ఆప్ ఉపయోగించి రిలాక్సేషన్ ఓసిలేటర్

ఆపరేషనల్ యాంప్లిఫైయర్ ఎలక్ట్రానిక్స్లో అంతర్భాగం, మరియు మేము గతంలో వివిధ ఆప్-ఆంప్ ఆధారిత సర్క్యూట్లలో ఆప్-ఆంప్స్ గురించి తెలుసుకున్నాము మరియు ఆప్-ఆంప్ మరియు ఇతర ఎలక్ట్రానిక్స్ భాగాలను ఉపయోగించి అనేక ఓసిలేటర్ సర్క్యూట్లను నిర్మించాము.

ఓసిలేటర్ సాధారణంగా ఒక సర్క్యూట్‌ను సూచిస్తుంది, ఇది సైన్ వేవ్ లేదా స్క్వేర్ వేవ్ వంటి ఆవర్తన మరియు పునరావృత ఉత్పత్తిని ఉత్పత్తి చేస్తుంది. ఓసిలేటర్ ఒక యాంత్రిక లేదా ఎలక్ట్రానిక్ నిర్మాణం, ఇది కొన్ని వేరియబుల్స్ ఆధారంగా డోలనాన్ని ఉత్పత్తి చేస్తుంది. ఇంతకుముందు ఆర్‌సి ఫేజ్ షిఫ్ట్ ఓసిలేటర్, కోల్‌పిట్స్ ఓసిలేటర్, వీన్ బ్రిడ్జ్ ఓసిలేటర్ వంటి అనేక ప్రసిద్ధ ఓసిలేటర్ల గురించి తెలుసుకున్నాము. ఈ రోజు మనం రిలాక్సేషన్ ఆసిలేటర్ గురించి నేర్చుకుంటాము.

ఒక సడలింపు ఓసిలేటర్ ఒకటి ఇది సంతృప్తి ప్రాంతాలు దిగువన అన్ని ఉంది:

• ఇది అవుట్పుట్ వద్ద సైనూసోయిడల్ కాని తరంగ రూపాన్ని (వోల్టేజ్ లేదా ప్రస్తుత పరామితి) అందించాలి.
• ఇది అవుట్పుట్ వద్ద త్రిభుజాకార, స్క్వేర్ లేదా దీర్ఘచతురస్రాకార తరంగం వంటి ఆవర్తన సిగ్నల్ లేదా పునరావృత సిగ్నల్‌ను అందించాలి.
• సడలింపు ఓసిలేటర్ యొక్క సర్క్యూట్ తప్పనిసరిగా సరళంగా ఉండాలి. అంటే సర్క్యూట్ రూపకల్పనలో ట్రాన్సిస్టర్, మోస్ఫెట్ లేదా OP-AMP వంటి సెమీకండక్టర్ పరికరాలు ఉండాలి.
• సర్క్యూట్ రూపకల్పనలో కెపాసిటర్ లేదా ఇండక్టర్ వంటి శక్తిని నిల్వ చేసే పరికరం కూడా ఉండాలి, ఇది ఒక చక్రాన్ని ఉత్పత్తి చేయడానికి నిరంతరం ఛార్జ్ చేస్తుంది మరియు విడుదల చేస్తుంది. అటువంటి ఓసిలేటర్ కోసం డోలనం యొక్క పౌన frequency పున్యం లేదా కాలం వాటి సంబంధిత కెపాసిటివ్ లేదా ప్రేరక సర్క్యూట్ యొక్క సమయ స్థిరాంకంపై ఆధారపడి ఉంటుంది.

రిలాక్సేషన్ ఓసిలేటర్ యొక్క పని

రిలాక్సేషన్ ఆసిలేటర్ గురించి బాగా అర్థం చేసుకోవడానికి, మొదట క్రింద చూపిన సరళమైన యంత్రాంగం యొక్క పనిని పరిశీలిద్దాం.

ఇక్కడ చూపిన విధానం ప్రతి ఒక్కరూ తమ జీవితంలో అనుభవించిన ఒక దృశ్యం. రెండు చివర్లలో మాస్ అనుభవించే గురుత్వాకర్షణ శక్తిని బట్టి ప్లాంక్ ముందుకు వెనుకకు కదులుతుంది. సరళంగా చెప్పాలంటే, సీసా 'మాస్' యొక్క పోలిక మరియు ఇది ప్లాంక్ యొక్క రెండు చివర్లలో ఉంచిన వస్తువుల ద్రవ్యరాశిని పోల్చి చూస్తుంది. కాబట్టి ఏ వస్తువులలో ఎక్కువ ద్రవ్యరాశి ఉందో భూమికి సమం అవుతుంది, అయితే తక్కువ ద్రవ్యరాశి వస్తువు గాలికి ఎత్తివేయబడుతుంది.

ఈ సీసా సెటప్‌లో, చిత్రంలో చూపిన విధంగా మనకు ఒక చివర స్థిర ద్రవ్యరాశి 'M' మరియు మరొక చివర ఖాళీ బకెట్ ఉంటుంది. ఈ ప్రారంభ స్థితిలో 'M' ద్రవ్యరాశి భూమికి సమం చేయబడుతుంది మరియు పైన చర్చించిన సీసా సూత్రం ఆధారంగా బకెట్ గాలిలో వేలాడదీయబడుతుంది.

ఇప్పుడు, ఖాళీ బకెట్ పైన ఉంచిన ట్యాప్‌ను ఆన్ చేస్తే, నీరు ఖాళీ బకెట్‌ను నింపడం ప్రారంభిస్తుంది మరియు తద్వారా మొత్తం సెటప్ యొక్క ద్రవ్యరాశి పెరుగుతుంది.

మరియు బకెట్ పూర్తిగా నిండిన తర్వాత, బకెట్ వైపు ఉన్న మొత్తం ద్రవ్యరాశి మరొక చివర ఉంచిన స్థిర ద్రవ్యరాశి 'M' కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది. కాబట్టి ప్లాంక్ అక్షం వెంట కదులుతుంది, తద్వారా మాస్ 'M' ను ఎయిర్లైఫ్ చేస్తుంది మరియు నీటి బకెట్ను గ్రౌండింగ్ చేస్తుంది.

బకెట్ భూమిని తాకిన తర్వాత, బకెట్‌లో నిండిన నీరు చిత్రంలో చూపిన విధంగా పూర్తిగా భూమిపైకి చిమ్ముతుంది. చిందిన తరువాత, స్థిర ద్రవ్యరాశి 'M' తో పోలిస్తే బకెట్ వైపు మొత్తం ద్రవ్యరాశి మళ్లీ తక్కువగా మారుతుంది. కాబట్టి మళ్ళీ ప్లాంక్ అక్షం వెంట కదులుతుంది, తద్వారా మరో నింపడం కోసం బకెట్‌ను మళ్లీ గాలికి మారుస్తుంది.

నింపడం మరియు చిందించడం యొక్క ఈ చక్రం బకెట్ నింపడానికి నీటి వనరు ఉన్నంత వరకు పెరుగుతూనే ఉంటుంది. మరియు ఈ చక్రం కారణంగా, ప్లాంక్ ఆవర్తన వ్యవధిలో అక్షం వెంట కదులుతుంది, తద్వారా డోలనం అవుట్‌పుట్ లభిస్తుంది.

ఇప్పుడు, యాంత్రిక భాగాలను విద్యుత్ భాగాలతో పోల్చి చూస్తే, మనకు ఉంది.

• బకెట్‌ను కెపాసిటర్ లేదా ఇండక్టర్ అయిన శక్తిని నిల్వ చేసే పరికరంగా పరిగణించవచ్చు.
• సీసా అనేది కంపారిటర్ లేదా కెపాసిటర్ మరియు రిఫరెన్స్ యొక్క వోల్టేజ్లను పోల్చడానికి ఉపయోగించే ఒక ఆప్-ఆంప్.
• కెపాసిటర్ విలువ యొక్క నామమాత్ర పోలిక కోసం రిఫరెన్స్ వోల్టేజ్ తీసుకోబడుతుంది.
• ఇక్కడ నీటి ప్రవాహాన్ని విద్యుత్ చార్జ్ అని పిలుస్తారు.

రిలాక్సేషన్ ఆసిలేటర్ సర్క్యూట్

పై సీసా మెకానిజం కోసం మేము సమానమైన ఎలక్ట్రికల్ సర్క్యూట్‌ను గీస్తే, క్రింద చూపిన విధంగా మేము రిలాక్సేషన్ ఆసిలేటర్ సర్క్యూట్‌ను పొందుతాము :

ఈ Op-amp రిలాక్సేషన్ ఆసిలేటర్ యొక్క పనిని ఈ క్రింది విధంగా వివరించవచ్చు:

• ట్యాప్ ఆన్ చేసిన తర్వాత, నీరు నీటి బకెట్‌లోకి ప్రవహిస్తుంది, తద్వారా నెమ్మదిగా నింపుతుంది.
• నీటి బకెట్ పూర్తిగా నిండిన తరువాత, బకెట్ వైపు ఉన్న మొత్తం ద్రవ్యరాశి మరొక చివర ఉంచిన స్థిర ద్రవ్యరాశి 'M' కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది. ఇది జరిగిన తర్వాత, ప్లాంక్ దాని స్థానాలను మరింత రాజీ ప్రదేశానికి మారుస్తుంది.
• నీరు పూర్తిగా చిందిన తరువాత, స్థిర ద్రవ్యరాశి 'M' తో పోలిస్తే బకెట్ వైపు మొత్తం ద్రవ్యరాశి మళ్లీ తక్కువగా మారుతుంది. కాబట్టి షాఫ్ట్ మళ్ళీ దాని ప్రారంభ స్థానానికి వెళుతుంది.
• మునుపటి తొలగింపు తర్వాత మరోసారి బకెట్ నీటితో నిండిపోతుంది మరియు కుళాయి నుండి నీరు ప్రవహించే వరకు ఈ చక్రం ఎప్పటికీ కొనసాగుతుంది.

పై కేసు కోసం మేము గ్రాఫ్‌ను గీస్తే, అది క్రింద ఉన్నట్లు కనిపిస్తుంది:

ఇక్కడ,

• ప్రారంభంలో, కంపారిటర్ యొక్క అవుట్పుట్ ఎక్కువగా ఉందని మేము భావిస్తే, ఈ సమయంలో కెపాసిటర్ ఛార్జింగ్ అవుతుంది. కెపాసిటర్ యొక్క ఛార్జింగ్తో, దాని టెర్మినల్ వోల్టేజ్ క్రమంగా పెరుగుతుంది, ఇది గ్రాఫ్లో చూడవచ్చు.
• కెపాసిటర్ టెర్మినల్ వోల్టేజ్ ప్రవేశానికి చేరుకున్న తర్వాత, గ్రాఫ్‌లో చూపిన విధంగా కంపారిటర్ అవుట్పుట్ అధిక నుండి తక్కువకు వెళ్తుంది. మరియు కంపారిటర్ అవుట్పుట్ ప్రతికూలంగా ఉన్నప్పుడు, కెపాసిటర్ సున్నాకి విడుదల చేయడం ప్రారంభిస్తుంది. ప్రతికూల అవుట్పుట్ వోల్టేజ్ ఉన్నందున కెపాసిటర్ పూర్తిగా విడుదల అయిన తరువాత, అది మళ్ళీ వ్యతిరేక దిశలో తప్ప ఛార్జ్ చేస్తుంది. ప్రతికూల అవుట్పుట్ వోల్టేజ్ కారణంగా మీరు గ్రాఫ్లో చూడగలిగినట్లుగా, కెపాసిటర్ వోల్టేజ్ కూడా ప్రతికూల దిశలో పెరుగుతుంది.
• కెపాసిటర్ ప్రతికూల దిశలో గరిష్టంగా వసూలు చేసిన తర్వాత, కంపారిటర్ అవుట్పుట్‌ను నెగటివ్ నుండి పాజిటివ్‌కు మారుస్తుంది. అవుట్పుట్ సానుకూల చక్రానికి మారిన తర్వాత, కెపాసిటర్ ప్రతికూల మార్గంలో విడుదల చేస్తుంది మరియు గ్రాఫ్‌లో చూపిన విధంగా సానుకూల మార్గంలో ఛార్జీలను పెంచుతుంది.
• కాబట్టి సానుకూల మరియు ప్రతికూల మార్గాల్లో కెపాసిటర్ ఛార్జ్ మరియు ఉత్సర్గ చక్రం కంపారిటర్ పైన చూపిన అవుట్పుట్ వద్ద చదరపు వేవ్ సిగ్నల్ను ఉత్పత్తి చేస్తుంది.

రిలాక్సేషన్ ఓసిలేటర్ యొక్క ఫ్రీక్వెన్సీ

స్పష్టంగా డోలనం యొక్క పౌన frequency పున్యం సర్క్యూట్లో C1 మరియు R3 యొక్క సమయ స్థిరాంకంపై ఆధారపడి ఉంటుంది. C1 మరియు R3 యొక్క అధిక విలువలు ఎక్కువ ఛార్జ్ మరియు ఉత్సర్గ రేట్లకు దారి తీస్తాయి, తద్వారా తక్కువ ఫ్రీక్వెన్సీ డోలనాలను ఉత్పత్తి చేస్తుంది. అదేవిధంగా, చిన్న విలువలు అధిక పౌన frequency పున్య డోలనాలను ఉత్పత్తి చేస్తాయి.

అవుట్పుట్ తరంగ రూపం యొక్క ఫ్రీక్వెన్సీని నిర్ణయించడంలో ఇక్కడ R1 మరియు R2 కూడా కీలక పాత్ర పోషిస్తాయి. సి 1 వరకు ఛార్జ్ చేయాల్సిన వోల్టేజ్ పరిమితులను అవి నియంత్రిస్తాయి. ఉదాహరణకు, థ్రెషోల్డ్ 5 వికి సెట్ చేయబడితే, సి 1 వరుసగా 5 వి మరియు -5 వి వరకు ఛార్జ్ చేసి విడుదల చేయాలి. మరోవైపు, ప్రవేశ స్థాయి 10 వికి సెట్ చేయబడితే, 10 వి మరియు -10 వికి ఛార్జ్ చేయడానికి మరియు విడుదల చేయడానికి సి 1 అవసరం.

కాబట్టి రిలాక్సేషన్ ఆసిలేటర్ ఫ్రీక్వెన్సీ ఫార్ములా ఇలా ఉంటుంది:

f = 1/2 x R ₃ x C ₁ x ln (1 + k / 1 - k)

ఇక్కడ, K = R ₂ / R ₁ + R ₂

రెసిస్టర్లు R1 మరియు R2 ఒకదానికొకటి సమానంగా ఉంటే, అప్పుడు

f = 1 / 2.2 x R ₃ x C ₁

రిలాక్సేషన్ ఓసిలేటర్ యొక్క అప్లికేషన్

రిలాక్సేషన్ ఆసిలేటర్‌ను ఇక్కడ ఉపయోగించవచ్చు:

• సిగ్నల్ జనరేటర్లు
• కౌంటర్లు
• మెమరీ సర్క్యూట్లు
• వోల్టేజ్ కంట్రోల్ ఓసిలేటర్లు
• ఫన్ సర్క్యూట్లు
• ఓసిలేటర్లు
• మల్టీ-వైబ్రేటర్లు.