مولد النبضات
مولد النبضات هو جهاز ينتج دفعات طاقة مضبوطة تتميز بخصائص مثل المدة (المعروفة عادةً بعرض النبضة )، وزمن الصعود والهبوط، والسعة، ومعدل تكرار النبضات ( التردد ). ويتم استخدامه بطرق متنوعة، بما في ذلك كمكونات أساسية للأنظمة، وأجهزة المختبرات والأدوات العلمية، والمعدات الصناعية.
تُستخدم مولدات النبضات لإنتاج نبضات دقيقة ومتكررة، تُستخدم بدورها لتحفيز استجابات في أجهزة أخرى أو لتنشيط وسائط خارجية. وتكون النبضات المُولَّدة عادةً كهربائية أو ضوئية أو حرارية أو ميكانيكية، مع إمكانية وجود أشكال أخرى. وتُستخدم مولدات النبضات بشكل شائع لتوفير التحفيز في تطبيقات مثل الاختبار، وأنظمة التحكم، والاتصالات، والأجهزة الطبية، والأنظمة البصرية.
مولدات النبضات الكهربائية
مولدات النبضات الأولية
تُستخدم مولدات النبضات الأولية في مجموعة واسعة من التطبيقات. ومن أمثلة هذه التطبيقات المؤقتات الرقمية أحادية النبضة والمذبذبات التناظرية أحادية الاستقرار ، والتي تُخرج نبضة واحدة عند تشغيلها، ومولدات النبضات الحرة مثل مؤقتات الفترات الدورية والمذبذبات غير المستقرة .
مولدات نبضات الطاولة
تتيح مولدات النبضات المكتبية عادةً التحكم في معدل تكرار النبضات، وعرضها، وتأخيرها بالنسبة إلى مُشغّل داخلي أو خارجي، بالإضافة إلى مستويات الجهد العالي والمنخفض للنبضات. وقد تتيح مولدات النبضات الأكثر تطورًا التحكم في زمن صعود النبضة وزمن هبوطها . وتتوفر مولدات النبضات لتوليد عروض نبضات تتراوح من دقائق إلى أقل من بيكو ثانية واحدة. وتُعد مولدات النبضات المكتبية في الغالب مصادر جهد ، مع أن بعضها قادر على توليد نبضات تيار.
قد تستخدم مولدات النبضات تقنيات رقمية أو تناظرية أو كليهما لتكوين نبضات الخرج. على سبيل المثال، يمكن التحكم رقميًا في معدل تكرار النبضات ومدتها، بينما يتم تحديد سعة النبضة وأزمنة الصعود والهبوط بواسطة دوائر تناظرية في مرحلة خرج مولد النبضات. مع الضبط الصحيح، يمكن لمولدات النبضات أيضًا إنتاج موجة مربعة بنسبة تشغيل 50% . عادةً ما تكون مولدات النبضات أحادية القناة، حيث توفر ترددًا واحدًا، وتأخيرًا واحدًا، وعرضًا واحدًا، وخرجًا واحدًا.
أجهزة متعددة القنوات
تتميز بعض مولدات النبضات بميزات مثل محفزات إدخال متعددة وقنوات إخراج متعددة ذات عرض نطاق وتأخيرات وقطبية ومعدلات تكرار مستقلة. ويمكن لبعضها دمج قنوات محددة في مخرج واحد لتوليد إشارات أكثر تعقيدًا. تُعد مولدات التأخير الرقمية هذه مفيدة لمزامنة وتأخير وبوابات وتفعيل الدوائر الخارجية، عادةً بالنسبة لحدث واحد. وتُسهّل محفزات الإدخال المتعددة مزامنة أحداث التفعيل واكتساب البيانات.
تستخدم مولدات عرض النبضات التي تزيد عن بضعة ميكروثانية عدادات رقمية لتوقيت النبضات، في حين يتم توليد العروض التي تتراوح بين نانوثانية واحدة وعدة ميكروثانية عادةً بواسطة تقنيات تناظرية مثل شبكات RC (المقاوم والمكثف) أو خطوط التأخير المحولة.
مولدات نبضات الميكروويف
تُنتج مولدات النبضات القادرة على توليد نبضات بعرض أقل من 100 بيكو ثانية تقريبًا، والتي تُعرف غالبًا باسم مولدات نبضات الميكروويف ، نبضات باستخدام ثنائي استعادة الخطوة (SRD) أو خط النقل غير الخطي (NLTL). تتميز مولدات نبضات SRD بانخفاض تكلفتها، ولكنها تتطلب عادةً جهد دخل يصل إلى عدة فولتات، كما أنها تعاني من تذبذب كبير (تباين زمني بين النبضات المتتالية). أما مولدات نبضات NLTL، فتتميز عمومًا بتذبذب أقل، ولكن لا يمكن دمجها في دوائر متكاملة أحادية منخفضة التكلفة. وقد تم إثبات طريقة أخرى، تُعرف باسم RACE (التبادل التلقائي السريع للكاسكود)، [ 1 ] في شكل دائرة متكاملة أحادية، حيث تُنتج نبضات قصيرة تصل إلى بيكو ثانية واحدة، وبمعدلات تكرار تتجاوز 30 مليار نبضة في الثانية.
مولدات النبضات الضوئية
تُنتج مولدات النبضات الضوئية نبضات ضوئية، وتتيح التحكم في خصائص مثل معدل تكرار النبضات، والتأخير بين إدخال إشارة التشغيل وإخراج النبضة الضوئية، وعرض النبضة، وشدة الضوء. ويتم إنتاج الضوء عادةً بواسطة ثنائي باعث للضوء (LED) أو ثنائي ليزر.
مولدات النبضات الميكانيكية
جهاز قياس الانحراف بالوزن الساقط هو جهاز اختبار يُستخدم لتقييم رصف الطرق وخطوط السكك الحديدية. أثناء التشغيل، يُنتج الجهاز نبضة حمل ميكانيكية عن طريق إسقاط وزن على آلية تشكيل النبضة، ثم ينقل النبضة المُشكّلة إلى الرصيف عبر لوحة التحميل.
التطبيقات
يمكن حقن النبضات في جهاز قيد الاختبار واستخدامها كمحفز أو إشارة ساعة أو تحليلها أثناء مرورها عبر الجهاز، مما يؤكد التشغيل السليم للجهاز أو يحدد وجود عطل فيه.
تُستخدم مولدات النبضات لتشغيل أجهزة مثل المفاتيح والليزر والمكونات البصرية والمعدلات والمكثفات والأحمال المقاومة.
في عدادات التردد ، تُستخدم مولدات النبضات للتحكم في فترة القياس، والمعروفة باسم وقت البوابة .
يمكن استخدام خرج مولد النبضات كإشارة تعديل لمولد الإشارة .
تشمل التطبيقات غير الإلكترونية تلك الموجودة في علوم المواد والطب والفيزياء والكيمياء. على سبيل المثال، تُستخدم مولدات النبضات في الفصل الكهربائي الهلامي ذي المجال النبضي لفصل جزيئات الحمض النووي حسب الحجم.
مراجع
روابط خارجية
- تطور خط إنتاج مولدات النبضات من HP خلال الستينيات والسبعينيات - مشروع ذاكرة HP
- مولد نبضات انهيارية بزمن صعود/هبوط 50 بيكو ثانية لقياس استجابة المجس وجهاز راسم الإشارة - مذكرة تطبيقية من شركة لينير تكنولوجي، رقم 47، صفحة 93، بقلم جيم ويليامز
- يستخدم اختبار المقذوفات مولد نبضات عالي الجهد
- الدوائر الإلكترونية
- معدات الاختبار الإلكترونية