用運算放大器設(shè)計和構(gòu)建一個簡單的雙穩(wěn)態(tài)多振電路

雙穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器是你可能在高中或大學(xué)里學(xué)過的基本電路之一，你可能已經(jīng)用555定時器或運算放大器、晶體管或電阻等分立元件構(gòu)建了一個。這些電路通常被視為簡單的教育電路，但并不令人驚訝的是，即使在今天，它們也被用于實際設(shè)計中，例如，看看這個電子丟失脈沖探測器。

在本文中，我們將利用這個機會設(shè)計和構(gòu)建一個帶有運算放大器的雙穩(wěn)態(tài)多振器電路，它可以根據(jù)觸發(fā)條件改變其狀態(tài)，我們將通過制作我們設(shè)計的電路的實際版本并使用示波器進(jìn)行測試來完成本文。讓我們開始吧。我們還介紹了基本的運算放大器電路，如求和放大器，差分放大器，儀表放大器，電壓跟隨器，運算放大器積分器等。如果你對這些話題感興趣，你可以去看看。

什么是雙穩(wěn)態(tài)多振器電路?

顧名思義，雙穩(wěn)態(tài)多振子有兩種穩(wěn)定狀態(tài)，這就是為什么它被稱為雙穩(wěn)態(tài)多振子。這是你們在課本中會發(fā)現(xiàn)的如果你們讀了雙穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器電路的主題。但這到底是什么意思呢?這意味著這個多諧振蕩器電路的輸出狀態(tài)不會改變，直到你提供一個適當(dāng)?shù)挠|發(fā)脈沖。現(xiàn)在，當(dāng)一個觸發(fā)脈沖被應(yīng)用，這個多諧振蕩器的輸出狀態(tài)將反轉(zhuǎn)并保持這種狀態(tài)，直到你提供另一個觸發(fā)脈沖。下面的圖片會讓你更好地了解這個過程。

這個電路也被稱為觸發(fā)器或鎖存器。正如我們前面所討論的，這個電路有兩個穩(wěn)定的狀態(tài)，這是鎖存器的基本特性。觸發(fā)器和鎖存器是任何數(shù)字電子系統(tǒng)的基本組成部分，可以用來存儲信息(在理論上)。

理解帶運算放大器的雙穩(wěn)態(tài)多振電路

下圖顯示了一個帶運算放大器的雙穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器。

在上面的原理圖中，我們用C1和R1組成了一個微分器電路。這個微分器電路負(fù)責(zé)將輸入脈沖轉(zhuǎn)換成短尖峰，并用于觸發(fā)電路，但是為什么我們需要一個微分器電路?這是用來改變兩種狀態(tài)之間的飽和狀態(tài)。在這個電路中，我們還必須使用帶有施密特觸發(fā)電路的遲滯來防止噪聲觸發(fā)電路。要了解施密特觸發(fā)電路的工作原理，您可以查看我們之前發(fā)布的關(guān)于使用運放的穩(wěn)定多振器電路的帖子，我們已經(jīng)通過了關(guān)于施密特觸發(fā)的所有內(nèi)容，或者您可以查看我們關(guān)于施密特觸發(fā)的專用文章。

雙穩(wěn)態(tài)多振電路的計算非常簡單。在本節(jié)中，我們將學(xué)習(xí)有關(guān)它的所有內(nèi)容;在進(jìn)一步進(jìn)行之前要記住的一件事是，在觸發(fā)電路的時候，觸發(fā)脈沖的幅度應(yīng)該大于電源電壓，否則電路將無法正常觸發(fā)，觸發(fā)特性也取決于施密特觸發(fā)電路。為了觸發(fā)電路，正脈沖需要大于通過分壓器的正輸出電壓，同樣，負(fù)脈沖也需要更大。我們可以用下面給出的兩個公式來計算。

對于正觸發(fā)，我們可以用-Vout X R3 / (R2 + R3)對于負(fù)觸發(fā)，我們可以用+Vout X R3 / (R2 + R3)。

構(gòu)建雙穩(wěn)態(tài)多振器電路所需的元件

由于電路非常簡單，所需組件的列表也非常簡單，您可以在當(dāng)?shù)氐膼酆蒙痰暾业酱蠖鄶?shù)這些組件。為了構(gòu)建這個電路，我們只需要五個組件，它們的列表和圖像如下所示。

?Lm358運算放大器- 1

?觸覺開關(guān)- 2

?10K電阻- 2

?100R電阻- 1

?10nF電容器- 1

運算放大器雙穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器電路

下面給出了基于運算放大器的帶值雙穩(wěn)態(tài)多振器電路的完整電路圖。

在原理圖中，您可以看到我們使用了兩個按鈕來觸發(fā)電路。按鈕S1連接+VCC，按鈕S2連接-VCC。這是因為要改變運算放大器的輸出狀態(tài)，我們需要觸發(fā)運算放大器。

雙穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器電路的測試

上面顯示了基于運算放大器的雙穩(wěn)態(tài)多振器電路的測試設(shè)置。正如您所看到的，我們使用了一個帶有四個二極管和兩個電容器的變壓器來產(chǎn)生雙極性電源，這是強制為該電路供電的，我們還使用了兩個10K電阻來配置電路作為施密特觸發(fā)器。除此之外，我們還使用了一個100R電阻和一個0.1uF電容來構(gòu)建觸發(fā)電路。最后，我們連接了兩個按鈕，并在基于LM358的運算放大器旁邊完成了電路。電路的特寫圖像如下所示。

一旦電路完成，我拿出我的漢tek示波器和測量輸出，它是在正飽和區(qū)域。它看起來像下面的圖片。

一旦確認(rèn)了這一點，我按下負(fù)觸發(fā)按鈕，觀察到輸出從正飽和區(qū)域切換到負(fù)飽和區(qū)域。我這樣做了幾次，以確認(rèn)電路工作正常。

最后，我將示波器置于單鏡頭捕獲模式，并再次觸發(fā)電路，非常密切地觀察輸出的開關(guān)。

本文編譯自circuitdigest