ऑप amp थरथरानवाला

सक्रिय तत्व के रूप में एक सेशन amp का उपयोग कर एक थरथरानवाला का निर्माण एक सेशन amp थरथरानवाला कहा जाता है।

इस पोस्ट में हम सीखते हैं कि कैसे opamp आधारित थरथरानवाला डिजाइन करने के लिए, और एक स्थिर थरथरानवाला डिजाइन बनाने के लिए आवश्यक कई महत्वपूर्ण कारकों के बारे में।

Op amp आधारित थरथरानवाला आमतौर पर वर्ग, चूरा, त्रिकोणीय, और साइनसोइडल जैसे सटीक, आवधिक तरंग उत्पन्न करने के लिए उपयोग किया जाता है।

आम तौर पर वे एक ही सक्रिय डिवाइस, या एक दीपक, या एक क्रिस्टल का उपयोग करते हैं, और आउटपुट उत्पन्न करने के लिए प्रतिरोधक, कैपेसिटर और इंडोर जैसे कुछ निष्क्रिय उपकरणों द्वारा जुड़े होते हैं।

Op-amp थरथरानवाला श्रेणियाँ

आपको थरथरानवाला के कुछ प्राथमिक समूह मिलेंगे: विश्राम और साइनसोइडल।

रिलैक्सेशन ऑसिलेटर्स त्रिकोणीय, सॉटोथ और अन्य नैन्सिनुओडल तरंगों का उत्पादन करते हैं।

साइनसोइडल ऑसिलेटर्स ऑप-एम्प्स को शामिल करते हैं, जो ऑसिलेशन बनाने के लिए आच्छादित अतिरिक्त क्रिस्टल का उपयोग करते हुए अतिरिक्त भागों का उपयोग करते हैं।

साइन लहर ऑसिलेटर्स को कई सर्किट अनुप्रयोगों में स्रोतों या परीक्षण तरंगों के रूप में नियोजित किया जाता है।

एक शुद्ध साइनसोइडल ऑसिलेटर में केवल एक व्यक्ति या बुनियादी आवृत्ति होती है: आदर्श रूप से बिना किसी हार्मोनिक्स के।

नतीजतन, एक सिनुएसोइडल तरंग सर्किट का इनपुट हो सकता है, विरूपण स्तर को ठीक करने के लिए गणना आउटपुट हार्मोनिक्स का उपयोग कर सकता है।

विश्राम ऑसिलेटर्स में तरंगों को साइनसॉइडल तरंगों के माध्यम से उत्पादित किया जाता है जो निर्धारित आकार देने के लिए अभिव्यक्त किए जाते हैं।

Oscillators सुसंगत आवेगों के उत्पादन के लिए सहायक होते हैं, जिनका उपयोग ऑडियो, फ़ंक्शन जनरेटर, डिजिटल सिस्टम और संचार प्रणालियों जैसे अनुप्रयोगों में एक संदर्भ के रूप में किया जाता है।

साइन वेव ऑसिलेटर्स

साइनसॉइडल ऑसिलेटर्स में आरसी या एलसी सर्किट का उपयोग करने वाले ऑप-एम्प्स शामिल होते हैं, जिसमें समायोज्य दोलन आवृत्ति होती है, या एक पूर्व निर्धारित दोलन आवृत्ति वाले क्रिस्टल होते हैं।

दोलन की आवृत्ति और आयाम केंद्रीय ऑप-एम्प के साथ हुक किए गए निष्क्रिय और सक्रिय भागों के चयन द्वारा स्थापित किए जाते हैं।

Op-amp- आधारित थरथरानवाला अस्थिर होने के लिए बनाए गए सर्किट हैं। उस प्रकार का नहीं जो कई बार अप्रत्याशित रूप से लैब में विकसित या डिज़ाइन किया जाता है, बल्कि ऐसे प्रकार जो जानबूझकर अस्थिर या दोलनशील स्थिति में बने रहने के लिए बनाए जाते हैं।

उच्च-आवृत्तियों पर निम्न चरण शिफ्ट को लागू करने के लिए आवश्यक बैंडविड्थ की कमी होने के कारण ओप-एम्पी ऑसिलेटर्स आवृत्ति रेंज के निचले सिरे से बंधे होते हैं।

वोल्टेज-फीडबैक ऑप्स एक कम kHz रेंज तक सीमित हैं क्योंकि उनके प्रिंसिपल, ओपन-लूप पोल अक्सर 10 हर्ट्ज जितना छोटा होता है।

आधुनिक वर्तमान-प्रतिक्रिया opamps को काफी व्यापक बैंडविड्थ के साथ डिज़ाइन किया गया है, लेकिन ये थरथरानवाला सर्किट में लागू करने के लिए अविश्वसनीय रूप से कठिन हैं क्योंकि वे प्रतिक्रिया समाई के प्रति संवेदनशील हैं।

सैकड़ों मेगाहर्ट्ज रेंज में उच्च आवृत्ति के अनुप्रयोगों में क्रिस्टल ऑसिलेटर्स की सिफारिश की जाती है।

बुनियादी आवश्यकताएं

सबसे बुनियादी प्रकार में, जिसे विहित प्रकार भी कहा जाता है, एक नकारात्मक प्रतिक्रिया विधि का उपयोग किया जाता है।

यह चित्र 1 में दिखाए गए दोलन को शुरू करने के लिए पूर्वापेक्षा बन जाता है। यहां हम ब्लॉक आरेख को ऐसी विधि के लिए देखते हैं जिसमें VIN इनपुट वोल्टेज के रूप में तय किया गया है।

Vout ब्लॉक A से आउटपुट को दर्शाता है।

β सिग्नल को दर्शाता है, जिसे फीडबैक फैक्टर भी कहा जाता है, जिसे वापस राशि जंक्शन पर आपूर्ति की जाती है।

E फीडबैक कारक और इनपुट वोल्टेज के योग के बराबर त्रुटि तत्व को दर्शाता है।

एक थरथरानवाला सर्किट के लिए परिणामी समीकरण नीचे देखे जा सकते हैं। पहला समीकरण महत्वपूर्ण है जो आउटपुट वोल्टेज को परिभाषित करता है। समीकरण 2 त्रुटि कारक देता है।

वाउट = ई एक्स ए ------------------------------ (1)

ई = विन + βआउट --------------------------(दो)

उपरोक्त समीकरणों से त्रुटि कारक E को समाप्त करना देता है

Vout / A = Vin - VinVout ----------------- (3)

वाउट में तत्वों को निकालने से देता है

विन = वाउट (1 / A + 1) --------------------- (4)

उपरोक्त समीकरण में शब्दों को पुनर्गठित करना हमें समीकरण # 5 के माध्यम से निम्नलिखित शास्त्रीय प्रतिक्रिया सूत्र प्रदान करता है

वाउट / विन = ए / (1 + ए /) ---------------- (5)

बाहरी सिग्नल की मदद के बिना ऑसिलेटर काम करने में सक्षम हैं। बल्कि, आउटपुट पल्स के एक हिस्से को एक शुल्कबैक नेटवर्क के माध्यम से इनपुट के रूप में उपयोग किया जाता है।

जब एक स्थिर स्थिर स्थिति प्राप्त करने के लिए प्रतिक्रिया विफल हो जाती है तो एक दोलन शुरू किया जाता है। ऐसा इसलिए होता है क्योंकि स्थानांतरण की कार्रवाई पूरी नहीं होती है।

यह अस्थिरता तब होती है जब समीकरण # 5 का भाजक शून्य हो जाता है, जैसा कि नीचे दिखाया गया है:

1 + ए। = 0, या एβ = -1।

ऑसिलेटर सर्किट डिजाइन करते समय महत्वपूर्ण बात यह है कि A -1 = -1 सुनिश्चित करें। इस स्थिति को कहा जाता है बार्कहाउसन की कसौटी ।

इस स्थिति को संतुष्ट करने के लिए, यह आवश्यक हो जाता है कि लूप गेन वैल्यू एक समान 180 डिग्री फेज शिफ्ट के माध्यम से एकता में बनी रहे। यह समीकरण में नकारात्मक संकेत द्वारा समझ में आता है।

उपरोक्त परिणाम वैकल्पिक रूप से व्यक्त किए जा सकते हैं जैसा कि जटिल बीजगणित के प्रतीकों का उपयोग करके नीचे दिखाया गया है:

Aㄥ = 1 β -180 °

एक सकारात्मक प्रतिक्रिया थरथरानवाला डिजाइन करते समय उपरोक्त समीकरण को इस प्रकार लिखा जा सकता है:

Aㄥ = 1 β 0 ° जो समीकरण # 5 में A makes को नकारात्मक बनाता है।

जब A When = -1 फीडबैक आउटपुट एक अनंत वोल्टेज की ओर बढ़ता है।

जब यह अधिकतम + या - आपूर्ति स्तर पर पहुंचता है, तो सर्किट में लाभ स्तर सक्रिय डिवाइस बदल जाते हैं।

इसके कारण A का मान A-slow -1 हो जाता है, फीडबैक अनंत वोल्टेज दृष्टिकोण को धीमा कर देता है, अंत में इसे रोक दिया जाता है।

यहाँ हम तीन संभावनाओं में से एक पा सकते हैं:

1. गैर-रेखीय संतृप्ति या कट-ऑफ जिसके कारण थरथरानवाला स्थिर और लॉक हो जाता है।
2. प्रारंभिक चार्ज सिस्टम को बहुत लंबे समय तक संतृप्त करने के लिए मजबूर करने से पहले यह फिर से रैखिक हो जाता है और विपरीत आपूर्ति रेल से संपर्क करना शुरू कर देता है।
3. प्रणाली रैखिक क्षेत्र में जारी है, और विपरीत आपूर्ति रेल की ओर लौटती है।

दूसरी संभावना के मामले में, हमें सामान्य रूप से अर्ध चौकोर तरंगों के रूप में एक अत्यधिक विकृत दोलन मिलते हैं।

ऑसिलेटर्स में फेज शिफ्ट क्या है

समीकरण Aβ = 1 ° -180 ° में 180 ° चरण पारी सक्रिय और निष्क्रिय घटकों के माध्यम से बनाई गई है।

किसी भी सही ढंग से डिज़ाइन किए गए फीडबैक सर्किट की तरह, निष्क्रिय घटकों के चरण शिफ्ट के आधार पर ऑसिलेटर का निर्माण किया जाता है।

ऐसा इसलिए है क्योंकि निष्क्रिय भागों से परिणाम सटीक और व्यावहारिक रूप से बहाव मुक्त हैं। सक्रिय घटकों से अधिग्रहीत चरण बदलाव कई कारकों के कारण ज्यादातर गलत है।

यह तापमान परिवर्तन के साथ बह सकता है, व्यापक प्रारंभिक सहिष्णुता दिखा सकता है, और यह भी परिणाम डिवाइस की विशेषता पर निर्भर हो सकता है।

ऑप एम्प्स को यह सुनिश्चित करने के लिए चुना जाता है कि वे दोलन की आवृत्ति के लिए न्यूनतम चरण बदलाव लाएं।

एक एकल पोल आरएल (रेसिस्टर्स-इन्वेस्टर) या आरसी (रेसिस्टोर-कॉकैपिटर) सर्किट लगभग 90 ° फेज पारी प्रति पोल लाता है।

चूंकि दोलन के लिए 180 ° आवश्यक है, एक थरथरानवाला को डिजाइन करते समय न्यूनतम दो ध्रुवों को नियोजित किया जाता है।

एक LC सर्किट में 2 पोल होते हैं, इसलिए यह प्रत्येक पोल जोड़ी के लिए लगभग 180 ° चरण शिफ्ट प्रदान करता है।

हालाँकि हम कम आवृत्ति प्रेरकों की भागीदारी के कारण यहाँ LC आधारित डिज़ाइनों पर चर्चा नहीं करेंगे, जो महंगी, भारी और अवांछनीय हो सकती हैं।

एलसी ऑसिलेटर्स उच्च-आवृत्ति अनुप्रयोगों के लिए अभिप्रेत हैं, जो वोल्टेज फीडबैक सिद्धांत के आधार पर ऑप्स की आवृत्ति रेंज के ऊपर और ऊपर हो सकते हैं।

यहां आपको प्रारंभ करनेवाला आकार मिल सकता है, वजन, और लागत अधिक महत्व नहीं है।

चरण शिफ्ट में दोलनों की आवृत्ति का पता लगाया जाता है क्योंकि सर्किट में दालों की आवृत्ति होती है जो 180 डिग्री के चरण शिफ्ट को प्राप्त करती है। Df / dt या वह दर जिस पर चरण परिवर्तन आवृत्ति के साथ बदलता है, आवृत्ति स्थिरता तय करता है।

जब कैस्केड बफ़र्ड आरसी वर्गों को ओपिन के रूप में उपयोग किया जाता है, तो हाईइनपुट और कम-आउटपुट प्रतिबाधा की पेशकश की जाती है, चरण शिफ्टों की संख्या से गुणा करता है, एन (नीचे चित्र देखें)।

इस तथ्य के बावजूद कि दो कैस्केड आरसी खंड 180 ° चरण पारी पेश करते हैं, आपको ऑसिलेटर आवृत्ति पर कम से कम d c / dt मिल सकता है।

परिणामस्वरूप दो कैस्केड आरसी वर्गों की पेशकश का उपयोग कर दोलक का निर्माण किया गया अपर्याप्त आवृत्ति स्थिरता।

तीन समान कैस्केड RC फ़िल्टर सेक्शन एक बढ़ा हुआ d d / dt प्रदान करते हैं, जो एक विस्तारित आवृत्ति स्थिरता के साथ थरथरानवाला को सक्षम करते हैं।

हालांकि, चौथा आरसी अनुभाग शुरू करने से एक थरथरानवाला बनता है बकाया d / dt।

इसलिए यह एक अत्यंत स्थिर थरथरानवाला सेटअप बन जाता है।

चार सेक्शन मुख्य रूप से पसंदीदा रेंज के होते हैं क्योंकि ऑप्स क्वाड पैकेज में उपलब्ध हैं।

इसके अलावा, चार-खंड थरथरानवाला 4 साइन तरंगों का उत्पादन करता है जो 45 ° चरण एक दूसरे के संदर्भ में स्थानांतरित हो जाते हैं, जिसका अर्थ है कि यह थरथरानवाला आपको साइन / कोसाइन या क्वाडरेचर साइन तरंगों को पकड़ने में सक्षम बनाता है।

क्रिस्टल और सिरेमिक रेजोनटर का उपयोग करना

क्रिस्टल या सिरेमिक रेज़ोनेटर हमें सबसे स्थिर ऑसिलेटर्स प्रदान करते हैं। इसका कारण यह है कि गुंजयमान यंत्र अपने अतुल्य गुणों के परिणामस्वरूप अविश्वसनीय रूप से उच्च d d / dt के साथ आते हैं।

गुंजयमान यंत्र उच्च आवृत्ति वाले थरथरानवाला में लगाए जाते हैं, हालांकि, कम आवृत्ति वाले थरथरानवाला आमतौर पर आकार, वजन और लागत की कमी के कारण गुंजयमान यंत्र के साथ काम नहीं करते हैं।

आप पाएंगे कि ऑप-एम्प का उपयोग सिरेमिक रेजोनटर ऑसिलेटर्स के साथ नहीं किया जाता है क्योंकि मुख्य रूप से ऑम्पीज़ में एक कम बैंडविड्थ शामिल होता है।

अध्ययनों से पता चलता है कि उच्च आवृत्ति वाले क्रिस्टल ऑसिलेटर का निर्माण करना कम खर्चीला है और कम आवृत्ति वाले गुंजयमान यंत्र को शामिल करने के बजाय कम आवृत्ति प्राप्त करने के लिए आउटपुट को ट्रिम कर देता है।

ऑसिलेटर्स में लाभ

एक थरथरानवाला का लाभ मेल खाना चाहिए एक दोलन आवृत्ति पर। एक बार लाभ 1 से अधिक हो जाने पर डिजाइन स्थिर हो जाता है और दोलन रुक जाते हैं।

जैसे ही लाभ -1 से 80 डिग्री के चरण शिफ्ट के साथ 1 से अधिक तक पहुंच जाता है, सक्रिय डिवाइस (ओपम्प) की गैर रेखीय संपत्ति 1 के लाभ को गिरा देती है।

जब गैर-रैखिकता होती है, तो सक्रिय डिवाइस (ट्रांजिस्टर) लाभ के कट-ऑफ या संतृप्ति में कमी के कारण या तो (+/-) आपूर्ति स्तर के पास ओपैंप स्विंग होता है।

एक अजीब बात यह है कि बुरी तरह से डिज़ाइन किए गए सर्किट वास्तव में उनके उत्पादन के दौरान 1 से अधिक में सीमांत लाभ की मांग करते हैं।

दूसरी ओर, उच्च लाभ से उत्पादन साइन लहर के लिए अधिक से अधिक विरूपण होता है।

ऐसे मामलों में जहां लाभ कम से कम है, दोलन अत्यधिक प्रतिकूल परिस्थितियों में संघर्ष करते हैं।

जब लाभ बहुत अधिक होता है, तो आउटपुट तरंग एक साइन लहर के बजाय वर्ग तरंग के समान दिखाई देती है।

विरूपण आमतौर पर बहुत अधिक लाभ का एक तात्कालिक परिणाम है, जो एम्पलीफायर को चला रहा है।

इसलिए, कम विरूपण वाले थरथरानों को प्राप्त करने के लिए लाभ को सावधानीपूर्वक नियंत्रित किया जाना चाहिए।

चरण-शिफ्ट ऑसिलेटर्स विकृतियों को दिखा सकते हैं, हालांकि उनके पास बफर कैस्केड आरसी वर्गों का उपयोग करके कम-विरूपण आउटपुट वोल्टेज प्राप्त करने की क्षमता हो सकती है।

इसका कारण यह है कि कैस्केड किए गए आरसी सेक्शन विरूपण फिल्टर के रूप में व्यवहार करते हैं। इसके अलावा, बफर चरण शिफ्ट ऑसिलेटर्स कम विरूपण का अनुभव करते हैं क्योंकि लाभ प्रबंधित होता है और बफ़र्स के बीच समान रूप से संतुलित होता है।

निष्कर्ष

उपरोक्त चर्चा से हमने opamp दोलक का मूल कार्य सिद्धांत सीखा और निरंतर दोलनों को प्राप्त करने के लिए मूलभूत मानदंडों के बारे में समझा। अगली पोस्ट में हम जानेंगे वीन-ब्रिज ऑसिलेटर ।