نوسان ساز ها در پاک کردن وتولید مغناطیسی در ضبط مغناطیسیو زمانبندی پالسهای ساعت در کار های دیجیتال به کار می روند.بسیاری از وسایل اندازهگیری الکترونیکی مثل ظرفیت سنج ها نوسان ساز دارند.
نوسان ساز های سینوسی انواع مختلفی دارند اما همه آنها از دو بخش اساسی تشکیل میشوند:
بخش تعیین کننده فرکانس که ممکن است یک مدار تشدید یا یک شبکه خازن مقاومتیباشد.مدار تشدید بسته به فرکانس لازم می تواند ترکیبی از سلف و خازن فشرده طولیازخط انتقال یا تشدید کننده حفره ای باشد.البته شبکه های خازن مقاومتی فرکانس طبیعیندارندولی می توان از جابه جایی فاز آنها برای تعیین فرکانس نوسان استفاده کرد.
دوم بخش نگهدارنده که انرژی رابه مدار تشدید تغذیه می کند تا آن را در حالتنوسان نگه دارد.بخش نگه دارنده به یک تغذیه نیاز دارد. در بسیاری از نوسان ساز هااین قسمت قطعه ای فعال مثل یک ترانزیستور است که پالسهای منظمی را به مدار تشدیدتغذیه می کند.
شکل دیگری از بخش نگهدارنده تشدید نوسان ساز یک منبع با مقاومت منفی یعنی قطعهیا مداری الکترونیکی است که افزایش ولتاز اعمال شده به آن سبب کاهش جریان آن میشود. قطعات نیمه رسانا یا مدار های متعددی وجود دارند که دارای چنین مشخصه ایهستند.
سه دسته مشخص از نوسان ساز ها را می توان دسته بندی کرد که در ادامه این مقالهتوضیح خواهم داد:
نوسان ساز های فید بک مثبت
ابتدا بهتر می دانم تا کمی در باره فید بک توضیح بدهم
به طور کلی هر سیستم دارای ورودی و خروجی می باشد حا لا اگر بنا به هر علتیمقداری از خرو جی را با ورودی ها ترکیب کرده و وارد یک سیستم کنیم به این کار فیدبک گفته می شود که کار برد های فراوانی در دنیای تکنولوژی دارد برای نمونه از فیدبک برای کنترول فرایند یک سیستم استفاده می شود مثلاَ در هنگام راه رفتن شما یکسیستم(خیلی مدرن) هستید که اطلاعات را با چشم خود گرفته و به مغز می فرستید ودرآنجا پردازش شده تصمیم می گیرید که چه کار کنید اما در مورد فید بک مثبت با یدبگویم که دو نوع فید بک را می توان در نظر گرفت منفی و مثبت. در فید بک مثبت که یکمثال جالب از آن را در بالا برایتان بیان کردم هدف اغلب کنترول یک فرایند است یکمثال دیگر فرض کنید یک ظرف از مایعی که در حال جوشیدن است در تماس با یک منبع گرمامثل شعله گاز قرار دارد با گرم شدن بیش از حد مایع از ظرف بیرون می ریزد وآتش را کممی کند و دمای مایع را کاهش می دهد وبا کاهش دمای ما یع آتش دوباره احیا می شودومایع دو باره گرم شده وسر ریز می کند و دوباره ... اما در فید بک مثبت خرو جی بهورودی اضافه می شود واز فید بک مثبت به همین دلیل برای تشدید استفاده می شود همانمثال قبل را در نظر بگیرید با یک مایع آتشزا این بار با گرم شدن مایع و سر ریز آنآتش شدشدتر می شود وهمین طور تا آخر.
نکته مهم این است که در دنیای مادی همه چیز روبه میرایی و مردن میرود (ای روزگارنا مراد)وچیز هایی مثل اصطکاک همیشه(بعضی موقع های بیشتر)مزاحم هستند در باره نوسانهم میرایی باعث کاهش دامنه نوسان و از بین رفتن آن می شود بنا براین از فید بک مثبتبرای جبران این میرایی استفاده می کنیم.
انواع مختلفی از نوسان ساز ها که از فید بک مثبت استفاده می کنند وجود دارد.
نوسان ساز هارتلی
این نوسان ساز نمونه ای از نوسان ساز های فرکانس پایین است که با استفاده ازمدار فرکانس را تعیین می کند ویک ترانزیستور نیز تامین کننده پالس های نگه دارندهاست.مدار شکل زیر یک تقویت کننده امیتر مشترک را نشان می دهد که مدار بین کلکتور وبیس آن متصل شده است سر وسط سلف به طور موثر به امیتر متصل شده است (مقاومت منبعتغذیه برابر صفر فرض می شود). تقویت کننده امیتر مشترک سیگنال ورودی خود را معکوسمی کند و سیگنال خروجی آن با سر وسط زمین شده سلف قبل از اعمال به بیس معکوس میشود.در نتیجه در این مدار ورودی را خود تقویت کننده تا مین می کند. یعنی فید بکمثبت قابل تو جهی که وجود دارد باعث ایجاد نوسان می شود و دامنه سیگنال (در فر کانستشدید ) به سرعت افزایش می یابد.پالسهای ناشی از جریان بیس را پر می کنند در نتیجهجهت ولتاژ تو لید شده بیس را به طور منفی بایاس می کند با افزایش دامنه سیگنالولتاز دو سر نیز زیاد می شود تا به حالت تعادل بر سد. حالت تعادل زمانی روی می دهدکه اتلاف مدار ناشی از بار شدن خروجی مقاومت اهمی و جریان بیس با انرژی وارد شده ازکلکتور به این خازن برابرشود.در این شرایط نهایی ترانزیستور می تواند به خوبی دربیشتر قسمتهای سیکل قطع باشد ودر هر قله مثبت بیس پالس ناگهانی به جریان بیس(وجریان کلکتو)اعمال شود.در فاصله زمانی بین دو فله متوالی از طریق شروع به تخلیهمی کند. اما اگر یک ثابت زمانی در مقایسه با زمان تناوب نوسان بزرگ باشد مقدار کمیاز ولتاژ دو سر در این فاصله زمانی از بین می رود و می توان را به عنوان یک منبعثابت بایاس منفی در نظر گرفت . در بسیاری از نوسان ساز ها از این روش بایاس کردناستفاده می شود. این روش دارای مزیت جبران سازی برای هر گونه افت دامنه نوسان دراثر افزایش بار خروجی یا افت ولتاژ منبع تغذیه است.کاهش دامنه نوسان باعث کاهشبایاس می شود به طوری که ترانزیستور پالس های جریان بزرگتری برای ثابت نگه داشتندامنه می گیرد.
نو سان ساز کلپیتس
نکته مهم در شکل بالانیاز به وجود سه اتصال میان مدار تنظیم شده و ترانزیستوربرای ایجاد فید بک مثبت است. امیتر به سر وسط سلف متصل می شود ولی می توان آن را بهصورت معادل با استفاده از دو خازن برابر به طور سری مانند شکل بعد به شاخه خازنیمدار متصل کرد.در این نوسان ساز از یک فت اتصالی با مقاومت در مدار درین استفادهشده و مدار با خازن به در ین متصل شده است. بنا بر این مدار بر خلاف تغذیه مستقیمشکل اول به طور موازی تغذیه می شود.
خازن های تعیین کننده فرکانس و با خازن های ورودی و خروجی ترانزیستور موازیهستند و در نتیجه این خازنها در تعیین فر کانس نوسان نیز تاثیر دارند. با بزرگترکردن و تا حد امکان تاثیر این خازنها به حد اقل می رسد.از سوی دیگر اگربه نوسانی بافر کانس بالا نیاز باشد خازنهای تنظیم باید خیلی کوچک باشند. در این موارد می تواناز خازنهای ورودی و خروجی ترانزیستور به جایواستفاده کرد. یک خازن متغییر کوچکمانند شکل سوم برای تنظیم به دو سر سلف متصل می شود. در این مدار نیز که با پالسهایجریان گیت شارژ و از طریق تخلیه می شود به طور خود کار بایاس لازم را تامین می کند. برای آنکه امکان زمین شدن سر متغییر خازن (و در نتیجه بیس ترانزیستور) وجود داشتهباشد یک چوک با امپدانس زیاد در فر کانس کار به مدار امیتر افزوده می شود.
هر سه نوسان ساز بالا که شرح دادم در کلاس برای دامنه های نوسان بزرگ عمل میکنند. برای به دست آوردن شکل موج سینوسی خروجی را باید از مدار گرفت. مثلا با سیمپیچی که مانند شکل اول و دوم به طور القایی به مدار متصل می شود.اگر خروجی از خودترانزیستور گرفته شود مثلا از مقاومتی در مدار امیتر یا سورس قطار پالسی با فر کانستکراری برابر با فرکانس تشدید به دست می آید.
نوسان ساز راینارتز
این نوسان ساز چون زیاد در گیرنده های ترانزیستوری استفاده می شود باید حتما دربارش می نوشتم.در این مدار فید بک مثبت با اتصال مدار کلکتور به مدار امیتر باالقای متقابل وتامین می شود. و هر دوبه مدار تعیین کننده فرکانسنیز متصل هستند. ایننوسان ساز به روش تقسیم ولتاژ پایدار می شود ولی همانطور که نشان داده شده است اثربازوی پایینی مقسم ولتاژ باید با خازن کم مقاومتی خنثی شود تا سیگنال تولید شده دردوسرمستقیما بین بیس و امیتر اعمال شود . در نگاه اول به نظر می رسد که بخش تعیینکننده فرکانس در نوسان ساز راینرتز چهار اتصال دارد ولی اتصال مثبت و منفی منبعتغذیه در واقع مشترک هستند زیرا امپدانس منبع در فرکانس نوسان ناچیز است یا بهتراست که چنین باشد.
نوسان ساز کنترل شده کریستالی
و اما از همه مهمتر که حتما باید در باره ا ش بدانید این مورد است چون در بعضیکاربرد ها لازم که نوسان ساز پایداری فرکانسی زیادی داشته باشد یعنی یک فر کانسثابت را بدون وابستگی به عوامل دیگر تولید کند مثل منبع موج حامل در فرستنده ها اگرکنترل تلویزیون را دیده باشید احتمالا یک قطعه مکعبی زرد رنگ(کریستال) را در آندیده اید یا مدار تلویزیون یا بعضی رادیو ها واز دیگر جاهایی که این نوسان ساز بهکار می رود منابع تولید کننده پالسهای ساعت در کامپیوتر ها و سیستم های دیجیتال است . روش رایج برای به دست آوردن پایداری فرکانسی لازم استفاده از کریستال پیزوالکتریکبرای کنترل فرکانس نوسان است .چنینکریستالهایی(بسته به ابعاد و شکلشان)دارای فرکانستشدید طبیعی هستنددر عمل کریستال بین دو صفحه فلزی نصب می شود که اتصال الکتریکی باکریستال را ایجاد می کند . را ه های متعددی بزای اتصال کریستال به مدار نوسان سازوجود دارد.که یک نمونه از آن در شکل بعدی آمده است در این شکل کریستال بین کلکتور وبیس ترانزیستور وصل شده تا نوسان ساز کلپیتس را تشکیل دهد . خازنهای داخلی کلکتوربیس و بیس امیتر فید بک مثبت را تامیین می کنند. مدار کلکتور نیازی به تنظیم نداردسیم پیچ ثانویه ترانسفور ماتور نقطه ی خروجی را ایجاد می کند.
نوسان سازهای مقاومت منفی
همان طور که گفتم اگریک مدار تشدید به منبعی با مقاومت منفی مناسب متصل شودنوسان خواهد کرد. که تفاوت آن با نوسان ساز هایی که قبلا گفتم این است که تنها بهدو اتصال به بخش تعیین کننده فرکانس نیاز دارد.منظور از مقاومت منفی قطعه ای است کهمشخصه انقالی آن(نمودار ولتاژ _جریان) حد اقل در یک محدوده ی کو چک شیب منفی داشتهباشد یعنی با افزایش ولتاژ لا اقل در بعضی از ناحیه های ولتاژی جریان آن کاهشیابدویا با افزایش جریان ولتاژ آن کاهش یابد.این عنصر می تواند یک قطعه خواص یا یکمدار باشد که یکی با کلی فکر طراحی کرده.
برای استفاده از یک مقاومت منفی در یک نوسان ساز از این نوع باید مقدار مقاومتمنفی برابر مقدار مقاومت مثبت مدار تشدید متصل به آن باشد.
چون اصولا چیزی که باعث میرایی دامنه نوسان می شود مقاومت مثبت است(ای عنصرمزاحم)و تمام این قصه ها که گفتیم خلا صه اش این بود که چه طور این میرایی را جبرانکنیم حا لا یک عنصر مطلوب مثل مقا ومت منفی را داریم که اثر میرایی مقاومت مثبت رااز بین می برد.
دیود تونل
یکی ازقطعات نیمه رسانا که مشخصه اش یک مقاومت منفی را نشان می دهد دیودتونل است . این قطعه یک دیود است که غلظت ناخالصی درآن بسیار زیاد وپیوند آنبسیارنازک است. شکست در دیود تونل در مقاذیر بایاس معکوس خیلی پایین اتفاق می افتدو در نتیجه ناحیه ی مقاومت معکوس زیاد وجود ندارد.شیب منفی در بایاس مستقیم کممعمولا بین0.1 تا 0.3 ولت ایجاد می شود.(از این جا به بعد چند خط حرف بیخود...)_اینمشخصه جالب و عجیب ومفیدو..به دلیل نفوذ در سد پتانسیل در پیوند با الکترونهایی کهانرژی کافی برای عبور از این سد ندارند به وجود می آید. این اثر معروف به اثر تونلدر فیزیک کلاسیک غیر قابل توجیه است ولی با مکانیک کوانتومی قابل توضیح است . دیودهای تونل را می توان باظرفیت خیلی کمی تولید کرد و نوسان ساز هایی که با آن کار میکنند در فرکانسهای چند مگا هرتزی قابل ساخت هستند برای به دست آوردن بیشترین مقدارخروجی (یا همان به قول دانشجویان متعال برق ماکزیمم سویینگ متقارن) باید نقطه کاردر وسط ناحیه مقاومت منفی قرار داده شود واضح است که دامنه خروجی کمتر از یک ولت میباشد.
نوسان ساز پوش_ پول
مشخصه مقاومت منفی را می توان از یک مدار دو ترانزیستوری نیز به دست آورد. نمونه این مدار در شکل زیر نشان داده شده است که اساس آن از یک ملتی ویبراتوراستابل تشکیل می شود.اگر ترکیب وجود نداشته باشد شکل موج مربعی خروجی در هر دوکلکتور تولید خواهد کرد و ترانزیستورهابه طور متناوب بین قطع و اشباع تغییر وضعیتخواهند داد. وجود مدار تنظیم شده این عملکرد را اصلاح می کند زیرا سلف در فرکانسهای پایین مسیری با امپدانس کم میان کلکتور ها ایجاد می کند در حالی که خازنها اینکار را در فرکانس های بالا انجام می دهند که هر دو عملکرد معمولی مولتی ویبراتور راتحت تاثیر قرار خواهد داد عملکرد مدار منطبق بر فرکانس تشدید مدار تنظیم شده است کهدر آن مدار تنظیم شده بیشترین امپدانس را دارد و در نتیجه خروجی مدار سینوسی است دراین فرکانس مقاومت موثر میان کلکتورها تقریبا برابر است که قابلیت هدایت متقابلترانزیستور هاو تضعیف مدار های تزویج میان ترانزیستور هاست . یکی از این مدار هایتزویج است ولی با خازن ورودی موازی است و این امر می تواند در تضعیف مدار تاثیربگذارد . برای ایجاد نوسان باید مقاومت دینامیکی مدار بیشتر از باشد.
نظرات شما عزیزان:
<-PollName->
خبرنامه وب سایت:
آمار
وب سایت:
تبادل
لینک هوشمند
