Amozeshelectronic.com

Tag Archives: 4.نوسان سازها

نوسان ساز ها

مدار تشدید نوسان کننده

هنگامی که یک ولتاز ثابت اما با فرکانس متغیر به مداری مرکب از یک خازن و سیم پیچ و مقاومت اعمال می کنیم راکتاانس (واکنش) مدار مرکب از خازن و مقاومت ویا مدار سیم پیچ و مقاومت این است که هم دامنه و هم فاز ولتاژ خروجی را نسبت به ولتاژ ورودی تغییر دهد.
در فرکانسهای بالا راکتانس خازن پایین است و مانند یک اتصال کوتاه عمل می کند، در حالی که راکتانس سیم پیچ بالا خواهد بود و مانند یک مدار باز عمل خواهد کرد، در فرکانسهای پایین بر عکس سیم پیچ مانند یک اتصال کوتاه عمل کرده و خازن مانند یک مدار باز عمل می کند، بین این دو حد مداری مرکب از خازن و سیم پیچ مدار مانند یک مدار تشدید و یا میزان شده که یک فرکانس تشدید دارد که در آن راکتانس خازنی و راکتانس القایی همدیگر را خنثی کرده و تنها مقاومت ساده مدار را باقی می گذارند که در مقابل جریان قرار می گیرد ، و این به آن معناست که فاز جریان با ولتاژ تغییر نکرده است،مدار زیر را ملاحظه کنید:

osc1

مدار تانک نوسان کننده مرکب از خازن و سیم پیچ

مدار مرکب از یک سیم پیچ القایی و یک خازن است. خازن انرژی را به صورت میدان الکترو استاتیک که یک پتانسیل(ولتاژ استاتیک) را روی دو سر آن ایجاد میکند ذخیره می کند در حالیکه سیم پیچ القایی انرژی را به صورت میدان الکترو مغناطیسذخیره می کند. با قرار دادن سویچ در نقطه الف خازن تا حد ولتاژ مستقیم پر می شود، هنگامی که خازن کاملآ پر شد سویچ را در نقطه ب قرار می دهیم.
خازن که اکنون به موازات سیم پیچ قرار گرفته است شروع به تخلیه بار خود از راه سیم پیچ می کند ولتاژ خازن شروع به افتادن می کند در حالیکه جریان سیم پیچ شروع به افزایش گرفتن است، این جریان رو به افزایش در سیم پیچ سبب شکل گیری میدان الکترو مغناطیسی می شود که با عبور جریان مخالفت می کند. هنگامی که خازن کاملاٌ تخلیه شد انرژِای که به صورت میدان الکترو استاتیک ذخیره شده بود به شکل میدان الکترو مغناطیسی در اطراف سیم پیچ ذخیره می شود.
از آنجا که حالا هیچ نیروی خارجی ای برای نکهداشتن میدان الکترومغناطیسی وجود ندارد جریان کاهش یافته و در همان حال میدان شروع به از بین رفتن می کند و بر اثر آن یک نیروی الکترومغناطیسی پسگرا ایجاد شده که می خواهد جریان را در جهت اولیه آن حفظ کند.
این جریان خازن را دو باره و اما در جهت خلاف شارژ اولیه پر می کند، خازن شروع به پر شدن می کند تا زمانی که کلیه انرژی ذخیره شده در سیم پیچ تخلیه شود انرژی ای که در ابتدا در خازن به شکل میدان الکترو استاتیک ذخیره شده بود اکنون به شکل معکوس در خازن ذخیره شده است و حالا دو باره روند خالی شدن خازن از راه سیم پیچ تکرار می شود با تکرار شدن ای روند و عوض شدن جهت جریان شکل ولتاژ و جریان مرتباٌ عوض شده و یک جریان و ولتاژ متناوب را به وجود می آورد.
این روند اساس کار یک مدار تانک و یا تشدید است که ازبه لحاظ نظری همواره ادامه پیدا خواهد کرد اما ای مدار ایده آل نبوده و با هر بار تغییر مکان نیرو از خازن به سیم پیچ و بالعکس مقداری نیرو تلف شده و سرانجام نوسان کاملاٌ از بین می رود.
بنابر این در یک مدار تشدید موازی(تانک) دامنه ولتاژ نوسانی ذر هر نیم سیکل نوسان کمتر شده و سر انجام به صفر می رسددر این موارد اصطلاحاٌ گفته می شود که مدار میرا است و درجه این میرایی به وسیله فاکتور کیو(Q ) تعیین می شود.

 

osc2

 

فرکانس ولتاژ نوسانی به مقدار اندکتانس(راکتانس القایی) و کاپا سیتانس(راکتانس ظرفیتی) در مدار تانک بستگی دارد ما اکنون می دانیم که برای اینکه تشدید در یک مدار تانک شکل بگیرد باید یک نقطه فرکانسی وجود داشته باشد که در آن راکتانس القایی و راکتانس ظرفیتی مساوی باشند تا یکدیگر را خنثی کنند و اختلاف فازی در مدار به وجود نیاید و تنها مقاومت ساده مداری باقی بماند.
محور افقی محور فرکانس و محور عمودی محور راکتانس به اهم استosc39

resonance formule

این معادله نشان می دهد که چه اندازه خازن و یا اندازه سیم پیچ کمتر شود فرکانس مدار افزایش پیدا خواهد کرد، برای پایدار نگاه داشتن نوسانات بای میزان انرژی اتلاف شده را جبران کرد و دامنه ولتاژ را نیز ثابت نگهداشت بنابر این میزان انرژی جبران شونده بایستس مساوی انرژی اتلاف شده به وسیله مقاومت مدار باشد.
اگر انرژی جبرانی مدار زیاد باشد دامنه افزایش پیدا کرده و برش پیک ولتاژ رخ خواهد داد و اگر کمتر از حد لازم باشد سبب از بین رفتن نوسانات خواهد شد.
برای پایدار نگاه داشتن نوسانات می توان از یک مدار که به خروجی مدار تانک وصل است استفاده کرد به این شکل که با اضافه کردن یک آمپلی فایر و تثبیت بهره تقویت آن به اندازه لازم انرژی اتلاف شونده را ایجاد کرد.
برای پایدار نگاه داشتن نوسانات بهره کلی می بایست مساوی یک باشد، اگر کمتر از آن باشد نوسان شروع نخواهد شد و اگر از آن بیشتر باشد برش نوک نوسان و از هم گسیختگی آن روی می دهد
مدار زیر را ملاحظه کنید:

osc4

 

در شکل بالا از یک ترانزیستور دو قطبی به عنوان تقویت کننده استفاده شده است که مدار تانک بجای مقاومت بار جمع کننده عمل می کند، سیم پیچ دیگری بین پایه ترانزیستور و منتشر کننده آن قرار گرفته که با سیم پیچ مدار تانک کوپلاژ القایی دارد، در کوپلاژ القایی دو سیم پیچ در مجاورت هم بوده اما به همدیگر متصل نیستند با شروع نوسان و عبور جریان از سیم پیچ ۱در سیم پیچ ۲ نیز که در مجاورت آن قرار دارد جریان الکترو مغناطیسی القا خواهد شد که سبب بوجود آمدن نوساناتی با فرکانس مدار تانک خواهد شد.
با کم و زیاد کردن میزان نیروی القا شده( مثلاٌ با نزدیک و دور کردن دو سیم پیچ از یکد یگر) می توان بهره تقویت را کم و زیاد کرد و نوساناتی با دامنه ثابت بوجود آورد.
هنگامی که مدار به نوسان بیافتد امپدانس مدار مقاومتی است و ولتاژ جمع کننده و پایه با هم ۱۸۰ درجه اختلاف فاز(مرحله) دارند. برای اینکه نوسانات پایدار بمانند و ثبات مدار حفظ شود باید ولتاژ اعمال شده از مدار تنظیم کننده به مدار تانک هم فاز باشند.
بنابر این ما باید یک اختلاف فاز ۱۸۰ درجه ای بین جمع کننده وپایه بوجود بیاوریم که با پیچیدن سیم پیچ پایه در جهت درست و متناسب با سیم پیچ جمع کننده و یا قرار دادن یک مدار ایجاد کننده اختلاف فاز۱۸۰ درجه ای میسر می شود.
از نوسان کنندها برای ساختن امواج رادیوی و فرکانسهای بالا استفاده می شود و انواع بسیار زیادی از قبیل نوسان ساز هارتلی، آرمسترانگ، کولپیتس و کلاپ ساخته شده اند.