O que é um gerador de onda quadrada: diagrama de circuito e vantagens

O que é um gerador de onda quadrada: diagrama de circuito e vantagens

Micheal Faraday (22WLSetembro de 1971 a 25ºAgosto de 1867) é o pai do gerador. O gerador de onda quadrada é um tipo de gerador usado para gerar a forma de onda em um quadrado, os inversores de gatilho Schmitt como TTL são usados ​​para construir este gerador. Este gerador é usado no processamento de sinais e na eletrônica. Existem diferentes tipos de geradores em diferentes tamanhos, em que o gerador de onda quadrada é um tipo. Este artigo discute uma visão geral do gerador de onda quadrada que inclui sua definição, diagrama de circuito e derivação do período de tempo e frequência.



O que é um gerador de onda quadrada?

O gerador de onda quadrada é definido como um oscilador que fornece a saída sem nenhuma entrada, sem nenhuma entrada no sentido de que devemos fornecer a entrada em zero segundos, o que significa que deve ser uma entrada de impulso. Este gerador é usado no processamento de sinais digitais e aplicações eletrônicas. O gerador de onda quadrada também é conhecido como Multivibrador Astable ou de funcionamento livre e a frequência do gerador de onda quadrada é independente da tensão de saída. O diagrama básico do circuito e o funcionamento do gerador de onda quadrada são explicados abaixo.


Circuito gerador de onda quadrada

Para projetar o gerador de onda quadrada, precisamos de um capacitor, resistor, amplificador operacional e fonte de alimentação. O capacitor e o resistor são conectados ao terminal inversor do amplificador operacional e os resistores R1e Rdoissão conectados ao terminal não inversor do amplificador operacional. O diagrama do circuito do gerador de onda quadrada usando um amplificador operacional é mostrado abaixo





Circuito gerador de onda quadrada usando Op-Amp

Circuito gerador de onda quadrada usando Op-Amp

Se forçarmos a saída a alternar entre a tensão de saturação positiva e a tensão de saturação negativa na saída de um amplificador operacional, podemos obter a onda quadrada como uma onda de saída. Idealmente, sem qualquer entrada aplicada, a saída deve ser zero, é expressa como



VFora(tensão de saída) = 0 V quando Vno(tensão de entrada) = 0 V

Mas, praticamente, obtemos uma saída diferente de zero que é expressa como


V0ut≠ 0

The Resistors R1e Rdoisformar uma rede divisora ​​de tensão. Se a tensão de saída inicial for diferente de zero, obtemos a tensão em Vb.Assim, obtemos uma entrada positiva no terminal não inversor e no terminal inversor, então a saída é amplificada por seu ganho e atinge a tensão de saída máxima, obtendo-se a metade da onda quadrada conforme mostrado na figura (a).

Formas de onda de onda quadrada

Formas de onda de onda quadrada

O capacitor começa a carregar quando temos uma entrada diferente de zero no terminal inversor. Ele irá carregar continuamente até que sua tensão se torne maior que Vb. Assim que Vcé maior que o Vb(Vc> Vb) A entrada inversora torna-se maior do que a entrada não inversora e, portanto, a saída do amplificador operacional muda para tensão negativa e é amplificada até (–VFora)máx.Assim, obteremos a metade negativa da onda quadrada conforme mostrado na figura (b). Esta é a aplicação de um op-amp como um gerador de onda quadrada.

Período de tempo e derivação de frequência do gerador de onda quadrada

Na figura, Circuito do gerador de onda quadrada Vdoisé a tensão através do capacitor, e V1é a tensão do nó no terminal positivo. A corrente através do op-amp é zero por causa das características ideais de um op-amp. Vamos considerar as equações dos nós do diagrama de circuito.

V1- V0/ Rdois+ V1/ R1= 0

V1[1 / Rdois+ 1 / R1] = V0/ Rdois

V1[R1+ Rdois/ R1Rdois] = V0/ Rdois

V1(α) = V0………… eq (1)

Vamos levar

α = R1+ Rdois/ R1= 1+ Rdois/ R1> 1

Portanto, α> 1 e V0> 1

Quando V0= + Vsentado

V1= V0/ α = + Vsentado/ α = + V1

Quando V0= -Vsentado

V1= - Vsentado/ α = -V1

A tensão V1tem apenas duas possibilidades + V1e - V1, então sempre que V0muda V1também muda. Agora vamos ver como Vdoisvai mudar. A tensão Vdoisserá a carga e descarga se formarmos uma equação de nó aqui a corrente através de um capacitor é igual à corrente.

C d / dt (0- Vdois) = Vdois- V0/ R

-C d Vdois/ dt = Vdois- V0/ R

d Vdois/ V0- Vdois= dt / RC

Se resolvermos a equação acima, obteremos

0V2d (Vdois/ V0-Vdois) = ∫0tdt / RC

Inicialmente, temos que assumir que a tensão no capacitor é zero

-log (V0- Vdois) = T / RC + K

log (V0- Vdois) = -t / RC + K

V0- Vdois= K e-t / RC………… eq (2)

Substituindo t = 0, Vdois= 0 na equação acima obterá

K = V0…………………………… eq (3)

Onde é0= 1

Substituir eq (3) na eq (2) obterá

V0- Vdois= K e-t / RC

Vdois= V0- V0é-t / RC

Vdois= V0[1-e-t / RC]

Aplicando as condições iniciais à equação acima

Estágio 1: Let Vdois= 0, V0= + Vsentado

No estágio 1, a tensão Vdoisestá carregando até + V1

Estágio 2: Let Vdois= 0, V0= -Vsentado

No estágio 2, a tensão Vdoisestá descarregando até -V1

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

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

Substituir eq (1) na eq (4) obterá

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

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

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

log [2R1+ Rdois/ Rdois] = T / 2 RC

T = 2 log RC [2R1+ Rdois/ Rdois] ……… eq (5)

f = 1 / T

= 1/2 RC log [2R1+ Rdois/ Rdois ] ……… eq (6)

Uma equação (5) e (6) são o período de tempo e a frequência do gerador de onda quadrada

Circuito Gerador de Função

O gerador de função é um tipo de instrumento que é usado para gerar os diferentes tipos de formas de onda, como formas de onda senoidais, formas de onda triangulares, formas de onda retangulares, formas de onda dente de serra, formas de onda quadradas e esses diferentes tipos de formas de onda têm frequências diferentes e podem ter sido geradas com a ajuda do instrumento denominado gerador de função. As frequências dessas formas de onda podem ser ajustadas de uma fração de Hertz a várias centenas de quiloHertz e este gerador tem a capacidade de gerar as diferentes formas de onda ao mesmo tempo em diferentes aplicações. O diagrama de circuito do gerador de função usando LM1458 é mostrado abaixo

circuito gerador de função

circuito gerador de função

Um amplificador operacional LM1458 é um amplificador operacional de duplo propósito e a rede de polarização e as linhas de fonte de alimentação desses amplificadores operacionais duplos são comuns. Os quatro circuitos integrados no circuito gerador de função são IC 1a, IC 1b, IC 2a e IC 2b. O circuito integrado IC 1a é conectado como um multivibrador astável, o circuito integrado IC 1b é conectado como integrador e o IC 2a também é conectado como integrador.

Os 10 melhores geradores de função em 2020 são GM Instek SFG-1013 DOS, Gerador de Função DIY KIT da JYE Tech FG085, ATTEN ATF20B DDS, Gerador de Função Rigol DGI02220 MHz com o segundo canal, Gerador de Função Eisco Labs - 1KHz a 100 kHz, B & K Precision 4011A Function Generator, JYETech 08503 - Portable Digital Function Generator, Tektronix AFG1062 Arbitrary Function Generator, Keithley 3390 Arbitrary Function Generator e Rigol DG1062Z Function / Arbitrary Waveform Generator.

Vantagens

As vantagens do gerador de onda quadrada são

  • Simples
  • Fácil manutenção
  • Barato

FAQ's

1). O que são ondas quadradas?

As ondas quadradas são grades quadradas que se formam na superfície do oceano e essas ondas também são conhecidas como ondas cruzadas ou ondas cruzadas.

2). Quais são os tipos de geradores de sinal?

Os tipos de geradores de sinal são Gerador de frequência, Gerador de forma de onda arbitrária, Micro-ondas e Geradores de função de RF, Gerador de passo e Geradores de padrão digital.

3). Quais são os diferentes tipos de circuitos multivibradores?

Existem três tipos de circuitos multivibradores: circuito multivibrador monoestável, circuito multivibrador astável e circuito multivibrador biestável.

4). Qual é o gerador de função?

O gerador de função é um equipamento ou dispositivo usado para gerar as formas de onda elétricas em uma ampla faixa de frequências. As formas de onda geradas pelo gerador de função são uma onda triangular, uma onda quadrada, uma onda senoidal e uma onda dente de serra.

5). Por que ondas quadradas são perigosas?

As ondas quadradas podem ser alucinantes e fascinantes de se ver, mas, na verdade, são perigosas para nadadores e barcos. Quando dois conjuntos de sistemas de ondas colidem um com o outro, resulta em formas ou padrões de onda que parecem quadrados no oceano.

Neste artigo, o onda quadrada vantagens do gerador, diagramas de circuito do gerador de onda quadrada e gerador de função são discutidos. Aqui está uma pergunta para você, qual é o melhor gerador de ondas quadradas?