单稳态运算放大器电路详解
单稳态运算放大器电路详解
单稳态运算放大器是一种具有单一稳定状态的电路，广泛应用于电子工程领域。本文将详细介绍单稳态运算放大器的工作原理、电路构成及其应用，帮助读者深入理解这一重要电路类型。
单稳态运算放大器
1、概述
正如我们在之前的文章中所看到的，电路可以根据其稳定的状态数量进行分类。例如，在运算放大器多谐振荡器的文章中，电路有非稳态、单稳态和双稳态版本。本文将重点介绍电路的单稳态形式，特别是运算放大器的实现。
单稳态电路只是一种具有稳定的单一状态的电路。在大多数情况下，这采用电路的形式，该电路接受任意长度的触发脉冲并输出设定长度的脉冲。输出脉冲长度完全由组成电路的元件决定，而不是由输入脉冲决定。例如，如果我们有一个时间常数为 1ms 的单稳态电路，那么无论是 1us 脉冲还是 0.1ms 脉冲触发它都没关系，输出脉冲将始终为 1ms 长。可以使用许多不同的组件来制作这样的电路，例如晶体管、555 定时器和数字逻辑门，但在本教程中，我们将重点关注单稳态运算放大器电路。
图1：单稳态电路框图
如图 1 所示，单稳态多谐振荡器基于电阻器 ® 和电容器 © 电路。这些 RC 电路在电子产品中很常见，并有一个指定的希腊字母 Tau –τ \tauτ来表明这是一个时间常数。改变电阻和电容值会影响电路的时间常数。
2、先前的电路回顾
图2：反相运算放大器
与多谐振荡器教程类似，单稳态运算放大器电路基于施密特比较器。为了修改施密特比较器的功能，它的设置与反相运算放大器类似，但不是将电阻分压器反馈到负输入，而是反馈到正输入。这提供了一种滞后形式，其中阈值根据其所处的状态而变化。
图3：施密特比较器
运放施密特比较器可以看作是一个双稳态电路，因为它有两个稳定状态，V o u t V_{out}Vout 仅稳定在V s + V_{s+}Vs+ 或V s − V_{s-}Vs− 。迟滞由电阻网络定义，但对反相运算放大器具有相反的影响。在这种配置中，运算放大器输出不会将运算放大器输入强制在一起，而是继续放大，直到达到电源轨。因此，当V o u t V_{out}Vout 向V s + V_{s+}Vs+ 电源轨饱和时，正输入端的电压相对于地为正。类似地，当V o u t V_{out}Vout 饱和至V s − V_{s-}Vs− 电源轨时，正输入端的电压相对于地为负。与所有电阻反馈网络一样，它使用如下所示的反馈方程，该反馈值会影响迟滞的功能，并定义输入需要达到比较器切换的点。
图4：用于计算反馈的方程以及施密特比较器生成的图表
请注意，对于上述电路，迟滞值非常低是一个坏主意，因为它可能会导致不稳定和意外切换。类似的电路始终用于微控制器、逻辑和 CPU 的输入。如果您想在家中试验该电路，您始终可以使用电位器代替两个电阻，这样您就可以改变反馈点，但最好将其与固定电阻串联以停止反馈。开关特性。
3、基本单稳态运算放大器电路
图5：基本单稳态运算放大器电路
图 5 显示了基本的单稳态运算放大器电路，我们将用它来描述其功能及其工作原理。该电路由单个输入V t r i g V_{trig}Vtrig 控制，并具有单个输出V o u t V_{out}V