегда находится на уровне половины напряжения питания.

 

Проблемы задержки включения

В заключение необходимо рассмотреть еще одну проблему — время включения усилителя. Оно приблизительно будет зависеть от постоянной времени RC-цепочки, используемой в самом низкочастотном фильтре.

В пассивных схемах смещения, рассмотренных здесь, требуется, чтобы постоянная времени RC цепочки, состоящей из параллельно соединенных резисторов R_A и R_B и С2, была в 10 раз больше, чем постоянные времени входной и выходной цепей. Длительная постоянная времени помогает удерживать схему смещения во «включающемся» состоянии по отношению к входным и выходным цепям усилителя, обеспечивая постепенное нарастание среднего уровня выходного сигнала от 0 В до половины напряжения питания без скачков до уровня напряжения питания. Главное требование, чтобы частота среза схемы смещения на уровне 3 дБ была меньше в десять раз, чем наименьшая из частот среза R1C1 и R_LOAD/C_OUT. Например, в схеме на рисунке 2 для полосы пропускания начиная с 10 Гц и коэффициента усиления, равного 10, емкость конденсатора C2 должна быть равна 3 мкФ, что обеспечит частоту среза по уровню 3 дБ, равную 1 Гц.

С резисторами R_A и R_B = 100 кОм сопротивление в RC-цепочке (параллельное соединение) будет равно 50 кОм, и при C2 = 3 мкФ постоянная времени будет равна 0,15 с. Таким образом, средний уровень выходного сигнала усилителя достигнет величины половины напряжения питания приблизительно за 0,2…0,3 с… Между тем, входные и выходные RC-цепи установятся в десять раз быстрее.

В устройствах, где время включения может оказаться чрезмерно длительным, предпочтительнее использовать схемы смещения на стабилитронах или линейных стабилизаторах.

Генератор синусоидального сигнала на мосту Вина

В радиолюбительской практике часто возникает необходимости использовать генератор синусоидальных колебаний. Применения ему можно найти самые разнообразные. Рассмотрим как создать генератор синусоидального сигнала на мосту Вина со стабильной амплитудой и частотой.

В статье описывается разработка схемы генератора синусоидального сигнала. Сгенерировать нужную частоту можно и программно: Программа Audacity как простой генератор звука и шума

Наиболее удобным, с точки зрения сборки и наладки, вариантом генератора синусоидального сигнала является генератор, построенный на мосту Вина, на современном Операционном Усилителе (ОУ).

Мост Вина

Сам по себе мост Вина является полосовым фильтром, состоящим из двух RC фильтров. Он выделяет центральную частоту и подавляет остальные частоты.

Мост придумал, Макс Вин еще в 1891 году. На принципиальной схеме, сам мост Вина обычно изображается следующим образом:

Картинка позаимствована у Википедии

Мост Вина обладает отношением выходного напряжения ко входному b=1/3 . Это важный момент, потому что этот коэффициент определяет условия стабильной генерации. Но об этом чуть позже

Как рассчитать частоту

На мосту Вина часто строят автогенераторы и измерители индуктивности. Чтобы не усложнять себе жизнь обычно используют R1=R2=R и C1=C2=C. Благодаря этому можно упростить формулу. Основная частота моста рассчитывается из соотношения:

f=1/2πRC

Практически любой фильтр можно рассматривать как делитель напряжения, зависящий от частоты. Поэтому при выборе номиналов резистора и конденсатора желательно, чтобы на резонансной частоте комплексное сопротивление конденсатора (Z), было равно, или хотя бы одного порядка с сопротивлением резистора.

Zc=1/ωC=1/2πνC

где ω (омега) — циклическая частота, ν (ню) — линейная частота, ω=2πν

Мост Вина и операционный усилитель

Сам по себе мост Вина не является генератором сигнала. Для возникновения генерации его следует разместить в цепи положительной обратной связи операционного усилителя. Такой автогенератор можно построить и на транзисторе.  Но использование ОУ явно упростит жизнь и даст лучшие характеристики.

Коэффициент усиления на троечку

Мост Вина имеет коэффициент пропускания b=1/3. Поэтому условием генерации является то, что ОУ должен обеспечивать коэффициент усиления равный трем. В таком случает произведение коэффициентов пропускания моста Вина и усиления ОУ даст 1. И будет происходить стабильная генерация заданной частоты.

Если бы мир был идеальным, то задав резисторами в цепи отрицательной обратной связи, нужный коэфф усиления, мы бы получили готовый генератор.

RAIL TO RAIL OP AMP УСИЛИТЕЛЬ С УНИПОЛЯРНЫМ ПИТАНИЕМ

Лабораторная работа 10: Усилитель с однополярным питанием.

Обзор Это лабораторное задание реализует схему инвертирующего усилителя напряжения с одним источником питания. На выходе усилителя имеется точка смещения, которая устраняется путем подключения выходного сигнала по переменному току.

Дополнительная информация

Операционные усилители

Основы операционных усилителей Режимы работы Золотые правила схем операционных усилителей Инвертирующий и неинвертирующий усилитель Повторитель, интегратор и дифференциатор Unity Введение Операционный усилитель, или операционный усилитель,

Дополнительная информация

ХАРАКТЕРИСТИКА OP-AMP

ЭКСПЕРИМЕНТ 4 ХАРАКТЕРИСТИКА ЗАДАЧ OP-AMP 1.Набросок и краткое объяснение символа схемы операционного усилителя и обозначение всех клемм. 2. Перечислить каскады усилителя в типичном ОУ

Дополнительная информация

ЦЕПЬ EE 221 L II. по Мин Чжу

EE 221 L CIRCUIT II LABORATORY 6: OP AMP CIRCUTS by Ming Zhu ОТДЕЛЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО И КОМПЬЮТЕРНОГО УНИВЕРСИТЕТА НЕВАДЫ, ЛАС-ВЕГАС ЦЕЛЬ Научиться использовать операционный усилитель для реализации простого линейного

Дополнительная информация

УНИВЕРСИТИ МАЛАЙЗИЯ ПЕРЛИС

UNIVERSITI MALAYSIA PERLIS ANALOG ELECTRONICS CIRCUIT II EKT 214 Semester II (2012/2013) ЭКСПЕРИМЕНТ № 3 OP-AMP (ДИФФЕРЕНЦИАТОР и ИНТЕГРАТОР) Analog Electronics II (EKT214) 2012/2013 EXPERIMENT 3 Op-Amp

Дополнительная информация

MAS.836 КАК СДВИГАТЬ OP-AMP

MAS.836 КАК СДВИГАТЬ ЦЕПИ ОП-УСИЛИТЕЛЯ ОУ: Смещение в электронной схеме описывает рабочие характеристики установившегося режима без подачи сигнала. В схеме операционного усилителя рабочая характеристика

Дополнительная информация

Операционные усилители EE431 Lab 1

Вопросы по простым операционным усилителям 1.Какие из следующих утверждений верны? а. Операционный усилитель имеет два входа и три выхода b. Операционный усилитель имеет один вход и два выхода c. Операционный усилитель имеет два входа

Дополнительная информация

ЦЕПИ С ZD И СВЕТОДИОДАМИ

I. ЗАДАЧИ ЦЕПИ С ZD И СВЕТОДИОДАМИ а) Определение вольт-амперных характеристик выпрямительных диодов; б) Определение функции стабилитронов в двойных зажимах напряжения

Дополнительная информация

УНИВЕРСИТИ МАЛАЙЗИЯ ПЕРЛИС

UNIVERSITI MALAYSIA PERLIS ANALOG ELECTRONICS II EMT 212 2009/2010 ЭКСПЕРИМЕНТ № 3 OP-AMP (ОСЦИЛЛЯТОРЫ) 1 1.ЦЕЛЬ: 1.1 Продемонстрировать генератор моста Вина 1.2 Продемонстрировать RC-фазовый сдвиг

Дополнительная информация

ELEC207 ЛИНЕЙНЫЕ ИНТЕГРИРОВАННЫЕ ЦЕПИ

Концепция виртуального короткого замыкания Для усилителей обратной связи, построенных на операционных усилителях, два терминала операционных усилителей всегда будут приблизительно равны (V + = V -). Это условие в усилителях обратной связи на операционных усилителях известно

Дополнительная информация

ECE4902 C Лаборатория 7

ECE902 C2012 — Лабораторный дифференциальный усилитель на МОП-транзисторах Резистивная нагрузка Активная нагрузка НАЗНАЧЕНИЕ: Основная цель этой лаборатории — измерить характеристики дифференциального усилителя.Это важная топология

Дополнительная информация

EE 210: ЦЕПИ И УСТРОЙСТВА

EE 210: ЦЕПИ И УСТРОЙСТВА ОПЕРАЦИОННЫЕ УСИЛИТЕЛИ ЧАСТЬ II Это вторая из двух лабораторных сессий, которые представляют собой введение в операционный усилитель. На этом занятии вы изучите три конструкции усилителей:

Дополнительная информация

Операционные усилители

Цель Операционные усилители Понимать основы и общие концепции функции операционного усилителя (ОУ).Постройте и наблюдайте за выходом компаратора и усилителя (инвертирующего усилителя).

Дополнительная информация

Линейные ИС и приложения

Вопросы и решения ЧАСТЬ-A Блок-1 ВВЕДЕНИЕ В OP-AMPS 1. Объясните систему сбора данных 13 января БЛОК-ДИАГРАММА СИСТЕМЫ СБОРА ДАННЫХ: Входной каскад Промежуточный каскад Ступень сдвига уровня Выход

Дополнительная информация

Лаборатория 2 Операционный усилитель

Лабораторная работа 2 Операционный усилитель Фамилия: Имя: Номер студента: Лабораторная секция: Понедельник Вторник Среда Четверг Пятница Подпись TA: Примечание: Предварительная часть должна быть заполнена до начала лабораторной сессии.

Дополнительная информация

Операционные усилители

Операционные усилители Прочтите раздаточный материал Horowitz & Hill, главу 9 Введение и цель В этой лабораторной работе мы рассмотрим операционные усилители. Мы рассмотрим несколько из их огромного числа применений, а также исследуем

Дополнительная информация

Смещение усилителя MOSFET

Смещение усилителя MOSFET Крис Уинстед 6 апреля 2015 г. Стандартное пассивное смещение: два источника питания V D V S R G I D V SS Для анализа поведения этой цепи смещения по постоянному току наиболее удобно использовать следующий

Дополнительная информация

Gechstudentszone.wordpress.com

8.1 Операционный усилитель (ОУ) БЛОК 8: Операционный усилитель Операционный усилитель («ОУ») представляет собой электронный усилитель напряжения с высоким коэффициентом усиления, связанный по постоянному току, с дифференциальным входом и, как правило, с несимметричным выходом

Дополнительная информация

Многотранзисторные конфигурации

Эксперимент-3 Многотранзисторные конфигурации Введение Комментарий Цели этого эксперимента — изучить рабочие характеристики нескольких наиболее распространенных многотранзисторных конфигураций,

Дополнительная информация

ЛАБОРАТОРИЯ ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ

1 из 6 ДО НАЧАЛА ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫХ ЛАБОРАТОРИЙ ЛАБОРАТОРИЯ ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ Введение в Matlab Введение в резистивные схемы произвольных / функциональных генераторов ОЖИДАЕМЫЕ ЗНАНИЯ Студенты должны быть знакомы

Дополнительная информация

Экзамен летом 2015 г.

Летний экзамен 2015 Код предмета: 17445 Образец ответа Важные инструкции для экзаменаторов: 1) Ответы следует проверять по ключевым словам, а не дословно, как указано в типовой схеме ответов.

Дополнительная информация

Лаборатория 8: КОНДЕНСАТОРНЫЕ ЦЕПИ С ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЯМИ

ЛАБОРАТОРНОЕ УПРАЖНЕНИЕ ПО АНАЛОГОВОЙ И ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННОЙ ЭЛЕКТРОНИКЕ 8 Лабораторная работа 8: КОНДЕНСАТОРНЫЕ ЦЕПИ С ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЯМИ Цель Цели этого эксперимента: — Проверить работу основных коммутируемых конденсаторных ячеек, — Действие

Дополнительная информация

Лабораторная работа: Операционные усилители.

Страница 1 из 6 Цели лаборатории Ознакомить студентов с конструкцией интегральной схемы (ИС) на макетной плате. Знакомство с операционным усилителем LM 741 и его приложениями. Разработка и изготовление инвертирующего усилителя

. Дополнительная информация

Схемы прецизионного выпрямителя

Цепи прецизионного выпрямителя Цепи выпрямителя используются при проектировании цепей питания.В таких приложениях выпрямляемое напряжение обычно намного больше, чем падение напряжения на диоде,

Дополнительная информация ,

Рекомендации по качеству источников питания операционного усилителя

Введение

Операционные усилители

используют напряжение питания постоянного тока, обычно от нескольких вольт. на напряжение до 30 В и более. Если источник питания идеального постоянного напряжения источник (то есть он дает одно и то же напряжение независимо от того, что происходит), Выход операционного усилителя будет определяться исключительно его входами. поскольку в реальном мире нет идеальных источников напряжения, стоит волноваться о качестве источника питания, если вам нужна максимальная производительность от операционного усилителя.В этой статье будут описаны неисправности общего питания. системы с акцентом на их влияние на аудиоприложения операционных усилителей.

Аккумуляторы

Батареи близки к идеальным источникам напряжения при условии, что вы останетесь в пределах своих проектных возможностей.

Во-первых, немного терминологии. Ячейки имеют напряжение ∼1,5 В или ∼1,2 В блоки, составляющие батарею; батарея несколько ячеек последовательно. Называть батарею АА батареей неправильно. когда Я использую термин «аккумулятор» ниже, я имею в виду либо автономный блок, такой как батарея 9 В (состоящая из 6-8 ячеек, в зависимости от типа) или несколько последовательно соединенных элементов типа AA или AAA.

Основным параметром, о котором следует позаботиться, является импеданс ячейки, которые вы будете использовать. Идеальный источник напряжения имеет нулевое сопротивление, поэтому он может выдавать любой ток, и напряжение не будет изменение; он может подавать бесконечный ток в нагрузку 0 Ом. Практичный аккумуляторная батарея не может выдавать бесконечный ток, поэтому ее эффективное сопротивление должно быть больше нуля. Чем выше импеданс, тем быстрее ячейка пульсации температуры и напряжения возрастают по мере увеличения тока через это сопротивление.

Импеданс накопительной ячейки увеличивается по мере разряда ячейки. чем больше физический размер ячейки, тем ниже начальный импеданс из-за большей площади поверхности, поэтому чем выше сила тока, при этом сохраняя низкие колебания температуры и напряжения. Но будьте осторожны, импеданс добавляется последовательно, поэтому сопротивление 8-элементной аккумуляторной батареи будет в восемь раз выше, чем у составляющих его клеток.

Давайте рассмотрим практический пример. Мы скажем ваш аккумулятор Пакет состоит из 12 последовательно соединенных щелочных элементов AAA.Начальный импеданс каждой ячейки составляет около 0,2 Ом, поэтому полное сопротивление батареи будет около 2,5 Ом. Допустим, этот аккумулятор питает усилитель для наушников, который передает 0,5 В переменного тока на нагрузку 32 Ом наушники. Закон Ома говорит нам, что стая потушит около 39 мВ пульсации, когда от него снимается переменный ток. Который значение примерно утроится к концу срока службы ячеек. это приближается к количеству ряби, которое вы получили бы от дешевой рекламы нерегулируемый источник питания, и это намного хуже, чем для хорошего регулируемые поставки.Мораль этой истории не в том, что клетки AAA плохой выбор для питания усилителей для наушников, просто с маленькими ячеек и их последовательное соединение имеет обратную сторону. Ведь многие люди с радостью используйте пару щелочных батарей 9 В последовательно, чтобы запитать их усилители для наушников с начальным сопротивлением около 3 Ом.

Эффективное сопротивление перезаряжаемых никель-кадмиевых и никель-металлгидридных элементов намного выше. ниже, чем для щелочей. Это порядка десятков миллиомов. во время работы ячейки. Допустим, у вас 18 ячеек в серии и в конце заряда они достигают 50 мОм каждый.Это всего 0,9 Ом, поэтому в предыдущем примере (0,5 В на 32 Ом) в худшем случае пульсации будут около 14 мВ. В течение большей части времени работы ячеек пульсация будет около половины этого значения.

Если вы поместите две батареи параллельно, полное сопротивление батареи составит делится пополам. Они могут удовлетворить более высокие текущие потребности с помощью такое же количество пульсаций, или они могут обслуживать данный текущий уровень с меньшая пульсация, чем у одиночной батареи.

Для аудиоприложений на операционных усилителях проблема пульсаций с модуляцией нагрузки не критично, потому что это означает, что шины питания будут колебаться с музыка, которая влияет на музыку, но дополняет ее.Эффект — более «дряблый» звук и усиление стереозвука. перекрестные помехи. Сравните постоянную пульсацию 120 Гц, как у некоторых настенные источники питания: это добавит постоянный оттенок 120 Гц к музыка, которая намного слышнее. Устранение модулированной нагрузкой пульсации благородная цель, потому что это улучшит звук, но это что-то вам не стоит беспокоиться о других источниках звука разломы.

Настенные нерегулируемые блоки питания

Для получения постоянного тока от настенной сети (переменного тока) самым простым решением является нерегулируемый источник питания.Вот как они работают:

Первая ступень типичного нерегулируемого настенного источника питания переменного тока в постоянный. снизить настенное напряжение (120 В переменного тока в Северной Америке) до желаемый более низкий уровень напряжения. Чтобы уменьшить 120 В переменного тока до 20 В переменного тока, как в этом примере вы использовали бы трансформатор 6: 1.

4. Мостовой выпрямитель

5. Пульсирующий постоянный ток

Следующий шаг — преобразовать пониженное напряжение переменного тока в постоянное с помощью мостовой выпрямитель. Это просто набор диодов, которые «Переворачивает» все отрицательные колебания сигнала переменного тока, чтобы что вы получаете пульсирующую форму волны постоянного тока.

6. Схема сглаживания

7. Сглаженный DC

Нам нужен ровный уровень постоянного напряжения, поэтому следующим шагом будет сглаживание пульсирующий выход постоянного тока. В простейшем типе нерегулируемых источников питания постоянного тока схема сглаживания — это просто большой конденсатор. Это приводит к более плоская форма волны, но все же есть некоторые вариации; это называется пульсация. Чтобы уменьшить пульсации, вы можете использовать конденсаторы большего и лучшего качества, и добавить другие фильтрующие компоненты, такие как индукторы.

Вот составляющая пульсаций от типичной нерегулируемой мощности предложение:

Как видите, пульсация на этой мощности составляет около 400 мВ. поставка, ручей ОБХ-1. (Тест проводился при полной нагрузке.) Высокая пульсация напряжение является результатом небольшого физического размера этого источника питания: корпус внутри есть место только для небольшого фильтрующего конденсатора.

Проблемы с нерегулируемыми блоками питания

Первая проблема заключается в том, что существует практический предел того, сколько вы можете уменьшить пульсации напряжения.Используются нерегулируемые поставки всякий раз, когда основными целями дизайна являются небольшой размер и / или низкая стоимость. Поэтому крышка фильтра оказывается на маленькой стороне, поэтому все практические нерегулируемые поставки тушат значительное количество пульсация.

Другая основная проблема заключается в том, что нерегулируемый источник питания просто выдает аналог входного переменного напряжения как постоянного: любое изменение Сторона переменного тока напрямую преобразуется в изменение постоянного тока. Скажем вы используете источник питания от 120 до 20 В постоянного тока изображенный выше, и что есть потемнение, которое падает на стену напряжение до 108 В переменного тока.Поскольку трансформатор выдает 1/6 входного напряжение неважно какое, блок питания выдает 18 В до тех пор, пока длится потемнение. То же самое происходит, если ваш на стене есть хэш или скачки напряжения: уродство появляется на мощность блока питания, хотя и в уменьшенном виде.

Эти артефакты постоянного тока вместе называются шумом и пульсацией. часто сокращенно «N + R».

Часть решения: Положение

Учитывая, что напряжение на стене переменного тока сильно различается, инженеры-электрики возникла идея «регулирования энергоснабжения».» Это означает, что выходное напряжение постоянного тока в основном не зависит от входа переменного тока напряжение. Один регулируемый источник питания, который у меня есть, рассчитан на стабильное Напряжение постоянного тока составляет 108–132 В переменного тока, отклонение составляет 22%. нерегулируемый источник питания просто изменит свою мощность на 22%, учитывая тот же диапазон поставок.

Существует два вида регулирования: линейное и импульсное.

Источники питания с линейной регулировкой

Большинство линейных блоков питания представляют собой просто нерегулируемые блоки питания. за ним какой-то линейный регулятор.Самый распространенный линейный регуляторы представляют собой монолитные регуляторы, представляющие собой схему регулятора на одиночный чип. Иногда встречаются линейные регуляторы из дискретных схема.

Линейный регулятор предназначен для выдачи определенного напряжения, заданного входное напряжение в довольно широком диапазоне. Например, стандартный Монолитный регулятор 7815 предназначен для выдачи 15 В постоянного тока от 17,5 до 30 В на входе. Разница между минимальное входное напряжение и выходное напряжение называется падением напряжение.Когда входное напряжение ниже точки падения напряжения, регулятор не регулирует напряжение. Когда ввод выше точка отсева, регулятор работает. Напряжение упало на регулятор превращается в тепло.

Линейные блоки питания не идеальны. Немного шума и ряби все еще проходит через регулятор, и регуляторы добавят шум их собственный. Вот некоторые измеренные количества различных линейных источников питания. при постоянной нагрузке 0,25 А:

Описание блока питания N + R Elpac WM080 1.8 мВ Крик ОБХ-2 0,25 мВ Высококачественный блок питания для дома на базе LM317 0,06 мВ

Импульсные источники питания

Другой вид регулирования — «переключаемый». Эти типы источников питания по-разному называются импульсными источниками питания (SMPS), переключатели или импульсные источники питания.

Допустим, вам нужно 15 В постоянного тока, а напряжение в стене просел до 100 В переменного тока.Если вы просто включаете и выключаете питание очень быстро, так что только в 15% случаев вы получаете 15 В в среднем. Это дает прерывистый сигнал, но это несложно чтобы сгладить это. Если настенное напряжение достигает 120 В переменного тока, swticher просто ограничивает время включения до 12,5%, чтобы выходное напряжение остается на уровне 15 В. (Это сильно упрощено. Реальный переключатели посложнее.)

Преимущества коммутатора в том, что он очень эффективен, может быть физически меньше линейного блока питания, он выдает меньше тепла, и он может работать в гораздо более широком диапазоне входных напряжений чем линейный блок питания.

Недостатками коммутатора является то, что переключающий компонент добавляет довольно мало шума для выходной мощности. Я видел много разных сигнатуры частоты переключения. У лучших коммутаторов есть все шум в мегагерцовом диапазоне, так что практически нет шум в звуковом диапазоне. Чаще частота переключения повышается до десятки кГц с некоторыми субгармониками, простирающимися в звуковой диапазон, плюс, возможно, также некоторая низкочастотная пульсация. Тогда есть действительно дешевые коммутаторы, с частотой переключения прямо посередине звуковой диапазон.

Вот шум, который я видел на переключателе Phihong PSA18U-180 под при нагрузке 0,25 А:

Верхнее изображение — основная частота переключения, около 1,3 МГц. это это одна из самых быстрых скоростей переключения, которые вы увидите. Ниже это низкочастотный шум. Основная пульсация, которую вы видите, составляет около 3 Гц, а зазубрины на вершине шума 38 Гц, который измеряется.

Имеет ли это значение?

Посмотрев на страшный график шума переключателя выше, вы могли немедленно клянусь использовать только линейные блоки питания и NiMH аккумуляторы навсегда больше.Но принимать такое решение без предварительного решая, действительно ли этот шум имеет значение . Для этого вы должен понимать приложение.

Рассмотрим простой усилитель для наушников на базе ОУ, например Карманный усилитель CMoy. Эта схема имеет один операционный усилитель на канал, выполняющий усиление. Шум и рябь (N + R) на источнике питания влияет на выход операционного усилителя, поэтому операционный усилитель производители публикуют рейтинги коэффициента отклонения блоков питания (PSRR) для их фишки. Вот типичный график PSRR:

OPA2132 График PSRR

(Вы можете игнорировать «подавление синфазного режима» в граф.Это не имеет отношения к этому обсуждению.)

Как видите, PSRR зависит от частоты, и в случае В OPA2132 контакты V + и V- по-разному подавляют шум. Рассмотрим + Кривая PSR на графике: на низких частотах примерно 104 дБ. Итак, измеренный нами низкочастотный шум 6,7 мВ уменьшается примерно от 158000 (104 дБ) до 0,04 мкВ на выход операционного усилителя. Если коэффициент усиления вашего усилителя был 10, а полный диапазон сигнал на наушники был 0,5 В, этот шум был бы -121 дБ ниже полной шкалы.Совершенно ничтожно.

Что касается высокочастотного шума, показанного выше, то он намного выше звукового полоса, что она тоже ничтожна.

Теперь рассмотрим нерегулируемую поставку Creek OBH-1 выше. Было бы это хороший источник для CMoy amp? К сожалению нет. Отказ от пульсации касается 100 дБ при 120 Гц с OPA2132, а уровень шума был 383 мВ. Если наш полномасштабный сигнал составляет 0,5 В, коэффициент усиления равен 10, шум появляется на выходе операционного усилителя как -82 дБ. Это слышно. (Если вам интересно, этот запас работает хорошо с усилителем для наушников Creek OBH-11, потому что этот усилитель имеет линейный регулятор внутри.)

Заключение

Имеет ли значение качество электроэнергии? Безусловно. Следует избегать нерегулируемых блоки питания для звука на операционных усилителях? Да, если вы не добавите внешний регулирование. Подходят только батареи и линейные блоки питания источники энергии тогда? Ну нет. Современные импульсные блоки питания имеют ультразвуковые частоты переключения, и хороший переключатель будет иметь низкие рябь тоже. Правда, технически это не идеально, но на практике этот шум обычно не влияет на качество звука при низком усилении усилители.

Что касается пульсации, иногда можно обойтись постоянной низкой частотой пульсации, если ваш операционный усилитель имеет высокий рейтинг PSRR на частоте пульсаций. Но на мой взгляд, пульсация блока питания стоит потратить время и деньги. избегать. Наведенная пульсация из-за текущих требований также заслуживает внимания. избавиться от него, но это не такая большая проблема, как шум и постоянный пульсация.

Авторские права на эту статью принадлежат © 2002-2016 Уоррен Янг, все права защищены.

.

Схема генератора пилообразных сигналов с использованием операционного усилителя

В электронике формы сигналов в основном отображаются в зависимости от напряжения и времени. Частота и амплитуда сигнала могут изменяться в зависимости от схемы. Существует много типов сигналов, таких как синусоидальная волна, прямоугольная волна, треугольная волна, линейная волна, пилообразная волна и т. Д. Мы уже разработали схему генератора синусоидальной волны и прямоугольной волны. Теперь в этом руководстве мы покажем вам, , как разработать схему генератора пилообразной волны с регулируемым усилением и смещением волны по постоянному току, используя операционный усилитель и микросхему таймера 555.

A Пилообразный сигнал — это несинусоидальный сигнал, похожий на треугольный сигнал. Эта форма волны называется пилообразной, потому что она похожа на зубья пилы. Пилообразный сигнал отличается от треугольного сигнала, поскольку треугольный сигнал имеет одинаковое время нарастания и спада, в то время как пилообразный сигнал возрастает от нуля до максимального пикового значения, а затем быстро падает до нуля.

Пилообразная форма волны используется в фильтрах, схемах усилителей, приемниках сигналов и т. Д.Он также используется для генерации тона, модуляции, дискретизации и т. Д. Идеальная форма пилообразного сигнала показана ниже:

Необходимые материалы

• Микросхема операционного усилителя (LM358)
• 555 Таймер IC
• Осциллограф
• Транзистор (BC557 — 1 шт.)
• Потенциометр (10 кОм — 2 шт.)
• Резистор
  
  • 4,7к — 1шт.
  • 10к — 3 шт.
  • 22к — 3 шт.
  • 100к — 3 шт.
• Конденсатор (0,1 мкФ, 1 мкФ, 4,7 мкФ, 10 мкФ — 1 шт. Каждый)
• Макет
• Источник питания 9 В (аккумулятор)
• Прыгающие провода

Принципиальная схема

Работа цепи генератора зубьев пилы

Для генерации пилообразного сигнала мы использовали микросхему таймера 555 и микросхему двойного операционного усилителя LM358. В этой схеме мы используем транзистор T1 в качестве управляемого источника тока с регулируемым током эмиттера и коллектора.Здесь микросхема таймера 555 используется в нестабильном режиме.

Резисторы R2 и R3 создают напряжение смещения для смещения базового вывода транзистора PNP T1. И R1 используется для установки тока эмиттера, который эффективно устанавливает ток коллектора, и этот постоянный ток заряжает конденсатор C1 линейным образом. Вот почему мы получаем выход пандуса. Заменив R1 на потенциометр, вы можете отрегулировать скорость линейного изменения.

Замыкание вывода триггера, разряда и порога таймера 555 непосредственно на конденсатор C1, это позволяет конденсатору заряжаться и разряжаться.

Здесь первый операционный усилитель O1 работает как инвертирующий буфер смещения уровня. Поскольку это инвертирующий буфер, нижняя часть рампы станет верхней частью перевернутой рампы.

Затем к выходу этого операционного усилителя подключен POT P1, который используется для регулировки величины сигнала. Точно так же операционный усилитель O2 используется для регулировки смещения постоянного тока сигнала. Выходной сигнал берется с выходной клеммы операционного усилителя O2.

Первый пробник осциллографа подключается к этому выходу, а второй щуп подключается к запускающему импульсу, который поступает с выходной клеммы таймера 555 IC.Таким образом, после подключения обоих щупов осциллографа выходной сигнал пилообразной формы будет иметь вид, приведенный ниже:

Для регулировки усиления и смещения постоянного тока сигнала переместите потенциометры P1 и P2 соответственно.

,

MAX038 Генератор сигналов Синтезатор Генератор импульсов DIY Kit 1 Гц ~ 20 МГц Функциональный генератор Высокоскоростной операционный усилитель Генератор Синус | |

Характеристики:
Работа от одного источника питания (встроенная специализированная ИС управления питанием): рабочее напряжение от одного источника питания 9 ~ 15 В.
Операционный усилитель схемы работает в режиме двойного питания (усиление двойного источника питания не требует блокирующего конденсатора постоянного тока, чтобы гарантировать, что высокочастотные и низкочастотные сигналы не искажаются).
Он может выводить треугольную волну, прямоугольную волну и синусоидальную волну, а также прямую и обратную пилообразную волну.
Температурный дрейф 200 ppm / ° C.
SYNC выход с синхросигналом.
Переключение вывода сигнала с помощью кнопки, простота в эксплуатации.
принимает с прозрачной акриловой оболочкой, генератор сигналов очень красивый и практичный.

Технические характеристики:
Материал: печатная плата + акрил
Диапазон регулировки частоты: 1 Гц ~ 20 МГц
Диапазон регулировки рабочего цикла: 15% ~ 85%
Истинная синусоида с низкими потерями: 0.75%
Линейность выхода треугольной волны: 0,1%
Выходной буфер с низким сопротивлением: 0,1 Ом Регулируемое смещение
постоянного тока: -5 В ~ 5 В
Регулируемая амплитуда выходного сигнала: 0,1 В ~ 9,5 В (рабочее напряжение 9 В)
Размер элемента: 99 * 59 * 32 мм / 3,90 * 2,32 * 1,26 дюйма
Вес изделия: 82 г / 2,90 унции
Вес упаковки: 89 г / 3,14 унции
Размер упаковки: 12 * 9 * 4 см / 4,72 * 3,54 * 1,57 дюйма

Список пакетов:
1 * Генератор сигналов
1 * Руководство (на английском языке)

Примечание:
Генератор сигналов представляет собой набор для самостоятельной сборки, который необходимо собрать самостоятельно.

Доставка:

1. Мы гарантируем отправку товара в течение 24-72 часов после подтверждения оплаты, за исключением выходных.
2. Мы отправляем почтой Китая, HKpost EMS, DHL, FedEx, по вашему выбору при размещении заказов.
3.Если вы не получили товар в течение 45 дней, пожалуйста, свяжитесь с нами. Мы приложим все усилия, чтобы решить эту проблему.
4. Мы не несем ответственности за задержки, вызванные таможней, импортными пошлинами, налогами или другими таможенными сборами.

Гарантия:

1. На все товары действует гарантия 1 год. Если ваша покупка не соответствует товарному качеству, не соответствует назначению или не соответствует описанию, мы можем убедиться, что ваши проблемы решены.
2. В случае ошибочно отправленных товаров, пожалуйста, свяжитесь с нами в течение 48 часов после доставки. Мы организуем доставку нужных товаров или возврат всей вашей оплаты.
3. Для дефектных или неисправных продуктов, пожалуйста, сделайте фотографии или видео, мы повторно отправим или вернем деньги после подтверждения.

,

No related posts.