Circuit multivibrateur astable utilisant op

Le circuit multivibrateur est un circuit très populaire et utile dans le domaine de l'électronique et c'est le circuit le plus basique que vous connaîtrez tout en apprenant l'électronique de base. Le circuit multivibrateur peut être divisé en deux catégories, la première est connue sous le nom de multivibrateur monostable et la seconde est connue sous le nom de multivibrateur astable. Mais dans ce projet, nous parlerons du multivibrateur astable, parfois également appelé multivibrateur à fonctionnement libre.

Par définition, un circuit multivibrateur Astable est un circuit qui n'a pas d'état stable. Cela signifie qu'une fois sous tension, il démarre et continue d'osciller entre les états haut et bas jusqu'à ce que l'alimentation soit coupée. Lorsqu'il s'agit de fabriquer un tel multivibrateur Astable, le moyen le plus courant consiste à utiliser un circuit intégré de minuterie 555. Dans l'un de nos projets précédents, nous avons créé un circuit multivibrateur Astable en utilisant le 555 Timer IC, vous pouvez le vérifier si vous cherchez quelque chose comme ça. Mais dans un environnement de production alors que des circuits complexes sont impliqués, mettre plus de circuits intégrés ne fait qu'augmenter le coût de la nomenclature. Une solution plus simple pourrait être d'utiliser un ampli-op pour générer un signal Astable. Ce circuit peut être utilisé dans une variété d'applications où un simple signal d'onde carrée est une exigence.

Donc, dans ce projet, nous allons construire un simple multivibrateur Astable en utilisant Op-amp, et nous examinerons tous les calculs nécessaires pour connaître la période à partir de laquelle nous pouvons calculer la fréquence et le cycle de service du circuit. Nous avons également couvert les circuits d'amplification opérationnelle de base tels que l'amplificateur de sommation, l'amplificateur différentiel, l'amplificateur d'instrumentation, le suiveur de tension, l'intégrateur d'amplificateur opérationnel, etc.

Comment fonctionne ce multivibrateur Astable avec ampli-op?

La réponse à cette question est très simple, mais pour comprendre cela, vous devez d'abord comprendre un circuit appelé circuit de déclenchement de Schmitt, un circuit simplifié du déclenchement de Schmitt est illustré ci-dessous.

Le circuit de déclenchement de Schmitt:

Le schéma ci-dessus montre un circuit ampli-op avec rétroaction positive, lorsqu'un ampli-op est configuré avec rétroaction positive, il est communément appelé déclencheur de Schmitt. Mais par souci de simplicité, comprenons le circuit de déclenchement de Schmitt.

Ce circuit utilise un diviseur de tension pour utiliser un appareil dans la tension de sortie et le transmet à la borne non inverseuse. Mais en raison de la rétroaction positive, la sortie augmentera continuellement jusqu'à ce qu'elle atteigne la saturation.

Maintenant, considérons que la tension de sortie du déclencheur de Schmitt est égale à la tension de saturation positive définie comme + Vsat et la fraction de cette tension est donnée à la borne non inverseuse.

Qui est + Vsat x (R2 / (R1 + R2)). Maintenant, si nous considérons cette équation comme X, l'équation finale devient Xvsat. Où X est la tension de retour, nous obtenons du diviseur de tension. Maintenant, lorsque la tension d'entrée Vin est inférieure à la tension à Xvsat, la sortie sera à une tension de saturation positive. Parce que la sortie de l'ampli-op peut être donnée comme un gain en boucle ouverte multiplié par la différence de tension à deux bornes. Qui est AoL (VCC + - VCC-). Maintenant, lorsque la tension à la borne inverseuse est supérieure à Xvsat, la sortie saturera à la tension de saturation négative. Si vous mettez les nombres dans l'équation ci-dessus, vous pouvez le découvrir.

Pour une meilleure compréhension, si nous regardons la fonction de transfert du circuit de déclenchement de Schmitt, elle ressemblera à l'image ci-dessous.

Ici, la tension de seuil supérieure est représentée par VUT et la tension de seuil inférieure est représentée par VLT. Comme vous pouvez le voir, lorsque la tension d'entrée est supérieure à la tension de seuil supérieure, la sortie passera d'une tension de saturation positive à une tension de saturation négative. Chaque fois que l'entrée est inférieure à la tension de seuil inférieure, la sortie passera d'une tension de saturation négative à une tension de saturation positive. C'est le fonctionnement de base du circuit de déclenchement de Schmitt.

Dans tous les scénarios ci-dessus, nous avons fourni tous les signaux en externe. Si nous fournissons une rétroaction à l'entrée à l'aide d'un condensateur et d'une résistance, nous pouvons utiliser le circuit de déclenchement de Schmitt comme un multivibrateur Astable. Vous pouvez voir le schéma de ce circuit multivibrateur Astable à amplificateur opérationnel ci-dessous.

Fonctionnement du multivibrateur Astable à l'aide de l'ampli-op:

Maintenant, nous supposerons que la sortie du circuit est en tension de saturation positive également parce que nous avons mis une résistance R3 en retour, le courant commencera à circuler à travers la résistance R3 et le condensateur commencera à se charger lentement. Comme vous pouvez le voir dans l'image ci-dessus, il est montré avec la ligne pointillée noire. Lorsque les charges du condensateur atteignent la tension de seuil supérieure, la sortie passera d'une tension de saturation positive à une tension de saturation négative. Lorsque cela se produit, le condensateur commencera à se décharger vers la tension de saturation négative. Maintenant, lorsque la tension à la borne non inverseuse est légèrement supérieure à la borne inverseuse, la sortie passera à nouveau d'une tension de saturation négative à une tension de saturation positive. De cette façon, par le processus de charge et de décharge,ce circuit peut générer le signal Astable en sortie.

Dans ce circuit, la période de temps dépend de la valeur de la résistance et du condensateur. Cela dépend également de la tension de seuil supérieure et inférieure de l'amplificateur opérationnel. C'est ainsi que fonctionne un circuit multivibrateur Astable basé sur un ampli-op. Maintenant que nous avons compris les bases, nous pouvons passer au calcul du circuit.

Le calcul pour le circuit multivibrateur astable basé sur l'ampli-op

La période de temps ou simplement la fréquence de sortie est déterminée par la valeur de la résistance R3, du condensateur C1 et de la valeur du rapport de résistance de rétroaction. Pour simplifier, nous calculons la valeur de la résistance et du condensateur avec un rapport cyclique de 50%. Si les tensions supérieure et inférieure sont différentes, le rapport cyclique peut être supérieur ou inférieur à 50%. Nous supposerons que la fréquence de sortie du circuit est de 1 KHz. Comme la fréquence est de 1 KHz, la période de temps T sera de 1 ms, ce que nous pouvons facilement trouver à partir de la formule T = 1 / F.

Pour calculer la période, la formule ci-dessous peut être utilisée.

T = 2RC * logn ((1 + X) / (1-X))

Où R est la résistance, C est la capacité, et nous devons utiliser la fonction logarithmique naturelle pour calculer la valeur. La raison pour laquelle nous devons utiliser la fonction logarithmique naturelle est hors de la portée de cet article car pour cela, nous devons prouver la formule ci-dessus.

Maintenant, nous allons considérer les valeurs pour R1 = R2 = 10K, C = 0.1uF et nous trouverons la valeur pour R3. Nous savons que F = 1 KHz.

Une fois les calculs terminés, nous avons toutes les valeurs, et maintenant nous pouvons passer à la réalisation du circuit réel et le tester avec l'oscilloscope.

Composants requis pour construire un circuit multivibrateur astable basé sur un ampli opérationnel

Comme il s'agit d'un simple multivibrateur Astable, les exigences en matière de composants pour ce projet sont très simples et vous pouvez les obtenir auprès de votre magasin de bricolage local. La liste des composants est donnée ci-dessous.

• Circuit intégré ampli-op LM358 - 1
• Résistances 10K - 2
• Résistance 4.7K - 1
• Condensateur 0.1uF - 2
• Diode 1N4007 - 4
• Condensateurs 1000uF, 25V - 2
• 4.5V - 0 - 4.5V Transformateur - 1
• Câble CA - 1
• Planche à pain - 1
• Connexion des fils

Circuit multivibrateur ampli-op - Schéma

Le schéma de circuit du circuit multivibrateur Astable basé sur l'amplificateur opérationnel est donné ci-dessous.

Test du circuit multivibrateur astable ampli-op

La configuration de test pour le circuit multivibrateur basé sur l'amplificateur opérationnel est illustrée ci-dessus. Comme vous pouvez le voir, nous avons utilisé un transformateur avec quatre diodes et deux condensateurs pour produire une alimentation à double polarité, et nous avons utilisé deux résistances 10K, une résistance 4,7K et un condensateur 0,1uF pour construire le circuit autour du LM358 Op- amp. Une image claire du circuit est présentée ci-dessous.

Une fois le circuit terminé, j'ai sorti mon oscilloscope Hantek pour mesurer la fréquence, et elle était d'environ 920 Hz. C'était un peu éteint, mais c'est dû à la valeur de la résistance et du condensateur. Sur ce, nous concluons le projet. Un instantané de la sortie est présenté ci-dessous.

J'espère que vous avez aimé l'article et appris quelque chose de nouveau. Si vous avez des questions concernant l'article, vous pouvez les poser sur notre forum Electronique.