Čo je generátor štvorcových vĺn: Schéma zapojenia a výhody

Vyskúšajte Náš Nástroj Na Odstránenie Problémov





Micheal Faraday (22ndSeptember 1971-25thAugusta 1867) je otcom generátora. Generátor štvorcových vĺn je jeden typ generátora používaného na generovanie tvaru vlny v štvorci. Na konštrukciu tohto generátora sa používajú Schmittove spúšťacie invertory ako TTL. Tento generátor sa používa pri spracovaní signálu a v elektronike. Existujú rôzne typy generátorov v rôznych veľkostiach, pričom generátor štvorcových vĺn je jeden typ. Tento článok pojednáva o prehľade generátora štvorcových vĺn, ktorý obsahuje jeho definíciu, schému zapojenia a odvodenie časového obdobia a frekvencie.

Čo je to generátor štvorcových vĺn?

Generátor štvorcových vĺn je definovaný ako oscilátor, ktorý poskytuje výstup bez akéhokoľvek vstupu, bez akéhokoľvek vstupu v tom zmysle, že by sme mali poskytnúť vstup do 0 sekúnd, čo znamená, že musí ísť o impulzný vstup. Tento generátor sa používa v digitálnom spracovaní signálu a elektronických aplikáciách. Generátor štvorcových vĺn je tiež známy ako Astabilný multivibrátor alebo voľný chod a frekvencia generátora štvorcových vĺn je nezávislá od výstupného napätia. Ďalej je vysvetlené základné schéma zapojenia a práca generátora štvorcových vĺn.




Obvod generátora štvorcových vĺn

Na návrh generátora štvorcových vĺn potrebujeme kondenzátor, odpor, operačný zosilňovač a napájací zdroj. Kondenzátor a odpor sú spojené s invertujúcou svorkou operačného zosilňovača a rezistormi R1a R.dvasú pripojené k neinvertujúcej svorke operačného zosilňovača. Schéma zapojenia generátora štvorcových vĺn pomocou operačného zosilňovača je uvedená nižšie

Obvod štvorcových vĺn pomocou operačného zosilňovača

Obvod štvorcových vĺn pomocou operačného zosilňovača



Ak nútime výstup prepínať medzi kladným saturačným napätím a záporným saturačným napätím na výstupe operačného zosilňovača, môžeme dosiahnuť štvorcovú vlnu ako výstupnú vlnu. V ideálnom prípade bez použitia akéhokoľvek vstupu by mal byť výstup nulový, vyjadruje sa ako

V.von(výstupné napätie) = 0 V, keď Vv(vstupné napätie) = 0 V

Ale prakticky dostaneme nenulový výstup, ktorý je vyjadrený ako


V.0ut≠ 0

Rezistory R.1a R.dvatvoria sieť rozdeľovača napätia. Ak je počiatočné výstupné napätie nenulové, dostaneme napätie cez Vb.Získame teda kladný vstup na neinvertujúcej svorke a na invertujúcej svorke, potom sa výstup zosilní svojim ziskom a dosiahne maximálne výstupné napätie, čím dostaneme polovicu štvorcovej vlny, ako je to znázornené na obrázku (a).

Vlnové formy štvorcových vĺn

Vlnové formy štvorcových vĺn

Kondenzátor sa začne nabíjať, keď máme na invertujúcej svorke nenulový vstup. Bude sa nabíjať nepretržite, kým jeho napätie nebude väčšie ako Vb. Len čo sa Vcje väčší ako Vb(V.c> Vb). Invertujúci vstup je väčší ako neinvertujúci vstup, a preto sa výstup operačného zosilňovača prepne na záporné napätie a zosilní sa do (–Vvon)max.Takto dostaneme zápornú polovicu obdĺžnikovej vlny, ako je znázornené na obrázku (b). Toto je aplikácia operačný zosilňovač ako generátor štvorcových vĺn.

Časové obdobie a frekvencia odvodená z generátora štvorcových vĺn

Na obrázku Square Wave Generator Circuit Vdvaje napätie na kondenzátore a V1je napätie uzla na kladnej svorke. Prúd cez operačný zosilňovač je nulový kvôli ideálnym vlastnostiam operačného zosilňovača. Uvažujme uzlové rovnice z schémy zapojenia.

V.1- V0/ Rdva+ V1/ R1= 0

V.1[1 / rdva+ 1 / prav1] = V0/ Rdva

V.1[R.1+ R.dva/ R1Rdva] = V0/ Rdva

V.1(a) = V0………… ekv. (1)

Vezmime

a = R1+ R.dva/ R1= 1+ Rdva/ R1> 1

preto a> 1 a V0> 1

Kedy V.0= + Vsat

V.1= V0/ α = + Vsat/ α = + V1

Kedy V.0= -Vsat

V.1= - Vsat/ α = -V1

Napätie V1mať iba dve možnosti + V1a - V1, takže kedykoľvek V0zmeny V1aj zmeny. Teraz sa pozrime, ako Vdvasa zmení. Napätie Vdvabude nabíjanie a vybíjanie, ak tu vytvoríme rovnicu uzla, prúd cez kondenzátor sa rovná prúdu.

C d / dt (0- Vdva) = Vdva- V0/ R

-C d Vdva/ dt = Vdva- V0/ R

d Vdva/ V0- Vdva= dt / RC

Ak vyriešime vyššie uvedenú rovnicu, dostaneme to

0V2d (V.dva/ V0-Vdva) = ∫0tdt / RC

Spočiatku musíme predpokladať, že napätie na kondenzátore je nulové

-log (V0- Vdva) = T / RC + K

denník (V0- Vdva) = -t / RC + K.

V.0- Vdva= K a-t / RC………… ekv. (2)

Nahradenie t = 0, Vdva= 0 vo vyššie uvedenej rovnici bude mať

K = V0…………………………… ekv. (3)

Kde je0= 1

Náhradník eq (3) v eq (2) dostane

V.0- Vdva= K a-t / RC

V.dva= V0- V0je-t / RC

V.dva= V0[1-e-t / RC]

Aplikácia počiatočných podmienok na vyššie uvedenú rovnicu

Fáza 1: Nech Vdva= 0, V0= + Vsat

V 1. stupni napätie Vdvasa nabíja do + V1

Fáza 2: Nech Vdva= 0, V0= -Vsat

V 2. stupni napätie Vdvasa vybíja do -V1

[log (V0 + V1 / V0 - V1)] = 1 / RC [T / 2]

[log (αV1+ Vdva/ αV1- V1)] = 1 / RC [T / 2] ……………… ekv. (4)

Náhradný eq (1) v eq (4) získa

log [V1(α + 1) / V1(α - 1)] = [T / 2 RC]

log [((R1+ R.dva/ R1) +1) / ((pr1+ R.dva/ R1) -1)] = T / 2 RC

log [R1+ R.dva+ R.1/ R1+Rdva- R1] = T / 2 RC

log [2R1+ R.dva/ Rdva] = T / 2 RC

T = 2 RC log [2R1+ R.dva/ Rdva] ……… ekv. (5)

f = 1 / T.

= 1/2 RC log [2R1+ R.dva/ Rdva ] ……… ekv. (6)

Rovnice (5) a (6) sú časové obdobie a frekvencia generátora štvorcových vĺn

Obvod generátora funkcií

Generátor funkcií je typ prístroja, ktorý sa používa na generovanie rôznych typov kriviek, ako sú sínusové krivky, trojuholníkové krivky, obdĺžnikové krivky, pílkovité krivky, štvorcové krivky a tieto rôzne typy kriviek majú rôzne frekvencie a môžu sa generovať pomocou nástroja nazývaného funkčný generátor. Frekvencie týchto kriviek môžu byť upravené od zlomku Hertzu po niekoľko stoviek kilohertzov a tento generátor má schopnosť generovať rôzne krivky súčasne v rôznych aplikáciách. Schéma zapojenia generátora funkcií pomocou LM1458 je uvedená nižšie

funkčný generátorový obvod

funkčný generátorový obvod

Operačný zosilňovač LM1458 je dvojúčelový operačný zosilňovač a predpätá sieť a napájacie vedenia týchto dvojitých operačných zosilňovačov sú bežné. Štyri integrované obvody v obvode generátora funkcií sú IC 1a, IC 1b, IC 2a a IC 2b. Integrovaný obvod IC 1a je zapojený ako vynikajúci multivibrátor, integrovaný obvod IC 1b zapojený ako integrátor a IC 2a tiež zapojený ako integrátor.

Prvých 10 najlepších funkčných generátorov v roku 2020 sú GM Instek SFG-1013 DOS, funkčný generátor DIY KIT od JYE Tech FG085, ATTEN ATF20B DDS, generátor funkcií Rigol DGI02220 MHz s druhým kanálom, Eisco Labs funkčný generátor - 1 kHz až 100 kHz, B & K Precision 4011A Funkčný generátor, JYETech 08503 - Prenosný digitálny funkčný generátor, Tektronix AFG1062 Generátor ľubovoľných funkcií, Keithley 3390 Generátor ľubovoľných funkcií a Rigol DG1062Z Generátor funkcií / ľubovoľných priebehov.

Výhody

Výhody generátora štvorcových vĺn sú

  • Jednoduché
  • Ľahká údržba
  • Lacné

Časté otázky

1). Čo sú to štvorcové vlny?

Hranaté vlny sú štvorcové mriežky, ktoré sa tvoria na hladine oceánu. Tieto vlny sú tiež známe ako krížové vlny alebo krížové morské vlny.

2). Aké sú typy generátorov signálu?

Typy generátorov signálu sú Generátor kmitočtu, Generátor ľubovoľných kriviek, Mikrovlnné a RF funkcie, Generátor výšky tónu a Generátory digitálnych vzorov.

3). Aké sú rôzne typy obvodov multivibrátora?

Existujú tri typy obvodov multivibrátora, ktorými sú obvod Monostable Multivibrator Circuit, Astable Multivibrator Circuit a Bistable Multivibrator Circuit.

4). Čo je generátor funkcií?

Generátor funkcií je zariadenie alebo zariadenie používané na generovanie elektrických kriviek v širokom rozsahu frekvencií. Krivky generované funkčným generátorom sú trojuholníkové, štvorcové, sínusové a pílové.

5). Prečo sú štvorcové vlny nebezpečné?

Štvorcové vlny môžu byť ohromujúce a fascinujúce na pohľad, ale v skutočnosti sú nebezpečné pre plavcov a člny. Keď sa dve sady vlnových systémov navzájom zrazia, vyústi to do formy alebo vlnových vzorov, ktoré vyzerajú ako štvorce za oceánom.

V tomto článku štvorcová vlna sú diskutované výhody generátora, schémy zapojenia generátora štvorcových vĺn a generátor funkcií. Tu je otázka, ktorý je najlepší generátor štvorcových vĺn?