Apa itu Penjana Gelombang Persegi: Diagram & Kelebihan Litar

Micheal Faraday (22^ndSeptember 1971-25^ikaOgos 1867) adalah bapa penjana. Penjana gelombang persegi adalah salah satu jenis penjana yang digunakan untuk menghasilkan bentuk gelombang dalam sebuah segi empat sama, penyongsang pencetus Schmitt seperti TTL digunakan untuk membina penjana ini. Penjana ini digunakan dalam pemprosesan isyarat dan elektronik. Terdapat pelbagai jenis generator dalam pelbagai ukuran, kerana generator gelombang persegi adalah satu jenis. Artikel ini membincangkan gambaran keseluruhan penjana gelombang persegi yang merangkumi definisi, rajah litar, dan turunan jangka masa dan frekuensi.

Apakah Penjana Gelombang Persegi?

Penjana gelombang persegi didefinisikan sebagai pengayun yang memberikan output tanpa input, tanpa input dalam arti kita harus memberi input dalam masa sifar detik yang bermaksud ia mesti merupakan input impuls. Penjana ini digunakan dalam pemprosesan isyarat digital dan aplikasi elektronik. Penjana gelombang persegi juga dikenali sebagai Multivibrator yang boleh dipercayai atau bebas berjalan dan frekuensi penjana gelombang persegi tidak bergantung kepada voltan keluaran. Gambarajah litar asas dan kerja penjana gelombang persegi dijelaskan di bawah.

Litar Penjana Gelombang Persegi

Untuk merancang penjana gelombang persegi, kita memerlukan kapasitor, perintang, penguat operasi, dan bekalan kuasa. Kapasitor dan perintang disambungkan ke terminal pembalik penguat operasi dan perintang R₁dan R_duadisambungkan ke terminal pengubah operasi yang tidak bertukar. Gambarajah litar penjana gelombang persegi menggunakan penguat operasi ditunjukkan di bawah

Litar Generator Gelombang Persegi menggunakan Op-Amp

Sekiranya kita memaksa output beralih antara voltan saturasi positif dan voltan saturasi negatif pada output penguat operasi, kita dapat mencapai gelombang persegi sebagai gelombang output. Sebaiknya tanpa input yang diaplikasikan, output haruslah sifar, dinyatakan sebagai

V_keluar(voltan keluaran) = 0 V apabila V_dalam(voltan masukan) = 0 V

Tetapi secara praktiknya kita mendapat beberapa output bukan sifar yang dinyatakan sebagai

V_0ut≠ 0

Perintang R₁dan R_duamembentuk rangkaian pembahagi voltan. Sekiranya voltan keluaran awal tidak sifar kita mendapat voltan merentasi V_b.Oleh itu, kita mendapat input positif pada terminal bukan pembalik dan terminal pembalik, maka output akan diperkuat dengan keuntungannya dan mencapai voltan keluaran maksimum sehingga kita mendapat separuh gelombang persegi seperti yang ditunjukkan pada gambar (a).

Bentuk Gelombang Gelombang Persegi

Kapasitor mula mengecas apabila kita mempunyai input bukan sifar di terminal pembalik. Ia akan dicas secara berterusan sehingga voltannya menjadi lebih besar daripada V_b. Sebaik sahaja V_clebih besar daripada V_b(V_c> V_b). Input pembalik menjadi lebih besar daripada input bukan pembalik dan oleh itu output op-amp beralih ke voltan negatif dan diperkuat hingga (–V_keluar)_maks.Oleh itu akan mendapat separuh negatif gelombang persegi seperti yang ditunjukkan pada rajah (b). Ini adalah aplikasi a op-amp sebagai penjana gelombang persegi.

Jangka Masa dan Derivasi Frekuensi Penjana Gelombang Persegi

Dalam rajah, Litar Generator Gelombang Persegi V_duaialah voltan merentasi kapasitor, dan V₁ialah voltan nod pada terminal positif. Arus melalui op-amp adalah sifar kerana ciri ideal op-amp. Mari kita pertimbangkan persamaan nod dari rajah litar.

V₁- V₀/ R_dua+ V₁/ R₁= 0

V₁[1 / R_dua+ 1 / R₁] = V₀/ R_dua

V₁[R₁+ R_dua/ R₁R_dua] = V₀/ R_dua

V₁(α) = V₀………… persamaan (1)

Mari ambil

α = R₁+ R_dua/ R₁= 1+ R_dua/ R₁> 1

Oleh itu, α> 1 dan V₀> 1

Bila V₀= + V_duduk

V₁= V₀/ α = + V_duduk/ α = + V₁

Bila V₀= -V_duduk

V₁= - V_duduk/ α = -V₁

Voltan V₁hanya mempunyai dua kemungkinan + V₁dan - V₁, jadi setiap kali V₀menukar V₁juga berubah. Sekarang mari kita lihat bagaimana V_duaakan berubah. Voltan V_duaakan menjadi pengecasan dan pemakaian jika kita membentuk persamaan nod di sini arus melalui kapasitor sama dengan arus.

C d / dt (0- V_dua) = V_dua- V₀/ R

-C d V_dua/ dt = V_dua- V₀/ R

d V_dua/ V₀- V_dua= dt / RC

Sekiranya kita menyelesaikan persamaan di atas akan mendapatnya

∫₀^V2d (V_dua/ V₀-V_dua) = ∫₀^tdt / RC

Pada mulanya, kita harus menganggap voltan merentas kapasitor adalah sifar

-log (V₀- V_dua) = T / RC + K

log (V₀- V_dua) = -t / RC + K

V₀- V_dua= K dan^{-t / RC}………… persamaan (2)

Mengganti t = 0, V_dua= 0 dalam persamaan di atas akan mendapat

K = V₀…………………………… persamaan (3)

Di mana adalah⁰= 1

Pengganti eq (3) dalam eq (2) akan mendapat

V₀- V_dua= K dan^{-t / RC}

V_dua= V₀- V₀adalah^{-t / RC}

V_dua= V₀[1-e^{-t / RC}]

Memohon syarat awal pada persamaan di atas

Tahap 1: Biarkan V_dua= 0, V₀= + V_duduk

Pada tahap-1 voltan V_duasedang dicas hingga + V₁

Tahap 2: Biarkan V_dua= 0, V₀= -V_duduk

Pada tahap-2 voltan V_duahabis sehingga -V₁

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

[log (αV₁+ V_dua/ αV₁- V₁)] = 1 / RC [T / 2] ……………… eq (4)

Pengganti eq (1) dalam eq (4) akan mendapat

log [V₁(α + 1) / V₁(α - 1)] = [T / 2 RC]

log [((R₁+ R_dua/ R₁) +1) / ((R₁+ R_dua/ R₁) -1)] = T / 2 RC

log [R₁+ R_dua+ R₁/ R₁⁺R_dua- R₁] = T / 2 RC

log [2R₁+ R_dua/ R_dua] = T / 2 RC

T = 2 log RC [2R₁+ R_dua/ R_dua] ……… persamaan (5)

f = 1 / T

= 1/2 log RC [2R₁+ R_dua/ R_dua ] ……… persamaan (6)

Persamaan (5) dan (6) adalah jangka masa dan kekerapan penjana gelombang persegi

Litar Penjana Fungsi

Penjana fungsi adalah sejenis instrumen yang digunakan untuk menghasilkan pelbagai jenis bentuk gelombang seperti bentuk gelombang sinusoidal, bentuk gelombang segitiga, bentuk gelombang segi empat tepat, bentuk gelombang gigi gergaji, bentuk gelombang persegi dan jenis bentuk gelombang yang berbeza ini mempunyai frekuensi yang berbeza dan mereka dapat dihasilkan dengan bantuan instrumen yang dipanggil fungsi penjana. Frekuensi bentuk gelombang ini boleh disesuaikan dari pecahan Hertz hingga beberapa ratus kiloHertz dan penjana ini mempunyai keupayaan untuk menghasilkan bentuk gelombang yang berbeza pada masa yang sama dalam aplikasi yang berbeza. Gambarajah litar penjana fungsi menggunakan LM1458 ditunjukkan di bawah

litar fungsi-penjana

Penguat operasi LM1458 adalah penguat operasi dua tujuan dan rangkaian bias dan talian bekalan kuasa penguat operasi ganda ini adalah perkara biasa. Empat litar bersepadu dalam rangkaian penjana fungsi ialah IC 1a, IC 1b, IC 2a, dan IC 2b. Litar bersepadu IC 1a dikabelkan sebagai multivibrator astabel, litar bersepadu IC 1b berwayar sebagai penyepadu, dan IC 2a juga disambungkan sebagai integrator.

10 penjana fungsi terbaik pada tahun 2020 ialah GM Instek SFG-1013 DOS, Function Generator DIY KIT oleh JYE Tech FG085, ATTEN ATF20B DDS, Rigol DGI02220 MHz Generator Fungsi dengan saluran kedua, Eisco Labs Function Generator- 1KHz hingga 100 kHz, B & K Precision 4011A Function Generator, JYETech 08503 - Generator Fungsi Digital Portable, Generator Fungsi Arbitrari Tektronix AFG1062, Penjana Fungsi Arbitrari Keithley 3390, dan Generator Fungsi Rigol DG1062Z / Penjana Gelombang Arbitrari.

Kelebihan

Kelebihan penjana gelombang persegi adalah

• Ringkas
• Mudah dijaga
• Murah

Soalan Lazim

1). Apakah gelombang persegi?

Gelombang persegi adalah grid berbentuk persegi yang terbentuk di permukaan lautan dan gelombang ini juga dikenali sebagai gelombang silang atau gelombang silang laut.

2). Apakah jenis penjana isyarat?

Jenis penjana isyarat adalah Penjana Frekuensi, Penjana Bentuk Gelombang Arbitrari, Gelombang Mikro, dan Penjana Fungsi RF, Penjana Pitch, dan Penjana Corak Digital.

3). Apakah jenis litar multivibrator yang berbeza?

Terdapat tiga jenis litar multivibrator iaitu Litar Multivibrator Monostable, Litar Multivibrator Astable, dan Litar Multivibrator Bistable.

4). Apakah penjana fungsi?

Penjana fungsi adalah peralatan atau peranti yang digunakan untuk menghasilkan bentuk gelombang elektrik pada pelbagai frekuensi. Bentuk gelombang yang dihasilkan oleh penjana fungsi adalah gelombang segitiga, gelombang persegi, gelombang sinus, dan gelombang gergaji.

5). Mengapa gelombang persegi berbahaya?

Gelombang persegi boleh mengasyikkan dan menarik untuk dilihat tetapi sebenarnya, ia berbahaya bagi perenang dan kapal. Apabila dua set sistem gelombang bertembung satu sama lain, ia menghasilkan bentuk atau corak gelombang yang kelihatan seperti kotak di seberang lautan.

Dalam artikel ini gelombang persegi kelebihan penjana, gambarajah litar penjana gelombang persegi, dan penjana fungsi dibincangkan. Berikut adalah soalan untuk anda, yang manakah penjana gelombang persegi terbaik?