Co je generátor čtvercových vln: Schéma zapojení a výhody

Obsah

Generátor čtvercových vln | generátor signálu čtvercové vlny

Co je generátor čtvercových vln?

Generátor čtvercových vln je nesinusový oscilátor průběhů, který je schopen generovat čtvercové vlny. Schmittův spouštěcí obvod je implementací generátorů čtvercových vln. Jiný název pro generátor čtvercových vln je Astable nebo volně běžící multivibrátor.

Obvod generátoru čtvercových vln | obvod generátoru signálu čtvercové vlny

Generátor čtvercových a trojúhelníkových vln | Generátor čtvercových a trojúhelníkových vln pomocí operačního zesilovače

Generátor čtvercových vln pomocí operačního zesilovače

Generátor čtvercových vln pomocí operační zesilovač je také nazýván astabilní multivibrátor. Když je operační zesilovač nucen pracovat v oblasti nasycení, generuje čtvercové vlny. Výstup operačního zesilovače se pohybuje mezi pozitivní a negativní saturací a vytváří čtvercové vlny. Proto je zde obvod operačního zesilovače známý také jako volně běžící multivibrátor.

Generátor čtvercových vln pracuje

Obvod operačního zesilovače obsahuje kondenzátor, odpory a dělič napětí. Kondenzátor C a odpor R jsou spojeny s invertujícím terminálem, jak je znázorněno na obrázku 1. Neinvertující terminál je připojen k síti děliče napětí s odpory R₁ a R₂. Do operačního zesilovače je přiváděno napájecí napětí. Předpokládejme, že napětí na neinvertujícím terminálu je V₁ a přes invertující terminál je V₂. V_d je rozdílové napětí mezi invertujícím a neinvertujícím terminálem. Zpočátku je kondenzátor bez náboje. Proto můžeme vzít V₂ jako nula.

Víme, V._d = V₁-V₂

Jak původně, V.₂= 0, V_d = V₁

Víme, V.₁ je funkcí výstupního ofsetového napětí, R₁a R₂. Únik má za následek generování výstupního ofsetového napětí.

V_d může být pozitivní nebo negativní. Záleží na polaritě výstupního ofsetového napětí.

Předpokládejme nejprve, V_d je pozitivní. Kondenzátor tedy není nabitý a operační zesilovač má maximální zisk. Kladné diferenciální napětí tedy bude řídit výstupní napětí Vo operačního zesilovače směrem k kladnému saturačnímu napětí.

Takže, V₁=R₁/R₁+R₂V_obec

V tomto okamžiku se kondenzátor začne nabíjet směrem k kladnému saturačnímu napětí přes odpor R. To zvýší jeho napětí z nuly na určitou hodnotu. Po dosažení hodnoty o něco větší než V₁, operační zesilovač vydá záporné výstupní napětí a dosáhne záporného saturačního napětí. Potom se rovnice stane,

V_d = -V₁+V₂

-V₁=R₁/R₁+R₂(-PROTI_obec)

Jako V₁ je nyní záporný, kondenzátor se začne vybíjet směrem k zápornému saturačnímu napětí až do určité hodnoty. Po dosažení hodnoty o něco menší než V₁, výstupní napětí se opět přesune na kladné saturační napětí.

Tento celkový jev se opakuje a generuje čtvercové vlny (znázorněno na obrázku 2). Proto získáme čtvercové vlny, které přepínají mezi +V_obec a -V_obec.

Proto V₁=R₁/R₁+R₂(V_obec)

Časový úsek výstupu obdélníkové vlny, T=2RCln (2R₁+R₂/R₂)

Trojúhelníkový generátor vln využívající operační zesilovač

Existují dvě části obvodu generátoru trojúhelníkových vln. Jedna část generuje čtvercovou vlnu a druhá část převádí čtvercovou vlnu na trojúhelníkový průběh. První obvod se skládá z operačního zesilovače a děliče napětí připojeného k neinvertujícímu terminálu operačního zesilovače. Invertující terminál je uzemněn.

Výstup tohoto operačního zesilovače funguje jako vstup pro druhou část, což je integrátorový obvod. To obsahuje další operační zesilovač, jehož invertující terminál je spojen s kondenzátorem a rezistorem, jak je znázorněno na obrázku 3. Neinvertující terminál operačního zesilovače je uzemněn. Řekněme, že první výstup je Vo₁ a druhý výstup je Vo₂. Vo₂ je spojen s prvním operačním zesilovačem jako zpětná vazba.

Komparátor S1 nepřetržitě porovnává napětí bodu A (obrázek 3) s napětím země, tj. nulou. Podle kladné a záporné hodnoty se generuje obdélníková vlna při Vo1. Ve tvaru vlny vidíme, že když je napětí v bodě A kladné, S1 dává jako výstup +Vsat. Tento výstup poskytuje vstup pro druhý operační zesilovač, který jako výstup vytváří záporné napětí rampy Vr. Vr dává záporné napětí do určité hodnoty. Po nějaké době napětí na A klesne pod nulu a S1 dává jako výstup -Vsat.

V této fázi je hodnota V_r začne stoupat směrem k kladnému saturačnímu napětí. Když hodnota překročí +Vr, výstup čtvercové vlny se zvýší na +V_obec. Tento jev pokračuje nepřetržitě a poskytuje čtvercovou i trojúhelníkovou vlnu (znázorněno na obrázku 4).

U celého tohoto okruhu si všimneme, že když V_r se změní z kladného na záporný, vyvine se kladné saturační napětí. Podobně, když V_r se změní z negativního na kladné, vytvoří se záporné saturační napětí. Rezistor R.₃ je připojen k Vo₁ zatímco odpor R₂ je připojen k Vo₂. Rovnici lze tedy zapsat jako,

-V_r/R₂ = -(+V_obec/R₃)

V_r = -R₂/R₃(-PROTI_obec)

Výstupní napětí od špičky k špičce V_pp=V_r-(-PROTI_r) = 2V_r= 2R₂/R₃(V_obec)

Výstup v integračním obvodu je dán vztahem,

Tady, V_o=V_pp a V_vstup= -V_obec

Takže vložením hodnot, které dostaneme,

Proto,

Takže frekvence

Vzorec generátoru čtvercových vln

Časové období generátoru čtvercových vln

Časové období generátoru čtvercových vln,

R = odpor

C = kapacita kondenzátoru připojeného k invertujícímu terminálu operačního zesilovače R.₁ a R₂ = odpor děliče napětí. 

Frekvenční vzorec generátoru čtvercových vln

Frekvence generátoru čtvercových vln,

Generátor obdélníkových vln s proměnnou frekvencí

Nejčastěji se při generování čtvercových vln používají multivibrátorové obvody. Obvody RC nebo LR mohou generovat periodickou sekvenci kvazi-obdélníkových napěťových impulsů využívající saturační charakteristiku zesilovače. Obvod generátoru obdélníkových vln s proměnnou frekvencí se skládá ze čtyř hlavních komponent- lineárního zesilovače a měniče s celkovým ziskem K, obvodu Clipper s některými specifickými vstupně-výstupními charakteristikami a diferenciátoru zahrnujícího síť RC nebo LR s časovou konstantou? . Časové období získaného signálu je

T = 2? Ln (2K-1)

Tento multivibrátorový obvod může vytvářet rovnoměrné napěťové impulsy kvůli symetrické charakteristice sytosti obvodu Clipper. Kmitočet oscilace můžeme měnit změnou buď časové konstanty derivátoru nebo zesílení zesilovače.

AVR generátor čtvercových vln

Pomocí mikrokontrolérů AVR je možné generovat různé průběhy propojením převodníku digitálního signálu na analogový (DAC). DAC převádí digitální vstupy poskytnuté mikrokontrolérem na analogové výstupy a generuje tak různé analogové průběhy. Výstup DAC je ve skutečnosti aktuální ekvivalent vstupu. Jako převodník proudu na napětí tedy používáme integrovaný obvod operačního zesilovače 741.

Mikrokontrolér poskytuje střídavě nízké a vysoké výstupy jako vstup do DAC po použití určitého zpoždění. Poté DAC generuje odpovídající alternativní analogové výstupy obvodem operačního zesilovače a vytváří čtvercový průběh.

Vysokofrekvenční generátor čtvercových vln

Vysokofrekvenční generátory čtvercových vln vytvářejí přesné průběhy s minimem externích hardwarových komponent. Výstupní frekvence se může pohybovat od 0.1 Hz do 20 MHz. Pracovní cyklus je také variabilní. Vysokofrekvenční generátory obdélníkových vln se používají v

• Function Přesné generátory funkcí
• Ol Oscilátory řízené napětím
• ‌Frekvenční modulátory
• ‌ Modulátory šířky pulsu
• ‌ Smyčky fázového zámku
• ReFrekvenční syntetizátor
• ‌FSK generátory

Časové období a frekvenční derivace generátoru čtvercových vln

Podle ideálních podmínek operačního zesilovače je proud přes něj nulový. Proto použitím Kirchhoffova zákona můžeme napsat,

Poměr R₁/R₁+R₂ je známý jako zpětnovazební zlomek a je označen β.

Když V₁ dosáhne kladného saturačního napětí,

 V₀ = + V_obec,

V₁/p = +V_obec

Nebo V₁ = βV_obec

Podobně, když V₁ dosáhne záporného saturačního napětí,

 V₀ = -V_obec,

V₁/p = -V_obec

Nebo V₁ = -pV_obec

Do této doby se kondenzátor nabil na CV₁ = CpV₀; opět se začne vybíjet. Takže podle obecné kondenzátorové rovnice s počátečním nábojem Q₀,

Q=CV(1-e^{t / RC})+Q₀e^{t / RC}

Víme, tady V = -V₀ a Q₀= βCV₀

Takže,

Nyní, když Q přejde na -CV₁ = -CpV₀, další přepínač nastane při t = T/2. V tuto chvíli, 

Proto,

Frekvence

Obvod generátoru čtvercových vln 555 s časovačem | Obvod generátoru 555 čtverečních vln

Generátor čtvercových vln pomocí 555 IC | 555 generátor čtvercových vln

555 generátor čtvercových vln 50% pracovní cyklus

Generátor čtvercových vln lze zkonstruovat pomocí integrovaného obvodu časovače 555. Je účinný pro generování čtvercových impulsů nižší frekvence a nastavitelného pracovního cyklu. Levá část integrovaného obvodu obsahuje piny 1-4- uzemnění, spoušť, výstup a reset. Piny 5-8 jsou na pravé straně. Pin 5, pin 6, pin7 a pin 8 jsou řídicí napětí, prahová hodnota, výboj a kladné napájecí napětí. Hlavní obvody se skládají z integrovaného obvodu 555 IC, dvou rezistorů, dvou kondenzátorů a zdroje napětí 5–15 voltů. Tento obvod lze dále optimalizovat pomocí diody pro vytvoření dokonalé čtvercové vlny. Časovač 555 dokáže v astabilním režimu snadno vytvářet čtvercové vlny.

Schéma zapojení je znázorněno na obrázku 5. Pin 2 (Trigger) a pin 6 (Threshold) jsou propojeny tak, aby se obvod v každém cyklu nepřetržitě spouštěl. Kondenzátor C se nabíjí přes oba odpory, ale vybíjí se pouze přes R.₂ připojeno na kolík 7 (výboj). Časovač se spustí, když napětí na kolíku 2 klesne pod 1/3V_CC. Pokud je časovač 555 spuštěn přes kolík 2, výstup kolíku 3 bude vysoký. Když se toto napětí vyšplhá až na 2/3V_CC, cyklus skončí a výstup pinu 3 se sníží. Tento jev má za následek výstup čtvercových vln.

Níže uvedené rovnice určují dobu nabíjení nebo T_on a doba vybíjení nebo T_off:

T_on= 0.693 (R₁+R₂)C

T_off= 0.693R₂C

Celková doba cyklu T = 0.693 (R₁+R₂+R₂) C = 0.693 (R₁+ 2R₂)C

Proto frekvence f = 1/T = 1.44/(R₁+ 2R₂)C

Pracovní cyklus =T_on/T=R₁+R₂/R₁+ 2R₂

555 generátor čtvercových vln s proměnnou frekvencí

Abychom vytvořili generátor čtvercových vln s proměnnou frekvencí, použijeme IC s časovačem 555. Nejprve provedeme zkratování pinů 2 a 6. Poté připojíme propojovací vodič mezi pin 8 a pin 4. Zapojíme obvod do kladného V_cc. Pin 1 je připojen k zemi. Kondenzátor 10 nF je připojen k kolíku 5. Variabilní kondenzátor je připojen ke kolíku 2. Piny 4 a 8 jsou zkratovány. Mezi pin 10 a pin 7 je zapojen odpor 8 Kohm a mezi pin 100 a pin 6 je připojen potenciometr 7 Kohm. Tento obvod vytváří čtvercové průběhy. Kmitočet můžeme upravit pomocí potenciometru.

ATtiny85 generátor čtvercových vln

ATtiny85 8bitový mikrokontrolér AVR založený na CPU RISC, má 8kolíkové rozhraní a 10bitový ADC převodník. Časovač v ATtiny85 nastavuje režim modulace šířky pulsu a pomáhá při změně pracovního cyklu tak, aby byla generována správná čtvercová vlna.

Generátor zvuku se čtvercovými vlnami

Čtvercové vlny jsou jednou ze čtyř základních vln, které vytvářejí zvuk. Další tři vlny jsou trojúhelníková vlna, sinusová vlna a pilovitá vlna. Vlny společně mohou vydávat různé zvuky, pokud měníme amplitudu a frekvenci. Pokud zvýšíme napětí, tj. Amplitudu, zvýší se hlasitost zvuku. Pokud zvýšíme frekvenci, zvýší se výška zvuku.

Generování 1kHz čtvercových vln v 8051

Mikroprocesory 8051 můžeme naprogramovat tak, aby generovaly čtvercovou vlnu požadované frekvence. Zde je frekvence signálu 1 kHz, takže časové období je 1 milisekunda. 50% pracovní cyklus je nejlepší pro dokonalé čtvercové vlny. Takže T_on=T_off= 0.5 ms.

Obvod a připojení: K vytvoření obvodu potřebujeme následující komponenty-

• ‌8051 mikrokontrolér
• ‌ Převodník digitálního signálu na analogový
• Rezistory a kondenzátory
• Operační zesilovač

Resetovací pin připojíme ke zdroji napětí (Vcc) a datovým pinům DAC na port 1 mikrokontroléru 8051. Nejvýznamnější bit musí být spojen s A₁ pin (pin 5) na DAC a nejméně významný bit s A₈ kolík.

Logika: Nejprve jsme nastavili některý z portů 8051 na logickou 1 nebo vysokou a poté nějakou dobu počkali, abychom získali konstantní stejnosměrné napětí. Tento čas je znám jako zpoždění. Nyní nastavíme stejný port na logickou 0 nebo nízkou a znovu nějakou dobu počkáme. Proces pokračuje ve smyčce, dokud nevypneme mikrokontrolér.

Generátor čtvercových vln pomocí IC 741 | generátor čtvercových vln pomocí operačního zesilovače 741

Obvod generátoru čtvercových vln IC 741 je znázorněn na obrázku výše (obrázek 6). Operační zesilovač v obvodu postaveném pomocí obecného IC 741. Pin 2 integrovaného obvodu je připojen k invertujícímu terminálu a pin 3 je připojen k neinvertujícímu terminálu. Kolíky 7 a 4 jsou připojeny k kladnému a zápornému napájecímu napětí. Výstup je připojen na pin 6. Kondenzátor, odpor a dělič napětí jsou připojeny, jak je znázorněno na obrázku.

Pracovní princip obvodu IC 741 je podobný principu generátoru generátoru čtvercových vln. Kondenzátor se stále nabíjí a vybíjí mezi kladným a záporným saturačním napětím. Produkuje tedy čtvercovou vlnu. 

Časové období T=2RC ln (2R₁+R₂/R₂)

Frekvence je převrácená hodnota časového období, tj. f=1/2RC ln (2R₁+R₂/R₂)

MATLAB kód pro generování čtvercových vln

Příkaz Matlab pro generování čtvercové vlny je uveden níže-

clc
close all
clear  #clearing all previous data
t=1:0.01:50;  #defining X axis from 1 to 50 with step 0.01
Y=square (t,50);   #taking a variable Y for a square wave with 50% duty cycle
plot(Y,t);  #plotting the curve
xlabel('Time');  #labelling X-axis as Time
ylabel('Amplitude');  #labelling Y-axis as Amplitude
title('Square Wave'); #the title of the plot is Square Wave
axis([-2 1000 5 -5]);  #modifying the graph for visualization

Astavický multivibrátor s generátorem čtvercových vln

Generátor čtvercových vln pomocí tranzistoru | tranzistorový generátor čtvercových vln

Další technikou stavby generátoru čtvercových vln (Astable Multivibrator) je použití tranzistoru BJT nebo bipolárního spojení. Činnost tohoto generátoru čtvercových vln nebo astabilního multivibrátoru závisí na spínací vlastnosti BJT. Když BJT funguje jako přepínač, má dva stavy- zapnuto a vypnuto. Pokud připojíme +V_cc na svorce kolektoru BJT, když je vstupní napětí V_i je menší než 0.7 voltu, BJT je údajně ve vypnutém stavu. Ve vypnutém stavu se kolektor a emitorový terminál odpojí od obvodu.

Tranzistor se proto chová jako otevřený spínač. Takže já_c= 0 (já_c je proud kolektoru) a pokles napětí mezi svorkou kolektoru a svorkou emitoru (V_ce) je kladný V_cc.

Nyní, když Vi> 0.7 voltů, je BJT v zapnutém stavu. Zkratujeme kolektor a emitorový terminál. Proto V._ce= 0 a aktuální I_c bude saturační proud (Ic_obec).

Schéma zapojení je znázorněno na obrázku 7. Zde jsou tranzistory S₁ a S₂ vypadají identicky, ale mají různé dopingové vlastnosti. S₁ a S₂ mají zatěžovací odpory RL₁ a RL₂ a jsou zkreslené prostřednictvím R.₁ a R₂, resp. Sběratelský terminál S₂ je připojen k základnovému terminálu S₁ přes kondenzátor C₁, a kolektorový terminál S₁ je připojen k základnovému terminálu S₂ přes kondenzátor C₂. Můžeme tedy říci, že astabilní multivibrátory jsou vyrobeny se dvěma identickými konfiguracemi společného emitoru.

Výstup je získán z kteréhokoli ze dvou kolektorů na zem. Předpokládejme, že bereme Vc₂ jako výstup. Celý obvod je tedy připojen k napájecímu napětí V_cc. Záporný terminál V_cc je uzemněn. Když zavřeme spínač K, oba tranzistory se pokusí zůstat v zapnutém stavu. Ale nakonec jeden z nich zůstane v zapnutém stavu a druhý ve vypnutém stavu. Když s₁ je v zapnutém stavu, kolektor a emitorový terminál S₁ dostat zkrat. Takže Vc₁= 0. Mezitím S.₂ je ve vypnutém stavu.

Proto kolektorový proud Ic₂= 0 a Vc₂=+V_cc. Takže pro T₁ časový interval, tranzistor Vc₁ zůstává v logice 1 a Vc₂ zůstává v logice 0. Zatímco S₂ je ve vypnutém stavu, kondenzátor C₂ dostane nabito. Řekněme napětí na C.₂ je Vc₂. Připojíme tedy kladnou svorku kondenzátoru k základně S₂, a záporný pól kondenzátoru k emitoru S₂. Takže napětí Vc₂ je přímo poskytován na základně a emitorovém terminálu S₂.

Protože se kondenzátor nepřetržitě nabíjí, po určité době se Vc₂ stoupá nad 0.7 voltů. V tomto okamžiku S.₂ přejde do zapnutého stavu a rozdílu napětí mezi kolektorem a emitorovým terminálem S₂ rovná nule. Nyní, S₁ působí ve stavu zapnuto a výstupní napětí S₁ je +V_cc. Kondenzátor C₁ začne nabíjet, a když napětí na kondenzátoru překročí 0.7 voltů, S₁ opět změní svůj stav. Takže pro T₁ časový interval, tranzistor Vc₁ zůstává v logice 0 a Vc₂ zůstává v logice 1.

Tento jev se automaticky opakuje, dokud není vypnuto napájení. Spojitý přechod mezi V_cc a 0 generuje čtvercovou vlnu.

Generátor čtvercových vln pomocí brány NAND

Použití brány NAND je jedním z nejjednodušších způsobů, jak vyrobit generátor čtvercových vln. K sestavení obvodu potřebujeme následující komponenty- dvě brány NAND, dva odpory a jeden kondenzátor. Obvod je znázorněn na obrázku 8. Síť odporů a kondenzátorů je časovacím prvkem v tomto obvodu. G.₁ Brána NAND ovládá svůj výstup. Výstup této RC sítě je přiváděn zpět do G₁ přes odpor R.₁ jako vstup. Tento postup probíhá, dokud není kondenzátor plně nabitý.

Když napětí na C dosáhne kladného prahu G₁, brány NAND mění stavy. Nyní se kondenzátor vybije až na záporný práh G₁, a brány opět změní své stavy. Tento proces probíhá ve smyčce a vytváří čtvercový tvar vlny. Frekvence tohoto tvaru vlny se vypočítá pomocí f=1/2.2RC

Generátor čtvercových vln pomocí Schmittova spouště

Práce obvodu generátoru čtvercových vln Schmittova spouště je docela podobná implementaci brány NAND. Schmittův spouštěcí obvod je znázorněn na obrázku 9. Časování zde také poskytuje RC síť. Střídač bere svůj výstup ve formě zpětné vazby jako jeden ze vstupů.

Zpočátku je vstup brány NOT menší než minimální prahové napětí. Stav výstupu je tedy vysoký. Nyní se kondenzátor začne nabíjet přes odpor R₁. Když se napětí na kondenzátoru dotkne maximálního prahového napětí, výstupní stav opět klesne na nízkou hodnotu. Tento cyklus se opakuje znovu a znovu a generuje obdélníkovou vlnu. Frekvence obdélníkové vlny se zjistí pomocí f=1/1.2RC

Verilogový kód generátoru čtvercových vln | generátor čtvercových vln pomocí verilogu

`timescale 1ns / 1ps
module square_wave_generator(
input clk,
input rst_n,
output square_wave
);
// Input clock is 100MHz
localparam CLK_FREQ = 100000000;
// Counter to toggle the clock
integer counter = 0;

reg square_wave_reg = 0;
assign square_wave = square_wave_reg;
always @(posedge clk) begin

if (rst_n) begin
counter <= 8'h00;
square_wave_reg <= 1'b0;
end

else begin

// If counter is zero, toggle square_wave_reg
if (counter == 8'h00) begin
square_wave_reg <= ~square_wave_reg;

// Generate 1Hz Frequency
counter <= CLK_FREQ/2 - 1; 
end

// Else count down
else
counter <= counter - 1;
end
end
endmodule

8051 C program pro generování čtvercových vln

#include <reg51.h> // including 8051 register file
sbit pin = P1^0; // declaring a variable type SBIT
for P1.0
main()
{
P1 = 0x00; // clearing port
TMOD = 0x09; // initializing timer 0 as 16 bit timer
loop:TL0 = 0xAF; // loading value 15535 = 3CAFh so after
TH0 = 0x3C; // 50000 counts timer 0 will be
overflow
pin = 1; // sending high logic to P1.0
TR0 = 1; // starting timer
while(TF0 == 0) {} // waiting for first overflow for 50 ms
TL0 = 0xAF; // reloading count again
TH0 = 0x3C;
pin = 0; // sending 0 to P1.0
while(TF0 == 0) {} // waiting for 50 ms again
goto loop; // continuing with the loop
}

8253 generátor čtvercových vln

8253 je programovatelný intervalový časovač. Má 3 16bitové čítače a pracuje v šesti režimech. Každý z čítačů má tři režimy jako -CLK (vstupní frekvence kliknutí), OUT (výstupní průběh vlny) a GATE (pro povolení nebo zakázání čítače). Režim 3 je známý jako režim generátoru čtvercových vln. V tomto provozním režimu je výstup vysoký, když je načten počet. Počet se pak postupně snižuje. Když dojde k nule, výstup se sníží a počet se znovu načte. Tak se vytvoří čtvercová vlna.

Nastavitelný generátor čtvercových vln

Nastavitelný generátor čtvercových vln lze postavit pomocí potenciometru místo obecného děliče napětí. Protože je hodnota rezistoru měnitelná, můžeme upravit parametry výstupu čtvercové vlny.

Výhody generátoru čtvercových vln

Generátor čtvercových vln má následující výhody-

• Obvod lze snadno navrhnout. Nepotřebuje žádnou složitou strukturu.
• Je to nákladově efektivní.
• Údržba generátoru obdélníkových vln je velmi snadná.
• Generátor čtvercových vln může produkovat signály s maximálními frekvencemi.

Komparátor generátoru čtvercových vln

Komparátorové obvody, které jsou účinné při hysterezi, se používají k výrobě generátorů čtvercových vln. Hystereze se týká akce poskytování pozitivní zpětné vazby komparátoru. K této hysterezi dochází u generátorů čtvercových vln Schmittova spouště a logické brány a generují se téměř dokonalé čtvercové vlny.

Vysokonapěťový generátor obdélníkových vln

Vysokonapěťový generátor čtvercových vln lze vyrobit pomocí tranzistoru MOSFET (tranzistor s efektem pole oxid kovu-polovodič). Toto zařízení generátoru čtvercových vln je účinné při vytváření čtvercových vln různých amplitud.

Generátor čtvercových až sinusových vln | generátor čtvercové vlny na sinusovou vlnu

Obvod převodníku ze čtvercové vlny na sinusovou vlnu využívá více RC sítí. Má tři odpory a tři kondenzátory. Třístupňový RC filtr nejprve změní čtvercovou vlnu na trojúhelníkovou vlnu a poté ji převede na sinusovou vlnu. Hodnoty odporu a kondenzátoru rozhodují o frekvenci čtvercové vlny.

Obvod generátoru od čtvercové vlny k sinusové vlně

Digitální generátor čtvercových vln

Digitální generátory funkcí jsou jedním z nejpreferovanějších způsobů generování čtvercových impulsů. Říká se tomu přímá digitální syntéza (DSS). Komponenty požadované pro DSS jsou fázový akumulátor, převodník digitálního signálu na analogový a vyhledávací tabulka obsahující průběhy. DSS generuje libovolný periodický tvar vlny ze signálu rampy, a tím generuje digitální rampu. Tato technika je přesná a vysoce stabilní.

Obvod generátoru čtvercových vln 1 mHz

Obvod Schmittova spouštěcího oscilátoru je jedním z nejúčinnějších způsobů generování čtvercové vlny 1 MHz. Obvod obsahuje několik měničů Schmitt, variabilní odpor, některé kondenzátory a odpory. 

Čip generátoru čtvercových vln

741 Operační zesilovač IC je nejpopulárnějším čipem pro generování čtvercových vln. Kromě toho se 555 časovač IC používá také k výrobě obvodů generátoru čtvercových vln.

Aplikace generátoru čtvercových vln | aplikace generátoru čtvercových vln

Aplikace generátoru čtvercových vln jsou-

• ‌Používá se ke generování čtvercových vln a dalších obvodů, které vytvářejí trojúhelníkové nebo sinusové vlny ze čtvercových vln.
• Generátory čtvercových vln jsou užitečné při ovládání hodinových signálů.
• ‌Používá se v hudebních nástrojích k emulaci různých zvuků.
• ‌Funkční generátory, katodové paprskové osciloskopy, využívají generátory se čtvercovými vlnami.

Nejčastější dotazy

Jak zjistíte frekvenci generátoru čtvercových vln?

Pro generátor obdélníkových vln T=2RC ln (2R₁+R₂/R₂). Z této rovnice se určí frekvence vlny.

Proto frekvence f=1/2RC ln (2R₁+R₂/R₂)

Jaký je generátor trojúhelníkových průběhů?

Trojúhelníkový generátor průběhů je obvod generátoru elektronických průběhů.

Trojúhelníkový generátor křivek generuje trojúhelníkové vlny. Obecně generátor čtvercových vln kombinovaný s integračním obvodem vytváří trojúhelníkové vlny.

Jak můžete generovat čtvercovou a trojúhelníkovou vlnu?

Astabilní multivibrátorový obvod je považován za jeden z nejlepších postupů pro generování čtvercových vln. Zahrnuje operační zesilovač, kondenzátor, odpor a síť jednoho děliče napětí.

Můžeme použít výstupní čtvercovou vlnu dosaženou z astabilního multivibrátoru jako vstup integračního obvodu za účelem generování čtvercových vln. Můžeme také použít obvod zpětné vazby Schmittovy spouště s integrátor pro získání trojúhelníkových vln.

Jaké jsou aplikace generátoru čtvercových vln?

V elektronice je široce používán generátor čtvercových průběhů.

Některé užitečné aplikace generátoru čtvercových vln jsou-

• Hodinové signály
• MEmulace zvuku z různých nástrojů
• Circuits Obvody převaděče sinusových/trojúhelníkových vln
• Switching Přepínání tranzistorů
• Response Kontrola odezvy zesilovače
• OperationsŘízení systému

Chci vytvořit generátor čtvercových vln s proměnným pracovním cyklem, kde je vstupní napětí 12V. Jaký bude požadavek a jak jej provést?

Generátor čtvercových vln v kombinaci s diodami může pomoci při změně pracovního cyklu.

Níže uvedený obvod generátoru čtvercových vln nám umožňuje provádět změny v pracovním cyklu. Zde jsou zapojeny dvě diody paralelně, ale v opačných směrech. Jedna dioda začne pracovat, když je výstup vysoký, druhá začne fungovat, když je výstup nízký. Když je výstup vysoký, D₁ dioda začne fungovat. Podobně, když je výstup nízký, D₂ funguje. Obvod tedy přechází do logiky vysoko a nízko a generuje čtvercový průběh.

Časové období T=2RC ln (2R₁+R₂/R₂)

Jak generovat čtvercovou vlnu pomocí operačního zesilovače?

Víme, že existuje mnoho způsobů, jak generovat čtvercovou vlnu.

Operační zesilovač při použití s ​​kondenzátorem, rezistorem a děličem napětí produkuje výstup jako čtvercová vlna. Ke generování čtvercových vln dochází, když výstup přepíná mezi kladné a záporné saturační napětí nepřetržitě.

Jak mohu generovat čtvercovou vlnu z trojúhelníkové vlny pomocí pouze rezistoru a kondenzátoru?

Víme, že diferenciátorový obvod dává jako výstup trojúhelníkový vlnový výstup.

Abychom mohli generovat čtvercovou vlnu z trojúhelníkové vlny, můžeme kondenzátor udržovat v sérii se zdrojem a nejprve uzemnit odpor. Tímto způsobem můžeme vytvořit vysoce propustný filtr. Pokud je frekvence trojúhelníkové vlny menší než mezní frekvence hornoprůchodového filtru, pak filtr rozlišuje trojúhelníkovou vlnu a vytváří čtvercovou vlnu.

Jaká je rovnice čtvercové vlny?

Čtvercová vlna může být reprezentována v různých formách.

Nejběžnější rovnicí čtvercové vlny je -

x(t)=sgn(sin 2πt/T)=sgn(sin(2πft))

y(t)=sgn(cos 2πt/T)=sgn(cos(2πft))

Kde, T = časové období a f = frekvence vlny.

Rovnici můžeme upravit podle daných podmínek.

Jak převést trojúhelníkovou vlnu na čtvercovou vlnu?

Čtvercová vlna není nic jiného než integrál trojúhelníkové vlny.

K převedení trojúhelníkové vlny na čtvercovou vlnu můžeme použít obvod zesilovače diferenciátoru. Tento obvod obsahuje operační zesilovač, kondenzátor a odpor.

Co se stane, když čtvercová vlna projde kondenzátorem?

Různé generátory průběhů používají ve svých obvodech kondenzátor.

Pokud čtvercová vlna prochází kondenzátorem, může generovat různé typy průběhů podle ostatních parametrů obvodu.

Jaká je aplikace generátoru sinusových a čtvercových vln audio frekvence?

Hudební nástroje využívají vysoce kvalitní generátory průběhů.

Jako zvukový oscilátor se používá audio frekvenční sinusový a obdélníkový generátor. Obvod se skládá z oscilátoru Wein Bridge, který poskytuje nejlepší frekvenční rozsah zvuku.

Jaký je rozdíl mezi pulzní vlnou a čtvercovou vlnou?

Čtvercová vlna není nic jiného než podmnožina pulzní vlny.

Čtvercová vlna je speciální typ pulzní vlny, kde se kladné poloviny cyklu rovnají záporným polovinám. Pulzní vlna s 50% pracovním cyklem je údajně čtvercová vlna.

Jak vygenerovat lichoběžníkový průběh z operačního zesilovače?

Trapézový průběh můžeme vygenerovat ve třech krocích.

Tato metoda poskytuje téměř lichoběžníkový tvar vlny.

• ‌Generování čtvercové vlny
• ‌Převod čtvercové vlny na trojúhelníkovou vlnu pomocí integrátoru
• Použití obvodu Clipper k omezení napětí bez ovlivnění zbytku průběhu.

Jaká je výhoda použití čtvercového průběhu jako vstupního signálu?

Čtvercový průběh je periodický průběh, který má nesinusovou povahu. Amplituda čtvercové vlny má pevná maxima a minima na konkrétní frekvenci.

Hlavní výhody použití čtvercového průběhu jako vstupního signálu jsou-

• ‌Má velkou šířku pásma frekvencí.
• Square Snadná a rychlá vizualizace v osciloskopu je možná pomocí čtvercových vln.
• QuČtvercové průběhy mohou indikovat problémy, které je třeba opravit.

Převádí obvod LC výstupní napětí čtvercové vlny na čistý sinusový výstup? Pokud ano, jaká je za tím operace?

Obvod LC je síť sestávající z jednoho nebo více induktorů a kondenzátorů.

Ano, obvody LC filtru účinně převádějí čtvercové vlny na sinusové vlny. Filtrační obvod umožňuje průchod pouze základní frekvenci čtvercové vlny a odfiltruje ostatní vysokofrekvenční harmonické. Čtvercová vlna se tedy převede na sinusovou vlnu.

Proč dostaneme jako komparátorový obvod čtvercovou vlnu?

Komparační obvod porovnává sinusový signál střídavého proudu s referenčním signálem stejnosměrného proudu.

Vstupní signál, když je větší než referenční signál, poskytuje kladný výstup. Pokud je menší než referenční signál, je výstup záporný. V obou scénářích je rozdíl signálů tak velký, že je považován za ekvivalent maximálního možného výstupu (± V_obec). Je tedy asertivní, že výstup se plynule pohybuje mezi kladným a záporným saturačním napětím. Proto dostaneme čtvercové vlny jako výstup komparátoru.

Jak vygeneruji čtvercovou vlnu pro různé pracovní cykly v 8051 pomocí vloženého C?

#include<reg51.h>
sbitpbit=PI^7;
void delay_on();
void delay_off();
void main()
{
TMOD=0x01;  //initializing timer 0 in mode 1
 while(1);        // repeating this
delay_on();   //800 microsecond delay
pbit=0;            //output pin low
delay_off();  //200 microsecond delay
}
}
//function for 800 microsecond delay
Void delay_on()
{
TH0=OxFD;
TR0=1;   //turning the timer 0 ON
while(!TF0);   //waiting for timer overflow
TR0=0;      //switching the timer 0 OFF
TF0=0;      //clearing the overflow flag
}
//function for 200 microsecond delay
Void delay_off()
{
TH0=OxFF;
TL0=0x48;
TR0=1;  
while(!TF0);   
TR0=0;     
TF0=0;     
}   //clearing TF0

Jak napíšeme vložený kód C, abychom vygenerovali čtvercovou vlnu 50 Hz?

#include<reg51.h>
void delay(int time)
{
int i,j;
for(i=0;i<time;i++)
for(j=0;j<922;j++);
}
void main()
{
while(1)
{
p1=255;
delay(10);
p1=0;
delay(10);
}
}

Kaushikee Banerjee

Ahoj……já jsem Kaushikee Banerjee dokončil svůj magisterský titul v oboru elektronika a komunikace. Jsem nadšenec do elektroniky a v současnosti se věnuji oboru Elektronika a komunikace. Můj zájem spočívá v objevování špičkových technologií. Jsem nadšený student a pohrávám si s open-source elektronikou.