هزاز متعدد مستقر وثابت: 7 حقائق يجب أن تعرفها

في هذه المقالة سوف ندرس عن دائرة مقارن الزناد Schmitt ودائرة المذبذب مع معلمات مختلفة ذات صلة بالتفصيل. كما رأينا حتى الآن ، يتم استخدام جهاز op-amp في مختلف مجالات التطبيقات وكونه جهازًا متعدد الاستخدامات ، فإن أهميته كجزء من الدوائر التناظرية هائلة. واحدة من أكثر التطبيقات ملاءمة لجهاز op-amp هي كدائرة متعددة الهزاز. سوف ندرس في تفاصيل حول أنواع وعمل الدائرة متعددة الهزاز شيدت باستخدام op-amps (op-amp multivibrators) وغيرها من الأجهزة السلبية مثل المكثفات والصمامات الثنائية والمقاومات وما إلى ذلك.

المحتويات

  • إدخال Multivibrators
  • استخدام ردود الفعل الإيجابية في الهزاز المتعدد
  • ما هو الزناد شميت؟
  • دارة مقارن الزناد Schmitt ذات الحلقة المغلقة أو الهزاز متعدد الثبات
  • خصائص نقل الجهد من الهزاز متعدد الاستقرار
  • هزاز متعدد مستقر أو مذبذب الزناد شميت
  • دورة عمل المذبذب

مقدمة من الهزاز المتعدد ودائرة الزناد شميت

الدوائر متعددة الهزاز المنطق المتسلسل الدوائر وتتنوع أنواعها اعتمادًا على كيفية إنشائها. يمكن إجراء بعض الهزازات المتعددة باستخدام الترانزستورات والبوابات المنطقية ، في حين أن هناك شرائح مخصصة متاحة كأجهزة هزاز متعددة مثل مؤقت NE555. تتميز دائرة الهزاز المتعدد op-amp ببعض المزايا مقارنة بدارات الهزاز المتعددة الأخرى لأنها تتطلب مكونات أقل بكثير لعملها ، وأقل انحيازًا ، وتنتج إشارات موجية مستطيلة متناظرة أفضل باستخدام مكونات أقل نسبيًا.

أنواع الهزازات المتعددة

توجد ثلاثة أنواع أساسية من الدوائر متعددة الهزازات:

  1. الهزاز المتعدد المستقر ،
  2. هزاز متعدد أحادي
  3. متعدد الهزاز ثنائي الاستقرار.

الهزاز المتعدد الأحادي لديه حالة مستقرة واحدة ، في حين أن عدد الحالات المستقرة لهزاز متعدد الثبات هو 2.

كما تعلمنا في القسم السابق حول المرجع أمبير كمقارن ، في تكوين الحلقة المفتوحة ، يمكن للمقارن التبديل بطريقة خارجة عن السيطرة بين جهد سكة إمداد التشبع الإيجابي والجهد السالب لسكة الإمداد بالتشبع السالب عندما يقترب جهد الدخل يتم تطبيق الجهد المرجعي. ومن ثم ، للتحكم في هذا التبديل الذي لا يمكن التحكم فيه بين الحالتين ، يتم استخدام op-amp في تكوين التغذية المرتدة (دائرة الحلقة المغلقة) والتي تُعرف بشكل خاص باسم دائرة الزناد Schmitt ذات الحلقة المغلقة أو الهزاز المتعدد ثنائي الاستقرار.

استخدام ردود الفعل الإيجابية في تأثير الهزاز المتعدد والتباطؤ

حتى الآن ، تعلمنا عن تكوين الملاحظات السلبية في op-amps في الأقسام السابقة. هناك أيضًا نوع آخر من تكوين التغذية الراجعة يُعرف باسم التغذية الراجعة الإيجابية ، والذي يستخدم أيضًا لتطبيقات محددة. في تكوين التغذية الراجعة الإيجابية ، يتم إرجاع جهد الخرج (متصل) بطرف الإدخال غير العكسي (الموجب) على عكس التغذية المرتدة السلبية ، حيث تم توصيل جهد الخرج بطرف الإدخال (السالب) المقلوب.

تميل أداة op-amp التي تعمل بتكوين ردود فعل إيجابية إلى البقاء في حالة الإخراج المعينة التي تكون موجودة فيها ، أي إما الحالة الإيجابية المشبعة أو الحالة السلبية المشبعة. من الناحية الفنية ، يُعرف سلوك الإغلاق في إحدى الحالتين بالتباطؤ.

إذا كانت إشارة الإدخال المطبقة في المقارنة تتكون من بعض التوافقيات أو المسامير الإضافية (الضوضاء) ، فقد يتحول إخراج المقارنة إلى الحالتين المشبعتين بشكل غير متوقع وغير متحكم فيه. في هذه الحالة ، لن نحصل على خرج موجة مربعة متماثل منتظم لشكل الموجة الجيبية المطبق.

ولكن إذا أضفنا بعض الملاحظات الإيجابية إلى إشارة دخل المقارنة ، أي استخدم المقارنة في تكوين ردود الفعل الإيجابية ؛ سنقوم بإدخال سلوك الإغلاق في الولايات ، وهو ما نسميه تقنيًا التخلفية نزعة المادة الممغنطة إلي البقاء في حالة مغناطيسية في الإخراج. حتى وما لم يكن هناك تغيير كبير في حجم إشارة جهد الدخل AC (الجيبية) ، سيستمر تأثير التباطؤ في جعل خرج الدائرة في حالته الحالية.

ما هو الزناد شميت؟

شميت الزناد أو الهزاز المتعدد ثنائي الاستقرار يعمل في تكوين ردود فعل إيجابية مع كسب حلقة أكبر من الوحدة لأداء وضع ثنائي الاستقرار. الجهد الخامس+ يمكن ان يكون.

مقارن الزناد شميت
مقارن الزناد شميت أو الهزاز متعدد الثبات
خصائص نقل الجهد لمقارن الزناد شميت

يمثل الشكل أعلاه جهد الخرج مقابل منحنى جهد الدخل (والذي يُعرف أيضًا بخصائص نقل الجهد) ، ولا سيما إظهار تأثير التباطؤ. يحتوي منحنى خاصية النقل على منطقتين محددتين ، وهما المنحنى كلما زاد جهد الدخل وجزء المنحنى الذي ينخفض ​​فيه جهد الدخل. الجهد الخامس+ ليس لها قيمة ثابتة ، ولكنها بدلاً من ذلك دالة لجهد الخرج V0.

خصائص نقل الجهد

في خصائص نقل الجهد ، V= الخامسH، أو في حالة عالية. ثم،

الجهد العالي المتقاطع VTH

إذا كانت الإشارة أقل من إشارة V.+، يبقى الناتج في حالته العالية. الجهد المتقاطع VTH يحدث عندما يحدث V.= الخامس+ ويعبر عنها على النحو التالي:

عندما كان V.i > V.TH، يكون الجهد عند الطرف المقلوب أكثر من الطرف غير المقلوب. الجهد الخامس+ ثم تتحول إلى أن تكون

الجهد المتقاطع السفلي VTL

منذ V<الخامسH جهد الدخل الخامسi لا يزال أكثر من V.+، والمخرج يستقر في حالته المنخفضة مثل V.i الاستمرار في الزيادة ؛ إذا كان V.i ينخفض ​​، طالما أن جهد الدخل Vi أكبر من V.+، يبقى الإخراج في حالة التشبع. يحدث الجهد المتقاطع هنا والآن عندما يحدث V= الخامس+ وهذا V.TL معبراً عنه

مثل V.i يستمر في الانخفاض ، فإنه يظل أقل من V.+؛ لذلك ، V.0 لا يزال في حالته العالية. يمكننا ملاحظة خاصية النقل هذه في الشكل أعلاه. يظهر تأثير التخلفية في مخطط خصائص التحويل الصافي.

ما هو مذبذب الزناد شميت؟

هزاز متعدد مستقر أو مذبذب الزناد شميت

الهزاز المتعدد المستقر يتم إنجازه عن طريق تثبيت شبكة RC لدائرة الزناد Schmitt في ردود فعل. عندما نتقدم خلال القسم ، سنرى أن الدائرة ليس لها حالات مستقرة ، وبالتالي ، فهي تُعرف أيضًا بدائرة الهزاز المتعددة المستقرة.

دارة هزازة متعددة مستقرة أو مذبذب الزناد شميت

كما لوحظ في الشكل ، يتم تعيين شبكة RC في مسار التغذية الراجعة السلبية ، ويتم توصيل طرف الإدخال العكسي بالأرض من خلال المكثف بينما يتم توصيل الطرف غير العكسي بالوصلة بين المقاومات R1 و ر2 كما هو مبين في الشكل.

في البداية ، كان R.1 و ر2 هي أن تكون مساوية لـ R ، وتفترض أن مفاتيح الخرج بشكل متماثل حوالي صفر فولت ، مع الناتج العالي المشبع الذي يمثله V= الخامسP والإخراج المشبع المنخفض المشار إليه بواسطة V.= -VP. إذا كان V.منخفض ، أو V.= -VP، ثم V.+ = - (1/2) الخامسP.

عندما كان V.x قطرات أقل بقليل من V.+، يتحول الإخراج إلى ارتفاع بحيث يكون V.= + V.P و V= + (1/2) الخامسP. معادلة الجهد االكهربى عبر المكثف في شبكة RC يمكن التعبير عنها على النحو التالي:

أين τx هو ثابت الوقت الذي يمكن تعريفه على أنهx= صxCx. الجهد الخامسx يزداد نحو الجهد النهائي VP بطريقة أسية فيما يتعلق بالوقت. ومع ذلك ، عندما يكون V.x تبين أنها أكبر بقليل من V.= + (1/2) الخامسP، ينتقل الناتج إلى حالته المنخفضة V0 = -VP و Vx = - (1/2) الخامسP. يقع RxCx يتم تشغيل الشبكة عن طريق انتقال سلبي حاد للجهود ، وبالتالي ، المكثف Cx بدء التفريغ ، والجهد الخامسx تناقص نحو قيمة –VP. لذلك يمكننا التعبير عن Vas

حيث يشير t1 إلى الوقت الفوري الذي يكون فيه خرج الدائرة يتحول إلى أدنى مستوى له دولة. مكثف التفريغ أضعافا مضاعفة V+ = - (1/2) الخامسP، يتحول الإخراج مرة أخرى إلى مستوى مرتفع. تكرر العملية نفسها باستمرار بمرور الوقت ، مما يعني أن إشارة خرج الموجة المربعة يتم إنتاجها بواسطة تذبذبات دائرة التغذية الراجعة الإيجابية هذه. يوضح الشكل أدناه جهد الخرج الخامس0 والجهد المكثف الخامسx فيما يتعلق بالوقت.

مذبذب الزناد شميت: قطعة من الجهد الناتج والجهد المكثف فيما يتعلق بالوقت

الوقت ر1 يمكن إيجادها بالتعويض عن t = t1 و Vx = الخامسP/ 2 في المعادلة العامة للجهد عبر المكثف.

من المعادلة أعلاه عندما نحل من أجل t1، نحن نحصل

للوقت ر2 (كما لوحظ في الشكل أعلاه) ، فإننا نتعامل بطريقة مماثلة ، ومن تحليل مماثل باستخدام المعادلة أعلاه ، من الواضح أن الفرق بين t2 و ت1 هو أيضًا 1.1RxCx. من هذا ، يمكننا أن نستنتج أن الفترة الزمنية للتذبذب T يمكن تعريفها على أنها T = 2.2 RxCx

وبالتالي يمكن التعبير عن التردد كـ  

 

دورة عمل المذبذب

النسبة المئوية لجهد الخرج (V0) من الهزاز المتعدد في حالته العالية ويطلق عليه بشكل خاص دورة عمل المذبذب.

دورة عمل المذبذب هي           

كما هو مذكور في الشكل ، يصور جهد الخرج والجهد المكثف مقابل الوقت ، تكون دورة العمل 50٪.

لمزيد من المقالات المتعلقة بالإلكترونيات انقر هنا

انتقل إلى الأعلى