श्मिट ट्रिगर तुलनित्र और थरथरानवाला | एस्टेबल और बिस्टेबल मल्टीविब्रेटर | महत्वपूर्ण विश्लेषण

इस लेख में हम विस्तार से संबंधित विभिन्न मापदंडों के साथ श्मिट ट्रिगर कम्पैक्टर और ऑसिलेटर सर्किटरी के बारे में अध्ययन करेंगे। जैसा कि हमने अब तक देखा है कि एक ऑप-एम्प का उपयोग अनुप्रयोगों के विभिन्न क्षेत्रों में किया जाता है और इस तरह के एक बहुमुखी डिवाइस होने के नाते एनालॉग सर्किट के एक हिस्से के रूप में इसका महत्व बहुत अधिक है। ऑप-amp के सबसे सुविधाजनक अनुप्रयोगों में से एक मल्टीविब्रेटर सर्किट के रूप में है। हम op-amps (op-amp multivibrators) और अन्य निष्क्रिय उपकरणों जैसे कि कैपेसिटर, डायोड, रेसिस्टर्स आदि का उपयोग करके निर्मित मल्टीविब्रेटर सर्किट के प्रकार और कार्य के बारे में विस्तार से अध्ययन करेंगे।

विषय-सूची

  • मल्टीवीब्रेटर का परिचय
  • मल्टीवीब्रेटर में सकारात्मक प्रतिक्रिया का उपयोग
  • श्मिट ट्रिगर क्या है?
  • श्मिट ट्रिगर तुलनित्र बंद लूप सर्किट या bistable मल्टीवीब्रेटर
  • बिस्टेबल मल्टीवीब्रेटर के वोल्टेज ट्रांसफर की विशेषताएं
  • अस्थाई मल्टीवीब्रेटर या श्मिट ट्रिगर ऑसिलेटर
  • ऑस्किलेटर का कर्तव्य चक्र

मल्टीवीब्रेटर और श्मिट ट्रिगर सर्किटरी का परिचय

मल्टीवीब्रेटर सर्किट अनुक्रमिक लॉजिक सर्किट होते हैं और कई प्रकार के होते हैं जो इस बात पर निर्भर करते हैं कि उन्हें कैसे बनाया जाता है। कुछ मल्टीविब्रेटर्स को ट्रांजिस्टर और लॉजिक गेट का उपयोग करके बनाया जा सकता है, जबकि मल्टीवीब्रेटर जैसे NE555 टाइमर के रूप में भी समर्पित चिप्स उपलब्ध हैं। ऑप-एम्पी मल्टीविब्रेटर सर्किट के अन्य मल्टीविब्रेटर सर्किट पर कुछ फायदे हैं क्योंकि उन्हें अपने काम करने के लिए बहुत कम घटकों की आवश्यकता होती है, कम पूर्वाग्रह होता है, और तुलनात्मक रूप से कम घटकों का उपयोग करके बेहतर सममित आयताकार तरंग संकेतों का उत्पादन होता है।

मल्टीवीब्रेटर के प्रकार

मुख्य रूप से तीन प्रकार के मल्टीवीब्रेटर सर्किट मौजूद हैं:

  1. अस्टेबल मल्टीवीब्रेटर,
  2. मोनोस्टेबल मल्टीवीब्रेटर
  3. बिस्टेबल मल्टीवीब्रेटर।

मोनोस्टेबल मल्टीवीब्रेटर में एकल स्थिर स्थिति होती है, जबकि स्थिर-स्टेट्स की संख्या एक द्विदिश मल्टीविब्रेटर में होती है- 2 है।

जैसा कि हमने पिछले भाग में op-amp के बारे में एक तुलनित्र के रूप में सीखा है, ओपन-लूप कॉन्फ़िगरेशन में तुलनित्र सकारात्मक संतृप्ति आपूर्ति रेल वोल्टेज और ऋणात्मक संतृप्ति आपूर्ति रेल वोल्टेज के बीच नियंत्रण तरीके से स्विच कर सकता है जब एक इनपुट वोल्टेज निकट होता है संदर्भ वोल्टेज के लिए लागू किया जाता है। इसलिए, दो राज्यों के बीच इस बेकाबू स्विचिंग पर नियंत्रण रखने के लिए, op-amp का उपयोग एक फीडबैक कॉन्फ़िगरेशन (क्लोज़-लूप सर्किट) में किया जाता है, जिसे विशेष रूप से क्लोज़-लूप शमित ट्रिगर सर्किट या बस्टेबल मल्टीविब्रेटर के रूप में जाना जाता है।

मल्टीवीब्रेटर और हिस्टैरिसीस प्रभाव में सकारात्मक प्रतिक्रिया का उपयोग

अब तक, हमने पिछले अनुभागों में op-amps में नकारात्मक प्रतिक्रिया विन्यास के बारे में सीखा है। सकारात्मक प्रतिक्रिया के रूप में जाना जाने वाला एक अन्य प्रकार का फीडबैक कॉन्फ़िगरेशन भी है, जिसका उपयोग विशिष्ट अनुप्रयोगों के लिए भी किया जाता है। सकारात्मक प्रतिक्रिया विन्यास में, आउटपुट वोल्टेज को नकारात्मक प्रतिक्रिया के विपरीत गैर-इनवर्टिंग (सकारात्मक) इनपुट टर्मिनल से वापस (जुड़ा हुआ) खिलाया जाता है, जहां आउटपुट वोल्टेज इनवर्टिंग (नकारात्मक) इनपुट टर्मिनल से जुड़ा था।

एक सकारात्मक प्रतिक्रिया कॉन्फ़िगरेशन में संचालित एक ऑप-एम्पी उस विशेष आउटपुट स्थिति में रहने के लिए जाता है जिसमें यह मौजूद है, अर्थात या तो संतृप्त सकारात्मक या संतृप्त नकारात्मक स्थिति। तकनीकी रूप से, दो राज्यों में से एक में इस latching व्यवहार को हिस्टैरिसीस के रूप में जाना जाता है।

यदि तुलनित्र में इनपुट लागू संकेत में कुछ अतिरिक्त हार्मोनिक्स या स्पाइक्स (शोर) होते हैं, तो तुलनित्र का उत्पादन अप्रत्याशित रूप से और अनियंत्रित रूप से दो संतृप्त अवस्थाओं में बदल सकता है। इस मामले में, हमें लागू इनपुट साइनसोइडल तरंग के नियमित सममित वर्ग तरंग आउटपुट नहीं मिलेगा।

लेकिन अगर हम तुलनित्र इनपुट संकेत के लिए कुछ सकारात्मक प्रतिक्रिया जोड़ते हैं, अर्थात एक सकारात्मक प्रतिक्रिया विन्यास में तुलनित्र का उपयोग करें; हम राज्यों में एक आकर्षक व्यवहार पेश करेंगे, जिसे हम तकनीकी रूप से आउटपुट में हिस्टैरिसीस कहते हैं। जब तक इनपुट एसी (साइनसॉइडल) वोल्टेज सिग्नल के परिमाण में एक बड़ा परिवर्तन नहीं होता है, तब तक हिस्टैरिसीस प्रभाव सर्किट के उत्पादन को अपनी वर्तमान स्थिति में बनाये रखेगा।

श्मिट ट्रिगर क्या है?

RSI श्मिट ट्रिगर या द्वि-स्थिर मल्टी-वाइब्रेटर सकारात्मक प्रतिक्रिया कॉन्फ़िगरेशन में एक द्वि-स्थिर मोड के रूप में प्रदर्शन करने के लिए एकता से अधिक लूप-गेन के साथ संचालित होता है। वोल्टेज वी+ हो सकता है।

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श्मिट ट्रिगर तुलनित्र
श्मिट ट्रिगर तुलनित्र या bistable मल्टीवीब्रेटर
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श्मिट ट्रिगर तुलनित्र की वोल्टेज हस्तांतरण विशेषताओं

उपरोक्त आंकड़ा आउटपुट वोल्टेज बनाम इनपुट वोल्टेज वक्र (जिसे वोल्टेज ट्रांसफर विशेषताओं के रूप में भी जाना जाता है) का प्रतिनिधित्व करता है, विशेष रूप से हिस्टैरिसीस प्रभाव दिखा रहा है। स्थानांतरण विशेषता वक्र में दो विशिष्ट क्षेत्र होते हैं, इनपुट वोल्टेज बढ़ने पर वक्र और वक्र का वह भाग जिसमें इनपुट वोल्टेज घटता है। वोल्टेज वी+ एक स्थिर मान नहीं है, लेकिन इसके बजाय, यह आउटपुट वोल्टेज V का एक फ़ंक्शन है0.

वोल्टेज हस्तांतरण विशेषताओं

वोल्टेज हस्तांतरण विशेषताओं में, वीवी =H, या उच्च अवस्था में। फिर,

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उच्च क्रॉस-ओवर वोल्टेज वीTH

यदि संकेत V से कम है+आउटपुट अपनी उच्च स्थिति पर रहता है। क्रॉस-ओवर वोल्टेज वीTH तब होता है जब वीवी =+ और निम्नानुसार व्यक्त किया गया है:

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जब वीi > वीTHइनवर्टिंग टर्मिनल पर वोल्टेज नॉन-इनवर्टिंग टर्मिनल से अधिक है। वोल्टेज वी+ तो बाहर बारी है

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लोअर क्रॉस-ओवर वोल्टेज वीTL

चूंकि वी<वीH इनपुट वोल्टेज वीi अभी भी V से अधिक है+, और आउटपुट V के रूप में अपनी निम्न स्थिति में रहता हैi बढ़ाने के लिए जारी; यदि वीi घटता है, जब तक इनपुट वोल्टेज वीi V से बड़ा है+उत्पादन संतृप्ति अवस्था में रहता है। क्रॉस-ओवर वोल्टेज यहां और अब तब होता है जब वीवी =+ और यह वीTL इसके रूप में बताया गया

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जैसा कि वीi घटता बढ़ता रहता है, यह V से कम रहता है+; इसलिए, वी0 अपनी उच्च अवस्था में रहता है। हम उपरोक्त आकृति में इस स्थानांतरण विशेषता का निरीक्षण कर सकते हैं। शुद्ध स्थानांतरण विशेषता आरेख में एक हिस्टैरिसीस प्रभाव दिखाया गया है।

श्मिट ट्रिगर थरथरानवाला क्या है?

अस्थाई मल्टीवीब्रेटर या श्मिट ट्रिगर ऑसिलेटर

स्केमिट ट्रिगर सर्किट के लिए RC नेटवर्क को फिक्स करके पूरा किया जाने वाला अस्टिटिव मल्टीविब्रेटर -ve फीडबैक। जैसा कि हम अनुभाग के माध्यम से आगे बढ़ेंगे, हम देखेंगे कि सर्किट में कोई स्थिर स्थिति नहीं है और इसलिए, इसे अस्टेबल मल्टीविब्रिज सर्किट के रूप में भी जाना जाता है।

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Astable Multivibrator सर्किट या Schmitt Oscillator को ट्रिगर करता है

जैसा कि आकृति में देखा गया है, एक RC नेटवर्क नकारात्मक प्रतिक्रिया पथ में सेट किया गया है, और इनवर्टिंग इनपुट टर्मिनल कैपेसिटर के माध्यम से जमीन से जुड़ा हुआ है, जबकि गैर-इनवर्टिंग टर्मिनल प्रतिरोधों R के बीच जंक्शन से जुड़ा हुआ है1 और आर2 जैसा कि चित्र में दिखाया गया है।

सबसे पहले, आर1 और आर2 R के बराबर होना चाहिए, और मान को शून्य से वोल्ट के बारे में सममित रूप से स्विच करता है, जिसमें उच्च संतृप्त आउटपुट वी के साथ होता है।वी =P और कम संतृप्त आउटपुट वी द्वारा इंगित किया गया है= -वीP। यदि वीकम है, या V है= -वीP, फिर वी+ = - (१/२) वीP.

जब वीx V से थोड़ा नीचे गिरता है+आउटपुट उच्च पर स्विच करता है ताकि वी= + वीP और वी= + (1/2) वीP। आरसी नेटवर्क में संधारित्र के पार वोल्टेज के लिए समीकरण को इस प्रकार व्यक्त किया जा सकता है:

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कहा पे τx वह समय स्थिर है जिसे asτ परिभाषित किया जा सकता हैx= आरxCx। वोल्टेज वीx एक अंतिम वोल्टेज V की ओर बढ़ता हैP समय के संबंध में एक घातीय तरीके से। हालाँकि, जब वीx वी से थोड़ा अधिक निकला= + (1/2) वीPआउटपुट वी की अपनी निम्न स्थिति में बदल जाता है0 = -वीP और वीx = - (१/२) वीP। द आरxCx नेटवर्क वोल्टेज के एक नकारात्मक तेज संक्रमण से ट्रिगर हो जाता है, और इसलिए, संधारित्र सीx निर्वहन शुरू करें, और वोल्टेज वीx -V के मान की ओर घटते हुएP। इसलिए हम V को व्यक्त कर सकते हैंas

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जहां टी1 उस समय के तात्कालिक समय को संदर्भित करता है जब सर्किट का उत्पादन अपनी निम्न स्थिति में बदल जाता है। संधारित्र निर्वहन तेजी से वी+ = - (१/२) वीP, आउटपुट फिर से उच्च में बदल जाता है। प्रक्रिया समय के साथ खुद को लगातार दोहराती है, जिसका अर्थ है कि इस सकारात्मक प्रतिक्रिया सर्किट के दोलनों द्वारा एक स्क्वायर-वेव आउटपुट सिग्नल का उत्पादन किया जाता है। नीचे दिया गया आंकड़ा आउटपुट वोल्टेज वी दिखाता है0 और संधारित्र वोल्टेज वीx समय के संबंध में।

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श्मिट ट्रिगर थरथरानवाला: समय के संबंध में आउटपुट वोल्टेज और कैपेसिटर वोल्टेज का प्लॉट

समय टी1 t = t को प्रतिस्थापित करके पाया जा सकता है1 और वीx वी =P/ 2 संधारित्र के पार वोल्टेज के लिए सामान्य समीकरण में।

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उपरोक्त समीकरण से जब हम टी के लिए हल करते हैं1, हमें मिला

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समय के लिए टी2 (जैसा कि उपरोक्त आंकड़े में देखा गया है), हम एक समान तरीके से संपर्क करते हैं, और, उपरोक्त समीकरण का उपयोग करके एक समान विश्लेषण से, यह स्पष्ट है कि टी के बीच का अंतर2 और टी1 यह भी 1.1R हैxCx। इससे, हम अनुमान लगा सकते हैं कि दोलन टी की समय अवधि को टी = 2.2 आर के रूप में परिभाषित किया जा सकता हैxCx

और आवृत्ति इस प्रकार व्यक्त की जा सकती है  

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थरथराहट का कर्तव्य चक्र

समय का प्रतिशत आउटपुट वोल्टेज (वी0) बहु-थरथानेवाला अपने उच्च अवस्था में है विशेष रूप से थरथरानवाला के कर्तव्य चक्र के रूप में कहा जाता है।

ऑसिलेटर का कर्तव्य चक्र है           

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जैसा कि आंकड़े में देखा गया है, आउटपुट वोल्टेज और संधारित्र वोल्टेज को दर्शाते हुए, कर्तव्य चक्र 50% है।

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अमृत ​​शॉ के बारे में

श्मिट ट्रिगर तुलनित्र और थरथरानवाला | एस्टेबल और बिस्टेबल मल्टीविब्रेटर | महत्वपूर्ण विश्लेषणहमारे पूर्व लेखक से जुड़ें: लिंक्डइन (https://www.linkedin.com/in/amrit-shaw/)

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