Analoga funktionsgenerator (2 / 13 steg)
Steg 2: Avkoppling Oscillator
Låt oss anta motstånden väljs så att tröskeln spänning Vhövs= 1V. När kretsen initierar, spänningen över C är noll och motsvarigheten kommer järnväg till en av försörjningsspänningar. Låt oss säga att det är + 12V. Då är spänningen på pin 3 + 1V. Motsvarigheten ser detta och fortsätter att leverera + 12 sedan V+> V-. Några aktuella kommer att resa genom R3 och R4 och börja ladda C, orsakar dess spänning att stiga enligt funktionen VC(t)=12*(1-EXP(-t/RC)). När VC går bara över 1V, sedan V+< V- och motsvarigheten kommer att ändra sin produktion staten - 12V. När Vut=-12 volt, sedan Vhövs=-12*R1/(R1+R2), eller för vårt scenario, Vhövs=-1V. Så nu ser motsvarigheten V-= + 1V V+=-1V. Kondensatorn kommer att fullgöra genom R3 + R4 och polvändning tills V-=-1V, där motsvarigheten kommer att byta till + 12V utgång igen. Denna process fortsätter om och om igen, och har en frekvens av ungefär f=(R1+R2)/(4*R1*C*(R3+R4)). Ett anmärkningsvärt inslag av detta förhållande är att det är helt oberoende av matningsspänningen av motsvarigheten. Det är enbart en funktion av de passiva komponenter som du väljer.
En fördel med att använda en avkoppling oscillator är att det är möjligt att få en ungefärlig triangel våg samtidigt som det är att göra en fyrkantsvåg. Denna signal är spänningen över kondensatorn. Som jag sade tidigare, följer denna signal faktiskt en exponentiell kurva. Men om vi gör Vhövs mycket mindre än matningsspänningen (av runt en faktor 10), då kurvan ganska väl kan approximeras av en rak linje. För dig med erfarenhet Taylor serien, är vi i huvudsak att välja "t" att vara liten och tar första order (linjär) tillnärmning av den exponentiella. Med andra ord, om vi gör Vhövs tillräckligt små, får vi två signaler för priset av en.
Kan du säga, "men detta är inte en komparator är det en op-förstärkare!" men de är i princip samma sak. OP-förstärkare är utformade med negativ feedback i åtanke och är vanligen långsammare, men de kan användas för att göra spänning jämförelser. Jag valde att använda TL08x serien op förstärkare eftersom de är billiga, mycket bättre än 741s, har en relativt hög slew rate (hastighet) och har JFET ingångar (hög inimpedans), så de är verkligen perfekt hobby op-förstärkaren. Jag har testat denna grundläggande krets upp till frekvenser av ca 350 kHz med ganska bra resultat, men signalen börjar att bryta ner någonstans runt 500 KHz. Op-amp är bara inte tillräckligt snabbt. Oscillatorn själv kan förbättras med en hög hastighet komparator, men denna förbättring skulle försvinna senare ner linjen i funktionsgenerator så jag valde att bara använda op-förstärkaren.
Om du vill ha lite extra fart, kan du alltid försöka hitta en hög hastighet op-amp. Tillverkarna försöker kontrollera att pin-outs är ungefär samma för liknande enheter, så det borde bara vara en fråga om ansluta en olika chip till IC-uttaget. TL084s har en massa 13V/µs och ett chip med en högre slew rate bör ha en proportionellt högre maximala frekvensen utgång. Till exempel TLE2144CN har en identisk pin-out, kostar $4,90 varje och påstår sig ha en slew rate på 45V/µs och bör därför kunna få upp till 300 kHz * 45/13 = 1,04 MHz på ett tillförlitligt sätt. Jag ansåg detta alternativ, och jag kan uppgradera någon gång, men kom bara ihåg att ju högre frekvens, desto mer sannolikt din signal blir förvrängd eller förstöras av herrelösa impedanser i kretsen. Med andra ord, finns det ingen garanti för att spendera de extra pengarna gör allt för dig.