ما هو مولد الموجة المربعة: مخطط الدائرة والمزايا

ما هو مولد الموجة المربعة: مخطط الدائرة والمزايا

ميشيل فاراداي (22اختصار الثانيسبتمبر 1971-25العاشرأغسطس 1867) هو والد المولد. مولد الموجة المربعة هو أحد أنواع المولدات المستخدمة لتوليد شكل الموجة في مربع ، وتستخدم محولات الزناد Schmitt مثل TTL لبناء هذا المولد. يستخدم هذا المولد في معالجة الإشارات وفي الإلكترونيات. هناك أنواع مختلفة من المولدات بأحجام مختلفة ، في هذا المولد ذو الموجة المربعة هو نوع واحد. تتناول هذه المقالة نظرة عامة على مولد الموجة المربعة والذي يتضمن تعريفه ومخطط الدائرة واشتقاق الفترة الزمنية والتردد.



ما هو مولد الموجة المربعة؟

يُعرَّف مولد الموجة المربعة على أنه مذبذب يعطي الإخراج دون أي إدخال ، دون أي إدخال بمعنى أننا يجب أن نعطي مدخلات خلال صفر ثانية مما يعني أنه يجب أن يكون إدخال نبضي. يستخدم هذا المولد في معالجة الإشارات الرقمية والتطبيقات الإلكترونية. يُعرف مولد الموجة المربعة أيضًا باسم الهزاز المتعدد المستقر أو التشغيل الحر وتردد مولد الموجة المربعة مستقل عن جهد الخرج. يتم شرح مخطط الدائرة الأساسي وعمل مولد الموجة المربعة أدناه.


دائرة مولد الموجة المربعة

لتصميم مولد الموجة المربعة ، نحتاج إلى مكثف ومقاوم ومضخم تشغيلي ومصدر طاقة. يتم توصيل المكثف والمقاوم بالطرف العكسي لمكبر التشغيل والمقاومات R1و راثنينمتصلة بالطرف غير العكسي لمكبر التشغيل. يظهر أدناه مخطط الدائرة لمولد الموجة المربعة باستخدام مكبر تشغيلي





دائرة مولد الموجة المربعة باستخدام Op-Amp

دائرة مولد الموجة المربعة باستخدام Op-Amp

إذا أجبرنا الخرج على التبديل بين جهد التشبع الإيجابي والجهد السالب للتشبع عند خرج مضخم تشغيلي ، يمكننا تحقيق موجة مربعة كموجة خرج. من الناحية المثالية بدون تطبيق أي إدخال ، يجب أن يكون الناتج صفرًا ، ويتم التعبير عنه كـ



الخامسخارج(جهد الخرج) = 0 فولت عندما الخامسفي(جهد الإدخال) = 0 فولت

لكن عمليًا نحصل على بعض المخرجات غير الصفرية التي يتم التعبير عنها كـ


الخامس0ut≠ 0

المقاومات ص1و راثنينتشكيل شبكة مقسم الجهد. إذا كان جهد الخرج الأولي غير صفري ، نحصل على الجهد عبر V.ب.وهكذا نحصل على مدخلات موجبة عند الطرف غير المقلوب والطرف المقلوب ، ثم يتم تضخيم الناتج من خلال كسبه ويصل إلى أقصى جهد ناتج وبالتالي نحصل على نصف الموجة المربعة كما هو موضح في الشكل (أ).

أشكال موجة الموجة المربعة

أشكال موجة الموجة المربعة

يبدأ المكثف في الشحن عندما يكون لدينا مدخلات غير صفرية عند الطرف المقلوب. سيتم شحنه باستمرار حتى يصبح جهده أكبر من Vب. بمجرد أن يقوم Vجأكبر من V.ب(الخامسج> V.ب). يصبح الإدخال المقلوب أكبر من المدخلات غير المقلوبة ، وبالتالي يتحول خرج op-amp إلى الجهد السلبي ويتم تضخيمه حتى (–Vخارج)الأعلى.وبالتالي سيحصل على النصف السالب للموجة المربعة كما هو موضح في الشكل (ب). هذا هو تطبيق مكبر العمليات كمولد موجة مربعة.

الفترة الزمنية واشتقاق التردد لمولد الموجة المربعة

في الشكل ، Square Wave Generator Circuit Vاثنينهو الجهد عبر المكثف ، و V.1هو جهد العقدة عند الطرف الموجب. التيار من خلال op-amp هو صفر بسبب الخصائص المثالية لجهاز op-amp. دعونا نفكر في معادلات العقدة من مخطط الدائرة.

الخامس1- الخامس0/ صاثنين+ V.1/ ص1= 0

الخامس1[1 / صاثنين+ 1 / ص1] = V.0/ صاثنين

الخامس11+ راثنين/ ص1راثنين] = V.0/ صاثنين

الخامس1(α) = V.0.................. مكافئ (1)

لنأخذ

α = R.1+ راثنين/ ص1= 1+ صاثنين/ ص1> 1

لذا، α> 1 و V.0> 1

متي الخامس0= + V.جلس

الخامس1= V.0/ α = + V.جلس/ α = + V.1

متي الخامس0= -Vجلس

الخامس1= - V.جلس/ α = -V1

الجهد الخامس1لديك احتمالان فقط + V.1و- V.1، لذلك كلما كان V0يتغير V.1يتغير أيضا. الآن دعونا نرى كيف يمكن لـ V.اثنينسوف يتغير. الجهد الخامساثنينسيكون الشحن والتفريغ إذا شكلنا معادلة عقدة هنا التيار من خلال مكثف يساوي التيار.

ج د / دت (0- فولتاثنين) = V.اثنين- الخامس0/ ص

-C د الخامساثنين/ دت = V.اثنين- الخامس0/ ص

د الخامساثنين/ الخامس0- الخامساثنين= dt / RC

إذا حلنا المعادلة أعلاه سوف نحصل على ذلك

0V2د (الخامساثنين/ الخامس0-الخامساثنين) = ∫0رdt / RC

في البداية ، علينا أن نفترض أن الجهد عبر المكثف يساوي صفرًا

-log (V.0- الخامساثنين) = t / RC + K.

سجل (V0- الخامساثنين) = -t / RC + K.

الخامس0- الخامساثنين= ك و-t / RC.................. مكافئ (2)

استبدال t = 0، Vاثنين= 0 في المعادلة أعلاه سوف تحصل

ك = ف0…………………………………… (3)

أين يكون0= 1

سيحصل البديل eq (3) في eq (2)

الخامس0- الخامساثنين= ك و-t / RC

الخامساثنين= V.0- الخامس0يكون-t / RC

الخامساثنين= V.0[1-هـ-t / RC]

تطبيق الشروط الأولية على المعادلة أعلاه

المرحلة 1: دع Vاثنين= 0 ، الخامس0= + V.جلس

في المرحلة 1 الجهد الخامساثنينيشحن حتى + V.1

المرحلة 2: دع Vاثنين= 0 ، الخامس0= -Vجلس

في المرحلة 2 الجهد الخامساثنينيتم تفريغ ما يصل إلى -V1

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

[سجل (αV1+ V.اثنين/ αV1- الخامس1)] = 1 / RC [T / 2] ........................... مكافئ (4)

سيحصل البديل eq (1) في eq (4)

سجل [V.1(α + 1) / V.1(α - 1)] = [T / 2 RC]

سجل [((R.1+ راثنين/ ص1) +1) / ((ص1+ راثنين/ ص1) -1)] = T / 2 RC

سجل [R.1+ راثنين+ ر1/ ص1+راثنين- ر1] = T / 2 RC

سجل [2R1+ راثنين/ صاثنين] = T / 2 RC

T = 2 سجل RC [2R1+ راثنين/ صاثنين] ……… مكافئ (5)

و = 1 / T.

= 1/2 سجل RC [2R1+ راثنين/ صاثنين ] ......... مكافئ (6)

المعادلة (5) و (6) هي الفترة الزمنية وتواتر مولد الموجة المربعة

وظيفة دارة المولد

مولد الوظيفة هو نوع من الأدوات التي تُستخدم لتوليد أنواع مختلفة من أشكال الموجة مثل أشكال الموجة الجيبية ، والأشكال الموجية المثلثية ، والأشكال الموجية المستطيلة ، والأشكال الموجية لأسنان المنشار ، والأشكال الموجية المربعة ، وهذه الأنواع المختلفة من الأشكال الموجية لها ترددات مختلفة ويمكن أن تتولد بمساعدة من أداة تسمى مولد الوظيفة. يمكن ضبط ترددات هذه الأشكال الموجية من جزء صغير من هرتز إلى عدة مئات من الكيلوهرتز ، وهذا المولد لديه القدرة على توليد أشكال موجة مختلفة في نفس الوقت في تطبيقات مختلفة. يظهر الرسم التخطيطي لمولد الوظيفة باستخدام LM1458 أدناه

وظيفة المولدات الدائرة

وظيفة المولدات الدائرة

يعد مكبر الصوت التشغيلي LM1458 مضخمًا تشغيليًا ثنائي الغرض ، كما أن شبكة التحيز وخطوط إمداد الطاقة لمضخمات التشغيل المزدوجة شائعة. الدوائر الأربعة المتكاملة في دائرة مولد الوظائف هي IC 1a و IC 1b و IC 2a و IC 2b. الدائرة المتكاملة IC 1a موصلة بأسلاك كجهاز هزاز متعدد مستقر ، دائرة متكاملة IC 1b سلكية كمتكامل ، كما أن IC 2a موصولة كموحدة.

أفضل 10 مولدات للوظائف في عام 2020 هي GM Instek SFG-1013 DOS ، ومولدات الوظائف DIY KIT من JYE Tech FG085 ، ATTEN ATF20B DDS ، Rigol DGI02220 MHz Function Generator مع القناة الثانية ، Eisco Labs Function Generator- 1 كيلو هرتز إلى 100 كيلو هرتز ، B & K Precision 4011A Function Generator ، JYETech 08503 - مولد الوظيفة الرقمية المحمولة ، مولد الوظيفة التعسفية Tektronix AFG1062 ، مولد الوظيفة التعسفية Keithley 3390 ، و Rigol DG1062Z وظيفة / مولد الموجي التعسفي.

مزايا

مزايا مولد الموجة المربعة هي

  • بسيط
  • سهل الصيانة
  • رخيص

الأسئلة الشائعة

1). ما هي الموجات المربعة؟

الموجات المربعة عبارة عن شبكات مربعة الشكل تتشكل على سطح المحيط وتعرف هذه الموجات أيضًا باسم الموجات المتقاطعة أو موجات عرض البحر.

2). ما هي أنواع مولدات الإشارة؟

أنواع مولدات الإشارة هي مولد التردد ، ومولد الموجي التعسفي ، والميكروويف ، ومولدات وظائف الترددات اللاسلكية ، ومولدات النغمات ، ومولدات الأنماط الرقمية.

3). ما هي أنواع مختلفة من الدوائر متعددة الهزاز؟

هناك ثلاثة أنواع من الدوائر متعددة الهزاز ، وهي دائرة الهزاز الأحادي ، ودائرة الهزاز المتعددة المستقرة ، ودائرة الهزاز المتعددة المستقرة.

4). ما هو مولد الوظيفة؟

مولد الوظيفة عبارة عن معدات أو جهاز يستخدم لتوليد أشكال الموجات الكهربائية على نطاق واسع من الترددات. الأشكال الموجية الناتجة عن مولد الوظيفة هي موجة مثلثة ، موجة مربعة ، موجة جيبية ، وموجة سن المنشار.

5). لماذا الموجات المربعة خطيرة؟

يمكن أن تكون الموجات المربعة رائعة ومذهلة للنظر ولكنها في الواقع تشكل خطورة على السباحين والقوارب. عندما تصطدم مجموعتان من أنظمة الموجات ببعضها البعض ، ينتج عن ذلك شكل أو أنماط موجية تبدو مثل المربعات عبر المحيط.

في هذه المقالة موجة مربعة تمت مناقشة مزايا المولد ، ومخططات الدوائر لمولد الموجة المربعة ، ومولد الوظيفة. إليك سؤال لك ، ما هو أفضل مولد موجة مربعة؟