Micheal Faraday (22ndSettembre 1971-25thAgosto 1867) è il padre del generatore. Il generatore di onde quadre è un tipo di generatore utilizzato per generare la forma d'onda in un quadrato, gli inverter trigger di Schmitt come TTL vengono utilizzati per costruire questo generatore. Questo generatore è utilizzato nell'elaborazione del segnale e nell'elettronica. Esistono diversi tipi di generatori di diverse dimensioni, in quanto il generatore di onde quadre è un tipo. Questo articolo discute una panoramica del generatore di onde quadre che include la sua definizione, diagramma circuitale e derivazione del periodo di tempo e della frequenza.
Cos'è un generatore di onde quadre?
Il generatore di onde quadre è definito come un oscillatore che fornisce l'output senza alcun input, senza alcun input nel senso che dovremmo dare input entro zero secondi che significa che deve essere un input di impulso. Questo generatore viene utilizzato nell'elaborazione del segnale digitale e nelle applicazioni elettroniche. Il generatore di onde quadre è anche noto come Multivibratore astabile o free-running e la frequenza del generatore di onde quadre è indipendente dalla tensione di uscita. Di seguito vengono illustrati lo schema elettrico di base e il funzionamento del generatore di onde quadre.
Circuito generatore di onde quadre
Per progettare il generatore di onde quadre, abbiamo bisogno di un condensatore, un resistore, un amplificatore operazionale e un alimentatore. Il condensatore e il resistore sono collegati al terminale invertente dell'amplificatore operazionale e ai resistori R.1e RDuesono collegati al terminale non invertente dell'amplificatore operazionale. Di seguito è mostrato lo schema del circuito del generatore di onde quadre che utilizza un amplificatore operazionale
Circuito generatore di onde quadre con amplificatore operazionale
Se forziamo l'uscita per passare tra la tensione di saturazione positiva e la tensione di saturazione negativa all'uscita di un amplificatore operazionale, possiamo ottenere un'onda quadra come un'onda di uscita. Idealmente senza alcun input applicato, l'output dovrebbe essere zero, è espresso come
Vsu(tensione di uscita) = 0 V quando Vnel(tensione di ingresso) = 0 V
Ma praticamente otteniamo un output diverso da zero espresso come
V0ut≠ 0
Le resistenze R1e RDueformare una rete di partitori di tensione. Se la tensione di uscita iniziale è diversa da zero, otteniamo la tensione su Vb.Quindi otteniamo un ingresso positivo al terminale non invertente e al terminale invertente, quindi l'uscita viene amplificata dal suo guadagno e raggiunge la massima tensione di uscita quindi otteniamo la metà dell'onda quadra come mostrato in figura (a).
Forme d'onda dell'onda quadra
Il condensatore inizia a caricarsi quando abbiamo un ingresso diverso da zero al terminale invertente. Si caricherà continuamente fino a quando la sua tensione diventerà maggiore di V.b. Non appena Vcè maggiore di Vb(Vc> Vb). L'ingresso invertente diventa maggiore dell'ingresso non invertente e quindi l'uscita dell'amplificatore operazionale passa alla tensione negativa e viene amplificata fino a (–Vsu)max.Così otterrà la metà negativa dell'onda quadra come mostrato nella figura (b). Questa è l'applicazione di un file amplificatore operazionale come generatore di onde quadre.
Periodo di tempo e derivazione della frequenza del generatore di onde quadre
Nella figura, il circuito generatore di onde quadre VDueè la tensione ai capi del condensatore e V1è la tensione del nodo al terminale positivo. La corrente attraverso l'amplificatore operazionale è zero a causa delle caratteristiche ideali di un amplificatore operazionale. Consideriamo le equazioni dei nodi dallo schema circuitale.
V1- V0/ RDue+ V1/ R1= 0
V1[1 / RDue+ 1 / R1] = V0/ RDue
V1[R1+ RDue/ R1RDue] = V0/ RDue
V1(α) = V0………… eq (1)
Prendiamo
α = R1+ RDue/ R1= 1+ RDue/ R1> 1
perciò, α> 1 e V0> 1
quando V0= + Vseduto
V1= V0/ α = + Vseduto/ α = + V1
quando V0= -Vseduto
V1= - Vseduto/ α = -V1
La tensione V1hanno solo due possibilità + V1e - V1, quindi ogni volta che V0cambia V1cambia anche. Ora vediamo come VDuesta per cambiare. La tensione VDuesarà la carica e la scarica se formiamo un'equazione di nodo qui la corrente attraverso un condensatore è uguale alla corrente.
C d / dt (0- VDue) = VDue- V0/ R
-C d VDue/ dt = VDue- V0/ R
d VDue/ V0- VDue= dt / RC
Se risolviamo l'equazione di cui sopra lo otterremo
∫0V2d (VDue/ V0-VDue) = ∫0tdt / RC
Inizialmente, dobbiamo presumere che la tensione ai capi del condensatore sia zero
-log (V0- VDue) = T / RC + K
log (V0- VDue) = -t / RC + K
V0- VDue= K e-t / RC………… eq (2)
Sostituendo t = 0, VDue= 0 nell'equazione precedente otterrà
K = V0…………………………… eq (3)
Dove e0= 1
Si otterrà la sostituzione dell'eq (3) nell'eq (2)
V0- VDue= K e-t / RC
VDue= V0- V0e-t / RC
VDue= V0[1-e-t / RC]
Applicazione delle condizioni iniziali all'equazione precedente
Fase 1: sia VDue= 0, V0= + Vseduto
Nello stadio 1 la tensione VDuesta caricando fino a + V1
Fase 2: sia VDue= 0, V0= -Vseduto
Nello stadio 2 la tensione VDuesi sta scaricando fino a -V1
[log (V0 + V1 / V0 - V1)] = 1 / RC [T / 2]
[log (αV1+ VDue/ αV1- V1)] = 1 / RC [T / 2] ……………… eq (4)
Si otterrà la sostituzione dell'eq (1) nell'eq (4)
log [V1(α + 1) / V1(α - 1)] = [T / 2 RC]
log [((R1+ RDue/ R1) +1) / ((R1+ RDue/ R1) -1)] = T / 2 RC
log [R1+ RDue+ R1/ R1+RDue- R1] = T / 2 RC
log [2R1+ RDue/ RDue] = T / 2 RC
T = 2 RC log [2R1+ RDue/ RDue] ……… eq (5)
f = 1 / T
= 1/2 logaritmo RC [2R1+ RDue/ RDue ] ……… eq (6)
Un'equazione (5) e (6) sono il periodo di tempo e la frequenza del generatore di onde quadre
Circuito generatore di funzioni
Il generatore di funzioni è un tipo di strumento che viene utilizzato per generare diversi tipi di forme d'onda come forme d'onda sinusoidali, forme d'onda triangolari, forme d'onda rettangolari, forme d'onda a dente di sega, forme d'onda quadrate e questi diversi tipi di forme d'onda hanno frequenze diverse e possono essere generate con l'aiuto dello strumento denominato generatore di funzioni. Le frequenze di queste forme d'onda possono essere regolate da una frazione di Hertz a diverse centinaia di kiloHertz e questo generatore ha la capacità di generare le diverse forme d'onda allo stesso tempo in diverse applicazioni. Di seguito è mostrato lo schema del circuito del generatore di funzioni che utilizza LM1458
circuito generatore di funzioni
Un amplificatore operazionale LM1458 è un amplificatore operazionale a doppio scopo e la rete di polarizzazione e le linee di alimentazione di questi doppi amplificatori operazionali sono comuni. I quattro circuiti integrati nel circuito del generatore di funzioni sono IC 1a, IC 1b, IC 2a e IC 2b. Il circuito integrato IC 1a è cablato come multivibratore astabile, il circuito integrato IC 1b è cablato come integratore e l'IC 2a è anche cablato come integratore.
I 10 migliori generatori di funzioni nel 2020 sono GM Instek SFG-1013 DOS, Generatore di funzioni KIT fai-da-te di JYE Tech FG085, ATTEN ATF20B DDS, Generatore di funzioni Rigol DGI02220 MHz con il secondo canale, Generatore di funzioni Eisco Labs da 1 KHz a 100 kHz, B & K Precision 4011A Function Generator, JYETech 08503 - Portable Digital Function Generator, Tektronix AFG1062 Arbitrary Function Generator, Keithley 3390 Arbitrary Function Generator e Rigol DG1062Z Function / Arbitrary Waveform Generator.
Vantaggi
I vantaggi del generatore di onde quadre sono
- Semplice
- Di facile manutenzione
- A buon mercato
Domande frequenti
1). Cosa sono le onde quadre?
Le onde quadrate sono griglie di forma quadrata che si formano sulla superficie dell'oceano e queste onde sono anche conosciute come onde incrociate o onde del mare incrociato.
2). Quali sono i tipi di generatori di segnali?
I tipi di generatori di segnali sono generatore di frequenza, generatore di forme d'onda arbitrarie, microonde e generatori di funzioni RF, generatore di passo e generatori di pattern digitali.
3). Quali sono i diversi tipi di circuiti multivibratori?
Esistono tre tipi di circuiti multivibratore: circuito multivibratore monostabile, circuito multivibratore astabile e circuito multivibratore bistabile.
4). Qual è il generatore di funzioni?
Il generatore di funzioni è un'apparecchiatura o un dispositivo utilizzato per generare le forme d'onda elettriche su un'ampia gamma di frequenze. Le forme d'onda generate dal generatore di funzioni sono un'onda triangolare, un'onda quadra, un'onda sinusoidale e un'onda a dente di sega.
5). Perché le onde quadre sono pericolose?
Le onde quadrate possono essere strabilianti e affascinanti da guardare, ma in realtà sono pericolose per i nuotatori e le barche. Quando due serie di sistemi d'onda si scontrano tra loro, si ottengono forme o schemi d'onda che sembrano quadrati attraverso l'oceano.
In questo articolo il onda quadra vengono discussi i vantaggi del generatore, gli schemi circuitali del generatore di onde quadre e il generatore di funzioni. Ecco una domanda per te, qual è il miglior generatore di onde quadre?
