ניסוי מס' 2

תכנון ובנייה של מתנד סינוסאוידאלי  בתדר גבוהה

     מתנד גשר ויין

מ ת נ ד י ם

  הם  מעגלים  אלקטרוניים  שבעזרתם  הופכים  אנרגית  זרם  ישר, המתקבל  מספקי- כוח, להספק  זרם  חילופין,  ללא  עזרת  אות  מבוא  חיצוני.  מעגלי  מתנדים  מאפשרים  היווצרות  אותות  בעלי  צורות  שונות  ותדרים  שונים  על  ידי  בחירת  המעגל  המתאים  לכל  צורך.

מאפייני המתנד

   תדר

האפנון החשוב ביותר של מתנד הוא התדרות  של אות החילופין שאותו הוא מייצר . אנו משתמשים בתדר כדי לקבל מתח חילופין בתדירות שדרושה לנו .

    יציבות

אופיין חשוב אחר של המתנד הוא יציבות התדרות שלו. בין שמדובר בתדר קבוע ובין שמדובר בתדר משתנה .

***אחרי שקבענו את תדירות התנודות אנו מעוניינים שהיא תישאר קבועה ולא תשתנה עם הזמן

מתנד הרמוני (סינוסואידי)

המתנד ההרמוני יוצר גל סינוסואידי. בבסיסו הוא מגבר שמוצאו מחובר למסנן צר-סרט, שמוצאו מחובר לכניסת המגבר. כאשר מדליקים את המגבר, מופיע רעש במוצא שלו. הרעש עובר דרך המסנן כך שרק תדרים שהם בתחום הצר שמעביר המסנן מועברים בחזרה אל כניסת המגבר, ואלו מוגברים יותר ויותר כיוון שהתהליך חוזר על עצמו. תוך מספר מחזורים קטן מתייצב המתנד ומגיע למצב עמיד. אז מתקבל במוצא המגבר אות שמורכב מתחום צר של תדרים, שמרכזו הוא התדר המרכזי של המסנן, ורוחבו הספקטרלי נקבע על ידי רוחב המסנן.

מתנד רלקסציה

במתנדי רלקסציה משתמשים ליצירת גל שאינו סינוסי, כגון גל מרובע או "שן מסור". המתנד מכיל רכיב לא לינארי, למשל טרנזיסטור, שפורק באופן מחזורי את האנרגיה הטעונה בקבל או במשרן, וכך גורם לשינויים מהירים במוצא.

במתנדי רלקסציה לגל מרובע אפשר להשתמש ליצירת אות השעון הדרוש למעגלים ספרתיים מסוימים, למשל מונים או "טיימר"ים, אך מתנדים גבישיים עדיפים עליהם בגלל יציבותם.

במתנדי גל משולש או שן מסור משתמשים במעגלי תזמון לאותות הסריקה האופקית בשפופרות קרן קתודית באוסצילוסקופים ובטלוויזיות. במחוללי דפקים ניתן להשתמש בגל המשולש כדי ליצור קירוב של גל סינוס. סוג אחר של מתנד רלקסציה הוא המולטי-ויברטור.

מדוע חשוב לבנות מתנד בתדר גבוהה?

מתנד הינו מגבר שבו חלק מהספק המוצא מוזן חזרה למבוא תוך הקפדה על קיום מופע זהה בין האות המוזן במבוא להספק המוצא המוחזר לצורך יצירת תנודות.

אם מוצא מעגל המתנד היה חסר הפסדים לחלוטין הוא יכול היה לתנד כמובן עד לתדר מרבי שבו ההגבר הוא יחידה .אולם יש לזכור עוד שבתמנדים מעשיים חייב להתקיים A>1 על מנת שתתקבלנה תנודות.

מתנד גשר ויין  

 יחסי הנגדים הקטנים קובעים את הגבר המגבר בלבד כפי שהוא נראה כאשר המבוא בכניסה החיובית. . מתוך תנאי ברקהאוזן לתנודות, נמצא את התנאי על A ועל התדר המאפשרים תנאי תנודות במעגל. תנאי ברקהאוזן דורש: . נניח כי A אינו תלוי בתדר והפזה שלו אפס.

מבנה המעגל שתכננו

המעגל מורכב מ :-

4 נגדים    (1

2 קבל     (2

2  מקרות מתח    (3

3 אדמות   (4

1  משקף  תנודות  (5

מגבר 1   (6

תוצאות:-

    AB>1  :  תוצאה 1 למצב

מה שאנחנו רואים בו תנודות שמתחילות מאפס ומגיעות למצב רוויה שבו תנופת התנודה הגדולה ביותר (מצב רצוי)

AB=1  :  תוצאה 2 למצב 

רואים שאין תנודות אלה יש קו ישר. (מצב רצוי)

AB<1  :  תוצאה 3 למצב   

אנחנו רואים שאין  תנודות וזה מצב לא רצוי אבל אנחנו לא יכולים לראות את התנודות כי זמן המחזור של התנודות האלה מאוד קטן לכן אנחנו רואים רק קו ישר במוצא משקף התנודות.

איך משפיעים הערכים של מתחי האספקה של המגבר על התוצאות שקבלת עבור התנאי AB>1

            זה משפיע על   AB>1כאשר משנים את ערכים של מתחי האספקה של מגבר על

 תנופת האות כלומר התנופה תשתנה עבור מתחי האספקה 15 ו  15- גדולה יותר מזו של 8 ו 8-

  וזה מתבטא בתוצאות :

האם כל ערכי הנגדים והקבלים שמקיימים את תנאי התדר מתאימים לבניית מתנד ? כלומר האם יש חשיבות לערכי הנגדים והקבלים או שרק צריך להתחשב בערך של המכפלה ' RC' המקיימת את תנאי התדר.

לא כל ערכי הנגדים והקבלים מתאימים לבניית מתנד כי אנחנו חייבים גם להתאים אותן עם תנאי התדר שיש לנו . ניסינו להחליף את ערך הנגד לכמה ערכים אחרים ולמצוא ערך הקבל המתאים לנגד ותדר הנתון F=10KHZ ואחר כך הצבנו את הערכים המתקבלים במעגל כדי לראות מה יקרה . בחרנו נגד של  KOHM 0.5  והצבנו אותו במשוואת תדר התנודות ומצאנו ערך הקבל והפעלנו את המעגל וראינו שאין תנודות .

 

תוצאה

כן ערך הנגד משפיע על המתנד, כאשר ערך הנגד מאוד קטן לא רואים תנודות וכשהוא גדול רואים תנודות.

וגם ערך הקבל משפיע כי אם יהיה מאוד גדול כמו במיגה פראד לא רואים תנודות וגם יהיה שגיאה במערכת.