基于运算放大器的单稳态多谐振荡器电路

运算放大器或运算放大器是任何电子设计中最常用的组件之一。它是一种用途广泛的设备，可用于多种应用。在我们之前的项目中，我们通过制作大量项目来测试运算放大器的功能，如果您想探索更多关于该主题的内容，可以查看这些。我们还介绍了基本的运算放大器电路，例如求和放大器、差分放大器、仪表放大器、电压跟随器、运算放大器积分器等。在本教程中，我们将制作一个基于运算放大器的单稳态多谐振荡器电路连同它的所有计算和测试。所以让我们开始吧。

什么是单稳态多谐振荡器-基础

单稳态多谐振荡器也称为单短多谐振荡器，它只有一个稳态，另一个是准稳态。在之前的项目中，我们借机做了一个基于NE555的单稳态多谐振荡器电路。 如果您正在寻找类似的东西，您可以检查一下。多谐振荡器的稳定状态是指在那一刻，输出是高或低。现在，当施加触发脉冲时，多谐振荡器将其输出从稳定状态变为准稳定状态。并且在由电路元件决定的一定时间‘T’之后，多谐振荡器自动恢复到原来的稳定状态。换言之，不需要外部触发信号来引发这种反向转换。电路保持在这种状态，直到施加另一个触发脉冲。这些多谐振荡器也称为单次、单循环、单步或统一多谐振荡器。电路返回其原始状态的时间“T”称为门宽因此多谐振荡器也被称为门控电路或延迟电路。该电路用于在需要的时刻产生可变宽度的脉冲。下面的图片将使您更好地了解该主题。

现在我们对什么是单稳态多谐振荡器有了清晰的认识，让我们看看如何使用运算放大器设计单稳态多谐振荡器电路。

带运算放大器的单稳态多谐振荡器 - 工作

要全面了解单稳态多谐振荡器的工作原理，首先需要了解施密特触发器电路的工作原理，在之前的一篇关于非稳态多谐振荡器电路的文章中，我们已经非常详细地讨论了施密特触发器这个话题。如果您不了解施密特触发器电路，您应该检查一下。

如果您阅读过有关非稳态多谐振荡器电路的文章，您就已经知道了。正如您所看到的，通过稍微修改非稳态多谐振荡器电路，或者只放置一个二极管，我们已经将非稳态电路转换为单稳态电路。正如您在上图中看到的那样，二极管与电容器并联，触发信号施加在连接 R1 和 R2 的那个节点上。那么，让我们了解一下这个电路的工作原理。

假设输出处于正饱和电压或运算放大器的输出为正，那么节点 A 的电压将为 （R2/（R1+R2）） * Vsat，并且每当输出处于正饱和电压时，二极管 D1 将变为正向偏置，电容器 C1 两端的电压将是二极管两端的正向压降。因此，在反相节点处，电压将等于二极管上的正向压降。对于这种情况，由于输出电压大于反相节点，运算放大器的输出将处于正饱和电压。

现在我们将在节点 A 施加一个触发脉冲，每当施加这个负触发信号时，同相节点的输出将小于反相节点的电压。运算放大器的输出将从正饱和电压切换到负饱和电压。电路将进入准稳态。

现在同相节点的电压将等于-XVsat。由于输出电压等于负饱和电压，二极管将变为反向偏置，电容器将开始向负饱和电压充电。现在，每当反相节点的电压低于电压 -XVsat 时，运算放大器的输出将再次变为正饱和电压，因为此时非反相节点将略低于反相节点。因此，输出将从负饱和电压切换到正饱和电压。而对于这个时间T，只要输出达到正饱和电压，只有输出会保持准稳定，二极管会变成正向偏置，这个循环会继续下去。这就是单稳态多谐振荡器的基本工作原理。现在我们已经了解了工作原理，我们现在可以开始计算脉冲的持续时间。

使用运算放大器应用的单稳态多谐振荡器

单稳态多谐振荡器是一个非常重要的电路 ，即使在今天也实际用于许多设计中。单稳态多谐振荡器最常见的应用是延迟和定时电路。除此之外，它还可以用于触发电路、脉冲校正器，甚至用于存储电路。

使用运算放大器推导的运算放大器单稳态多谐振荡器

同样在该电路中，周期“T”由电阻器 R3、电容器 C1 和反馈电阻器的值决定，对于给定的电路，时间周期可以通过以下公式计算：

T = RC * logn （1 + （R2 / R1））

利用公式，排序的网点设计了一个周期为100ms的单稳态多谐振荡器。为简单起见，我们将为 R1 和 R2 使用两个 10K 电阻。通过这样做，表达式变为 -

T = RC * logn （1 + 1）

T = RC * logn （2）

如果我们将这些值放在计算器上并计算这些值，它变为 0.693RC，对于电容器，我们将使用 10uF 电容器。

T = 0.693 RC

C = 10 uF

R = 15K

现在，当我们完成计算后，我们可以继续构建和测试电路。

使用运算放大器实验的单稳态多谐振荡器

现在我们已经了解了单稳态多谐振荡器的基础知识以及如何使用运算放大器进行设计，让我们实际构建一个小电路来进行实验。

所需组件

由于这是一个非常简单的单稳态多谐振荡器电路，因此该项目的组件要求非常简单，您可以从当地的爱好商店获得。下面给出了组件列表。

LM358 运算放大器 IC - 1

10K 电阻器 - 3

4.7K电阻 - 1

0.1uF 电容 - 2

1N4007 二极管 - 4

1000uF、25V 电容器 - 2

4.5V - 0 - 4.5V 变压器 - 1

交流电缆 - 1

面包板 - 1

连接电线

运算放大器单稳态多谐振荡器示意图

基于运算放大器的单稳态多谐振荡器电路的完整电路图如下所示。

如您所见，我们使用 LM358 构建此电路，但您也可以使用 IC741 构建单稳态多谐振荡器，两者将具有相同的电路并且应该类似地工作。

运算放大器单稳态多谐振荡器电路的测试

基于运算放大器的单稳态多谐振荡器电路的测试设置如上所示，如您所见，我们使用了一个带有四个二极管和两个电容器的变压器来产生双极性电源，我们使用了三个 10K 电阻，一个 4.7K电阻器、一个 10uF 电容器和一个用于构建电路的按钮，即 LM358 运算放大器。电路的清晰图像如下所示。

电路完成后，我拿出我的汉泰克示波器测量输出脉冲的时间，从下图可以看出，由于选择的电阻和电容的值，它在 180ms 左右。项目到此结束，输出的快照如下所示。您可以查看页面底部的视频以获得清晰的解释。