مولدات الكترونية

المولدات هي أجهزة إلكترونية تقوم بتحويل طاقة مصدر تيار مباشر إلى طاقة تيار متناوب (التذبذبات الكهرومغناطيسية) بأشكال مختلفة من التردد والطاقة المطلوبين.

تعد المولدات الإلكترونية المستخدمة في البث الإذاعي والطب والرادار جزءًا من المحولات التناظرية إلى الرقمية وأنظمة المعالجات الدقيقة وما إلى ذلك.

لا يكتمل أي نظام إلكتروني بدون مولدات داخلية أو خارجية تحدد وتيرة تشغيله. المتطلبات الأساسية للمولدات - استقرار تردد الاهتزاز والقدرة على إزالة الإشارات منها لاستخدامها مرة أخرى.

تصنيف المولدات الإلكترونية:

1) حسب شكل إشارات الخرج:

- إشارات جيبية.

- إشارات مستطيلة (متعددة الهزازات) ؛

- إشارات الجهد المتغيرة خطيًا (CLAY) أو تسمى أيضًا مولدات جهد سن المنشار ؛

- اشارات الشكل الخاص.

2) من تردد التذبذبات المتولدة (مشروطة):

- تردد منخفض (حتى 100 كيلو هرتز) ؛

- تردد عالي (فوق 100 كيلو هرتز).

3) بطريقة الإثارة:

- مع الإثارة المستقلة (الخارجية) ؛

- مع الإثارة الذاتية (المولدات الذاتية).

مولد تلقائي - مولد ذاتي الإثارة ، بدون تأثير خارجي ، يحول طاقة مصادر الطاقة إلى اهتزاز مستمر ، على سبيل المثال ، دائرة اهتزازية.

الشكل 1 - رسم تخطيطي للمولد

تم بناء دوائر المولد الإلكترونية (الشكل 1) وفقًا لنفس المخططات مثل مكبرات الصوت ، والمولدات فقط لا تحتوي على مصدر إشارة دخل ، ويتم استبدالها بإشارة ردود فعل إيجابية (PIC). نذكرك أن الملاحظات هي نقل جزء من إشارة الخرج إلى دائرة الإدخال. يتم توفير شكل الموجة المطلوب من خلال بنية حلقة التغذية الراجعة. لتعيين تردد التذبذب ، يتم إنشاء دوائر نظام التشغيل على دارات LC أو RC (يحدد التردد وقت إعادة شحن المكثف).

يتم تطبيق الإشارة المتولدة في دائرة الموافقة المسبقة عن علم على مدخلات مكبر الصوت ، ويتم تضخيمها بواسطة العامل K وإرسالها إلى الخرج. في هذه الحالة ، يتم إرجاع جزء من الإشارة من الخرج إلى المدخلات من خلال دائرة الموافقة المسبقة عن علم ، حيث يتم تخفيفها بواسطة عامل K ، مما يسمح بالحفاظ على اتساع ثابت لإشارة خرج المولد.

المذبذبات ذات الإثارة الخارجية المستقلة (مكبرات الصوت الانتقائية) هي مضخمات طاقة ذات النطاق الجزئي المقابل ، ومدخلاتها عبارة عن إشارة كهربائية من مذبذب. هؤلاء. يتم تضخيم نطاق تردد معين فقط.

مولدات RC

لإنشاء مولدات منخفضة التردد ، عادة ما تستخدم مكبرات الصوت التشغيلية ، مثل دائرة الموافقة المسبقة عن علم ، ودارات RC يتم تركيبها لتوفير تردد معين f0 من التذبذبات الجيبية.

دارات RC عبارة عن مرشحات تردد — أجهزة تمرر إشارات في نطاق تردد معين ولا تنتقل إلى النطاق الخطأ.في هذه الحالة ، من خلال حلقة التغذية المرتدة ، يتم إرجاع مكبر الصوت إلى مدخلات مكبر الصوت ، مما يعني أنه يتم تضخيم تردد معين أو نطاق تردد فقط.

يوضح الشكل 2 الأنواع الرئيسية لمرشحات التردد واستجابتها للترددات (AFC). تُظهر استجابة التردد عرض النطاق الترددي للمرشح كدالة للتردد.

الشكل 2 - أنواع مرشحات التردد واستجابتها للترددات

أنواع الفلاتر:

- مرشحات تمرير منخفض (LPF) ؛

- مرشحات عالية التمرير (HPF) ؛

- مرشحات تمرير النطاق (BPF) ؛

- حجب مرشحات التردد (FSF).

تتميز المرشحات بتردد قاطع fc أعلى أو تحته يوجد توهين حاد للإشارة ، كما تتميز نطاقات المرور ومرشحات الرفض بعرض نطاق IFP (RFP non-pass).

يوضح الشكل 3 مخططًا لمولد جيبي. يتم ضبط الكسب المطلوب باستخدام دائرة OOS للمقاومات R1 ، R2. في هذه الحالة ، تكون دائرة الموافقة المسبقة عن علم هي مرشح تمرير النطاق. يتم تحديد تردد الطنين f0 بواسطة الصيغة: f0 = 1 / (2πRC)

لتثبيت تردد التذبذبات المتولدة ، تُستخدم رنانات الكوارتز كدائرة ضبط تردد. مرنان الكوارتز عبارة عن لوحة معدنية رفيعة مثبتة في حامل كوارتز. كما تعلم ، فإن الكوارتز له تأثير كهرضغطية، مما يجعل من الممكن استخدامه كنظام مكافئ لدائرة كهربائية متذبذبة وله خصائص طنين. تتراوح الترددات الرنانة لألواح الكوارتز من بضعة كيلوهرتز إلى آلاف ميغاهرتز مع عدم استقرار التردد عادةً في حدود 10-8 وما دون.

الشكل 3 - رسم تخطيطي لمولد موجة جيبية RC

مولدات الهزاز هي مولدات إلكترونية إشارات الموجة المربعة.

يؤدي الهزاز المتعدد في معظم الحالات وظيفة مذبذب رئيسي يولد نبضات إدخال الزناد للعقد والكتل اللاحقة في نبضة أو نظام عمل رقمي.

يوضح الشكل 4 مخططًا لهزاز متعدد متماثل قائم على IOU. متماثل - وقت النبض لنبضة مستطيلة يساوي وقت الإيقاف المؤقت tpause = tpause.

يتم تغطية IOU بردود فعل إيجابية - دائرة R1 ، R2 تعمل بالتساوي في جميع الترددات. الجهد عند المدخلات غير المنحرفة ثابت ويعتمد على مقاومة المقاومات R1 ، R2. يتم إنشاء جهد الدخل للهزاز المتعدد باستخدام OOS من خلال دائرة RC.

الشكل 4 - رسم تخطيطي لهزاز متعدد متماثل

يتغير مستوى جهد الخرج من + Usat إلى -Us والعكس صحيح.

إذا كان جهد الخرج Uout = + Usat ، يتم شحن المكثف ويزداد الجهد Uc الذي يعمل على المدخلات المقلوبة أضعافًا مضاعفة (الشكل 5).

مع المساواة Un = Uc ، سيكون هناك تغيير حاد في جهد الخرج Uout = -Us ، مما سيؤدي إلى زيادة شحن المكثف. عندما يتم الوصول إلى المساواة -Un = -Uc ، ستتغير حالة Uout مرة أخرى. تتكرر العملية.

الشكل 5 - مخططات التوقيت لعملية متعددة الهزاز

يؤدي تغيير ثابت الوقت لدائرة RC إلى حدوث تغيير وقت الشحن والتفريغ للمكثف، وبالتالي تردد التذبذب في الهزاز المتعدد. بالإضافة إلى ذلك ، يعتمد التردد على معلمات الموافقة المسبقة عن علم وتحدده الصيغة: f = 1 / T = 1/2t و = 1 / [2 ln (1 + 2 R1 / R2)]

إذا كان من الضروري الحصول على تذبذبات مستطيلة غير متماثلة لـ t و ≠ tp ، يتم استخدام أجهزة اهتزاز متعددة غير متماثلة ، حيث يتم إعادة شحن المكثف في دوائر مختلفة بثوابت زمنية مختلفة.

تم تصميم هزاز واحد (انتظار متعدد الهزازات) لتكوين نبضة جهد مستطيلة للمدة المطلوبة عند تعريضها لنبضة زناد قصيرة عند الإدخال. غالبًا ما تسمى أجهزة الهزاز الأحادي مرحلات تأخير الوقت الإلكترونية.

هناك المزيد في الأدبيات الفنية. اسم اللقطة الواحدة هو الهزاز المتعدد المنتظر.

يتمتع جهاز الهزاز الأحادي بحالة ثابتة واحدة طويلة المدى ، وهو التوازن الذي يكون فيه قبل تطبيق نبضة الزناد. الحالة الثانية المحتملة مستقرة مؤقتًا. يدخل جهاز الهزاز إلى هذه الحالة تحت تأثير نبضة الزناد ويمكن أن يكون فيه لفترة محدودة من التلفزيون ، وبعد ذلك يعود تلقائيًا إلى حالته الأولية.

المتطلبات الرئيسية للأجهزة أحادية الطلقة هي استقرار مدة نبضة الخرج واستقرار حالتها الأولية.

تشكل مولدات الجهد الخطي (CLAY) إشارات دورية تتغير خطيًا (نبضات سن المنشار).

تتميز نبضات سن المنشار بمدة ضربة العمل tp ، ومدة ضربة العودة إلى والسعة Um (الشكل 6 ، ب).

لإنشاء اعتماد خطي للجهد في الوقت المحدد ، غالبًا ما يتم استخدام شحنة (أو تفريغ) مكثف بتيار ثابت. يظهر أبسط مخطط لـ CLAY في الشكل 6 ، أ.

عندما يتم إغلاق الترانزستور VT ، يتم شحن المكثف C2 بواسطة مزود الطاقة لأعلى من خلال المقاوم R2. في هذه الحالة ، يزداد الجهد في المكثف وبالتالي عند الخرج بشكل خطي.عندما تصل نبضة موجبة إلى القاعدة ، يفتح الترانزستور ويفرغ المكثف بسرعة من خلال مقاومته المنخفضة ، مما يوفر انخفاضًا سريعًا في جهد الخرج إلى الصفر - والعكس صحيح.

يستخدم CLAY في أجهزة المسح الشعاعي في CRTs ، في المحولات التناظرية إلى الرقمية (ADC) ، وأجهزة التحويل الأخرى.

الشكل 6 - أ) أبسط مخطط لتشكيل الجهد المتغير خطيًا ب) مخطط زمني لنبضات تريون.