الرئيسية
البوابة
أحدث الصور
التسجيل
دخول
رؤوف- المساهمات : 95
نقاط : 11
السٌّمعَة : 11
تاريخ التسجيل : 14/08/2018
المذبذبات (Oscillators)
الثلاثاء أغسطس 14, 2018 3:31 am
المذبذبات (Oscillators)
أما الاستخدام الآخر للترانزستور والذي لا يقل أهمية عن المضخمات فهو في دوائر المذبذبات التي تقوم بتوليد إشارات كهربائية جيبية (sinusoidal signals) أو غير جيبية وبترددات محددة أو متغيرة. والمذبذب هو عبارة عن مضخم يتم تغذية جزء من إشارة خرجه إلى دخله بما يسمى التغذية الراجعة (feedback) وإذا ما تحققت شروط معينة فإن المضخم يبدأ بتوليد إشارة متناوبة على خرجه بدون وجود إشارة خارجية على دخله. ويتم تحديد التردد للإشارة التي يولدها المذبذب باستخدام طرق عدة أهمها استخدام دوائر الرنين العادية (resonant circuits) المكونة من الملفات والمكثفات حيث تساوي قيمة التردد المتولد قيمة تردد الرنين إذا ما تحققت شروط التذبذب
عيوب استخدام دوائر الرنين العادية في المذبذبات
ومن عيوب استخدام دوائر الرنين العادية في المذبذبات أن الترددات التي تولدها غير دقيقة بسبب عدم دقة قيم المكثفات والملفات المستخدمة فيها وكذلك تأثر قيمها بتغير درجة الحرارة وتغير مواصفات المواد التي تدخل في تركيبها مع مرور الزمن. وإذا ما تم استخدام البلورات (crystals) كدوائر رنين في هذه المذبذبات بدلا من دوائر الرنين العادية فإن تردد المذبذب يتحدد من تردد البلورة والذي له قيمة بالغة الدقة ويطلق على هذا النوع اسم المذبذبات البلورية (crystal oscillators
البلورة
هي عبارة عن شريحة رقيقة من مواد بلورية تمتلك الخاصية الكهروضغطية (piezoelectric effect) توضع بين لوحين معدنيين وتتصرف هذه البلورة عند وضعها في دائرة مذبذب كدائرة رنين يتحدد ترددها من سمك الشريحة. وتتوفر البلورات بترددات تبدأ بقيم أقل من الميغاهيرتز وقد تصل إلى ما يزيد عن مائة ميغاهيرتز ولا يكاد يخلو أي مذبذب من مثل هذه البلورات نظرا لدقتها العالية مما أنعكس إيجابيا على أداء الأنظمة التي تستخدمها وخاصة أنظمة الاتصالات. أما المذبذبات التي أحدثت ثورة في أنظمة الاتصالات الحديثة فهي المسماة المذبذبات المحكومة بالجهد ( voltage-controlled oscillators (VCO)) ففي هذه المذبذبات يمكن التحكم بقيمة التردد من خلال جهد يسلط على ثنائي المكثف المتغير (varactor or varicap diode) والذي يتم وصله كجزء من دائرة الرنين العادية
طرق تغيير المذبذبات العادية
لقد كانت الطريقة اليدوية هي الطريقة الوحيدة لتغيير تردد المذبذبات العادية وذلك من خلال تغيير مواسعة المكثف بطريقة ميكانيكية ولكن مع اختراع المذبذبات المحكومة بالجهد أصبح بالإمكان تغيير تردد المذبذب من خلال تغيير الجهد المسلط عليه بطرق آلية. ومع استخدام المذبذبات المحكومة بالجهد في مستقبلات أنظمة الاتصالات المختلفة أصبحت عملية اختيارالقنوات تتم يدويا من خلال كبس الأزرار عن قرب أو بالتحكم عن بعد أو تحت سيطرة المعالجات الدقيقة والحواسيب. لقد ساعدت المذبذبات المحكومة بالجهد على ظهور دائرة بالغة الأهمية ألا وهي العروة مقفلة الطور (Phase-Locked Loop(PLL)) والتي تستخدم في مختلف المجالات وخاصة في مجال أنظمة الاتصالات والتحكم كما في دوائر التعديل والكشف (modulation & detection) وفي مركبات الذبذبات (frequency synthesizers
استخدامات المذبذبات
تستخدم المذبذبات بمختلف أنواعها في تطبيقات لا حصر لها ولكن استخدامها الأكثر في مجال أنظمة الاتصالات المختلفة حيث تستخدم عند المرسل كحاملات (carriers) لإشارات المعلومات وعند المستقبلات كمذبذبات محلية (local oscillators) تعمل على اختيار القنوات المراد استقبالها. وبما أن ترددات أنظمة الاتصالات تغطي جميع أجزاء الطيف الراديوي الذي يمتد من الصفر إلى ما يقرب من مائة ألف مليون هيرتز (مائة جيقاهيرتز) فإن ذلك يتطلب تصميم مذبذبات تلبي احتياجات مختلف أنواع أنظمة الاتصالات وهذا يتطلب توفر ترانزستورات قادرة على العمل عند مختلف أجزاء الطيف الراديوي.
وتستخدم الترانزستورات في تطبيقات أخرى لا يمكن حصرها نذكر منها على سبيل المثال دوائر التعديل التي تقوم بتحميل إشارات المعلومات على الترددات الحاملة التي تولدها المذبذبات عند المرسل وفي دوائر الكشف التي تسترجع إشارات المعلومات من الحاملات عند المستقبل وفي دوائر الترشيح التي تقوم بانتقاء الإشارات الكهربائية المراد استقبالها من بين آلاف الإشارات التي تلتقطها هوائيات الاستقبال إلى جانب التقليل من أثر الضجيج والتداخل على هذه الإشارات. وتستخدم الترانزستورات في أنظمة القدرة الكهربائية لتحويل التيارات المترددة إلى تيارات مباشرة وكذلك العكس والتحكم كذلك بالآلات والمحركات الكهربائية. وتستخدم في المعدات الطبية لتوليد مختلف أنواع الإشارات الكهربائية والذبذبات الفوق صوتية وبعض أنواع الأشعة وكذلك دوائر الكشف الخاصة بها. وتستخدم في أنظمة القياس لتصنيع مختلف أنواع المجسات أو الحساسات التي تحول مختلف أنواع الكميات الفيزيائية كالضغط والشد والرطوبة ودرجة الحرارة وغيرها إلى إشارات كهربائية يسهل معالجتها وتخزينها باستخدام الدوائر الإلكترونية. وتستخدم كذلك في أنظمة التحكم لبناء معدات تحكم صغيرة الحجم وعالية الدقة لمختلف التطبيقات كالمصانع والمركبات والقطارات والطائرات ومحطات توليد الكهرباء بمختلف أنواعها
أما الاستخدام الآخر للترانزستور والذي لا يقل أهمية عن المضخمات فهو في دوائر المذبذبات التي تقوم بتوليد إشارات كهربائية جيبية (sinusoidal signals) أو غير جيبية وبترددات محددة أو متغيرة. والمذبذب هو عبارة عن مضخم يتم تغذية جزء من إشارة خرجه إلى دخله بما يسمى التغذية الراجعة (feedback) وإذا ما تحققت شروط معينة فإن المضخم يبدأ بتوليد إشارة متناوبة على خرجه بدون وجود إشارة خارجية على دخله. ويتم تحديد التردد للإشارة التي يولدها المذبذب باستخدام طرق عدة أهمها استخدام دوائر الرنين العادية (resonant circuits) المكونة من الملفات والمكثفات حيث تساوي قيمة التردد المتولد قيمة تردد الرنين إذا ما تحققت شروط التذبذب
عيوب استخدام دوائر الرنين العادية في المذبذبات
ومن عيوب استخدام دوائر الرنين العادية في المذبذبات أن الترددات التي تولدها غير دقيقة بسبب عدم دقة قيم المكثفات والملفات المستخدمة فيها وكذلك تأثر قيمها بتغير درجة الحرارة وتغير مواصفات المواد التي تدخل في تركيبها مع مرور الزمن. وإذا ما تم استخدام البلورات (crystals) كدوائر رنين في هذه المذبذبات بدلا من دوائر الرنين العادية فإن تردد المذبذب يتحدد من تردد البلورة والذي له قيمة بالغة الدقة ويطلق على هذا النوع اسم المذبذبات البلورية (crystal oscillators
البلورة
هي عبارة عن شريحة رقيقة من مواد بلورية تمتلك الخاصية الكهروضغطية (piezoelectric effect) توضع بين لوحين معدنيين وتتصرف هذه البلورة عند وضعها في دائرة مذبذب كدائرة رنين يتحدد ترددها من سمك الشريحة. وتتوفر البلورات بترددات تبدأ بقيم أقل من الميغاهيرتز وقد تصل إلى ما يزيد عن مائة ميغاهيرتز ولا يكاد يخلو أي مذبذب من مثل هذه البلورات نظرا لدقتها العالية مما أنعكس إيجابيا على أداء الأنظمة التي تستخدمها وخاصة أنظمة الاتصالات. أما المذبذبات التي أحدثت ثورة في أنظمة الاتصالات الحديثة فهي المسماة المذبذبات المحكومة بالجهد ( voltage-controlled oscillators (VCO)) ففي هذه المذبذبات يمكن التحكم بقيمة التردد من خلال جهد يسلط على ثنائي المكثف المتغير (varactor or varicap diode) والذي يتم وصله كجزء من دائرة الرنين العادية
طرق تغيير المذبذبات العادية
لقد كانت الطريقة اليدوية هي الطريقة الوحيدة لتغيير تردد المذبذبات العادية وذلك من خلال تغيير مواسعة المكثف بطريقة ميكانيكية ولكن مع اختراع المذبذبات المحكومة بالجهد أصبح بالإمكان تغيير تردد المذبذب من خلال تغيير الجهد المسلط عليه بطرق آلية. ومع استخدام المذبذبات المحكومة بالجهد في مستقبلات أنظمة الاتصالات المختلفة أصبحت عملية اختيارالقنوات تتم يدويا من خلال كبس الأزرار عن قرب أو بالتحكم عن بعد أو تحت سيطرة المعالجات الدقيقة والحواسيب. لقد ساعدت المذبذبات المحكومة بالجهد على ظهور دائرة بالغة الأهمية ألا وهي العروة مقفلة الطور (Phase-Locked Loop(PLL)) والتي تستخدم في مختلف المجالات وخاصة في مجال أنظمة الاتصالات والتحكم كما في دوائر التعديل والكشف (modulation & detection) وفي مركبات الذبذبات (frequency synthesizers
استخدامات المذبذبات
تستخدم المذبذبات بمختلف أنواعها في تطبيقات لا حصر لها ولكن استخدامها الأكثر في مجال أنظمة الاتصالات المختلفة حيث تستخدم عند المرسل كحاملات (carriers) لإشارات المعلومات وعند المستقبلات كمذبذبات محلية (local oscillators) تعمل على اختيار القنوات المراد استقبالها. وبما أن ترددات أنظمة الاتصالات تغطي جميع أجزاء الطيف الراديوي الذي يمتد من الصفر إلى ما يقرب من مائة ألف مليون هيرتز (مائة جيقاهيرتز) فإن ذلك يتطلب تصميم مذبذبات تلبي احتياجات مختلف أنواع أنظمة الاتصالات وهذا يتطلب توفر ترانزستورات قادرة على العمل عند مختلف أجزاء الطيف الراديوي.
وتستخدم الترانزستورات في تطبيقات أخرى لا يمكن حصرها نذكر منها على سبيل المثال دوائر التعديل التي تقوم بتحميل إشارات المعلومات على الترددات الحاملة التي تولدها المذبذبات عند المرسل وفي دوائر الكشف التي تسترجع إشارات المعلومات من الحاملات عند المستقبل وفي دوائر الترشيح التي تقوم بانتقاء الإشارات الكهربائية المراد استقبالها من بين آلاف الإشارات التي تلتقطها هوائيات الاستقبال إلى جانب التقليل من أثر الضجيج والتداخل على هذه الإشارات. وتستخدم الترانزستورات في أنظمة القدرة الكهربائية لتحويل التيارات المترددة إلى تيارات مباشرة وكذلك العكس والتحكم كذلك بالآلات والمحركات الكهربائية. وتستخدم في المعدات الطبية لتوليد مختلف أنواع الإشارات الكهربائية والذبذبات الفوق صوتية وبعض أنواع الأشعة وكذلك دوائر الكشف الخاصة بها. وتستخدم في أنظمة القياس لتصنيع مختلف أنواع المجسات أو الحساسات التي تحول مختلف أنواع الكميات الفيزيائية كالضغط والشد والرطوبة ودرجة الحرارة وغيرها إلى إشارات كهربائية يسهل معالجتها وتخزينها باستخدام الدوائر الإلكترونية. وتستخدم كذلك في أنظمة التحكم لبناء معدات تحكم صغيرة الحجم وعالية الدقة لمختلف التطبيقات كالمصانع والمركبات والقطارات والطائرات ومحطات توليد الكهرباء بمختلف أنواعها
صلاحيات هذا المنتدى:
لاتستطيع الرد على المواضيع في هذا المنتدى