מתנד טרנזיסטור: מעגל, עבודה ויישומיו

באופן כללי, המתנד הוא מכשיר אלקטרוני המשמש לשינוי אנרגיית DC לאנרגיית AC בתדר גבוה שבו התדר נע בין הרץ לכמה מגה-הרץ. מתנד לא צריך שום מקור אות חיצוני, כמו מגבר. בדרך כלל, מתנדים זמינים בשני סוגים סינוסואידיים ולא-סינוסואידיים. התנודות שנוצרות על ידי מתנדים סינוסואידים הם גלי סינוס הנוצרים בתדר ובמשרעת יציבים ואילו התנודות שנוצרות על ידי מתנדים לא-סינוסואידיים הן צורות גל מורכבות כמו משולש, גל ריבועי ושן מסור. אז מאמר זה דן בסקירה כללית של טרנזיסטור כמתנד או מתנד טרנזיסטור - עבודה עם אפליקציות.

הגדר מתנד טרנזיסטור

כאשר טרנזיסטור פועל כמתנד עם משוב חיובי תקין אז הוא ידוע כמתנד טרנזיסטור. מתנד זה יוצר תנודות ללא דכדוך ברציפות לכל תדר רצוי אם טנק ומשוב מחוברים אליו כראוי.

תרשים מעגל מתנד טרנזיסטור

תרשים המעגל של מתנד הטרנזיסטור מוצג להלן. על ידי שימוש במעגל זה, אנו יכולים פשוט להסביר כיצד להשתמש בטרנזיסטור כמתנד. מעגל זה מופרד לשלושה חלקים כמו הבא.

מעגל טנק

מעגל הטנק יוצר תנודות המשתנות עם הטרנזיסטור ומייצר פלט מוגבר בצד הקולט.

מעגל מגבר

מעגל זה משמש להגברת התנודות הסינוסואידאליות הזעירות הזמינות בתוך מעגל פולט הבסיס והפלט מופק בצורה מוגברת.

מעגל משוב

מעגל המשוב הוא קטע מאוד משמעותי במעגל זה מכיוון שלמגבר, הוא דורש אנרגיה מסוימת כדי להגביר במעגל המיכל. אז, האנרגיה של מעגל האספן מוזנת חזרה למעגל הבסיס באמצעות תופעת האינדוקציה ההדדית. על ידי שימוש במעגל זה, האנרגיה מוחזרת מהפלט לקלט.

עבודה של טרנזיסטור כמתנד

במעגל מתנד הטרנזיסטור הנ'ל, הטרנזיסטור משמש כמעגל CE (פולט משותף) שבו הפולט משותף הן למסופי הבסיס והאספן. בין מסופי הקלט של פולט לבסיס, מחובר מעגל טנק. במעגל המיכל, המשרן והקבל מחוברים במקביל כדי ליצור תנודות בתוך המעגל.

בגלל תנודות המתח והמטען בתוך מעגל המיכל, זרימת הזרם במסוף הבסיס משתנה, כך שההטיה קדימה של זרם הבסיס משתנה מעת לעת ואז גם זרם הקולט משתנה מעת לעת.

תנודות LC הן סינוסאידיאליות בטבען, כך שגם זרמי הבסיס והקולט משתנים באופן סינוסואידי. כפי שמוצג בתרשים, אם הזרם במסוף האספן משתנה בצורה סינוסואידית, ניתן לכתוב את מתח המוצא שהושג כ-Ic RL. פלט זה נחשב לפלט סינוסואידי.

ברגע שנצייר גרף בין הזמן למתח המוצא אז העקומה תהיה סינוסואידלית. כדי לקבל תנודות ברציפות בתוך מעגל המיכל, אנחנו צריכים קצת אנרגיה. אבל במעגל זה, אין מקור DC או סוללה זמינים.

אז חיברנו את L1 ו-L2 משרנים בתוך מעגלי האספן והבסיס באמצעות מוט ברזל רך. אז המוט הזה יחבר את משרן L2 למשרן L1 בגלל האינדוקציה ההדדית שלו, חלק מהאנרגיה בתוך מעגל הקולט יחובר לצד הבסיס של המעגל. לפיכך, התנודה בתוך מעגל הטנק מתמשכת ומוגברת ברציפות.

תנאי תנודה

מעגל מתנד הטרנזיסטור חייב לבצע את הפעולות הבאות

• הסטת הפאזה של הלולאה צריכה להיות 0 ו-360 מעלות.
• רווח הלולאה חייב להיות >1.
• אם אות סינוסואידאלי הוא פלט מועדף, אזי רווח לולאה > 1 יגרום במהירות ל-o/p להרוות בשני פסגות צורות הגל וליצור עיוות בלתי מקובל.
• אם ההגבר של המגבר הוא >100, אז זה יגרום למתנד להגביל את שני פסגות צורת הגל. כדי לעמוד בתנאים שלעיל, מעגל המתנד צריך לכלול סוג כלשהו של מגבר, כמו גם חלק מהפלט שלו, אותו יש להזין בחזרה לכניסה. כדי לכבוש את ההפסדים בתוך מעגל הקלט, אנו משתמשים במעגל המשוב. אם ההגבר של המגבר הוא <1, אז מעגל המתנד לא יתנדנד ואם הוא > 1, אז המעגל יתנדנד ויפיק אותות מעוותים.

סוגי מתנד טרנזיסטור

ישנם סוגים שונים של מתנדים זמינים אך לכל מתנד יש את אותה פונקציה. אז הם מייצרים תפוקה רציפה ללא שיכוך. אבל, הם משתנים באספקת אנרגיה למעגל המתנודד או הטנק כדי לעמוד בטווחי התדרים כמו גם בהפסדים שבהם הם מנוצלים.

מתנדים טרנזיסטורים המשתמשים במעגלי LC כמעגלי תנודה או מיכל הם פופולריים ביותר להפקת יציאות בתדר גבוה. הסוגים השונים של מתנדים טרנזיסטור נדונים להלן.

מתנד הארטלי

מתנד הארטלי הוא סוג אחד של מתנד אלקטרוני המשמש לקביעת תדר התנודה באמצעות מעגל מכוון. התכונה העיקרית של מתנד זה היא שהמעגל המכוון כולל קבל בודד המחובר במקביל דרך שני משרנים בסדרה ואות המשוב הנדרש לתנודה מתקבל מהחיבור המרכזי של שני המשרנים. מתנד Hartley מתאים לתנודות בטווח RF עד 30MHz. למידע נוסף על מתנד זה לחץ כאן - מתנד הארטלי.

מתנד קריסטל

מתנד קריסטל טרנזיסטור ישים בתחומים שונים של אלקטרוניקה כמו גם רדיו. סוגים אלה של מתנדים ממלאים תפקיד מפתח באספקת אות CLK זול לשימוש במעגלים לוגיים או דיגיטליים. בדוגמאות אחרות, מתנד זה עשוי לשמש לאספקת מקור אות RF קבוע ומדויק. אז מתנדים אלה נמצאים בשימוש תכוף על ידי חובבי רדיו או רדיו חמס בתוך מעגלי משדרי רדיו, בכל מקום שבו הם יכולים להיות היעילים ביותר. למידע נוסף על מתנד זה לחץ כאן - מתנד קריסטל.

המתנד של קולפיט

מתנד הקולפיטס מנוגד למדי ל מתנד הארטלי אלא שהמשרזים והקבלים מוחלפים זה בזה בתוך מעגל הטנק. היתרון העיקרי של מתנד מסוג זה הוא שעל ידי פחות השראות הדדית ועצמית במעגל המיכל, יציבות התדר של המתנד משתפרת. מתנד זה מייצר תדרים גבוהים מאוד המבוססים על אותות סינוסואידיים. מתנדים אלו הם בעלי יציבות בתדר גבוה והם יכולים לעמוד בטמפרטורות נמוכות וגבוהות. למידע נוסף על מתנד זה לחץ כאן - מתנד קולפיטס

מתנד גשר ויין

מתנד גשר וויין הוא מתנד תדר שמע שנמצא בשימוש תדיר בשל תכונותיו המשמעותיות. סוג זה של מתנד נקי מתנודות כמו גם מטמפרטורת הסביבה של המעגל היתרון העיקרי של מתנד מסוג זה הוא שהתדר משתנה מטווח 10Hz ל-1MHz. אז מעגל המתנד הזה נותן יציבות טובה של התדר. למידע נוסף על מתנד זה לחץ כאן - מתנד גשר וינה.

מתנד שינוי שלב

מתנד RC הוא סוג אחד של מתנד בכל מקום שבו נעשה שימוש ברשת RC פשוטה כדי לספק את הסטת הפאזה הדרושה לכיוון אות המשוב. בדומה למתנד Hartley & Colpitts, מתנד זה משתמש ברשת LC כדי לספק את המשוב החיובי הנדרש. למתנד זה יש יציבות תדר יוצאת מן הכלל והוא מייצר גלי סינוס טהורים על פני מגוון רחב של עומסים. למידע נוסף על מתנד זה לחץ כאן - מתנד שינוי שלב RC

טווחי תדרים של מתנדים טרנזיסטורים שונים הם:

• גשר ווין (1 הרץ עד 1 מגה הרץ),
• מתנד שינוי פאזה (1 הרץ עד 10 מגה הרץ),
• מתנד הארטלי (10kHz עד 100MHz),
• Colpitts (10kHz עד 100MHz) &
• מתנד התנגדות שלילית >100MHz

מתנד טרנזיסטור באמצעות מעגל תהודה

מתנד טרנזיסטור המשתמש במעגל תהודה הכולל משרן וקבל בתוך סדרה יפיק תנודות תדר. אם משרן מוכפל והקבל ישתנה ל-4C, אז התדר ניתן על ידי

ביטוי התדר לעיל משמש לתדירות של תנודות LC בתוך מעגל LC סדרתי. לאחר מכן, מציאת שני התדרים כמו יחס f1 ו-f2, והחלפת השינויים בתוך ערכי השראות וערכי הקיבול, ניתן למצוא את התדר 'f2' במונחים של 'f1'.

יחס שני התדרים (f1&f2).

כאן 'L' מוכפל ו'C' משתנה ל-4C

החלף את הערכים הללו במשוואה שלעיל, ואז נוכל לקבל

אם נמצא את התדר 'f2' במונחים של תדר 'f1', נוכל לקבל את המשוואה הבאה

יישומים

ה יישומים של טרנזיסטור כמתנד כלול את הבאים.

• מתנד טרנזיסטור משמש ליצירת תנודות קבועות ללא דחייה עבור כל תדר רצוי אם מעגלי תנודה ומשוב מחוברים אליו כראוי.
• מתנד גשר Wien נמצא בשימוש רב בבדיקות שמע, בדיקות עיוות של מגברי כוח, ומשמש גם לעירור גשר AC.
• מתנד הארטלי משמש במקלטי רדיו.
• המתנד של קולפיט משמש ליצירת אותות פלט סינוסואידיים עם תדרים גבוהים במיוחד.
• אלה נמצאים בשימוש נרחב במכשור, מחשבים, מודמים, מערכות דיגיטליות, ימיות, במערכות לולאות נעולות פאזה, חיישנים, כונני דיסקים וטלקומוניקציה.

לפיכך, מדובר בסך הכל סקירה כללית של טרנזיסטור מתנד - סוגים ויישומים שלהם. הנה שאלה בשבילך, מה תפקידו של מתנד?