Τι είναι μια γεννήτρια τετραγωνικών κυμάτων: Διάγραμμα κυκλώματος και πλεονεκτήματα

Micheal Faraday (22)^αρΣεπτέμβριος 1971-25^ουΑύγουστος 1867) είναι ο πατέρας της γεννήτριας. Η γεννήτρια τετραγωνικών κυμάτων είναι ένας τύπος γεννήτριας που χρησιμοποιείται για την παραγωγή της κυματομορφής σε ένα τετράγωνο, οι μετατροπείς σκανδάλης Schmitt όπως το TTL χρησιμοποιούνται για την κατασκευή αυτής της γεννήτριας. Αυτή η γεννήτρια χρησιμοποιείται στην επεξεργασία σήματος και στα ηλεκτρονικά. Υπάρχουν διαφορετικοί τύποι γεννητριών σε διαφορετικά μεγέθη, σε αυτό το τετραγωνικό κύμα γεννήτρια είναι ένας τύπος. Αυτό το άρθρο περιγράφει μια επισκόπηση της γεννήτριας τετραγωνικών κυμάτων που περιλαμβάνει τον ορισμό της, το διάγραμμα κυκλώματος και την παραγωγή της χρονικής περιόδου και της συχνότητας.

Τι είναι μια γεννήτρια τετραγωνικών κυμάτων;

Η γεννήτρια τετραγωνικών κυμάτων ορίζεται ως ταλαντωτής που δίνει την έξοδο χωρίς καμία είσοδο, χωρίς καμία είσοδο με την έννοια ότι πρέπει να δώσουμε είσοδο εντός μηδέν δευτερολέπτων που σημαίνει ότι πρέπει να είναι μια παλμική είσοδος. Αυτή η γεννήτρια χρησιμοποιείται στην επεξεργασία ψηφιακών σημάτων και σε ηλεκτρονικές εφαρμογές. Η γεννήτρια τετραγωνικών κυμάτων είναι επίσης γνωστή ως Πολύ δονητής Astable ή ελεύθερης λειτουργίας και η συχνότητα της γεννήτριας τετραγωνικών κυμάτων είναι ανεξάρτητη από την τάση εξόδου. Το βασικό διάγραμμα κυκλώματος και η λειτουργία της γεννήτριας τετραγωνικών κυμάτων εξηγούνται παρακάτω.

Κύκλωμα γεννήτριας τετραγωνικού κύματος

Για να σχεδιάσουμε τη γεννήτρια τετραγωνικών κυμάτων, χρειαζόμαστε έναν πυκνωτή, μια αντίσταση, έναν ενισχυτή λειτουργίας και μια τροφοδοσία. Ο πυκνωτής και η αντίσταση συνδέονται με τον ακροδέκτη αναστροφής του λειτουργικού ενισχυτή και τις αντιστάσεις R₁και R_δύοσυνδέονται στο μη αναστρέψιμο τερματικό του λειτουργικού ενισχυτή. Το διάγραμμα κυκλώματος της γεννήτριας τετραγωνικών κυμάτων χρησιμοποιώντας έναν ενισχυτή λειτουργίας φαίνεται παρακάτω

Κύκλωμα γεννήτριας τετραγωνικού κύματος με χρήση Op-Amp

Εάν αναγκάσουμε την έξοδο να αλλάξει μεταξύ της τάσης θετικού κορεσμού και της τάσης αρνητικού κορεσμού στην έξοδο ενός λειτουργικού ενισχυτή, μπορούμε να επιτύχουμε τετραγωνικό κύμα ως κύμα εξόδου. Στην ιδανική περίπτωση χωρίς εφαρμογή εισόδου, η έξοδος πρέπει να είναι μηδέν, εκφράζεται ως

Β_έξω(τάση εξόδου) = 0 V όταν V_σε(τάση εισόδου) = 0 V

Αλλά στην πράξη έχουμε κάποια μη μηδενική έξοδο που εκφράζεται ως

Β_0ut≠ 0

Οι αντιστάσεις R₁και R_δύοσχηματίστε ένα δίκτυο διαχωριστή τάσης. Εάν η αρχική τάση εξόδου είναι μηδενική, έχουμε τάση σε V_σι.Έτσι, λαμβάνουμε μια θετική είσοδο στον ακροδέκτη μη αναστροφής και στον ακροδέκτη αντιστροφής, τότε η έξοδος ενισχύεται από το κέρδος της και φθάνει στη μέγιστη τάση εξόδου, έτσι έχουμε το μισό του τετραγωνικού κύματος όπως φαίνεται στο σχήμα (α).

Κυματομορφές τετραγωνικών κυμάτων

Ο πυκνωτής ξεκινά τη φόρτιση όταν έχουμε μη μηδενική είσοδο στο τερματικό αντιστροφής. Φορτίζει συνεχώς έως ότου η τάση της γίνει μεγαλύτερη από το V._σι. Μόλις V_ντοείναι μεγαλύτερο από το V_σι(Ε_ντο> V_σι). Η εισερχόμενη είσοδος γίνεται μεγαλύτερη από τη μη αναστρέψιμη είσοδο και επομένως η έξοδος op-amp μεταβαίνει σε αρνητική τάση και ενισχύεται μέχρι (–V_έξω)_{Μέγιστη.}Έτσι θα πάρει το αρνητικό μισό του τετραγωνικού κύματος όπως φαίνεται στο σχήμα (β). Αυτή είναι η εφαρμογή ενός op-amp ως γεννήτρια τετραγωνικών κυμάτων.

Χρονική περίοδος και παράγοντας συχνότητας της γεννήτριας τετραγωνικών κυμάτων

Στο σχήμα, κύκλωμα γεννήτριας τετραγωνικού κύματος V_δύοείναι η τάση στον πυκνωτή και V₁είναι η τάση κόμβου στο θετικό τερματικό. Το ρεύμα μέσω op-amp είναι μηδέν λόγω των ιδανικών χαρακτηριστικών ενός op-amp. Ας εξετάσουμε εξισώσεις κόμβων από το διάγραμμα κυκλώματος.

Β₁- Β₀/ Ρ_δύο+ V.₁/ Ρ₁= 0

Β₁[1 / R_δύο+ 1 / R₁] = V₀/ Ρ_δύο

Β₁[Ρ₁+ Ρ_δύο/ Ρ₁Ρ_δύο] = V₀/ Ρ_δύο

Β₁(α) = V­₀………… ισοδ. (1)

Ας πάρουμε

α= R₁+ Ρ_δύο/ Ρ₁= 1+ R_δύο/ Ρ₁> 1

επομένως, α> 1 και V.₀> 1

Πότε Β₀= + V_κάθισε

Β₁= V₀/ α= + V­_κάθισε/ α= + V­₁

Πότε Β₀= -V_κάθισε

Β₁= - V_κάθισε/ α= -V­₁

Η τάση V₁έχουν μόνο δύο δυνατότητες + V₁και - V₁, έτσι όποτε V₀αλλάζει V₁αλλάζει επίσης. Τώρα ας δούμε πώς V_δύοπρόκειται να αλλάξει. Η τάση V_δύοθα είναι η φόρτιση και η εκφόρτιση, εάν σχηματίσουμε μια εξίσωση κόμβου που τρέχει μέσω ενός πυκνωτή είναι ίση με το ρεύμα.

C d / dt (0- V)_δύο) = V_δύο- Β₀/ Ρ

-C d V_δύο/ dt = V_δύο- Β₀/ Ρ

δ V_δύο/ V.₀- Β_δύο= dt / RC

Εάν λύσουμε την παραπάνω εξίσωση θα το καταλάβουμε

∫₀^V2δ (V_δύο/ V.₀-Β_δύο) = ∫₀^τdt / RC

Αρχικά, πρέπει να υποθέσουμε ότι η τάση στον πυκνωτή είναι μηδέν

-log (V₀- Β_δύο) = T / RC + Κ

ημερολόγιο (V₀- Β_δύο) = -t / RC + Κ

Β₀- Β_δύο= Κ και^{-t / RC}………… ισοδ. (2)

Αντικατάσταση t = 0, V_δύο= 0 στην παραπάνω εξίσωση θα πάρει

Κ = V₀…………………………… ισοδ. (3)

Που είναι⁰= 1

Θα αντικατασταθεί το υποκατάστατο eq (3) στο eq (2)

Β₀- Β_δύο= Κ και^{-t / RC}

Β_δύο= V₀- Β₀είναι^{-t / RC}

Β_δύο= V₀[1-ε^{-t / RC}]

Εφαρμογή αρχικών συνθηκών στην παραπάνω εξίσωση

Στάδιο 1: Αφήστε το V_δύο= 0, V₀= + V_κάθισε

Στο στάδιο-1 η τάση V_δύοφορτίζει έως + V₁

Στάδιο 2: Αφήστε το V_δύο= 0, V₀= -V_κάθισε

Στο στάδιο-2 η τάση V_δύοεκφορτώνει έως -V₁

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

[log (αV)₁+ V._δύο/ αV₁- Β₁)] = 1 / RC [T / 2] ……………… eq (4)

Θα αντικατασταθεί το υποκατάστατο eq (1) στο eq (4)

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

log [((R₁+ Ρ_δύο/ Ρ₁) +1) / ((R₁+ Ρ_δύο/ Ρ₁) -1)] = T / 2 RC

ημερολόγιο [R₁+ Ρ_δύο+ Ρ₁/ Ρ₁⁺Ρ_δύο- Ρ₁] = T / 2 RC

log [2R₁+ Ρ_δύο/ Ρ_δύο] = T / 2 RC

T = 2 αρχείο καταγραφής RC [2R₁+ Ρ_δύο/ Ρ_δύο] ……… ισοδ. (5)

f = 1 / Τ

= 1/2 RC log [2R₁+ Ρ_δύο/ Ρ_δύο ] ……… ισοδ. (6)

Η εξίσωση (5) και (6) είναι η χρονική περίοδος και η συχνότητα της γεννήτριας τετραγωνικών κυμάτων

Κύκλωμα γεννήτριας λειτουργίας

Η γεννήτρια λειτουργιών είναι ένας τύπος οργάνου που χρησιμοποιείται για τη δημιουργία του διαφορετικού τύπου κυματομορφών, όπως ημιτονοειδείς κυματομορφές, τριγωνικές κυματομορφές, ορθογώνιες κυματομορφές, πριονωτές κυματομορφές, τετράγωνες κυματομορφές και αυτοί οι διαφορετικοί τύποι κυματομορφών έχουν διαφορετικές συχνότητες και μπορούν να έχουν παραχθεί με τη βοήθεια του οργάνου που ονομάζεται λειτουργία γεννήτριας. Οι συχνότητες αυτών των κυματομορφών μπορούν να ρυθμιστούν από ένα κλάσμα Hertz σε μερικές εκατοντάδες kiloHertz και αυτή η γεννήτρια έχει την ικανότητα να παράγει τις διαφορετικές κυματομορφές ταυτόχρονα σε διαφορετικές εφαρμογές. Το διάγραμμα κυκλώματος της γεννήτριας λειτουργίας χρησιμοποιώντας το LM1458 φαίνεται παρακάτω

κύκλωμα λειτουργίας-γεννήτριας

Ένας λειτουργικός ενισχυτής LM1458 είναι ένας λειτουργικός ενισχυτής διπλού σκοπού και οι γραμμές πόλωσης και οι γραμμές τροφοδοσίας αυτών των διπλών λειτουργικών ενισχυτών είναι κοινές. Τα τέσσερα ολοκληρωμένα κυκλώματα στο κύκλωμα γεννήτριας λειτουργίας είναι IC 1a, IC 1b, IC 2a και IC 2b. Το ολοκληρωμένο κύκλωμα IC 1a είναι ενσύρματο ως ασυμβίβαστος πολυ-δονητής, το ολοκληρωμένο κύκλωμα IC 1b ενσύρματο ως ολοκληρωτής και το IC 2a είναι επίσης ενσύρματο ως ολοκληρωτής.

Οι κορυφαίες 10 καλύτερες γεννήτριες λειτουργιών το 2020 είναι GM Instek SFG-1013 DOS, Function Generator DIY KIT by JYE Tech FG085, ATTEN ATF20B DDS, Rigol DGI02220 MHz Function Generator με το δεύτερο κανάλι, Eisco Labs Function Generator- 1KHz έως 100 kHz, B & K Precision 4011A Function Generator, JYETech 08503 - Portable Digital Function Generator, Tektronix AFG1062 Arbitrary Function Generator, Keithley 3390 Arbitrary Function Generator και Rigol DG1062Z Function / Arbitrary Waveform Generator.

Πλεονεκτήματα

Τα πλεονεκτήματα της γεννήτριας τετραγωνικών κυμάτων είναι

• Απλός
• Εύκολο στη συντήρηση
• Φτηνός

Συχνές ερωτήσεις

1). Τι είναι τα τετραγωνικά κύματα;

Τα τετραγωνικά κύματα είναι πλέγματα τετραγωνικού σχήματος που σχηματίζονται στην επιφάνεια του ωκεανού και αυτά τα κύματα είναι επίσης γνωστά ως εγκάρσια κύματα ή κύματα διαγώνιας θάλασσας.

2). Ποιοι είναι οι τύποι γεννητριών σημάτων;

Οι τύποι γεννητριών σημάτων είναι Γεννήτρια συχνοτήτων, αυθαίρετη γεννήτρια κυματομορφής, μικροκύματα και γεννήτριες λειτουργιών RF, γεννήτρια βήματος και γεννήτριες ψηφιακών προτύπων.

3). Ποιοι είναι οι διαφορετικοί τύποι κυκλωμάτων πολλαπλών δονητών;

Υπάρχουν τρεις τύποι κυκλωμάτων πολλαπλών δονητών, δηλαδή το Κύκλωμα Μονοσταθών Πολυβιβαστών, το Κύκλωμα Astable Multivibrator και το Κύκλωμα Bistable Multivibrator.

4). Τι είναι η γεννήτρια λειτουργίας;

Η γεννήτρια λειτουργίας είναι εξοπλισμός ή συσκευή που χρησιμοποιείται για την παραγωγή ηλεκτρικών κυματομορφών σε ένα ευρύ φάσμα συχνοτήτων. Οι κυματομορφές που δημιουργούνται από τη γεννήτρια συνάρτησης είναι ένα τριγωνικό κύμα, τετράγωνο κύμα, κυματοειδές κύμα και πριονωτό κύμα.

5). Γιατί τα τετραγωνικά κύματα είναι επικίνδυνα;

Τα τετράγωνα κύματα μπορεί να είναι εντυπωσιακά και συναρπαστικά στην εμφάνιση, αλλά στην πραγματικότητα είναι επικίνδυνα για κολυμβητές και σκάφη. Όταν δύο σύνολα κυματικών συστημάτων συγκρούονται μεταξύ τους, έχει ως αποτέλεσμα σχήματα ή μοτίβα κυμάτων που μοιάζουν με τετράγωνα κατά μήκος του ωκεανού.

Σε αυτό το άρθρο το τετραγωνικό κύμα Συζητούνται τα πλεονεκτήματα της γεννήτριας, τα διαγράμματα κυκλωμάτων της γεννήτριας τετραγωνικών κυμάτων και η γεννήτρια λειτουργίας. Εδώ είναι μια ερώτηση για εσάς, ποια είναι η καλύτερη γεννήτρια τετραγωνικών κυμάτων;