מיכל פאראדיי (22נדספטמבר 1971-25האוגוסט 1867) הוא אבי הגנרטור. מחולל הגלים המרובע הוא סוג אחד של גנרטור המשמש ליצירת צורת הגל בריבוע, ממירי ההדק של שמיט כמו TTL משמשים לבניית הגנרטור הזה. גנרטור זה משמש בעיבוד אותות ובאלקטרוניקה. ישנם סוגים שונים של גנרטורים בגדלים שונים, באותו גנרטור גל מרובע הוא סוג אחד. מאמר זה דן בסקירה כללית של מחולל הגלים המרובע הכוללת את הגדרתו, דיאגרמת המעגל ונגזרת פרק הזמן והתדירות.
מהו מחולל גל מרובע?
מחולל הגלים המרובעים מוגדר כמתנד הנותן את הפלט ללא כל קלט, ללא כל קלט במובן שעלינו לתת קלט תוך אפס שניות שמשמעותו שהוא חייב להיות קלט דחף. גנרטור זה משמש לעיבוד אותות דיגיטליים ויישומים אלקטרוניים. מחולל הגלים המרובע מכונה גם מולטיברטור יציב או פועל חופשי ותדירות מחולל הגלים המרובע אינה תלויה במתח המוצא. תרשים המעגל הבסיסי ועבודתו של מחולל הגלים המרובע מוסברים להלן.
מעגל גנרטור גל מרובע
כדי לתכנן את מחולל הגלים המרובעים, אנו זקוקים לקבל, נגד, מגבר תפעולי ואספקת חשמל. הקבל והנגד מחוברים למסוף ההפוך של המגבר התפעולי ולנגדים R1ו- רשתייםמחוברים למסוף הלא-הפוך של המגבר התפעולי. תרשים המעגל של מחולל הגלים המרובעים באמצעות מגבר תפעולי מוצג להלן
מעגל מחולל גל מרובע באמצעות Op-Amp
אם אנו מכריחים את הפלט לעבור בין מתח הרוויה החיובי למתח הרוויה השלילי בפלט של מגבר תפעולי נוכל להשיג גל מרובע כגל פלט. באופן אידיאלי ללא כל קלט שהופעל, הפלט צריך להיות אפס, זה מתבטא כ-
והַחוּצָה(מתח יציאה) = 0 V כאשר V.ב(מתח כניסה) = 0 וולט
אך למעשה אנו מקבלים פלט שאינו אפס המתבטא כ-
ו0ut≠ 0
הנגדים ר1ו- רשתייםליצור רשת מחלק מתח. אם מתח המוצא הראשוני אינו אפס נקבל מתח על פני V.ב.לפיכך אנו מקבלים קלט חיובי במסוף הלא הפוך ובמסוף ההפוך, ואז הפלט מועצם על ידי הרווח שלו ומגיע למתח המוצא המרבי וכך נקבל מחצית הגל המרובע כפי שמוצג באיור (א).
צורות גל של גל מרובע
הקבל מתחיל לטעון כשיש לנו קלט שאינו אפס במסוף ההפוך. הוא יטען ברציפות עד שהמתח שלו יהיה גדול מ- V.ב. ברגע ש- V.גגדול מה- Vב(V.ג> ויב). הקלט ההיפוך הופך לגדול יותר מהקלט שאינו הופך ומכאן שיציאת המגבר עוברת למתח שלילי ומתגברת עד (–Vהַחוּצָה)מקסימוםכך יקבל את המחצית השלילית של הגל המרובע כפי שמוצג באיור (ב). זהו היישום של מגבר אופ כמחולל גל מרובע.
פרק זמן ונגזרת תדרים של מחולל הגלים המרובעים
באיור, מעגל V מחולל גל מרובעשתייםהוא המתח על פני הקבל, ו- V1הוא מתח הצומת במסוף החיובי. הזרם באמצעות מגבר ה- Op הוא אפס בגלל המאפיינים האידיאליים של מגבר. הבה נבחן משוואות צומת מתרשים המעגל.
ו1- וי0/ רשתיים+ V.1/ ר1= 0
ו1[1 / Rשתיים+ 1 / R1] = V0/ רשתיים
ו1[ר1+ Rשתיים/ ר1רשתיים] = V0/ רשתיים
ו1(α) = V.0………… שוויון (1)
בוא ניקח
α = R.1+ Rשתיים/ ר1= 1+ R.שתיים/ ר1> 1
לָכֵן, α> 1 ו- V.0> 1
מתי ו0= + V.ישב
ו1= V.0/ α = + V.ישב/ α = + V.1
מתי ו0= -Vישב
ו1= - V.ישב/ α = -V1
המתח V.1יש רק שתי אפשרויות + V.1ו- - V.1אז בכל פעם ש0משנה V1גם משתנה. עכשיו בואו נראה איך וישתייםהולך להשתנות. המתח V.שתייםיהיה הטעינה והפריקה אם אנו יוצרים משוואת צומת כאן זרם דרך קבל שווה לזרם.
C d / dt (0- V.שתיים) = Vשתיים- וי0/ ר
-C d Vשתיים/ dt = V.שתיים- וי0/ ר
d Vשתיים/ V0- וישתיים= dt / RC
אם נפתור את המשוואה הנ'ל נקבל את זה
∫0V2d (V.שתיים/ V0-Vשתיים) = ∫0tdt / RC
בתחילה עלינו להניח שהמתח על פני הקבל הוא אפס
-log (V0- וישתיים) = T / RC + K
יומן (V0- וישתיים) = -t / RC + K
ו0- וישתיים= K ו--t / RC………… שוויון (2)
החלפת t = 0, Vשתיים= 0 במשוואה הנ'ל יקבל
K = V0…………………………… שווה (3)
איפה הוא0= 1
החלף שווה ערך (3) בשווה (2) יקבל
ו0- וישתיים= K ו--t / RC
ושתיים= V.0- וי0הוא-t / RC
ושתיים= V.0[1-e-t / RC]
החלת תנאים ראשוניים למשוואה לעיל
שלב 1: תן Vשתיים= 0, V.0= + V.ישב
בשלב -1 המתח V.שתייםנטען עד + V.1
שלב 2: תן Vשתיים= 0, V.0= -Vישב
בשלב -2 המתח V.שתייםמשחרר עד -V1
[יומן (V0 + V1 / V0 - V1)] = 1 / RC [T / 2]
[יומן (αV1+ V.שתיים/ αV1- וי1)] = 1 / RC [T / 2] ……………… שווה ערך (4)
החלופה שווה ערך (1) בשורה (4) תקבל
יומן [V1(α + 1) / V.1(α - 1)] = [T / 2 RC]
יומן [((R1+ Rשתיים/ ר1) +1) / ((R.1+ Rשתיים/ ר1) -1)] = T / 2 RC
יומן [ר1+ Rשתיים+ R1/ ר1+רשתייםר1] = T / 2 RC
יומן [2R1+ Rשתיים/ רשתיים] = T / 2 RC
T = 2 יומן RC [2R1+ Rשתיים/ רשתיים] ...…… שווה ערך (5)
f = 1 / T
= 1/2 יומן RC [2R1+ Rשתיים/ רשתיים ] ……… שווה ערך (6)
משוואה (5) ו- (6) הם פרק הזמן והתדירות של מחולל הגלים המרובעים
מעגל מחולל פונקציות
מחולל הפונקציות הוא סוג של מכשיר המשמש ליצירת סוגים שונים של צורות גל כמו צורות גל סינוסואידיות, צורות גל משולשות, צורות גל מלבניות, צורות גל מנסרות, צורות גל מרובעות ולסוגים שונים של צורות גל אלה יש תדרים שונים והם יכולים להפיק בעזרתם של המכשיר שנקרא מחולל פונקציות. ניתן לכוונן את התדרים של צורות הגל הללו משבריר של הרץ לכמה מאות קילו הרץ, ולגנרטור זה יש את היכולת ליצור את צורות הגל השונות בו זמנית ביישומים שונים. תרשים המעגל של מחולל הפונקציות המשתמש ב- LM1458 מוצג להלן
מעגל פונקציה-מחולל
מגבר תפעולי LM1458 הוא מגבר תפעולי כפול תכליתי וקווי רשת ההטיה ואספקת החשמל של מגברים תפעוליים כפולים אלה נפוצים. ארבעת המעגלים המשולבים במעגל מחולל הפונקציות הם IC 1a, IC 1b, IC 2a ו- IC 2b. המעגל המשולב IC 1a מחובר כמולטיברטור נאה, מעגל משולב IC 1b מחובר כאינטגרטור, ו- IC 2a מחובר גם כאינטגרטור.
10 מחוללי הפונקציות הטובים ביותר ב- 2020 הם GM Instek SFG-1013 DOS, מחולל פונקציות DIY על ידי JYE Tech FG085, ATTEN ATF20B DDS, Rigol DGI02220 MHz מחולל פונקציות עם הערוץ השני, מחולל פונקציות Eisco Labs - 1 KHz עד 100 kHz, B & K Precision 4011A מחולל פונקציות, JYETech 08503 - מחולל פונקציות דיגיטליות ניידות, מחולל פונקציות שרירותיות Tektronix AFG1062, מחולל פונקציות שרירותיות של קיתלי 3390, ומחולל פונקציות שרירותיות Dig1062Z / מחולל צורות גל שרירותיות.
יתרונות
היתרונות של מחולל הגלים המרובעים הם
- פָּשׁוּט
- קל לתחזוקה
- זוֹל
שאלות נפוצות
1). מהם גלים מרובעים?
הגלים המרובעים הם רשתות בצורת ריבוע הנוצרות על פני האוקיאנוס וגלים אלה ידועים גם כגלים צולבים או גלי ים.
2). מהם סוגי מחוללי האותות?
סוגי מחוללי האותות הם מחוללי תדרים, מחוללי צורות גל שרירותיות, מחוללי מיקרוגל ופונקציות RF, מחולל מגרשים ומחוללי תבניות דיגיטליות.
3). מהם הסוגים השונים של מעגלי מולטיברטור?
ישנם שלושה סוגים של מעגלי מולטיברטור, הם מעגל מולטיברטור מונוסטבל, מעגל רב-ויברטור אסטבי ומעגל רב-ויברטור ביסטאלי.
4). מהו מחולל הפונקציות?
מחולל הפונקציות הוא ציוד או מכשיר המשמש לייצור צורות הגל החשמליות במגוון רחב של תדרים. צורות הגל שנוצרו על ידי מחולל הפונקציות הן גל משולש, גל מרובע, גל סינוס ונסורת.
5). מדוע גלים מרובעים מסוכנים?
הגלים המרובעים יכולים להיות מדהימים ומרתקים למראה אך למעשה, הם מסוכנים לשחיינים וסירות. כששתי קבוצות של מערכות גלים מתנגשות זו בזו זה גורם לצורות או דפוסי גל שנראים כמו ריבועים על פני האוקיאנוס.
במאמר זה ה גל מרובע יתרונות גנרטור, דיאגרמות מעגל של גנרטור גל מרובע ומחולל פונקציות נדונים. הנה שאלה עבורך, מהו מחולל הגלים המרובע הטוב ביותר?
