Mạch đa hài đơn ổn : Bộ khuếch đại thuật toán hoặc Op-amp là một trong những thành phần được sử dụng phổ biến nhất trong bất kỳ thiết kế điện tử nào. Đây là một thiết bị rất linh hoạt có thể được sử dụng cho nhiều ứng dụng khác nhau. Trong các dự án trước đây của chúng tôi, chúng tôi đã thử nghiệm các khả năng của op-amps bằng cách thực hiện rất nhiều dự án với nó, bạn có thể kiểm tra các dự án đó nếu bạn muốn khám phá thêm về chủ đề này. hãy tham khảo hướng dẫn mạch op-amp cơ bản như Trong hướng dẫn này, chúng tôi sẽ thực hiện một Mạch đa hài đơn ổn dùng Op-amp cùng với tất cả các tính toán và thử nghiệm của nó. Vì vậy, chúng ta hãy bắt đầu ngay vào nó.
Mạch đa hài đơn ổn là gì
Mạch đa hài đơn ổn là một mạch đa hài chỉ có một trạng thái ổn định và trạng thái còn lại là trạng thái gần như ổn định. Trong dự án trước, chúng tôi đã thiết kế ra một mạch đa hài ổn định với IC NE555. Theo trạng thái ổn định trong một mạch đa hài, chúng tôi muốn nói rằng tại thời điểm đó, đầu ra là cao hay thấp. Bây giờ, khi một xung kích hoạt được áp dụng, mạch đa hài sẽ thay đổi đầu ra của nó từ trạng thái ổn định sang trạng thái gần như ổn định. Và sau một thời gian nhất định ‘T’, được xác định bởi các thành phần mạch, bộ điều khiển đa nhịp tự động trở lại trạng thái ổn định ban đầu. Nói cách khác, không cần tín hiệu kích hoạt bên ngoài nào để tạo ra quá trình chuyển đổi ngược lại này. Mạch vẫn ở trạng thái này cho đến khi một xung kích hoạt khác được áp dụng. Các bộ điều khiển đa nhịp này còn được gọi là bộ xử lý một lần, một chu kỳ, một bước, hoặc bộ đa hài hợp nhất . Thời gian ‘T’ sau đó mạch trở lại trạng thái ban đầu được gọi là độ rộng cổng và do đó mạch đa hài còn được gọi là mạch gating hoặc mạch trễ. Mạch này được sử dụng để tạo ra các xung có độ rộng thay đổi tại thời điểm cần thiết. Hình ảnh dưới đây sẽ cho bạn một ý tưởng tốt hơn về chủ đề.
Bây giờ chúng ta đã có một ý tưởng rõ ràng về Mạch đa hài đơn ổn là gì, hãy xem cách chúng ta có thể thiết kế một mạch hài đơn ổn sử dụng Op-amp.
Mạch đa hài đơn ổn Op-amp
Để hiểu đầy đủ về nguyên lý hoạt động của mạch đa hài đơn ổn, trước tiên bạn cần hiểu nguyên lý hoạt động của mạch trigger Schmitt , và trong một bài viết trước về mạch đa hài không ổn định , chúng tôi đã thảo luận về chủ đề trigger Schmitt rất chi tiết. Bạn nên kiểm tra điều đó nếu bạn không biết về mạch trigger Schmitt.
Nếu bạn đã đọc bài viết về một mạch đa hài không ổn định, bạn đã biết về nó. Như bạn có thể thấy bằng cách sửa đổi một chút mạch đa hài ổn định, hoặc chỉ cần đặt một diode vào vị trí, chúng tôi đã chuyển đổi mạch ổn định thành mạch đơn ổn. Và như bạn có thể thấy trong hình trên, một diode được kết nối song song với tụ điện và tín hiệu kích hoạt được áp dụng tại nút đó nơi R1 và R2 được kết nối. Vì vậy, chúng ta hãy hiểu nguyên lý hoạt động của mạch này.
Hãy coi đầu ra ở điện áp bão hòa dương hoặc đầu ra của op-amp là dương, khi đó điện áp tại nút A sẽ là (R2 / (R1 + R2)) * Vsat, và bất cứ khi nào đầu ra ở điện áp bão hòa dương, diode D1 sẽ trở nên phân cực thuận, và điện áp trên tụ điện C1 sẽ là điện áp giảm trên diode thuận. Vì vậy, tại nút đảo ngược, điện áp sẽ bằng điện áp chuyển tiếp giảm trên diode. Đối với trường hợp này, vì điện áp đầu ra lớn hơn nút đảo ngược, đầu ra của op-amp sẽ ở điện áp bão hòa dương.
Bây giờ chúng ta sẽ áp dụng một xung kích hoạt tại nút A, và bất cứ khi nào tín hiệu kích hoạt âm này được áp dụng, đầu ra tại nút không đảo sẽ nhỏ hơn điện áp tại nút đảo. Và đầu ra của op-amp sẽ chuyển từ điện áp bão hòa dương sang điện áp bão hòa âm. Và mạch sẽ chuyển sang trạng thái gần như ổn định.
Lúc này điện áp tại nút không đảo sẽ bằng -XVsat. Khi điện áp đầu ra bằng với điện áp bão hòa âm, diode sẽ bị phân cực ngược và tụ điện sẽ bắt đầu sạc về phía điện áp bão hòa âm. Bây giờ bất cứ khi nào điện áp tại nút đảo ngược thấp hơn điện áp -XVsat, thì một lần nữa đầu ra của op-amp sẽ trở thành điện áp bão hòa dương vì lúc đó nút không đảo sẽ nhỏ hơn một chút so với nút đảo. Vì vậy, đầu ra sẽ chuyển từ điện áp bão hòa âm sang điện áp bão hòa dương. Và trong thời gian này T, chỉ có đầu ra sẽ ở trạng thái bán ổn định ngay khi đầu ra đạt đến điện áp bão hòa dương, diode sẽ trở thành phân cực thuận và chu kỳ này sẽ tiếp tục. Vì vậy, đây là nguyên tắc hoạt động cơ bản của bộ điều khiển đa năng đơn ổn. Bây giờ khi chúng ta đã hiểu nguyên lý hoạt động, bây giờ chúng ta có thể chuyển sang tính toán khoảng thời gian của xung.
Mạch đa hài đơn ổn dùng Op-amp
Mạch đa hài đơn ổn là một mạch rất quan trọng và được sử dụng thực tế trong nhiều thiết kế ngay cả ngày nay. Ứng dụng phổ biến nhất của bộ điều khiển đa nhịp đơn ổn là trong các mạch thời gian và trễ. Ngoài ra, nó cũng có thể được sử dụng trong các mạch kích hoạt, bộ sửa xung và thậm chí trong các mạch bộ nhớ.
Mạch đa hài đơn ổn tính toán chu kỳ
Trong mạch này, chu kỳ ‘T’ được xác định bởi các giá trị của điện trở R3, tụ điện C1 và các giá trị của điện trở phản hồi, và đối với mạch đã cho, khoảng thời gian có thể được tính bằng-
T = RC * logn (1 + (R2 / R1))
Với công thức này, các cửa hàng được sắp xếp thiết kế Mạch đa hài đơn ổn có khoảng thời gian 100 mili giây. Để đơn giản, chúng ta sẽ sử dụng hai điện trở 10K cho R1 và R2. Bằng cách đó, biểu thức trở thành-
T = RC * logn (1 + 1) T = RC * logn (2)
Nếu chúng ta đặt các giá trị này trên máy tính và tính toán các giá trị, nó sẽ trở thành 0,693RC và đối với tụ điện, chúng ta sẽ sử dụng tụ điện 10uF.
T = 0,693 RC C = 10 uF R = 15 K
Bây giờ, khi chúng tôi đã hoàn thành các tính toán, chúng tôi có thể chuyển sang tòa nhà và thử nghiệm mạch điện.
Thử nghiệm mạch đa hài đơn ổn op-amp
Bây giờ chúng ta đã hiểu những điều cơ bản về Mạch đa hài đơn ổn và cách nó có thể được thiết kế bằng cách sử dụng op-amp, hãy thực sự xây dựng một mạch nhỏ để thử nghiệm với nó.
Thành phần bắt buộc
Vì đây là một mạch multivibrator đa năng đơn ổn rất đơn giản, các yêu cầu về thành phần cho dự án này rất đơn giản và bạn có thể lấy chúng từ cửa hàng sở thích tại địa phương của mình. Danh sách các thành phần được đưa ra dưới đây.
- IC Op-amp LM358 – 1
- Điện trở 10K – 3
- Điện trở 4,7K – 1
- Tụ điện 0,1uF – 2
- 1N4007 Diode – 4
- Tụ điện 1000uF, 25V – 2
- Biến áp 4.5V – 0 – 4.5V – 1
- Cáp AC – 1
- Breadboard – 1
- Kết nối dây
Sơ đồ mạch đa hài đơn ổn op-amp
Sơ đồ mạch hoàn chỉnh cho Mạch đa hài đơn ổn dùng Op-amp với các giá trị được đưa ra bên dưới.
Như bạn có thể thấy, chúng tôi đã sử dụng LM358 để xây dựng mạch này, nhưng bạn cũng có thể xây dựng một bộ điều khiển đa năng đơn ổn bằng cách sử dụng IC741, cả hai sẽ có cùng một mạch và sẽ hoạt động tương tự.
Thử nghiệm Mạch đa hài đơn ổn dùng Op-amp
Thiết lập thử nghiệm cho Mạch đa hài đơn ổn dùng op amp được hiển thị ở trên, như bạn có thể thấy, chúng tôi đã sử dụng một máy biến áp có bốn điốt và hai tụ điện để tạo ra nguồn cung cấp phân cực kép và chúng tôi đã sử dụng ba điện trở 10K, một điện trở 4,7K điện trở, một tụ điện 10uF và một nút ấn để xây dựng mạch, Op-amp LM358. Hình ảnh rõ ràng của mạch được hiển thị bên dưới.
Sau khi hoàn thành mạch, tôi rút máy hiện sóng Hantek của mình ra để đo thời gian của xung đầu ra và như bạn có thể thấy từ hình ảnh bên dưới, nó vào khoảng 180ms do giá trị của điện trở và tụ điện được chọn. Điều đó kết thúc dự án, ảnh chụp nhanh của đầu ra được hiển thị bên dưới. Bạn có thể xem video ở cuối trang để được giải thích rõ ràng. bạn có thể học cách sử dụng máy hiện sóng.
