جهاز اهتزاز متعدد

المذبذب المتعدد هو دائرة إلكترونية تُستخدم لتنفيذ مجموعة متنوعة من الأجهزة البسيطة ثنائية الحالة ^{[ 1 ]}^{[ 2 ]}^{[ 3 ]،} مثل مذبذبات الاسترخاء ، والمؤقتات ، والمثبتات، والقلابات . اخترع هنري أبراهام ويوجين بلوخ أول دائرة مذبذب متعدد، وهي مذبذب المذبذب المتعدد غير المستقر، خلال الحرب العالمية الأولى . كانت تتكون من مُضخِّمين أنبوبيين مفرغين موصولين ببعضهما البعض عبر شبكة من المقاومات والمكثفات. ^[⁴^]^[⁵^] أطلقوا على دائرتهم اسم "مذبذب متعدد" لأن شكل موجة خرجها كان غنيًا بالتوافقيات . ^[⁶^] يمكن استخدام مجموعة متنوعة من الأجهزة النشطة لتنفيذ المذبذبات المتعددة التي تُنتج أشكال موجات مماثلة غنية بالتوافقيات؛ وتشمل هذه الترانزستورات، ومصابيح النيون، وثنائيات النفق، وغيرها. على الرغم من أن الأجهزة الموصولة ببعضها البعض هي الشكل الشائع، إلا أن مذبذبات المذبذب المتعدد أحادية العنصر شائعة أيضًا.

أنواع دوائر المذبذبات المتعددة هي:

المذبذب غير المستقر ، حيث لا تكون الدائرة مستقرة في أي من الحالتين - فهي تنتقل باستمرار من حالة إلى أخرى. وهو يعمل كمذبذب استرخاء .
المذبذب أحادي الاستقرار ، حيث تكون إحدى حالتيه مستقرة، بينما الأخرى غير مستقرة (عابرة). تتسبب نبضة تشغيل في دخول الدائرة في الحالة غير المستقرة. بعد دخولها هذه الحالة، تعود الدائرة إلى الحالة المستقرة بعد فترة زمنية محددة. تُفيد هذه الدائرة في إنشاء فترة زمنية ثابتة استجابةً لحدث خارجي. تُعرف هذه الدائرة أيضًا باسم دائرة النبضة الواحدة .
المذبذب ثنائي الاستقرار ، حيث تكون الدائرة مستقرة في أي من حالتيها. ويمكن قلبها من حالة إلى أخرى بواسطة نبضة تحفيز خارجية. تُعرف هذه الدائرة أيضًا باسم القلاب أو المزلاج. يمكنها تخزين بت واحد من المعلومات، وتُستخدم على نطاق واسع في المنطق الرقمي وذاكرة الحاسوب .

تُستخدم المذبذبات المتعددة في العديد من الأنظمة التي تتطلب موجات مربعة أو فترات زمنية محددة. على سبيل المثال، قبل ظهور الدوائر المتكاملة منخفضة التكلفة ، كانت سلاسل المذبذبات المتعددة تُستخدم كمقسمات تردد . ^{[ 7 ]} وكان المذبذب المتعدد الحر، بتردد يتراوح بين نصف وعُشر التردد المرجعي، يُضبط بدقة على التردد المرجعي. استُخدمت هذه التقنية في أجهزة الأورغن الإلكترونية القديمة، للحفاظ على دقة نغمات الأوكتافات المختلفة . وشملت التطبيقات الأخرى أنظمة التلفزيون القديمة ، حيث كانت ترددات الخطوط والإطارات المختلفة تُضبط بواسطة نبضات مُضمنة في إشارة الفيديو.

تاريخ

وُصفت أول دائرة متعددة الاهتزازات، وهي المذبذب متعدد الاهتزازات غير المستقر الكلاسيكي (المعروف أيضًا باسم المذبذب متعدد الاهتزازات المقترن بالصفائح )، لأول مرة من قِبل هنري أبراهام ويوجين بلوخ في المنشور رقم 27 الصادر عن وزارة الحرب الفرنسية ، وفي حوليات الفيزياء 12، 252 (1919) . ولأنها كانت تُنتج موجة مربعة ، على عكس الموجة الجيبية التي تُنتجها معظم دوائر المذبذبات الأخرى في ذلك الوقت، فقد احتوى خرجها على العديد من التوافقيات فوق التردد الأساسي ، والتي يمكن استخدامها لمعايرة دوائر الراديو عالية التردد . ولهذا السبب أطلق عليها أبراهام وبلوخ اسم " متعدد الاهتزازات ". وهي تُعدّ سلفًا لمُشغّل إيكلز-جوردان ^{[ 8 ]} الذي تم اشتقاقه من هذه الدائرة بعد عام.

تاريخياً، كانت المصطلحات المستخدمة لوصف أجهزة الاهتزاز المتعددة متغيرة إلى حد ما:

1942 – يشير مصطلح "المذبذب المتعدد" إلى حالة عدم الاستقرار: "تشبه دائرة المذبذب المتعدد (الشكل 7-6) إلى حد ما دائرة القلب والقلاب، ولكن الاقتران من مصعد أحد الصمامات إلى شبكة الصمام الآخر يتم بواسطة مكثف فقط، بحيث لا يتم الحفاظ على الاقتران في الحالة المستقرة." ^{[ 9 ]}
1942 – المذبذب المتعدد كدائرة قلب وقلاب معينة: "كانت هذه الدوائر تُعرف باسم دوائر "الزناد" أو "القلب والقلاب" وكانت ذات أهمية بالغة. وكان المذبذب المتعدد أقدم هذه الدوائر وأكثرها شهرة." ^{[ 10 ]}
1943 – القلاب كمولد نبضات أحادي الطلقة : "...الفرق الأساسي بين القلاب ذي الصمامين والمذبذب المتعدد هو أن القلاب يحتوي على أحد الصمامات منحازًا إلى القطع." ^{[ 11 ]}
1949 – أحادي الاستقرار كقلاب: "أطلق على المذبذبات متعددة الاستقرار أيضًا اسم "القلابات". ^{[ 12 ]}
1949 – أحادي الاستقرار مثل القلاب: "... القلاب هو مذبذب متعدد أحادي الاستقرار والمذبذب المتعدد العادي هو مذبذب متعدد غير مستقر." ^{[ 13 ]}

غير مستقر

المصدر: ^{[ 14 ]}

يتكون المذبذب غير المستقر من مرحلتين تضخيم متصلتين في حلقة تغذية راجعة موجبة عبر شبكتي اقتران سعوي-مقاوم. قد تكون عناصر التضخيم ترانزستورات وصلة أو ترانزستورات تأثير المجال، أو صمامات مفرغة، أو مضخمات عملياتية ، أو أنواع أخرى من المضخمات. يوضح الشكل 1، أسفل اليمين، ترانزستورات الوصلة ثنائية القطب (BJT) .

عادةً ما تُرسَم الدائرة بشكل متناظر كزوج متقاطع. يمكن تحديد طرفي الإخراج عند المكونات الفعالة، ولكل منهما حالة متكاملة. أحدهما ذو جهد عالٍ والآخر ذو جهد منخفض، باستثناء فترات الانتقال القصيرة بين الحالتين.

تشغيل مذبذب متعدد غير مستقر ثنائي القطبية

تحتوي الدائرة على حالتين غير مستقرتين تتغيران بالتناوب بأقصى معدل انتقال بفضل التغذية الراجعة الموجبة "المتسارعة". ويتم ذلك بواسطة مكثفات اقتران تنقل تغيرات الجهد فورًا، لأن الجهد عبر المكثف لا يمكن أن يتغير فجأة. في كل حالة، يتم تشغيل ترانزستور واحد وإيقاف الآخر. وبناءً على ذلك، يفرغ أحد المكثفات المشحونة بالكامل (يُشحن عكسيًا) ببطء، محولًا بذلك الزمن إلى جهد متغير أُسّيًا. في الوقت نفسه، يُشحن المكثف الفارغ الآخر بسرعة، مستعيدًا شحنته (يعمل المكثف الأول كمكثف ضبط زمني، بينما يستعد الثاني للقيام بهذا الدور في الحالة التالية). يعتمد عمل الدائرة على حقيقة أن وصلة القاعدة-الباعث المنحازة أماميًا للترانزستور ثنائي القطب المُشغّل توفر مسارًا لاستعادة شحن المكثف.

الحالة 1 (Q1 قيد التشغيل، Q2 مطفأ)

في البداية، تكون المكثفة C1 مشحونة بالكامل (كما في الحالة 2 السابقة) بجهد مصدر الطاقة V، بالقطبية الموضحة في الشكل 1. يكون الترانزستور Q1 في حالة تشغيل ، ويربط اللوحة الموجبة اليسرى للمكثفة C1 بالأرض. وبما أن لوحته السالبة اليمنى متصلة بقاعدة الترانزستور Q2، يُطبق جهد سالب أقصى (-V) على قاعدة Q2، مما يُبقيه في حالة إيقاف التشغيل . تبدأ المكثفة C1 بالتفريغ (الشحن العكسي) عبر مقاومة القاعدة عالية القيمة R2، بحيث يرتفع جهد لوحتها اليمنى (وعند قاعدة Q2) من أقل من الأرض (-V ) إلى + V . ولأن وصلة قاعدة-باعث Q2 منحازة عكسيًا، فإنها لا تُوصل التيار، وبالتالي يمر كل التيار من R2 إلى المكثفة C1. في الوقت نفسه، يتم شحن المكثف C2، الذي يكون مفرغًا تمامًا أو مشحونًا جزئيًا إلى 0.6 فولت (في الحالة 2 السابقة)، بسرعة عبر مقاومة المجمع R4 ذات القيمة المنخفضة ووصلة القاعدة-الباعث Q1 المنحازة انحيازًا أماميًا (نظرًا لأن R4 أصغر من R2، فإن C2 يشحن أسرع من C1). وهكذا يستعيد C2 شحنته ويستعد للحالة C2 التالية حيث سيعمل كمكثف ضبط زمني. يتم تشبع Q1 تمامًا في البداية بفعل تيار شحن C2 "الإجباري" المضاف إلى تيار R3. في النهاية، يوفر R3 فقط تيار القاعدة المطلوب. تم اختيار قيمة المقاومة R3 صغيرة بما يكفي للحفاظ على تشبع Q1 (ليس بشكل كامل) بعد شحن C2 بالكامل.

عندما يصبح جهد الصفيحة اليمنى للمكثف C1 (جهد قاعدة الترانزستور Q2) موجبًا ويصل إلى 0.6 فولت، يبدأ وصلة قاعدة-باعث الترانزستور Q2 بتحويل جزء من تيار شحن المقاوم R2. يبدأ الترانزستور Q2 بالتوصيل، مما يؤدي إلى بدء عملية التغذية الراجعة الموجبة المتتالية كما يلي: يبدأ جهد مجمع الترانزستور Q2 بالانخفاض؛ ينتقل هذا التغير عبر المكثف C2 المشحون بالكامل إلى قاعدة الترانزستور Q1، ويبدأ الترانزستور Q1 بالانقطاع. يبدأ جهد مجمعه بالارتفاع؛ ينتقل هذا التغير عائدًا عبر المكثف C1 شبه الفارغ إلى قاعدة الترانزستور Q2، مما يزيد من توصيل الترانزستور Q2، وبالتالي يحافظ على تأثير الإدخال الأولي على قاعدة الترانزستور Q2. وهكذا، ينتشر تغير الإدخال الأولي على طول حلقة التغذية الراجعة ويتزايد بشكل متتالي حتى ينقطع الترانزستور Q1 في النهاية ويبدأ الترانزستور Q2 بالتشغيل. تعمل وصلة قاعدة-باعث الترانزستور Q2 المنحازة انحيازًا أماميًا على تثبيت جهد الصفيحة اليمنى للمكثف C1 عند 0.6 فولت، وتمنعه من الاستمرار في الارتفاع نحو + V .

الحالة 2 (Q1 مطفأ، Q2 قيد التشغيل)

الآن، المكثف C2 مشحون بالكامل (في الحالة 1 السابقة) بجهد مصدر الطاقة V بالقطبية الموضحة في الشكل 1. الترانزستور Q2 في حالة تشغيل ، ويربط اللوحة الموجبة اليمنى للمكثف C2 بالأرض. وبما أن لوحته السالبة اليسرى متصلة بقاعدة الترانزستور Q1، يتم تطبيق جهد سالب أقصى (-V ) على قاعدة Q1، مما يُبقي Q1 في حالة إيقاف التشغيل . يبدأ المكثف C2 بالتفريغ (الشحن العكسي) عبر مقاومة القاعدة عالية القيمة R3، بحيث يرتفع جهد لوحته اليسرى (وعند قاعدة Q1) من أقل من الأرض (-V) باتجاه +V. في الوقت نفسه، المكثف C1، الذي تم تفريغه بالكامل، بل وشحنه جزئيًا إلى 0.6 فولت (في الحالة 1 السابقة)، يُشحن بسرعة عبر مقاومة المجمع منخفضة القيمة R1 ووصلة القاعدة - الباعث المنحازة أماميًا للترانزستور Q2 (لأن R1 أقل من R3، فإن C1 يُشحن أسرع من C2). وهكذا يستعيد C1 شحنته ويستعد للحالة 1 التالية عندما سيعمل مرة أخرى كمكثف ضبط الوقت ... وهكذا ... (التفسيرات التالية هي نسخة معكوسة من الجزء الثاني من الحالة 1).

تردد المذبذب المتعدد

الاشتقاق

مدة الحالة 1 (الخرج المنخفض) مرتبطة بالثابت الزمني R2C1 _، حيث تعتمد على شحن المكثف C1، ومدة الحالة 2 (الخرج العالي) مرتبطة بالثابت الزمني R3C2 ، حيث تعتمد على شحن _المكثفC2 _. ولأن هاتين المدتين ليستا بالضرورة متطابقتين، _{فمن السهل تحقيق}دورة تشغيل غير متناظرة .

الجهد الكهربائي على مكثف ذي شحنة ابتدائية غير صفرية هو:

V_{\text{cap}}(t)=\left[\left(V_{\text{capinit}}-V_{\text{charging}}\right)\cdot e^{-{\frac {t}{RC}}}\right]+V_{\text{charging}}

بالنظر إلى المكثف C2، قبل تشغيل الترانزستور Q2 مباشرةً، يكون طرفه الأيسر عند جهد القاعدة-الباعث للترانزستور Q1 (V _BEQ1 )، بينما يكون طرفه الأيمن عند V _CC ( استُخدم V _{CC هنا بدلاً من +}V لتسهيل الترميز). الجهد عبر C2 هو V _CC ناقص V _{BEQ1} . بعد تشغيل Q2 مباشرةً، يصبح طرف C2 الأيمن عند 0 فولت، مما يدفع طرفه الأيسر إلى 0 فولت ناقص ( V _CC - V _{BEQ1} ) أو V _{BEQ1} - V  _CC . من هذه اللحظة، يجب شحن الطرف الأيسر لـ C2 مرة أخرى إلى V _{BEQ1} . يستغرق هذا الشحن نصف زمن تبديل المذبذب المتعدد (النصف الآخر يأتي من C1). في معادلة شحن المكثف أعلاه، بالتعويض:

V _{BE_Q1} لـ

V_{\text{cap}}(t)

( V _{BE_Q1} - V _CC ) لـ

V_{\text{capinit}}

V _CC لـ

V_{\text{charging}}

ينتج عنه:

V_{{\text{BE}}\_{\text{Q1}}}=\left(\left[\left(V_{{\text{BE}}\_{\text{Q1}}}-V_{\text{CC}}\right)-V_{\text{CC}}\right]\cdot e^{-{\frac {t}{RC}}}\right)+V_{\text{CC}}

ينتج عن حل المعادلة لإيجاد قيمة t ما يلي:

t=-RC\cdot \ln \left({\frac {V_{{\text{BE}}\_{\text{Q1}}}-V_{\text{CC}}}{V_{{\text{BE}}\_{\text{Q1}}}-2V_{\text{CC}}}}\right)

لكي تعمل هذه الدائرة، يجب أن يكون V _CC >> V _{BE_Q1} (على سبيل المثال: V _CC = 5 فولت، V _{BE_Q1} = 0.6 فولت)، وبالتالي يمكن تبسيط المعادلة إلى:

t=-RC\cdot \ln \left({\frac {-V_{\text{CC}}}{-2V_{\text{CC}}}}\right)

والتي يمكن تبسيطها إلى:

t=-RC\cdot \ln \left({\frac {1}{2}}\right)=RC\cdot \ln {2}

وبالتالي، يُعطى زمن كل نصف من المذبذب المتعدد بالعلاقة التالية $t=RC\cdot \ln {2}$ .

يُعطى إجمالي فترة التذبذب بالصيغة التالية:

$T=(R_{2}C_{1}+R_{3}C_{2})\cdot \ln {2}$

$f={\frac {1}{T}}={\frac {1}{(R_{2}C_{1}+R_{3}C_{2})\cdot \ln {2}}}\approx {\frac {1.443}{R_{2}C_{1}+R_{3}C_{2}}}$

أين...

f هو التردد بالهرتز .
R ₂ و R ₃ هما قيم المقاومات بالأوم.
C ₁ و C ₂ هما قيم المكثفات بالفاراد.
T هي الفترة (في هذه الحالة، مجموع فترتي المدة).

في الحالة الخاصة حيث

t ₁ = t ₂ (دورة تشغيل بنسبة 50٪)
R ₂ = R ₃
ج ₁ = ج ₂

$f={\frac {1}{T}}={\frac {1}{2RC\cdot \ln {2}}}\approx {\frac {0.72}{RC}}$ ^{[ 15 ]}

شكل نبضة الخرج

يتميز جهد الخرج بشكل يقارب شكل الموجة المربعة. وسيتم تناوله أدناه بالنسبة للترانزستور Q1.

خلال الحالة 1 ، يكون وصلة القاعدة-الباعث للترانزستور Q2 منحازة عكسيًا، ويكون المكثف C1 غير موصول بالأرض. يتغير جهد خرج الترانزستور Q1 المُشغَّل بسرعة من مرتفع إلى منخفض، نظرًا لأن هذا الخرج ذو المقاومة المنخفضة مُحمَّل بحمل ذي مقاومة عالية (المكثف C1 الموصول على التوالي ومقاومة القاعدة R2 ذات المقاومة العالية).

خلال الحالة 2 ، يكون وصلة القاعدة-الباعث للترانزستور Q2 منحازة انحيازًا أماميًا، والمكثف C1 موصول بالأرض. يتغير جهد خرج الترانزستور Q1 المطفأ بشكل أُسّي من منخفض إلى مرتفع، نظرًا لأن هذا الخرج ذو المقاومة العالية نسبيًا مُحمّل بحمل ذي مقاومة منخفضة (المكثف C1). هذا هو جهد خرج _دائرة التكامل R1C1 _.

للحصول على شكل الموجة المربعة المطلوب، يجب أن تكون مقاومة مُجمِّع الترانزستور منخفضة. كما يجب أن تكون مقاومة قاعدة الترانزستور منخفضة بما يكفي لتشبع الترانزستورات في نهاية عملية الاستعادة (R _B_ < β.RC ).

التشغيل الأولي

عند تشغيل الدائرة لأول مرة، لن يكون أي من الترانزستورين قيد التشغيل. مع ذلك، يعني هذا أن جهد قاعدتيهما سيكون مرتفعًا في هذه المرحلة، ما يُرجّح تشغيلهما، وستؤدي الاختلافات الطفيفة الحتمية إلى تشغيل أحدهما أولًا. سيؤدي هذا سريعًا إلى وضع الدائرة في إحدى الحالات المذكورة أعلاه، ما يُسبب التذبذب. عمليًا، يحدث التذبذب دائمًا عند القيم العملية للمقاومة ( R) والسعة (C) .

مع ذلك، إذا تم تثبيت الدائرة مؤقتًا مع ارتفاع جهد قاعدتي المكثفين لفترة أطول من الوقت اللازم لشحن المكثفين بالكامل، فستبقى الدائرة في هذه الحالة المستقرة، حيث يكون جهد قاعدتي المكثفين 0.60 فولت، وجهد مجمعي المكثفين 0 فولت، ويتم شحن المكثفين عكسيًا إلى -0.60 فولت. يمكن أن يحدث هذا عند بدء التشغيل دون تدخل خارجي، إذا كانت قيمتا المقاومة R والسعة C صغيرتين جدًا.

مقسم التردد

يمكن مزامنة مذبذب متعدد غير مستقر مع سلسلة نبضات خارجية. يمكن استخدام زوج واحد من الأجهزة النشطة لتقسيم إشارة مرجعية بنسبة كبيرة، إلا أن استقرار هذه التقنية ضعيف بسبب تقلبات مصدر الطاقة وعناصر الدائرة. على سبيل المثال، من السهل الحصول على نسبة تقسيم تبلغ 10، ولكنها غير موثوقة. توفر سلاسل القلابات ثنائية الاستقرار تقسيمًا أكثر قابلية للتنبؤ، ولكن على حساب زيادة عدد العناصر النشطة. ^{[ 15 ]}

مكونات واقية

على الرغم من أنها ليست أساسية لعمل الدائرة، إلا أن الثنائيات الموصولة على التوالي مع قاعدة أو باعث الترانزستورات ضرورية لمنع حدوث انهيار عكسي في وصلة القاعدة-الباعث عندما يتجاوز جهد التغذية جهد الانهيار (V _{eb)} ، والذي يتراوح عادةً بين 5 و10 فولتات لترانزستورات السيليكون العامة. في التكوين أحادي الاستقرار، يحتاج ترانزستور واحد فقط إلى الحماية.

مولد اهتزازات غير مستقر باستخدام مضخم عملياتي

بافتراض تفريغ جميع المكثفات في البداية، يكون خرج مكبر العمليات V _o عند العقدة c هو +V _{sat} مبدئيًا. عند العقدة a ، يتشكل جهد مقداره +βV _{sat نتيجة لتقسيم الجهد حيث} $\beta =\left[{\frac {R2}{R1+R2}}\right]$ التيار المتدفق من العقدتين c و b إلى الأرض يشحن المكثف C باتجاه +V _sat . خلال فترة الشحن هذه، يصبح الجهد عند b_{أكبر من +β V sat} عند نقطة معينة. سيكون الجهد عند الطرف العاكس أكبر من الجهد عند الطرف غير العاكس لمكبر العمليات. هذه دائرة مقارنة ، وبالتالي، يصبح الخرج -V _sat . يصبح الجهد عند العقدة a هو -βV _sat نتيجة لتقسيم الجهد. الآن، يفرغ المكثف باتجاه -V _sat . عند نقطة معينة، يصبح الجهد عند b أقل من -β V _sat . سيكون الجهد عند الطرف غير العاكس أكبر من الجهد عند الطرف العاكس لمكبر العمليات. لذا، يكون خرج مكبر العمليات +V _sat . تتكرر هذه العملية لتشكل مذبذبًا حرًا أو مذبذبًا متعددًا غير مستقر.

إذا كان V _C هو الجهد عبر المكثف، ومن الرسم البياني، فإن الفترة الزمنية للموجة المتكونة عند المكثف والخرج ستتطابق، وبالتالي يمكن حساب الفترة الزمنية بهذه الطريقة:

$V_{c}=V_{c}(\infty )+[V_{c}(0)-V_{c}(\infty )]e^{\tfrac {-t}{RC}}$

$V_{c}(t)=V_{sat}+[-\beta V_{sat}-V_{sat}]e^{\left({\frac {-t}{RC}}\right)}$

عند الزمن t = T1 ،

$\beta V_{sat}=V_{sat}(1-[\beta +1]e^{\tfrac {-T1}{RC}})$

بعد حل المعادلة، نحصل على:

$T1=RC\ln \left[{\frac {1+\beta }{1-\beta }}\right]$

نختار قيمًا لـ R و C و β بحيث نحصل على موجة مربعة متناظرة. وبالتالي، نحصل على T1 = T2 ، ويكون زمن الدورة الكلي T = T1 + T2 . إذن، زمن دورة الموجة المربعة المتولدة عند المخرج هو:

$T=2RC\ln \left[{\frac {1+\beta }{1-\beta }}\right]$

أحادي الاستقرار

في المذبذب أحادي الاستقرار، تُستبدل شبكة مقاومة-سعة واحدة (C2-R3 في الشكل 1) بشبكة مقاومة (مقاومة فقط). يمكن اعتبار الدائرة بمثابة مذبذب غير مستقر نصفياً _. جهد _جامعالترانزستور Q2 هو خرج الدائرة (على عكس الدائرة غير المستقرة، يتميز هذا الجهد بموجة مربعة مثالية لأن الخرج غير مُحمّل بالمكثف).

عند تشغيله بنبضة دخل، ينتقل المذبذب أحادي الاستقرار إلى حالة عدم الاستقرار لفترة زمنية محددة، ثم يعود إلى حالة الاستقرار. تُعطى الفترة الزمنية التي يبقى فيها المذبذب أحادي الاستقرار في حالة عدم الاستقرار بالعلاقة: t = ln(2) R ₂C _1. إذا أدى تكرار تطبيق نبضة الدخل إلى إبقاء الدائرة في حالة عدم الاستقرار، تُسمى دائرة أحادية الاستقرار قابلة لإعادة التشغيل . أما إذا لم تؤثر نبضات التشغيل اللاحقة على الفترة الزمنية، فتُسمى دائرة أحادية الاستقرار غير قابلة لإعادة التشغيل .

في الدائرة الموضحة في الشكل 2، يكون الترانزستور Q1 في حالة السكون، بينما يكون الترانزستور Q2 في حالة السكون. ويتم تشغيله بإشارة دخل صفرية أو سالبة مطبقة على قاعدة Q2 (ويمكن تشغيله بنفس الكفاءة بتطبيق إشارة دخل موجبة عبر مقاومة على قاعدة Q1). ونتيجة لذلك، تدخل الدائرة في الحالة 1 الموضحة أعلاه. وبعد انقضاء المدة الزمنية، تعود إلى حالتها الابتدائية المستقرة.

دائرة أحادية الاستقرار باستخدام مضخم العمليات

مذبذب أحادي الاستقرار متعدد الاهتزازات باستخدام مضخم العمليات

تُستخدم هذه الدائرة لتوليد نبضة خرج واحدة ذات مدة زمنية قابلة للتعديل استجابةً لإشارة تحفيز. يعتمد عرض نبضة الخرج فقط على المكونات الخارجية المتصلة بمضخم العمليات. يقوم الصمام الثنائي D1 بتثبيت جهد المكثف عند 0.7 فولت عندما يكون الخرج عند +Vsat. لنفترض أن الخرج Vo = +Vsat في الحالة المستقرة. يقوم الصمام الثنائي D1 بتثبيت جهد المكثف عند 0.7 فولت. سيكون الجهد عند الطرف غير العاكس عبر مقسم الجهد +βVsat. الآن، يتم تطبيق إشارة تحفيز سالبة مقدارها V1 على الطرف غير العاكس بحيث تكون الإشارة الفعالة عند هذا الطرف أقل من 0.7 فولت. عندئذٍ، يتحول جهد الخرج من +Vsat إلى -Vsat. سيصبح الصمام الثنائي منحازًا عكسيًا، ويبدأ المكثف بالشحن أُسّيًا إلى -Vsat عبر المقاومة R. سيكون الجهد عند الطرف غير العاكس عبر مقسم الجهد -βVsat. بعد مرور بعض الوقت، يشحن المكثف إلى جهد أعلى من -βVsat. يصبح الجهد على المدخل غير العاكس الآن أكبر من الجهد على المدخل العاكس، ويعود خرج مكبر العمليات إلى +Vsat. يفرغ المكثف شحنته عبر المقاوم R، ثم يشحن مرة أخرى إلى 0.7 فولت.

يُحسب عرض النبضة T للمذبذب أحادي الاستقرار كما يلي: الحل العام لدائرة RC ذات تمرير منخفض هو

V_{o}=V_{f}+(V_{i}-V_{f})e^{-t/RC}

أين $V_{f}=-V_{\text{sat}}$ و $V_{i}=V_{d}$ ، جهد الانحياز الأمامي للدايود. لذلك،

V_{c}=-V_{\text{sat}}+(V_{d}+V_{\text{sat}})e^{-t/RC}

في $t=T$ ،

V_{c}=-\beta V_{\text{sat}}

-\beta V_{\text{sat}}=-V_{\text{sat}}+(V_{d}+V_{\text{sat}})e^{-T/RC}

بعد التبسيط،

T=RC\ln \left({1+V_{d}/V_{\text{sat}} \over 1-\beta }\right)

أين $\beta ={R2 \over R1+R2}$

لو $V_{\text{sat}}>>V_{d}$ و $R1=R2$ لهذا السبب. $\beta =0.5$ ، ثم $T=0.69RC$

ثنائي الاستقرار

في المذبذب متعدد الاستقرار، يتم استبدال كل من الشبكات المقاومة السعوية (C ₁ -R ₂ و C ₂ -R _{3 في الشكل 1) بشبكات مقاومة (مقاومات فقط أو}اقتران مباشر ).

تُشبه دائرة التثبيت هذه دائرة المذبذب غير المستقر، باستثناء عدم وجود زمن شحن أو تفريغ لعدم وجود مكثفات. لذا، عند تشغيل الدائرة، إذا كان الترانزستور Q1 في حالة تشغيل، يكون جهد جامعه صفر فولت. ونتيجة لذلك، ينطفئ الترانزستور Q2. يؤدي هذا إلى تطبيق جهد يزيد عن نصف + V فولت على المقاوم R4، مما يتسبب في مرور تيار كهربائي إلى قاعدة الترانزستور Q1، وبالتالي يبقى في حالة تشغيل. وهكذا، تبقى الدائرة مستقرة في حالة واحدة باستمرار. وبالمثل، يبقى الترانزستور Q2 في حالة تشغيل باستمرار إذا تم تشغيله أولاً.

يمكن تغيير حالة الترانزستور Q1 عبر طرفي الضبط وإعادة الضبط المتصلين بالقاعدة. على سبيل المثال، إذا كان الترانزستور Q2 في حالة تشغيل وتم توصيل طرف الضبط بالأرض مؤقتًا، فسيتم إيقاف تشغيل Q2 وتشغيل Q1. وبالتالي، يُستخدم طرف الضبط لتشغيل Q1، بينما يُستخدم طرف إعادة الضبط لإعادته إلى حالة الإيقاف.

انظر أيضاً

مراجع

↑ جاين، آر بي؛ أناند، إم. (1983). ممارسة الإلكترونيات الرقمية باستخدام الدوائر المتكاملة . دار نشر تاتا ماكجرو هيل للتعليم. ص 159. ISBN 0074516922.
↑ راو، براكاش (2006). الدوائر النبضية والرقمية . دار نشر تاتا ماكجرو هيل للتعليم. ص 268. ISBN 0070606560.
↑ كلايتون، جي بي (2013). مكبرات العمليات، الطبعة الثانية . إلسيفير. ص 267. ISBN 978-1483135557.
^ أبراهام، هـ. إي بلوخ (1919). "قياس القيمة المطلقة لفترات التذبذبات الكهربائية ذات التردد العالي" [ قياس فترات التذبذبات الكهربائية عالية التردد ] . أناليس دي فيزيك (بالفرنسية). 9 (1). باريس: Société Française de Physique: 237– 302. بيب كود : 1919AnPh....9..237A . دوى : 10.1051/jphystap:019190090021100 .
↑ جينو، جان مارك (2012). "فان دير بول وتاريخ التذبذبات الاسترخائية: نحو ظهور مفاهيم جديدة". الفوضى: مجلة متعددة التخصصات للعلوم غير الخطية . 22 (2) 023120. arXiv : 1408.4890 . Bibcode : 2012Chaos..22b3120G . doi : 10.1063/1.3670008 . PMID 22757527. S2CID 293369 .
↑ مُذبذب متعدد في معيار IEEE 100، قاموس مصطلحات المعايير، الطبعة السابعة ، مطبعة IEEE، 2000 ، رقم ISBN 0-7381-2601-2الصفحة 718
↑ أندرو، في جيه (نوفمبر 1931). "ضبط المذبذب المتعدد لتقسيم التردد". وقائع معهد مهندسي الراديو . 19 (11): 1909-1917 . رمز Bibcode : 1931PIRE...19.1909A . doi : 10.1109/JRPROC.1931.222252 . ISSN 2162-6626 .
↑ ويليام هنري إيكلز وفرانك ويلفريد جوردان، " تحسينات في المرحلات الأيونية " رقم براءة الاختراع البريطانية: GB 148582 (تم تقديم الطلب: 21 يونيو 1918؛ تم النشر: 5 أغسطس 1920).
↑ ويلفريد بينيت لويس (1942). العد الكهربائي: مع إشارة خاصة إلى عد جسيمات ألفا وبيتا . أرشيف مطبعة جامعة كامبريدج. ص 68.
↑ الكهربائي . 128. 13 فبراير 1942.{{cite journal}}: مفقود أو فارغ |title=( مساعدة )
↑ أوين ستانديج بوكل وإي بي مولين (1943). قواعد الزمن (مولدات المسح): تصميمها وتطويرها، مع ملاحظات حول أنبوب أشعة الكاثود . تشابمان وهول المحدودة، ص 51.
↑ بريتون تشانس (1949). أشكال الموجات (المجلد 19 من سلسلة مختبر الإشعاع بمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا). شركة ماكجرو هيل للنشر، ص 167 .
↑ أو إس بوكل (يناير 1949). "تطوير قواعد التوقيت: مبادئ الدوائر المعروفة". مهندس لاسلكي . 26 (1). منشورات إيليف الكهربائية: 139.
↑ يونغ سينغ، إدوارد أونغ (5 أغسطس 2019). "تصميم وتنفيذ المذبذب غير المستقر" . المجلة العالمية للعلوم الهندسية . 3 (1). doi : 10.33552/GJES.2019.03.000554 .
1 2 دونالد فينك (محرر)، دليل مهندسي الإلكترونيات ، ماكجرو هيل، 1975 ISBN 0-07-020980-4، الصفحات 16-40

روابط خارجية

[Jain-1] جاين، آر بي؛ أناند، إم. (1983). ممارسة الإلكترونيات الرقمية باستخدام الدوائر المتكاملة . دار نشر تاتا ماكجرو هيل للتعليم. ص 159. ISBN 0074516922.

[Rao-2] راو، براكاش (2006). الدوائر النبضية والرقمية . دار نشر تاتا ماكجرو هيل للتعليم. ص 268. ISBN 0070606560.

[Clayton-3] كلايتون، جي بي (2013). مكبرات العمليات، الطبعة الثانية . إلسيفير. ص 267. ISBN 978-1483135557.

[Abraham-4] أبراهام، هـ. إي بلوخ (1919). "قياس القيمة المطلقة لفترات التذبذبات الكهربائية ذات التردد العالي" [ قياس فترات التذبذبات الكهربائية عالية التردد ] . أناليس دي فيزيك (بالفرنسية). 9 (1). باريس: Société Française de Physique: 237– 302. بيب كود : 1919AnPh....9..237A . دوى : 10.1051/jphystap:019190090021100 .

[Ginoux-5] جينو، جان مارك (2012). "فان دير بول وتاريخ التذبذبات الاسترخائية: نحو ظهور مفاهيم جديدة". الفوضى: مجلة متعددة التخصصات للعلوم غير الخطية . 22 (2) 023120. arXiv : 1408.4890 . Bibcode : 2012Chaos..22b3120G . doi : 10.1063/1.3670008 . PMID 22757527. S2CID 293369 .

[6] مُذبذب متعدد في معيار IEEE 100، قاموس مصطلحات المعايير، الطبعة السابعة ، مطبعة IEEE، 2000 ، رقم ISBN 0-7381-2601-2الصفحة 718

[7] أندرو، في جيه (نوفمبر 1931). "ضبط المذبذب المتعدد لتقسيم التردد". وقائع معهد مهندسي الراديو . 19 (11): 1909-1917 . رمز Bibcode : 1931PIRE...19.1909A . doi : 10.1109/JRPROC.1931.222252 . ISSN 2162-6626 .

[8] ويليام هنري إيكلز وفرانك ويلفريد جوردان، " تحسينات في المرحلات الأيونية " رقم براءة الاختراع البريطانية: GB 148582 (تم تقديم الطلب: 21 يونيو 1918؛ تم النشر: 5 أغسطس 1920).

[9] ويلفريد بينيت لويس (1942). العد الكهربائي: مع إشارة خاصة إلى عد جسيمات ألفا وبيتا . أرشيف مطبعة جامعة كامبريدج. ص 68.

[10] الكهربائي . 128. 13 فبراير 1942.{{cite journal}}: مفقود أو فارغ |title=( مساعدة )

[11] أوين ستانديج بوكل وإي بي مولين (1943). قواعد الزمن (مولدات المسح): تصميمها وتطويرها، مع ملاحظات حول أنبوب أشعة الكاثود . تشابمان وهول المحدودة، ص 51.

[12] بريتون تشانس (1949). أشكال الموجات (المجلد 19 من سلسلة مختبر الإشعاع بمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا). شركة ماكجرو هيل للنشر، ص 167 .

[13] أو إس بوكل (يناير 1949). "تطوير قواعد التوقيت: مبادئ الدوائر المعروفة". مهندس لاسلكي . 26 (1). منشورات إيليف الكهربائية: 139.

[14] يونغ سينغ، إدوارد أونغ (5 أغسطس 2019). "تصميم وتنفيذ المذبذب غير المستقر" . المجلة العالمية للعلوم الهندسية . 3 (1). doi : 10.33552/GJES.2019.03.000554 .

[Fink75-15] 1 2 دونالد فينك (محرر)، دليل مهندسي الإلكترونيات ، ماكجرو هيل، 1975 ISBN 0-07-020980-4، الصفحات 16-40

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]،

[

[

[

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]

[ 15 ]

اللغة	العربية (RTL)
روابط موسوعية	30 رابطاً
المصدر الأصلي	ويكيبيديا ↗