תכנון ובנייה של מתנד סינוסאוידאלי בתדר גבוה

מתנד גשר ווין:

הוא מכשיר או מעגל הניזון ממקור מתח ישר, ומפיק אות סינוסואידלי בתדר ובעוצמה הניתן לתכנון מראש.

המתנד ממיר את האנרגיה המסופקת לו ממקור המתח הישר לאנרגיה של זרם חילופין.

מאפייני המתנד:

1.      יציבות תדר המתנד

2.      היכולת להפקת אות סינוסואידלי בעל תדר של מגהרצים ועשרות מגהרצים.

3.      ממיר את האנרגיה המסופקת לו ממקור המתח הישר, לאנרגיה של זרם חילופין.

דרך פעולת המעגל :

המתנד ההרמוני יוצר גל סינוסואידלי. 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 הספקטראלי נקבע על ידי רוחב המסנן.

למה חשוב לבנות מתנד בתדר גבוה!!!

צריכים מתנד בתדר גבוה בכדי שעבודת המעגל שלנו תהיה יותר מהירה .

שני סוגים של מתנדים:

1.      מתנד מבוקר מתח :- הוא מתנד שמפיק תדר בהתאם למתח הכניסה אליו. היתרון בסוג זה של המתנד הוא היכולת לשנות באופן אלקטרוני את תדר המוצא. מתנדים מבוקרי מתח משמשים בעיקר בשרשראות , ומסייע בהמרת תדרים תוך שימוש בערבל. תדר  המתנד ניתן לשינוי בעזרת נגד משתנה (ברכיב אנלוגי ) או דרך שינוי מילה ספרתית (ברכיב בעל ממשק ספרתי).

2.      מתנד רלקסציה :- במתנדי רלקסציה משתמשים ליצירת גל שאינו סינוסי, כגון גל מרובע או שן מסור.המתנד מכיל רכיב לא ליניארי, 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  טיימרים, אך מתנדים גבישיים עדיפים עליהם בגלל יציבותם.

מתנד גשר ווין:

מתנד גשר ויין מצטיין בפשטותו ובניקיון אות המוצא שלו. הוא מייצר אות סינוסואידלי ללא הרמוניות כמעט. הוא שימושי לתדרים נמוכים, החל מחלקי הרץ עד מאות אחדות  של קילוהרץ.

תכנון מתנד גשר ויין בעל תדר מוצא של 10 קילוהרץ, וציון את שיקולי התכנון וערכי הרכיבים :-

-         באיור מס' 1 נתון את המעגל שסרטטתי ואת הערכים שבחרתי

מהלך הניסוי

באיור מס' 2 נתון המעגל שסרטטתי בעזרת תוכנית ההדמיה (מולטיסים)

באיור מס' 2 האות שקיבלתי במוצא של משקף התנודות:

באיור מס' 3.א האות שסרטטתי עבור התנאי A*B > 1 :

באיור מס' 3.ב נתון האות שקיבלתי ממשקף התנודות עבור התנאי A*B>1

עכשיו שניתי את התנאי מ- A*B>1 ל- A*B = 1 .

וקבעתי ערכים שונים של הנגדים:

R1= 1Kohm

R2= 1000Kohm

האות שאני אמור לקבל הוא באיור 4.א :

האות שקיבלתי מתוכנת מולטיסים הוא באיור 4.ב :

כאשר משנים את המצב מ- AB>1 ל- AB<1 :

עכשיו משנים שוב את הערכים של שני הנגדים R1  ו' R2 כך ש:-

R1 = 100Kohm

R2 = 1Kohm

בעזרת ערכים אלה צריכים לקבל את צורת האות המופיעה באיור 5.א

באיור 5.ב נתונה צורת האות שמתקבל מתוכנית מולטיסים :

האות שהתקבל מתוכנית המולטיסים לא מיישם את המצב הזה כי המעגל עובד כל כך מהר שמשקף התנודות לא יכול להציג לנו את צורת האות הנכונה בגלל המהירות הרבה.