Helfen Sie mit, diese pulsierende LED-Schaltung zu verstehen

Ich fing an, etwas über Operationsverstärker zu lernen, und ich kam an dieser Schaltung vorbei und dachte, ich sollte in der Lage sein, sie zu verstehen. Was mich stolpert, ist, wie es mit der Zeit pulsiert oder variiert? Die Quelle ist angeblich eine 9-V-Batterie, daher kommt die Zeitabhängigkeit nicht von dort. Ich dachte, es kommt vielleicht von den Kondensatoren, aber ich kann mir nur vorstellen, dass die Kondensatoren zum Zeitpunkt Null wie ein Kurzschluss und zum Zeitpunkt Unendlich wie ein offener Stromkreis wirken. Ich weiß, dass sie damit zu tun haben, wie lange die Impulse sind, aber ich weiß nicht, wie im technischen Sinne. Wie laden und entladen sie sich? Vielleicht verursachen die Kondensatoren einen Wechsel zwischen positiver und negativer Rückkopplung?

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Das ist ein sehr schlecht konstruierter Entspannungsoszillator. So viel Last auf einen Operationsverstärker zu legen, nur um eine Stange an der richtigen Stelle zu platzieren, riecht für mich nur nach Versuch und Irrtum. Und übrigens. Einer dieser 2,2-mf-Kondensatoren wird eher früher als später ausfallen.
Die beiden 2,2-mF-Kappen sehen für mich wie ein Fehler aus. Abgesehen davon, dass sie eine Erwärmung in der Ausgangsstufe des Operationsverstärkers verursachen und die Batterielebensdauer verringern, dienen sie keinem Zweck. Ich nehme an, es könnte etwas mit der Bildung einer linearen Rampe zu tun haben, wenn sich die Ausgangsstufe des Operationsverstärkers in Strombegrenzung befindet, aber - was - ???

Antworten (3)

Im Wesentlichen ist diese Schaltung ein Relaxationsoszillator, der unter Verwendung eines Operationsverstärkers oder Komparators aufgebaut ist und sich auf Hysterese zum Oszillieren verlässt.

Wenn Sie die beiden 2,2-mF-Kondensatoren ignorieren, würde die Schaltung immer noch funktionieren.

In Bezug auf den Rest der Schaltung wirken die drei 10k-Widerstände, die mit dem "+" -Eingang des Operationsverstärkers verbunden sind, erstens, um eine Vorspannung um die mittlere Versorgung herum zu bilden, da Sie nur eine einzige Versorgungsschiene haben, und zweitens, um etwas Hysterese hinzuzufügen die Rennbahn. Wenn sich der Ausgang ändert, ändert sich als Ergebnis auch die Vorspannung.

Die Magie passiert dann mit der Wechselwirkung dieser Hysterese mit der Kombination aus 10k-Widerstand (ich nenne R1 ) und 100uF-Kondensator (ich nenne C1 ). R1 und C1 wirken als RC-Kreise, die zusammen mit der Hysterese die Schwingung liefern.

Bei t=0

Nehmen wir an, C1 ist entladen, sodass der "-"-Anschluss auf 0 V liegt und der "+"-Anschluss je nach Ausgangsspannung entweder auf ~ 3 V oder ~ 6 V vorgespannt ist. Wir können in diesem Zustand sehen, dass wir eine positive Rückkopplung haben, die den Ausgang hoch zwingt (der "+"-Anschluss befindet sich weit über dem "-"-Anschluss). Wenn der Ausgang hoch ist, ist unser "+" -Anschluss daher auf 6 V vorgespannt.

Bei t=RC

Während der letzten RC-Zeitspanne hat sich C1 langsam durch R1 aufgeladen. Nach einer RC-Zeitkonstante ist die Spannung an C1 und damit am "-"-Anschluss auf etwa 6 V aufgeladen (eigentlich dauert es etwas länger, aber ich werde das der Einfachheit halber ignorieren).

Wenn dieser Zustand erreicht ist, wird der "-"-Anschluss höher als der "+"-Anschluss. Dadurch beginnt der Ausgang nach unten in Richtung 0 zu schwingen. Aufgrund des Rückkopplungswiderstands in der Vorspannungsschaltung beginnt dies auch, die Vorspannung abzufallen. Diese positive Rückkopplung bewirkt, dass der Ausgang auf 0 V abfällt und die Vorspannung auf 3 V abfällt. C1 beginnt sich zu entladen

Bei t=2RC

C1 hat sich über R1 entladen, weil der Ausgang niedrig ist, und hat sich jetzt auf ~ 3 V entladen. In diesem Fall liegt die Spannung an der Klemme „-“ jetzt unter der Spannung an der Klemme „+“.

Dies bewirkt, dass der Ausgang beginnt, nach unten in Richtung 9 V zu schwingen. Aufgrund des Rückkopplungswiderstands in der Vorspannungsschaltung beginnt die Vorspannung ebenfalls anzusteigen. Diese positive Rückkopplung bewirkt, dass der Ausgang auf 9 V ansteigt und die Vorspannung wieder auf 6 V ansteigt. C1 beginnt erneut mit dem Laden.

Der Prozess setzt sich dann fort, um die erforderliche Schwingung zu bilden.

Ich glaube, die beiden 2,2-mF-Kondensatoren werden hinzugefügt, um dem Oszillator einen Kick zum Starten zu geben, möglicherweise um den Pulldown-Effekt der LEDs zu überwinden. Allerdings könnte ich mich da irren.

Ich schlage vor, dass die 2,2-mF-Kappen im Schaltplan falsch dargestellt sind. Die Kappen sind antiparallel geschaltet (Polaritäten vertauscht). Die mit +9 V verbundenen Kappenanschlüsse sind immer positiver als die mit dem Operationsverstärkerausgang verbundenen Anschlüsse. Somit wird eine Kappe immer umgekehrt vorgespannt sein – kein akzeptables Design.
Ja, mit diesen Kondensatoren ist mehr falsch. Im Allgemeinen ist das Anschließen eines Kondensators von einer Versorgungsleitung an den Ausgang des Operationsverstärkers problematisch. Ich frage mich, was sich der Designer dabei gedacht hat.

Entfernen Sie die 2 Kondensatoren von VDD zum Ausgang des Operationsverstärkers.

Bei dieser Schaltung gibt es kein Startproblem. Dies ist ein Standard-Opamp-Dreieckwellen- + Rechteckwellen-Oszillator mit zwei Schleifen; die "Dreieckswelle" ist am (-) Eingang zum Operationsverstärker; Die Rechteckwelle ist der Operationsverstärkerausgang.

Ich bin mit Toms Antwort nicht einverstanden. Dies könnte helfen (Daves Gesetz): In einer Operationsverstärkerschaltung mit geschlossenem Regelkreis (wie Ihrer) wird der Ausgang des Operationsverstärkers alles tun, was er tun muss, um (versuchen) den (-) Eingang gleich dem ( +) Eingang. Ich setze "versuchen" in Klammern, weil sich ein pulsierender Schaltkreis niemals stabilisieren wird. In Ihrer Schaltung schaltet der Ausgang abwechselnd von High auf Low (Rail to Rail). In herkömmlichen Servoschleifen ändert sich der Ausgang des Operationsverstärkers auf analoge Weise als Reaktion auf Spannungen, die an den beiden Eingängen erscheinen.

Wenn dies der Fall wäre, müsste nicht zwischen den Eingängen + und - unterschieden werden.
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