Οι ταλαντωτές είναι τα ηλεκτρονικά κυκλώματα που χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία κυματομορφών χωρίς τη χρήση σήματος εισόδου. Κυματομορφές όπως ημιτονοειδή κύματα, συνημίτονα κύματα, τριγωνικά κύματα, παλμικά κύματα κ.λπ. δημιουργούνται χρησιμοποιώντας ένα κύκλωμα ταλαντωτή. Βασικά υπάρχουν δύο τύποι ηλεκτρονικών ταλαντωτών - οι γραμμικοί ταλαντωτές και οι ταλαντωτές χαλάρωσης. Οι γραμμικοί ταλαντωτές χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία των ημιτονοειδών κυματομορφών, ενώ οι ταλαντωτές χαλάρωσης χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία των μη ημιτονοειδών κυματομορφών. Ο ταλαντωτής χαλάρωσης αποτελείται από έναν βρόχο ανατροφοδότησης με μια συσκευή εναλλαγής όπως ένα τρανζίστορ, Op-Amp, ρελέ, κ.λπ. που φορτίζει και εκφορτώνει επαναλαμβανόμενα τον πυκνωτή μέσω μιας αντίστασης. Στο UJT Relaxation Oscillator, το UJT χρησιμοποιείται ως συσκευή εναλλαγής.
Τι είναι ο ταλαντωτής χαλάρωσης UJT;
Για τη δημιουργία κυματομορφών χωρίς τη χρήση σήματος εισόδου χρησιμοποιούμε ταλαντωτές. Ταλαντωτές χαλάρωσης είναι τα κυκλώματα που παράγουν τις μη ημιτονοειδείς κυματομορφές. Αυτοί οι ταλαντωτές αποτελούνται από έναν βρόχο ανατροφοδότησης με μια συσκευή εναλλαγής, η οποία φορτίζει και εκφορτώνει έναν πυκνωτή μέσω μιας αντίστασης μέχρι να φτάσει στην τιμή κατωφλίου. Εδώ, η περίοδος του ταλαντωτή εξαρτάται από τη σταθερά χρόνου του πυκνωτή. Στο UJT Relaxation Oscillator, το UJT χρησιμοποιείται ως συσκευή εναλλαγής που φορτίζει και αποφορτίζει τον πυκνωτή.
Χαρακτηριστικά και ταλαντωτής χαλάρωσης UJT
Για να κατανοήσετε τη λειτουργία του UJT στον ταλαντωτή χαλάρωσης, είναι σημαντικό να γνωρίζετε τα χαρακτηριστικά του UJT. Το UJT είναι η σύντομη φόρμα για το UniJunction Transistor. Είναι μια συσκευή τριών τερματικών που χρησιμοποιείται ως τρανζίστορ μεταγωγής ON-OFF. Αυτά κατασκευάζονται χρησιμοποιώντας υλικό ημιαγωγών τύπου P και Ν, σχηματίζοντας μια μοναδική σύνδεση PN στο κανάλι τύπου Ν της συσκευής. Έχει μονοκατευθυντική αγωγιμότητα και χαρακτηριστικά αρνητικής αντίστασης. Λειτουργεί ως διαιρέτης μεταβλητής τάσης σε συνθήκες βλάβης. Εδώ, το υλικό τύπου Ρ συντήκεται στο κανάλι πυριτίου τύπου Ν. Το κανάλι τύπου N του UJT λειτουργεί ως το κύριο κανάλι μεταφοράς ρεύματος με δύο εξωτερικές συνδέσεις Base1 και Base2. Το υλικό τύπου P σχηματίζει τη σύνδεση του πομπού.
Ταλαντωτής χαλάρωσης UJT
Στο UJT ο ακροδέκτης E του πομπού είναι μεροληπτικός προς τα εμπρός. Εδώ, ο ενδογενής λόγος αναμονής δείχνει την αντίσταση του λόγου RB1 προς RB2, που υποδηλώνεται με η. οι τιμές η κυμαίνονται από 0,5 έως 0,8.
η = RB1/(RB1+RB2)
Το UJT απενεργοποιείται όταν εφαρμόζεται μια μικρή τάση εισόδου, λιγότερη από την τάση στο RB1, στον ακροδέκτη του πομπού. Όταν ο ακροδέκτης του πομπού εφαρμόζεται με τάση μεγαλύτερη από την τάση στο RB1, η συσκευή προχωρά μπροστά και αρχίζει να λειτουργεί.
Διάγραμμα κυκλώματος ταλαντωτή χαλάρωσης UJT
Το UJT Relaxation Oscillator αποτελείται από ένα κύκλωμα UJT με τον πομπό του συνδεδεμένο σε μια αντίσταση και έναν πυκνωτή. Ο χρονισμός της κυματομορφής εξόδου καθορίζεται χρησιμοποιώντας τη σταθερά χρόνου RC. Η τάση τροφοδοσίας VBB εφαρμόζεται στο κύκλωμα. Ο πυκνωτής αρχίζει να φορτίζει μέσω της αντίστασης R1.
Ταλαντωτής χαλάρωσης UJTΘεωρία
Όταν ο πυκνωτής φορτίζει στη μέγιστη τιμή κατωφλίου του UJT, το UJT ενεργοποιείται και ο πυκνωτής αρχίζει να αποφορτίζει. Ο πυκνωτής εκφορτώνεται μέσω της αντίστασης R2. Ο πυκνωτής εκφορτώνεται έως ότου η τάση μειωθεί στο σημείο κοιλάδας του UJT, όπου το UJT απενεργοποιείται και ο πυκνωτής αρχίζει να φορτίζει ξανά. Η τάση εξόδου που συλλέγεται σε R2 σχηματίζει τη μη ημιτονοειδή κυματομορφή. Η κυματομορφή τάσης δημιουργείται όταν το UJT είναι σε κατάσταση ON.
Αρχικά η τάση στον πυκνωτή Vc = 0. Ο πυκνωτής αρχίζει να φορτίζει μέσω της αντίστασης R1, V = V0 (1- e1 / Ρ1ντο). Ο πυκνωτής συνεχίζει να φορτίζει έως ότου το UJTis ενεργοποιηθεί, όπου αρχίζει να εκφορτώνεται μέσω της αντίστασης R2.
Αυτή η διαδικασία φόρτισης και εκφόρτισης συνεχίζεται. Η τάση κατά μήκος του πυκνωτή όταν απεικονίζεται στο γράφημα δείχνει μια κυματομορφή σάρωσης. Η συνεχής φόρτιση και εκφόρτιση του πυκνωτή έχει δημιουργήσει μια κυματομορφή σάρωσης κατά μήκος του πυκνωτή. Έτσι, η έξοδος του ταλαντωτή χαλάρωσης δημιουργεί συνεχείς μη ημιτονοειδείς κυματομορφές.
κυματομορφή ταλαντωτή χαλάρωσης που λαμβάνονται κατά μήκος της αντίστασης εκφόρτισης παράγει επίσης μια συνεχή με χαλάρωση και σήμα AC. Η χαλάρωση προκαλείται όταν το UJT είναι απενεργοποιημένο και το σήμα AC παράγεται όταν το UJT είναι ενεργοποιημένο.
Υπάρχουν ορισμένες παράμετροι σχεδιασμού που πρέπει να ληφθούν υπόψη κατά το σχεδιασμό αυτού του ταλαντωτή χαλάρωσης. Η χρονική περίοδος της κυματομορφής εξόδου ανάλογα με τη σταθερά χρόνου RC δίνεται ως T = R2C log (1/1-η) ενώ η συχνότητα αντιπροσωπεύεται ως 1 / T. Καθώς η ταχύτητα φόρτισης του πυκνωτή εξαρτάται από την τιμή αντίστασης του R1, η αποδοτική τιμή αντίστασης του R1 μπορεί να επιλεγεί ως R1 = 104/ η VBB, VBB είναι η τάση τροφοδοσίας. Οι τιμές εκφόρτισης του πυκνωτή ανάλογα με την τιμή αντίστασης του R2. Έτσι RΜέγιστη= (VBB -VΠ)/ΕΓΩΠκαι RΕλάχ= (VBB - Vβ)/ ΕΓΩβ. όπου VΠκαι εγώΠείναι η μέγιστη τάση και το μέγιστο ρεύμα του UJT αντίστοιχα. Ββκαι εγώβείναι η τάση κοιλάδας και το ρεύμα κοιλάδας του UJT αντίστοιχα.
Εφαρμογές
ο Εφαρμογές ταλαντωτή χαλάρωσης UJT είναι
Ο ταλαντωτής χαλάρωσης παραμένει σε θέση ηρεμίας για κάποιο χρονικό διάστημα και παράγει σήματα AC. Αυτοί οι ταλαντωτές παράγουν σήματα χαμηλής συχνότητας. Το UJT Relaxation Oscillator χρησιμοποιείται στη γεννήτρια λειτουργίας για την παραγωγή σημάτων σάρωσης, ηλεκτρονικών μπιπ, SMPS, φώτων που αναβοσβήνουν, Ταλαντωτές ελεγχόμενες από τάση , μετατροπείς, κ.λπ ..
Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα
ο Ταλαντωτής χαλάρωσης UJT Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα είναι
Το χαρακτηριστικό αρνητικής αντίστασης του UJT προσθέτει ένα πλεονέκτημα στον ταλαντωτή χαλάρωσης UJT. Το UJT απαιτεί χαμηλή τιμή ρεύματος ενεργοποίησης. Είναι χαμηλού κόστους και είναι συσκευή απορρόφησης χαμηλής ισχύος. Το UJT έχει σταθερή τάση ενεργοποίησης.
Τα μειονεκτήματα του ταλαντωτή χαλάρωσης UJT είναι ότι είναι ασταθή και για τα καλά χαρακτηριστικά ελέγχου απαιτούνται περίπλοκα κυκλώματα.
Ο ταλαντωτής χαλάρωσης UJT μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως γεννήτρια παλμών όταν χρησιμοποιείται η τάση στην αντίσταση εκφόρτισης. Συνδέοντας ένα ποτενσιόμετρο στη θέση της αντίστασης φόρτισης R1, μπορούν να ληφθούν κυματομορφές πριονιδιού με διαφορετικές περιοχές συχνοτήτων κατά μήκος του πυκνωτή. Παλμοί με διαφορετικό εύρος συχνοτήτων μπορούν να ληφθούν κατά μήκος της αντίστασης εκφόρτισης όταν πείραμα ταλαντωτή χαλάρωσης με διαφορετικές τιμές πυκνωτής και αντιστάσεις R1 και R2.
Το μαθηματικό μοντέλο της χαλάρωσης ταλαντωτής χρησιμοποιείται σε πολλούς τομείς της επιστήμης για την ανάλυση των δυναμικών συστημάτων που παράγουν μη γραμμικές ταλαντώσεις. Στην έξοδο ενός ταλαντωτή χαλάρωσης, υπάρχει μόνο ένα αναβαθμίδα που καταλαμβάνει ολόκληρη τη χρονική περίοδο. Εδώ η τάση στον πυκνωτή είναι ένα πριονωτό κύμα ενώ το ρεύμα διαπερνά UJT είναι μια ακολουθία σύντομων παλμών. Ποια είναι η μέγιστη τάση του UJT;
