Co to jest generator fal prostokątnych: schemat obwodu i zalety

Spis treści

Generator fali prostokątnej | generator sygnału fali prostokątnej

Co to jest generator fal prostokątnych?

Generator fal prostokątnych to niesinusoidalny oscylator przebiegu, który jest zdolny do generowania fal prostokątnych. Obwód wyzwalający Schmitta jest implementacją generatorów fal prostokątnych. Inną nazwą generatora fali prostokątnej jest Astable lub wolnobieżny multiwibrator.

Obwód generatora fali prostokątnej | obwód generatora sygnału fali prostokątnej

Generator fali prostokątnej i trójkątnej | Generator fal prostokątnych i trójkątnych wykorzystujący wzmacniacz operacyjny

Generator fali prostokątnej wykorzystujący wzmacniacz operacyjny

Generator fali prostokątnej wykorzystujący an wzmacniacz operacyjny jest również nazywany astabilnym multiwibratorem. Kiedy wzmacniacz operacyjny jest zmuszony do pracy w obszarze nasycenia, generuje fale prostokątne. Wyjście wzmacniacza operacyjnego waha się między dodatnim a ujemnym nasyceniem i wytwarza fale prostokątne. Dlatego obwód wzmacniacza operacyjnego jest również znany jako wolnobieżny multiwibrator.

Działa generator fal prostokątnych

Obwód wzmacniacza operacyjnego zawiera kondensator, rezystory i dzielnik napięcia. Kondensator C i rezystor R są połączone z zaciskiem odwracającym, jak pokazano na rysunku 1. Zacisk nieodwracający jest podłączony do sieci dzielnika napięcia z rezystorami R₁ i R₂. Napięcie zasilające jest dostarczane do wzmacniacza operacyjnego. Załóżmy, że napięcie na zacisku nieodwracającym wynosi V₁ a po drugiej stronie terminala odwracającego jest V₂. W_d jest napięciem różnicowym między zaciskiem odwracającym i nieodwracającym. Początkowo kondensator nie ma ładunku. Dlatego możemy wziąć V₂ jako zero.

Wiemy, V_d = V₁-V₂

Jak na początku, V₂=0, V_d = V₁

Wiemy, V₁ jest funkcją napięcia niezrównoważenia wyjściowego, R₁i R₂. Upływ powoduje generowanie wyjściowego napięcia niezrównoważenia.

V_d może być dodatnia lub ujemna. Zależy to od polaryzacji wyjściowego napięcia niezrównoważenia.

Załóżmy na początku, V_d jest pozytywny. Tak więc kondensator nie ma ładunku, a wzmacniacz operacyjny ma maksymalne wzmocnienie. Tak więc dodatnie napięcie różnicowe będzie kierować napięcie wyjściowe wzmacniacza operacyjnego Vo w kierunku dodatniego napięcia nasycenia.

Więc V₁=R₁/R₁+R₂V_wieś

W tym momencie kondensator zaczyna ładować się w kierunku dodatniego napięcia nasycenia przez rezystor R. Zwiększy to napięcie od zera do określonej wartości. Po osiągnięciu wartości nieco większej niż V₁, wzmacniacz operacyjny da ujemne napięcie wyjściowe i osiągnie ujemne napięcie nasycenia. Wtedy równanie staje się:

V_d = -V₁+V₂

-V₁=R₁/R₁+R₂(-V_wieś)

Jak V₁ jest teraz ujemny, kondensator zaczyna się rozładowywać w kierunku ujemnego napięcia nasycenia do określonej wartości. Po osiągnięciu wartości nieco mniejszej niż V₁, napięcie wyjściowe ponownie przejdzie do dodatniego napięcia nasycenia.

To całkowite zjawisko powtarza się wielokrotnie, generując fale prostokątne (pokazane na rysunku 2). Dlatego otrzymujemy fale prostokątne, które przełączają się między +V_wieś i -V_wieś.

Dlatego V₁=R₁/R₁+R₂(V_wieś)

Okres wyjścia fali prostokątnej, T=2RCln (2R₁+R₂/R₂)

Generator fal trójkątnych wykorzystujący wzmacniacz operacyjny

Istnieją dwie części obwodu generatora fal trójkątnych. Jedna część generuje falę prostokątną, a druga część przekształca falę prostokątną w falę trójkątną. Pierwszy obwód składa się ze wzmacniacza operacyjnego i dzielnika napięcia podłączonych do nieodwracającego zacisku wzmacniacza operacyjnego. Zacisk odwracający jest uziemiony.

Wyjście tego wzmacniacza operacyjnego działa jako wejście dla drugiej części, która jest obwodem integratora. Zawiera on inny wzmacniacz operacyjny, którego końcówka odwracająca jest połączona z kondensatorem i rezystorem, jak pokazano na rysunku 3. Nieodwracająca końcówka wzmacniacza operacyjnego jest uziemiona. Powiedzmy, że pierwszym wyjściem jest Vo₁ a drugim wyjściem jest Vo₂. Vo₂ jest połączony z pierwszym wzmacniaczem operacyjnym jako sprzężenie zwrotne.

Komparator S1 w sposób ciągły porównuje napięcie punktu A (rysunek 3) z napięciem uziemienia, tj. zerem. Zgodnie z wartością dodatnią i ujemną, w Vo1 generowana jest fala prostokątna. Na przebiegu widzimy, że gdy napięcie w punkcie A jest dodatnie, S1 daje na wyjściu +Vsat. Wyjście to stanowi wejście dla drugiego wzmacniacza operacyjnego, który wytwarza na wyjściu napięcie Vr o ujemnym nachyleniu. Vr daje ujemne napięcie do pewnej wartości. Po pewnym czasie napięcie w A spada poniżej zera, a S1 daje na wyjściu -Vsat.

Na tym etapie wartość V_r zaczyna rosnąć w kierunku dodatniego napięcia nasycenia. Gdy wartość przekracza +Vr, wyjście fali prostokątnej wzrasta do +V_wieś. Zjawisko to zachodzi w sposób ciągły, dając zarówno falę prostokątną, jak i trójkątną (pokazano na rysunku 4).

Dla tego całego obwodu zauważamy, że gdy V_r zmienia się z dodatniego na ujemny, powstaje dodatnie napięcie nasycenia. Podobnie, gdy V_r zmienia się z ujemnego na dodatnie, powstaje ujemne napięcie nasycenia. Rezystor R₃ jest połączony z Vo₁ natomiast rezystor R₂ jest połączony z Vo₂. Dlatego równanie można zapisać jako:

-V_r/R₂ = -(+V_wieś/R₃)

V_r = -R₂/R₃(-V_wieś)

Międzyszczytowe napięcie wyjściowe V_pp=V_r-(-V_r)=2V_r=2R₂/R₃(V_wieś)

Wyjście w obwodzie integratora jest podane przez,

Tutaj, V_o=V_pp i V_wkład= -V_wieś

Tak więc, umieszczając wartości, które otrzymujemy,

Dlatego

A więc częstotliwość

Formuła generatora fal prostokątnych

Okres czasu generatora fali prostokątnej

Okres generatora fali prostokątnej,

R = rezystancja

C = pojemność kondensatora połączonego z końcówką odwracającą wzmacniacza operacyjnego R₁ i R₂ = rezystancja dzielnika napięcia. 

Formuła częstotliwości generatora fali prostokątnej

Częstotliwość generatora fali prostokątnej,

Generator fali prostokątnej o zmiennej częstotliwości

Najczęściej obwody multiwibracyjne są używane do generowania fal prostokątnych. Obwody RC lub LR mogą generować okresową sekwencję quasi-prostokątnych impulsów napięcia wykorzystując charakterystykę nasycenia wzmacniacza. Obwód generatora fal prostokątnych o zmiennej częstotliwości składa się z czterech głównych elementów: wzmacniacza liniowego i falownika o całkowitym wzmocnieniu K, obwodu clippera o określonej charakterystyce wejścia-wyjścia oraz wyróżnika składającego się z sieci RC lub LR ze stałą czasową? . Okres czasu uzyskanego sygnału wynosi

T=2?ln(2K-1)

Ten obwód multiwibratora może wytwarzać równomierne impulsy napięcia ze względu na symetryczną charakterystykę nasycenia obwodu clippera. Możemy zmieniać częstotliwość oscylacji, zmieniając stałą czasową układu różniczkującego lub wzmocnienie wzmacniacza.

Generator fali prostokątnej AVR

Możliwe jest generowanie różnych przebiegów za pomocą mikrokontrolerów AVR poprzez połączenie przetwornika cyfrowo-analogowego (DAC). Przetwornik cyfrowo-analogowy przekształca wejścia cyfrowe dostarczone przez mikrokontroler na wyjścia analogowe, a tym samym generuje różne przebiegi analogowe. Wyjście DAC jest właściwie aktualnym odpowiednikiem wejścia. Tak więc, używamy układu scalonego wzmacniacza operacyjnego 741 jako konwertera prądu na napięcie.

Mikrokontroler podaje naprzemiennie niskie i wysokie wyjścia jako wejście do przetwornika cyfrowo-analogowego po zastosowaniu pewnego opóźnienia. Następnie przetwornik cyfrowo-analogowy generuje odpowiednie alternatywne wyjścia analogowe przez obwód wzmacniacza operacyjnego, aby wytworzyć przebieg prostokątny.

Generator fali prostokątnej wysokiej częstotliwości

Generatory fal prostokątnych o wysokiej częstotliwości wytwarzają dokładne przebiegi przy minimalnej liczbie zewnętrznych komponentów sprzętowych. Częstotliwość wyjściowa może wynosić od 0.1 Hz do 20 MHz. Cykl pracy jest również zmienny. Generatory fal prostokątnych wysokiej częstotliwości są stosowane w

• ‌Generatory funkcji precyzyjnych
• ‌Oscylatory sterowane napięciem
• ‌Modulatory częstotliwości
• ‌Modulatory szerokości impulsu
• ‌Pętle blokady fazy
• ‌Syntezator częstotliwości
• ‌Generatory FSK

Okres czasu i pochodzenie częstotliwości generatora fali prostokątnej

Zgodnie z idealnymi warunkami wzmacniacza operacyjnego, przepływający przez niego prąd wynosi zero. Dlatego stosując prawo Kirchhoffa możemy napisać:

Stosunek R₁/R₁+R₂ jest znany jako ułamek sprzężenia zwrotnego i jest oznaczony przez β.

Kiedy V.₁ osiąga dodatnie napięcie nasycenia,

 V₀ = + V_wieś,

V₁/β = +V_wieś

Lub V₁ = βV_wieś

Podobnie, gdy V₁ osiąga ujemne napięcie nasycenia,

 V₀ = -V_wieś,

V₁/β = -V_wieś

Lub V₁ = -βV_wieś

W tym czasie kondensator naładował się do CV₁ = CβV₀; ponownie zaczyna się rozładowywać. Tak więc, zgodnie z ogólnym równaniem kondensatora z początkowym ładunkiem Q₀,

Q=CV(1-e^{t / RC})+P₀e^{t / RC}

Wiemy, tutaj V = -V₀ i Q₀=βCV₀

Więc,

Teraz, gdy Q przechodzi do -CV₁ = -CβV₀, inny przełącznik występuje w t=T/2. W tym czasie, 

Dlatego

Częstotliwość

Obwód generatora fali prostokątnej 555 timera | 555 obwód generatora fali prostokątnej

Generator fali prostokątnej wykorzystujący 555 IC | Generator fali prostokątnej 555

Generator fali prostokątnej 555 50% cyklu pracy

Generator fali prostokątnej może być zbudowany z wykorzystaniem układu czasowego 555. Skutecznie generuje impulsy kwadratowe o niższej częstotliwości i regulowanym cyklu pracy. Lewa część układu scalonego zawiera styki 1-4- uziemienie, wyzwalacz, wyjście i reset. Piny 5-8 znajdują się po prawej stronie. Pin 5, pin 6, pin7 i pin 8 to odpowiednio napięcie sterujące, próg, rozładowanie i dodatnie napięcie zasilania. Główny obwód składa się z układu scalonego 555, dwóch oporników, dwóch kondensatorów i źródła napięcia 5-15 woltów. Obwód ten można dodatkowo zoptymalizować za pomocą diody, aby uzyskać idealną falę prostokątną. Timer 555 może z łatwością tworzyć fale prostokątne w trybie astabilnym.

Schemat obwodu pokazano na rysunku 5. Pin 2 (wyzwalacz) i pin 6 (próg) są połączone tak, aby obwód wyzwalał się w sposób ciągły w każdym cyklu. Kondensator C ładuje się przez oba rezystory, ale rozładowuje się tylko przez R₂ podłączony do pinu 7 (rozładowanie). Licznik uruchamia się, gdy napięcie na pinie 2 spadnie poniżej 1/3 V_CC. Jeśli timer 555 jest wyzwalany przez pin 2, wyjście pinu 3 staje się wysokie. Kiedy to napięcie wzrośnie do 2/3V_CC, cykl się kończy, a wyjście styku 3 staje się niskie. Zjawisko to skutkuje wyjściem fali prostokątnej.

Poniższe równania określają czas ładowania lub T_on i czas rozładowania lub T_poza:

T_on= 0.693(R₁+R₂)C

T_poza= 0.693R₂C

Zatem całkowity czas cyklu T = 0.693(R₁+R₂+R₂)C=0.693(R₁+2R₂)C

Dlatego częstotliwość f = 1/T = 1.44/(R₁+2R₂)C

Cykl pracy = T_on/T=R₁+R₂/R₁+2R₂

555 generator fal prostokątnych o zmiennej częstotliwości

Aby stworzyć generator fal prostokątnych o zmiennej częstotliwości, bierzemy układ scalony 555 timera. Najpierw zwieramy pin 2 i pin 6. Następnie podłączamy zworkę między pin 8 i pin 4. Obwód podłączamy do dodatniego V_cc. Pin 1 jest podłączony do masy. Kondensator 10 nF jest połączony z pinem 5. Kondensator zmienny jest połączony z pinem 2. Pin 4 i pin 8 są zwarte. Rezystor 10 Kohm jest podłączony między pinem 7 a pinem 8. Potencjometr 100 Kohm jest podłączony między pinem 6 a pinem 7. Obwód ten wytwarza przebiegi prostokątne. Częstotliwość możemy regulować za pomocą potencjometru.

Generator fal prostokątnych ATtiny85

85-bitowy mikrokontroler ATtiny8 AVR oparty na procesorze RISC, posiada 8-pinowy interfejs i 10-bitowy przetwornik ADC. Timer w ATtiny85 ustawia tryb modulacji szerokości impulsu i pomaga w zróżnicowaniu cyklu pracy tak, aby generowana była odpowiednia fala prostokątna.

Generator dźwięku fali prostokątnej

Fale prostokątne to jedna z czterech podstawowych fal, które tworzą dźwięk. Pozostałe trzy fale to fala trójkątna, fala sinusoidalna i fala piłokształtna. Razem fale mogą wytwarzać różne dźwięki, jeśli zmienimy amplitudę i częstotliwość. Jeśli zwiększymy napięcie, czyli amplitudę, zwiększa się głośność dźwięku. Jeśli zwiększymy częstotliwość, zwiększy się wysokość dźwięku.

Generacja fali prostokątnej 1 kHz w 8051

Możemy zaprogramować mikrokontrolery 8051 tak, aby generowały falę prostokątną o pożądanej częstotliwości. Tutaj częstotliwość sygnału wynosi 1 kHz, więc okres czasu wynosi 1 milisekundę. Cykl pracy 50% jest najlepszy dla idealnych fal prostokątnych. Więc, T_on=T_poza= 0.5 ms.

Obwód i połączenia: Do wykonania obwodu potrzebujemy następujących elementów:

• ‌Mikrokontroler 8051
• przetwornik cyfrowo-analogowy
• Rezystory i kondensatory
• Wzmacniacz operacyjny

Podłączamy pin resetujący do źródła napięcia (Vcc), a piny danych DAC do portu 1 mikrokontrolera 8051. Najważniejszy bit musi być połączony z A₁ pin (pin 5) na DAC i najmniej znaczący bit z A₈ kołek.

Logika: Najpierw ustawiamy dowolny z portów 8051 na logiczną 1 lub wysoką, a następnie czekamy przez jakiś czas, aby uzyskać stałe napięcie DC. Ten czas jest znany jako opóźnienie. Teraz ustawiamy ten sam port na logiczne 0 lub niskie i znowu czekamy przez jakiś czas. Proces trwa w pętli, dopóki nie wyłączymy mikrokontrolera.

Generator fali prostokątnej wykorzystujący IC 741 | generator fali prostokątnej wykorzystujący wzmacniacz operacyjny 741

Obwód generatora fali prostokątnej IC 741 przedstawiono na powyższym rysunku (rysunek 6). Wzmacniacz operacyjny w obwodzie zbudowanym przy użyciu ogólnego układu scalonego 741. Pin 2 układu scalonego jest podłączony do zacisku odwracającego, a pin 3 jest podłączony do zacisku nieodwracającego. Pin 7 i pin 4 są podłączone odpowiednio do dodatniego i ujemnego napięcia zasilania. Wyjście jest podłączone do styku 6. Kondensator, rezystor i dzielnik napięcia są połączone, jak pokazano na rysunku.

Zasada działania obwodu IC 741 jest podobna do ogólnej generatora fali prostokątnej. Kondensator ładuje się i rozładowuje pomiędzy dodatnim i ujemnym napięciem nasycenia. W ten sposób wytwarza falę prostokątną. 

Okres czasu T=2RC ln (2R₁+R₂/R₂)

Częstotliwość jest odwrotnością okresu czasu, tj. f=1/2RC ln (2R₁+R₂/R₂)

Kod MATLAB do generowania fali prostokątnej

Polecenie Matlaba do generowania fali prostokątnej podano poniżej:

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

Generator fali prostokątnej astabilny multiwibrator

Generator fali prostokątnej wykorzystujący tranzystor | tranzystorowy generator fali prostokątnej

Inną techniką budowy generatora fali prostokątnej (Astable Multivibrator) jest użycie tranzystora BJT lub bipolarnego. Działanie tego generatora fali prostokątnej lub astabilnego multiwibratora zależy od właściwości przełączania BJT. Kiedy BJT działa jako przełącznik, ma dwa stany – włączony i wyłączony. Jeśli połączymy +V_cc w zacisku kolektora BJT, gdy napięcie wejściowe V_i jest mniejsza niż 0.7 wolta, mówi się, że BJT jest w stanie wyłączonym. W stanie wyłączonym kolektor i zacisk emitera zostają odłączone od obwodu.

Dlatego tranzystor zachowuje się jak otwarty przełącznik. Więc ja_c=0 (I_c to prąd kolektora) i spadek napięcia między zaciskiem kolektora a zaciskiem emitera (V_ce) jest dodatnie V_cc.

Teraz, gdy Vi>0.7 V, BJT jest w stanie. Zwieramy kolektor i terminal emitera. Dlatego V_ce=0 i obecny I_c będzie prąd nasycenia (Ic_wieś).

Schemat obwodu pokazano na rysunku 7. Tutaj tranzystory S₁ i S₂ wyglądają identycznie, ale mają inne właściwości dopingujące. S₁ i S₂ mają rezystory obciążenia RL₁ i RL₂ i są przesunięte przez R₁ i R₂, odpowiednio. Zacisk kolektora S₂ jest podłączony do zacisku bazowego S₁ przez kondensator C₁, a terminal kolektora S₁ jest podłączony do zacisku bazowego S₂ przez kondensator C₂. Możemy więc powiedzieć, że multiwibratory astabilne są wykonane z dwóch identycznych konfiguracji wspólnego emitera.

Wyjście jest uzyskiwane z dowolnego z dwóch kolektorów do ziemi. Załóżmy, że bierzemy Vc₂ jako wyjście. Czyli cały obwód jest podłączony do napięcia zasilania V_cc. Ujemny zacisk V_cc jest uziemiony. Kiedy zamykamy przełącznik K, oba tranzystory próbują pozostać w stanie włączonym. Ale w końcu jeden z nich pozostaje w stanie włączonym, a drugi w stanie wyłączonym. Kiedy S₁ jest w stanie włączonym, kolektor i terminal emitera S₁ skrócić. Więc Vc₁=0. Tymczasem S₂ jest w stanie wyłączonym.

Dlatego prąd kolektora Ic₂=0 i Vc₂=+V_cc. Więc dla T₁ przedział czasu, tranzystor Vc₁ pozostaje w logice 1, a Vc₂ pozostaje w logice 0. Podczas gdy S₂ jest w stanie wyłączonym, kondensator C₂ pobiera opłatę. Powiedzmy, że napięcie na C₂ jest Vc₂. Podłączamy więc dodatni zacisk kondensatora do podstawy S₂, a ujemny zacisk kondensatora do emitera S₂. Więc napięcie Vc₂ jest bezpośrednio doprowadzony do podstawy i zacisku emitera S₂.

Ponieważ kondensator ładuje się w sposób ciągły, po pewnym czasie Vc₂ wzrasta powyżej 0.7 wolta. W tym momencie S₂ przechodzi w stan włączenia, a różnica napięć między kolektorem a zaciskiem emitera S₂ równa się zero. Teraz S₁ działa w stanie włączonym, a napięcie wyjściowe S₁ jest +V_cc. Kondensator C₁ rozpoczyna ładowanie, a gdy napięcie na kondensatorze przekroczy 0.7 V, S₁ ponownie zmienia swój stan. Więc dla T₁ przedział czasu, tranzystor Vc₁ pozostaje w logice 0, a Vc₂ pozostaje w logice 1.

Zjawisko to powtarza się automatycznie do momentu wyłączenia zasilania. Ciągłe przejście między V_cc a 0 generuje falę prostokątną.

Generator fal prostokątnych wykorzystujący bramkę NAND

Zastosowanie bramki NAND to jeden z najprostszych sposobów na wykonanie generatora fal prostokątnych. Do budowy układu potrzebne są następujące elementy: dwie bramki NAND, dwa rezystory i jeden kondensator. Obwód pokazano na rysunku 8. Sieć rezystor-kondensator jest elementem czasowym w tym obwodzie. G₁ Bramka NAND steruje jego wyjściem. Wyjście tej sieci RC jest przesyłane z powrotem do G₁ przez rezystor R₁ jako wejście. Ta procedura trwa do pełnego naładowania kondensatora.

Kiedy napięcie na C osiągnie dodatni próg G₁, bramki NAND zmieniają stany. Teraz kondensator rozładowuje się do ujemnego progu G₁, i znowu bramki zmieniają swoje stany. Proces ten odbywa się w pętli i wytwarza przebieg prostokątny. Częstotliwość tego kształtu fali jest obliczana przy użyciu f=1/2.2 RC

Generator fali prostokątnej wykorzystujący Schmitt Trigger

Działanie obwodu generatora fali prostokątnej z wyzwalaczem Schmitta jest bardzo podobne do implementacji bramki NAND. Obwód wyzwalający Schmitta pokazano na rysunku 9. Tutaj również sieć RC zapewnia taktowanie. Falownik przyjmuje swoje wyjście w postaci sprzężenia zwrotnego jako jedno z wejść.

Początkowo wejście bramki NOT jest mniejsze niż minimalne napięcie progowe. Więc stan wyjścia jest wysoki. Teraz kondensator zaczyna ładować się przez rezystor R₁. Kiedy napięcie na kondensatorze dotknie maksymalnego napięcia progowego, stan wyjściowy ponownie spada do niskiego. Ten cykl powtarza się raz po raz i generuje falę prostokątną. Częstotliwość fali prostokątnej wyznacza f=1/1.2RC

Kod Verilog generatora fal prostokątnych | generator fali prostokątnej za pomocą verilog

`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 do generowania fali prostokątnej

#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
}

Generator fal prostokątnych 8253

8253 to programowalny zegar interwałowy. Posiada 3 16-bitowe liczniki i działa w sześciu trybach. Każdy z liczników ma trzy tryby: -CLK (częstotliwość klikania na wejściu), OUT (przebieg na wyjściu) i GATE (włączenie lub wyłączenie licznika). Tryb 3 jest znany jako tryb generatora fali prostokątnej. W tym trybie pracy wyjście jest wysokie, gdy licznik jest załadowany. Licznik jest następnie stopniowo zmniejszany. Kiedy spadnie do zera, wyjście staje się niskie i ponownie zaczyna się ładowanie. W ten sposób generowana jest fala prostokątna.

Regulowany generator fali prostokątnej

Regulowany generator fali prostokątnej można zbudować za pomocą potencjometru zamiast ogólnego dzielnika napięcia. Ponieważ wartość rezystora jest zmienna, możemy dostosować parametry wyjścia fali prostokątnej.

Zalety generatora fali prostokątnej

Generator fali prostokątnej ma następujące zalety:

• Obwód można łatwo zaprojektować. Nie wymaga skomplikowanej struktury.
• Jest opłacalny.
• Konserwacja generatora fali prostokątnej jest bardzo łatwa.
• Generator fali prostokątnej może wytwarzać sygnały o maksymalnej częstotliwości.

Komparator generatora fali prostokątnej

Układy porównawcze, które są wydajne w histerezie, są wykorzystywane do wytwarzania generatorów fal prostokątnych. Histereza odnosi się do działania polegającego na dostarczaniu komparatorowi pozytywnej informacji zwrotnej. Ta histereza występuje w generatorach fal prostokątnych z wyzwalaczem Schmitta i bramką logiczną i generowane są prawie idealne fale prostokątne.

Generator fali prostokątnej wysokiego napięcia

Generator fali prostokątnej wysokiego napięcia może być wykonany przy użyciu tranzystora polowego MOSFET (metal-tlenek-półprzewodnik). Ten generator fal prostokątnych jest skuteczny w wytwarzaniu fal prostokątnych o różnych amplitudach.

Generator fal prostokątnych do sinusoidalnych | fala prostokątna do generatora fal sinusoidalnych

Obwód konwertera fali prostokątnej na falę sinusoidalną wykorzystuje wiele sieci RC. Ma trzy oporniki i trzy kondensatory. Trójstopniowy filtr RC najpierw zamienia falę prostokątną na falę trójkątną, a następnie przekształca ją w falę sinusoidalną. Wartości rezystora i kondensatora decydują o częstotliwości fali prostokątnej.

Fala prostokątna do obwodu generatora fal sinusoidalnych

Cyfrowy generator fali prostokątnej

Cyfrowe generatory funkcyjne są jednym z najbardziej preferowanych sposobów generowania impulsów prostokątnych. Nazywa się to bezpośrednią syntezą cyfrową (DSS). Komponenty wymagane do DSS to akumulator fazy, przetwornik cyfrowo-analogowy oraz tabela przeglądowa zawierająca przebiegi. DSS generuje arbitralny przebieg okresowy z sygnału rampy, a tym samym generuje rampę cyfrową. Ta technika jest dokładna i bardzo stabilna.

Obwód generatora fali prostokątnej 1 mHz

Obwód oscylatora wyzwalania Schmitta jest jednym z najskuteczniejszych sposobów generowania fali prostokątnej 1 MHz. Obwód składa się z kilku falowników Schmitta, rezystora zmiennego, kilku kondensatorów i rezystorów. 

Układ generatora fali prostokątnej

741 Wzmacniacz operacyjny IC jest najpopularniejszym układem do generowania fal prostokątnych. Poza tym układ scalony 555 timera jest również używany do tworzenia obwodów generatora fali prostokątnej.

Aplikacja generatora fal prostokątnych | zastosowanie generatora fal prostokątnych

Zastosowania generatora fali prostokątnej to:

• ‌Służy do generowania fal prostokątnych i innych obwodów, które wytwarzają fale trójkątne lub sinusoidalne z fal prostokątnych.
• ‌Generatory fal prostokątnych są przydatne do sterowania sygnałami zegarowymi.
• ‌Jest używany w instrumentach muzycznych do naśladowania różnych dźwięków.
• ‌ Generatory funkcyjne, oscyloskopy katodowe, wykorzystują generatory fali prostokątnej.

Najczęściej zadawane pytania

Jak znaleźć częstotliwość generatora fal prostokątnych?

Dla generatora fali prostokątnej T=2RC ln (2R₁+R₂/R₂). Częstotliwość fali jest określana z tego równania.

Dlatego częstotliwość f=1/2RC ln (2R₁+R₂/R₂)

Co to jest generator przebiegów trójkątnych?

Generator przebiegów trójkątnych jest obwodem generatora przebiegów elektronicznych.

Generator fal trójkątnych generuje fale trójkątne. Ogólnie rzecz biorąc, generator fal prostokątnych w połączeniu z obwodem integratora wytwarza fale trójkątne.

Jak można wygenerować falę prostokątną i falę trójkątną?

Astabilny obwód multiwibratora jest uważany za jedną z najlepszych praktyk generowania fal prostokątnych. Składa się ze wzmacniacza operacyjnego, kondensatora, rezystora i jednego dzielnika napięcia.

Możemy wykorzystać wyjściową falę prostokątną uzyskaną z astabilnego multiwibratora jako wejście obwodu integratora w celu wygenerowania fal prostokątnych. Możemy również użyć obwodu sprzężenia zwrotnego wyzwalacza Schmitta z integrator, aby uzyskać fale trójkątne.

Jakie są zastosowania generatora fali prostokątnej?

Generator przebiegów prostokątnych jest szeroko stosowany w elektronice.

Niektóre przydatne zastosowania generatora fali prostokątnej to:

• Sygnały zegara
• ‌Emulacja dźwięku z różnych instrumentów
• ‌Obwody konwertera fali sinusoidalnej/trójkątnej
• ‌Przełączanie tranzystorów
• ‌Sprawdzanie odpowiedzi wzmacniacza
• ‌Operacje systemu sterowania

Chcę stworzyć generator prostokątny o zmiennym cyklu pracy, w którym napięcie wejściowe wynosi 12V. Jakie będą wymagania i jak je wykonać?

Generator fali prostokątnej w połączeniu z diodami może pomóc w zmianie cyklu pracy.

Podany poniżej obwód generatora fali prostokątnej pozwala nam wprowadzać zmiany w cyklu pracy. Dwie diody są tu połączone równolegle, ale w przeciwnych kierunkach. Jedna dioda zaczyna działać, gdy wyjście jest wysokie, druga zaczyna działać, gdy wyjście jest niskie. Gdy moc wyjściowa jest wysoka, D₁ dioda zaczyna działać. Podobnie, gdy wyjście jest niskie, D₂ działa. W ten sposób obwód przechodzi w stan logiczny wysoki i niski i generuje przebieg prostokątny.

Okres czasu T=2RC ln (2R₁+R₂/R₂)

Jak wygenerować falę prostokątną za pomocą wzmacniacza operacyjnego?

Wiemy, że istnieje wiele sposobów na wygenerowanie fali prostokątnej.

Wzmacniacz operacyjny w połączeniu z kondensatorem, rezystorem i dzielnikiem napięcia wytwarza sygnał wyjściowy w postaci fali prostokątnej. Generowanie fali prostokątnej ma miejsce, gdy wyjście przełącza się między dodatnie i ujemne napięcie nasycenia w sposób ciągły.

Jak mogę wygenerować falę prostokątną z fali trójkątnej, używając tylko rezystora i kondensatora?

Wiemy, że obwód różniczkowy daje falę prostokątną jako wyjście, gdy przyjmuje falę trójkątną.

Tak więc, aby wygenerować falę prostokątną z fali trójkątnej, możemy utrzymać kondensator szeregowo ze źródłem i najpierw uziemić rezystor. Dzięki temu możemy stworzyć filtr górnoprzepustowy. Jeśli częstotliwość fali trójkątnej jest mniejsza niż częstotliwość graniczna filtru górnoprzepustowego, filtr różnicuje falę trójkątną i wytwarza falę prostokątną.

Jakie jest równanie fali prostokątnej?

Fala prostokątna może być reprezentowana w różnych formach.

Najczęstszym równaniem fali prostokątnej jest –

x(t)=sgn(sin 2πt/T)=sgn(sin(2πft))

y(t)=sgn(cos 2πt/T)=sgn(cos(2πft))

Gdzie, T = okres czasu i f = częstotliwość fali.

Możemy modyfikować równanie zgodnie z podanymi warunkami.

Jak zamienić falę trójkątną na falę prostokątną?

Fala prostokątna to nic innego jak całka fali trójkątnej.

Aby przekształcić falę trójkątną w falę prostokątną, możemy użyć obwodu wzmacniacza różniczkowego. Obwód ten składa się ze wzmacniacza operacyjnego, kondensatora i rezystora.

Co się stanie, jeśli fala prostokątna przejdzie przez kondensator?

Różne generatory przebiegów wykorzystują w swoich obwodach kondensator.

Jeśli fala prostokątna przechodzi przez kondensator, może generować różne rodzaje przebiegów zgodnie z innymi parametrami obwodu.

Jakie jest zastosowanie generatora fal sinusoidalnych i prostokątnych częstotliwości audio?

Instrumenty muzyczne wykorzystują wysokiej jakości generatory przebiegów.

Jako oscylator audio używany jest generator fal sinusoidalnych i prostokątnych częstotliwości audio. Obwód składa się z oscylatora mostka weina, który zapewnia najlepszy zakres częstotliwości dźwięku.

Jaka jest różnica między falą tętna a falą prostokątną?

Fala prostokątna to nic innego jak podzbiór fali tętna.

Fala prostokątna to szczególny rodzaj fali pulsacyjnej, w której dodatnie połówki cyklu są równe połówkom ujemnym. Mówi się, że fala tętna o współczynniku wypełnienia 50% jest falą prostokątną.

Jak wygenerować trapezoidalny kształt fali ze wzmacniacza operacyjnego?

Przebieg trapezoidalny możemy wygenerować w trzech krokach.

Ta metoda daje prawie trapezoidalny kształt fali.

• ‌Generowanie fali prostokątnej
• ‌Konwersja fali prostokątnej na falę trójkątną za pomocą integratora
• Korzystanie z obwodu strzyżenia w celu ograniczenia napięcia bez wpływu na resztę przebiegu.

Jaka jest zaleta używania fali prostokątnej jako sygnału wejściowego?

Przebieg prostokątny to przebieg okresowy o charakterze niesinusoidalnym. Amplituda fali prostokątnej ma ustalone maksima i minima przy określonej częstotliwości.

Główne zalety korzystania z przebiegu prostokątnego jako sygnału wejściowego to:

• ‌Ma szerokie pasmo częstotliwości.
• ‌Łatwa i szybka wizualizacja na oscyloskopie jest możliwa dzięki falom prostokątnym.
• ‌Kwadratowe kształty fali mogą wskazywać problemy do naprawienia.

Czy obwód LC konwertuje napięcie wyjściowe fali prostokątnej na czystą sinusoidalną moc wyjściową? Jeśli tak, jaka jest za tym operacja?

Obwód LC to sieć składająca się z jednej lub wielu cewek indukcyjnych i kondensatora.

Tak, obwody filtrów LC skutecznie przekształcają fale prostokątne w fale sinusoidalne. Obwód filtra umożliwia przepuszczanie i odfiltrowywanie innych harmonicznych o wysokiej częstotliwości tylko podstawowej częstotliwości fali prostokątnej. W ten sposób fala prostokątna zostaje przekształcona w falę sinusoidalną.

Dlaczego otrzymamy falę prostokątną jako wyjście w obwodzie porównawczym?

Obwód komparatora porównuje sygnał sinusoidalny AC z sygnałem odniesienia DC.

Sygnał wejściowy, gdy staje się większy niż sygnał odniesienia, daje dodatni wynik. Gdy jest mniejszy niż sygnał odniesienia, wyjście jest ujemne. W obu scenariuszach różnica sygnałów jest tak duża, że ​​uważa się ją za równoważną z maksymalną możliwą mocą wyjściową (±V_wieś). Tak więc jest pewne, że wyjście stale waha się między dodatnim a ujemnym napięciem nasycenia. Dlatego jako wyjście komparatora otrzymujemy fale prostokątne.

Jak wygenerować falę prostokątną dla różnych cykli pracy w 8051 przy użyciu wbudowanego 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 napisać osadzony kod w języku C, aby wygenerować falę prostokątną o częstotliwości 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

Cześć… Jestem Kaushikee Banerjee, ukończyłem studia magisterskie z elektroniki i komunikacji. Jestem entuzjastą elektroniki i obecnie zajmuję się dziedziną elektroniki i komunikacji. Moją pasją jest poznawanie najnowocześniejszych technologii. Jestem entuzjastycznym uczniem i majstruję przy elektronice typu open source.