多諧振蕩器電路是一種非常流行和有用的電路在電子領域，它是最基本的電路，你會知道在學習基礎電子學。多振子電路可分為兩類，第一類稱為單穩(wěn)定多振子，第二類稱為不穩(wěn)定多振子。但在這個項目中，我們將討論不穩(wěn)定多諧子，有時也被稱為自由運行多諧子。

根據定義，不穩(wěn)定多振子電路是沒有穩(wěn)定狀態(tài)的電路。這意味著一旦通電，它就會啟動，并繼續(xù)在高、低狀態(tài)之間振蕩，直到斷電。當涉及到制作這樣一個不穩(wěn)定的多振子時，最常見的方法是使用555定時器IC。在我們之前的一個項目中，我們使用555定時器IC制作了一個不穩(wěn)定的多振子電路，如果您正在尋找類似的東西，您可以檢查一下。但是在涉及復雜電路的生產環(huán)境中，放置更多的IC只會增加BOM成本。一個更簡單的解決方案是使用運算放大器來產生一個穩(wěn)定的信號。該電路可用于要求簡單方波信號的各種應用中。

因此，在這個項目中，我們將使用運算放大器構建一個簡單的穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器，我們將查看所有必要的計算以找出周期，因此我們可以計算電路的頻率和占空比。我們還介紹了基本的運算放大器電路，如求和放大器，差分放大器，儀表放大器，電壓跟隨器，運算放大器積分器等。

這個帶運放的穩(wěn)定多諧振蕩器是如何工作的?

這個問題的答案很簡單，但要理解它，你需要首先了解一個電路，它被稱為施密特觸發(fā)電路，施密特觸發(fā)的簡化電路如下所示。

施密特觸發(fā)電路：

上面的原理圖顯示了一個帶正反饋的運算放大器電路，當一個運算放大器配置有正反饋時，它通常被稱為施密特觸發(fā)器。但是為了簡單起見，讓我們來理解一下施密特觸發(fā)電路。

該電路使用分壓器在輸出電壓中使用一個器件，并將其饋送到非反相終端。但由于正反饋，輸出將不斷增長，直到達到飽和。

現在，讓我們考慮施密特觸發(fā)器的輸出電壓等于正飽和電壓，定義為+Vsat，這個電壓的分數給到非反相端子。

也就是+Vsat x (R2/(R1+R2))現在如果我們把這個方程看成X，最后的方程就變成了xsat。其中X是反饋電壓，我們從分壓器得到。現在，當輸入電壓Vin小于xsat時，輸出將處于正飽和電壓。因為運算放大器的輸出可以用開環(huán)增益乘以兩端電壓差來表示。也就是AoL(VCC+ - VCC-)現在，當反相端的電壓大于xsat時，輸出將在負飽和電壓下飽和。如果你把這些數字代入上面的方程，你就能算出來。

為了更好地理解，如果我們看一下施密特觸發(fā)電路的傳遞函數，它看起來像下圖所示。

這里，上閾值電壓表示為VUT，下閾值電壓表示為VLT?？梢钥吹?，當輸入電壓大于上閾值電壓時，輸出將從正飽和電壓切換到負飽和電壓。當輸入小于下閾值電壓時，輸出將從負飽和電壓切換到正飽和電壓。這是施密特觸發(fā)電路的基本工作原理。

在上述所有場景中，我們都提供了所有的外部信號。如果我們在電容器和電阻器的幫助下為輸入提供反饋，那么我們可以使用施密特觸發(fā)電路作為一個不穩(wěn)定的多諧振蕩器。你可以在下面看到這個運放穩(wěn)態(tài)多振器電路的原理圖。

運放穩(wěn)定多諧振蕩器的工作原理

現在，我們假設電路的輸出處于正飽和電壓，因為我們有一個電阻R3作為反饋，電流將開始流過電阻R3，電容器將開始緩慢充電。正如您在上圖中看到的那樣，它用黑色虛線表示。當電容器充電達到上閾值電壓時，輸出將從正飽和電壓切換到負飽和電壓。當這種情況發(fā)生時，電容器將開始向負飽和電壓放電?，F在，當非反相端電壓略高于反相端電壓時，輸出將再次從負飽和電壓切換到正飽和電壓。這樣通過充放電過程，該電路可以在輸出端產生穩(wěn)態(tài)信號。

在這種電路中，時間周期取決于電阻器和電容器的值。它還取決于運算放大器的上、下閾值電壓。這就是基于運放的穩(wěn)態(tài)多振器電路的工作原理。既然我們已經了解了基礎知識，我們可以繼續(xù)進行電路的計算。您也可以查看我們關于穩(wěn)定多諧振蕩器的自由運行頻率的文章來了解更多信息。

基于運放的穩(wěn)態(tài)多振電路的計算

時間周期或者簡單地說輸出頻率是由電阻R3的值、電容C1的值和反饋電阻比的值決定的。為簡單起見，我們計算電阻和電容的值，占空比為50%。如果上下電壓不同，則占空比可大于或小于50%。我們假設電路的輸出頻率為1KHz。由于頻率為1KHz，所以時間周期T為1ms，我們可以很容易地從公式T=1/F中得到。

要計算時間段，可以使用下面的公式。

其中R是電阻，C是電容，我們必須使用自然對數函數來計算其值。為什么我們必須使用自然對數函數，這超出了本文的范圍，因為我們必須證明上面的公式。

現在，我們將考慮R1 = R2 = 10K, C = 0.1uF的值，我們將找出R3的值。我們知道F = 1KHz。

一旦計算完成，我們就有了所有的值，現在我們可以繼續(xù)制作實際的電路并用示波器進行測試。

構建基于運放的穩(wěn)定多振器電路所需的組件

因為這是一個簡單的穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器，這個項目的組件要求非常簡單，你可以從你當地的愛好商店得到那些。組件列表如下所示。

?LM358運算放大器IC - 1

?10K電阻- 2

?4.7K電阻- 1

?0.1uF電容器- 2

?1N4007二極管- 4

?1000uF， 25V電容器- 2個

?4.5V - 0 - 4.5V變壓器- 1

?交流線纜- 1

?面包板- 1

?連接電線

運算放大器多振子電路--原理圖

下面給出了基于運放的穩(wěn)態(tài)多振器電路的電路圖。

運放穩(wěn)態(tài)多振電路的測試

上面顯示了基于運算放大器的多振子電路的測試設置。正如您所看到的，我們使用了帶有四個二極管和兩個電容器的變壓器來產生雙極性電源，并且我們使用了兩個10K電阻，一個4.7K電阻和一個0.1uF電容器來構建LM358運算放大器周圍的電路。電路的清晰圖像如下所示。

電路完成后，我拿出漢tek示波器測量頻率，在920Hz左右。它有點偏離，但那是由于電阻和電容的值。這樣，我們就結束了這個項目。輸出的快照如下所示。

本文編譯自circuitdigest