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  • 運(yùn)算放大器多諧振蕩器電路解析
    • 發(fā)布時(shí)間:2022-10-15 17:12:17
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    運(yùn)算放大器多諧振蕩器電路解析
    運(yùn)算放大器多諧振蕩器
    通過將正弦輸入替換為跨運(yùn)算放大器輸出的RC定時(shí)電路,我們可以進(jìn)一步將周期波形轉(zhuǎn)換為矩形輸出這一想法。這次,我們可以使用電容器的充電電壓Vc來改變運(yùn)算放大器的輸出狀態(tài),而不是使用正弦波形來觸發(fā)運(yùn)算放大器。
    運(yùn)算放大器多諧振蕩器電路
    運(yùn)算放大器 多諧振蕩器電路
    那么它是怎樣工作的。首先,假設(shè)電容器已完全放電,并且運(yùn)算放大器的輸出在正電源軌處飽和。電容器C開始通過電阻R從輸出電壓Vout充電,其速率由其RC時(shí)間常數(shù)確定。
    從有關(guān)RC電路的教程中我們知道,電容器希望在五個(gè)時(shí)間常數(shù)內(nèi)完全充電到Vout的值(即+ V(sat))。
    但是,一旦運(yùn)算放大器反相(-)端子上的電容器充電電壓等于或大于非反相端子上的電壓(運(yùn)算放大器的輸出電壓在電阻R1和R2之間分配的分壓),則電容輸出將改變狀態(tài)并被驅(qū)動至相對的負(fù)電源軌。
    但是,已經(jīng)向正電源軌(+ V(sat))愉快充電的電容器,現(xiàn)在在其極板上看到一個(gè)負(fù)電壓-V(sat)。輸出電壓的突然反轉(zhuǎn)導(dǎo)致電容器以其RC時(shí)間常數(shù)再次決定的速率朝新的Vout值放電。
    運(yùn)算放大器多諧振蕩器電壓
    運(yùn)算放大器 多諧振蕩器電路
    一旦運(yùn)算放大器的反相端子在同相端子上達(dá)到新的負(fù)基準(zhǔn)電壓-Vref,運(yùn)算放大器就會再次改變狀態(tài),并將輸出驅(qū)動到相對的電源軌電壓+ V(sat)。
    現(xiàn)在,電容器的極板上出現(xiàn)一個(gè)正電壓,充電周期再次開始。因此,電容器不斷充電和放電,從而產(chǎn)生了穩(wěn)定的運(yùn)算放大器多諧振蕩器輸出。
    輸出波形的周期由兩個(gè)定時(shí)分量的RC時(shí)間常數(shù)以及由設(shè)置參考電壓電平的R1,R2分壓器網(wǎng)絡(luò)建立的反饋比確定。如果放大器飽和電壓的正值和負(fù)值具有相同的幅度,則t1 = t2,給出振蕩周期的表達(dá)式為:
    運(yùn)算放大器 多諧振蕩器電路
    其中:R是電阻,C是電容,ln()是反饋分?jǐn)?shù)的自然對數(shù),T是周期時(shí)間(以秒為單位),?是振蕩頻率(以Hz為單位)。
    然后,從上式可以看出,運(yùn)算放大器多諧振蕩器電路的振蕩頻率不僅取決于RC時(shí)間常數(shù),而且取決于反饋分?jǐn)?shù)。但是,如果我們使用的電阻值給出的反饋分?jǐn)?shù)為0.462(β= 0.462),則電路的振蕩頻率將僅等于1 / 2RC,如圖所示,因?yàn)榫€性對數(shù)項(xiàng)等于1。
    運(yùn)算放大器多諧振蕩器示例
    一個(gè)運(yùn)算放大器的多諧振蕩器電路是使用以下部件構(gòu)成。R1 =35kΩ,R2 =30kΩ,R =50kΩ和C = 0.01uF。計(jì)算電路的振蕩頻率。
    運(yùn)算放大器 多諧振蕩器電路
    然后計(jì)算出振蕩頻率為1kHz。當(dāng)β= 0.462時(shí),該頻率可以直接計(jì)算為:?= 1 / 2RC。同樣,當(dāng)兩個(gè)反饋電阻相同時(shí),即R1 = R2,反饋分?jǐn)?shù)等于3,振蕩頻率變?yōu)椋?= 1 / 2.2RC。
    如圖所示,我們可以用一個(gè)電位計(jì)代替一個(gè)反饋電阻,以制造一個(gè)變頻運(yùn)放多諧振蕩器,從而使該運(yùn)放多諧振蕩器電路更進(jìn)一步。
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