多谐振荡器电路是电子学领域中非常流行和有用的电路，它是您在学习基本电子学时会了解的最基本的电路。多谐振荡器电路可分为两类，第一类称为单稳态多谐振荡器，第二类称为非稳态多谐振荡器。但是在这个项目中，我们将讨论不稳定的多谐振荡器，有时也称为自由运行的多谐振荡器。
根据定义，不稳定多谐振荡器电路是没有稳定状态的电路。这意味着一旦打开电源，它就会启动，并继续在高和低状态之间振荡，直到关闭电源。当制作这样的Astable多谐振荡器时，最常见的方法是使用555定时器IC。在我们之前的项目之一中，我们使用555定时器IC制作了一个Astable多谐振荡器电路，您可以检查是否正在寻找类似的东西。但是在生产环境中，虽然涉及复杂的电路，但放置更多的IC只会增加BOM成本。一个更简单的解决方案是使用运算放大器生成一个不稳定信号。该电路可用于需要简单方波信号的各种应用中。
因此，在这个项目中，我们将使用运算放大器构建一个简单的Astable Multivibrator，我们将查看所有必要的计算以找出周期，从而可以计算电路的频率和占空比。我们还介绍了基本的运算放大器电路，例如求和放大器，差分放大器，仪表放大器，电压跟随器，运算放大器积分器等。
带运放的这种不稳定多谐振荡器如何工作？
这个问题的答案非常简单，但是要了解这一点，您首先需要了解一个称为施密特触发器电路的电路，施密特触发器的简化电路如下所示。
施密特触发器电路：
上面的示意图显示了具有正反馈的运算放大器电路，当运算放大器配置有正反馈时，通常称为施密特触发器。但是为了简单起见，让我们了解一下施密特触发器电路。
该电路使用分压器在输出电压中使用一个器件，并将其馈送到同相端。但是由于正反馈，输出将持续增长直到达到饱和。
现在，让我们考虑施密特触发器的输出电压等于定义为+ Vsat的正饱和电压，并将该电压的一部分提供给同相端子。
这是+ Vsat x（R2 /（R1 + R2））。现在，如果我们将该方程视为X，则最终方程将变为Xvsat。其中X是反馈电压，我们从分压器获得。现在，当输入电压Vin小于Xvsat处的电压时，输出将处于正饱和电压。因为运算放大器的输出可以用开环增益乘以两端电压之差得出。这是AoL（VCC +-VCC-）。现在，当反相端的电压大于Xvsat时，输出将在负饱和电压下饱和。如果将数字放在上面的等式中，您会发现的。
为了更好地理解，如果我们看一下施密特触发器电路的传递函数，它将看起来像下图所示。
在此，上阈值电压表示为VUT，下阈值电压表示为VLT。如您所见，当输入电压大于上限阈值电压时，输出将从正饱和电压切换为负饱和电压。只要输入小于下限阈值电压，输出就会从负饱和电压切换为正饱和电压。这是施密特触发器电路的基本工作。
在以上所有情况下，我们都从外部提供了所有信号。如果我们借助电容器和电阻器向输入提供反馈，那么我们可以将施密特触发器电路用作非稳态多谐振荡器。您可以在下面看到此运放Astable多谐振荡器电路的原理图。
使用运算放大器工作的Astable Multivibrator：
现在，我们还假定电路的输出处于正饱和电压，这也是因为我们已将电阻器R3作为反馈，电流将开始流过电阻器R3，电容器将开始缓慢充电。如上图所示，它以黑色虚线显示。当电容器电荷达到上限阈值电压时，输出将从正饱和电压切换为负饱和电压。发生这种情况时，电容器将开始向负饱和电压放电。现在，当同相端的电压略高于反相端时，输出将再次从负饱和电压切换为正饱和电压。这样通过充放电过程，该电路可以在输出端生成“不稳定”信号。
在该电路中，时间周期取决于电阻器和电容器的值。它还取决于运算放大器的上限和下限阈值电压。这就是基于运放的Astable多谐振荡器电路的工作原理。现在我们已经了解了基础知识，我们可以继续进行电路的计算了。
基于运放的不稳定多谐振荡器电路的计算
时间周期或简单地说输出频率由电阻器R3，电容器C1的值以及反馈电阻比的值确定。为简单起见，我们以50％的占空比计算电阻器和电容器的值。如果高电压和低电压不同，则占空比可以大于或小于50％。我们将假定电路的输出频率为1KHz。由于频率为1KHz，时间周期T将为1ms，我们可以很容易地从公式T = 1 / F中找出。
要计算时间段，可以使用以下所示的公式。
T = 2RC *登录（（1 + X）/（1-X））
其中R是电阻，C是电容，我们必须使用自然对数函数来计算值。我们必须使用自然对数函数的原因超出了本文的范围，因为为此我们必须证明上面显示的公式。
现在，我们将考虑R1 = R2 = 10K，C = 0.1uF的值，然后找出R3的值。我们知道F = 1KHz。
一旦完成计算，我们便拥有了所有值，现在我们可以继续制作实际电路并用示波器对其进行测试。
构建基于运算放大器的稳定多谐振荡器电路所需的组件
由于这是一个简单的Astable多谐振荡器，因此该项目的组件要求非常简单，您可以从本地的业余爱好商店获得这些组件。组件列表如下。
- LM358运算放大器IC-1
- 10K电阻器-2
- 4.7K电阻-1
- 0.1uF电容器-2
- 1N4007二极管-4
- 1000uF，25V电容器-2
- 4.5V-0-4.5V变压器-1
- 交流电缆-1
- 面包板-1
- 连接线
运算放大器多谐振荡器电路-原理图
用于电路图基于非稳态多谐振荡器电路运算放大器在下面给出。
测试运放不稳定的多谐振荡器电路
上面显示了基于运算放大器的多谐振荡器电路的测试设置。如您所见，我们使用了带有四个二极管和两个电容器的变压器来产生双极性电源，并且我们使用了两个10K电阻，一个4.7K电阻和一个0.1uF电容器来围绕LM358 Op-建立电路。放大器 电路的清晰图像如下所示。
电路完成后，我拔出Hantek示波器来测量频率，它约为920Hz。有点差了，但这是由于电阻和电容器的值。这样，我们结束了该项目。输出快照如下所示。
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