ניסוי 2 :
תכנון ובנייה של מתנד סינוסאוידאלי בתדר גבוהה – מתנד גשר וין
מהו מתנד? ומה מאפניו ??
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.
והמאפיינים שלו : -
מפיק אות מוצא ללא אות מבוא (הספק המוצא(.
המתנד מפיק אות סינוסואידליי בתדר של מגהרצים ועשרות מגההרצים ותדר זה יציב ואינו משתנה עם הזמן .
הרעש העצמי של המתנד והעיוותים .
המתנד אינו יכול להפיק אות יש מאין.
הערה :
באיור מספר 1 מוצג את התרשים המלבני של מתנד סינוסואידלי.
איור מספר 1
מדוע חשוב לבנות מתנד בתדר גבוה ??
מעניין אותנו כמובן השימוש במתנדים בשטח התקשורת האלקטרונית ובמיוחד בשידורי הרדיו והטלוויזיה לדוגמה שידור תמונת טלוויזיה באמצעות לוויין מבוסס על מתנד סינוסואידלי (המותקן בלווין) בתדר של אלפי מגהרצים.
כלומר חשוב לבנות מתנד בתדר גבוה כי התדר הנמוך מושפע ממזג האויר וזה גורם לניחות האות .
הערה:
איור מספר 2 מציג את הניחות כפונקציה של מרחק.
איור מספר 2
ציין שני סוגי מתנידים ומנה את מאפייניהם ??
א) מתנדים לאות הרמוני - היוצרים גלים שצורתם קרובה מאוד לאות סינוסוידלי.
ב) מתנדים לאותות לא סינוסוידליים- יוצרים אותות שצורתם אינה תנודה הרמונית, כגון: גל ריבועי , גל משולש או גל שן - משור וכדומה;
גם את קבוצת מתנדים הרמוניים ניתן לחלק לשתי קבוצות עיקריות:
א) מתנדים אשר עיקרון פעולתם מבוסס על שימוש במשוב חיובי כשמערכת המשוב מורכבת מסלילים וקבלים, נקרא המתנד - מתנד
LC .
במקרה שהמערכת משוב מורכבת מנגדים וקבלים - זו מתנד
RC .
ב) מתנדים בהם אנו מפעילים רכיבים בעלי התנגדות דינאמית שלילית, כגון: טטרודה (שפופרת ריק, בעלת שני סריגים ) או דיודת מנהרה .
תכנן מתנד גשר ויין בעל תדר מוצא של 10 קילו הרץ ??
f=10khz
התדר הזוויתי של התנדות הוא :
w0=1/(RC) כלומר ( f=1/(2πRC
נבחור נגד בעל עוצמה של 1 קילו אוהם :
R=1KΩ
נציב ההערכים הנ"ל ונקבל :
C=15.915nf
ידוע כי הגבר המגבר שווה ל- :
A=(R2/R1)+1
צריך שיהיה ערכו של ההגבר שווה ל- 3 וכדאי שיתקיים תנאי זה צריך להיות היחס שבין
R1 לבין R2 שווה ל- 2 .
אבל נהוג לתכנן ההגבר קצת גדול מ- 3 וכך היחס שבין
R1 לבין R2 יהיה גדול מ-2
הערה :
ערכו של ההגבר צריך להיות שווה ל- 3 או גדול קצת כי המתנד הסינוסואידלי בנוי ממגבר ורשת משוב המקיימים שני תנאים :
תנאי מופע : הסחת המופע של הגבר החוג היא 3600.
תנאי גודל : גודלו של הגבר החוג הוא יחידה 1=ΙАβΙ.
תנאים אלה נקראים תנאי ברקהאוזן לקיום תנודות .
מה שחשוב לזכור כי :
1/3=β
לכן כדאי שיתקיים התנאי השני צריך שיהיה ההגבר שווה ל- 2 .
לכן אני בחרתי שיהיו ערכי הנגדים :
R2=2.2KHZ
R1=1KHZ
ומדדתי למגבר את המתחים האלה :
15+=VCC
הערה :
באיור מספר 3 יש ייצוג למעגל עקרוני של מתנד גשר ויין.
איור מספר 3
ובאיור מספר 4 יש ייצוג למתנד גשר ויין מעשי.
איור מספר 4
ובאיור מספר 5 יש ייצוג למעגל לייצוב תנופת התנודות.
איור מספר 5
לבניית המעגל צריכים המכשירים האלה :
מנתח ספקטראלי - ספקטרום אנלייזיר :
התפקיד שלו : להשיג את האות הנמדד כפונקציה של הזמן .
(ראה איור מספר 6 ).
איור מספר 6
מגבר שרת :
עיקר שימושו של מגבר השרת הינו במעגלי משוב .
(ראה איור מספר 7 )
איור מספר 7
נגדים :
נגד הוא רכיב חשמלי שתוכנותו היא התנגדות חשמלית כאשר עובר זרם חשמלי בנגד נוצר על פניו מפל מתח על פי חוק אוהם .
(ראה איור מספר 8 )
איור מספר 8
קבלים :
הקבל הוא רכיב חשמלי בעל יכולת לאגור מטען חשמלי ולפרוק אותו.
(ראה איור מספר 9 )
איור מספר 9
סרטט את המעגל שתכננת ??
תכננתי את המעגל לבדיקת המצב הראשון (המצב הראשון הוא המצב שבו
ΙАβΙ גדול קצת מ- 1 :
כי ...
R2/R1=2.2/1
A=2.2+1=3.2
1/3 =β
ΙАβΙ=1.066=3.2*0.333
בהתחלה חברתי להדק החיובי של מגבר שרת נגד R3
חברתי את נגד R4
וקבל 1 Cבאופן מקבילי.
חברתי את העקבה
1 עם 2 באופן טורי.
ובהדק השליל של המגבר חברתי את
שני הנגדים בטור.
R1 חברתי אותו לאדמה ו- R2 חברתי אותו לקבל2 C.
ומוצא המגבר חברנו אותו עם המנתח הספקטראלי .
(
ראה איור מספר 10)
איור מספר 10
תוצאה מספר 1 :
אפשר לראות במצב זה שהצליח המגבר לעורר תנודות ראשונות . וב
איור מספר 11 ראינו התנודות גדלו ואחר כך התייצבו .
(ראה איור מספר 11 )
איור מספר11
מסקנה מספר 1 :
כדי ליצירת תנודות חשוב שיתקיים התנאי זה .
עכשו נבדוק את המצב שבו
ΙАβΙ גדול הרבה הרבה מאחד.
לבדוק מצב זה עלינו רק לעשות שינוי קטן השינוי הוא :
R2=50KHZ
R1=2KHZ
לכן ...
A=25+1=26KHZ
ΙАβΙ=26*1/3=8.6666
=
(ראה איור מספר 12 )
ראיור מספר 12
התוצאה מספר 2 :
אות המוצא יגדל עד מתח הרוויה הנקבע לפי מתח הספק .
(ראה איור מספר 13 )-זה מה שהציגה התוכנה
איור מספר 13
איור מספר 14 - זה מה שצריך להיות
מסקנה מספר 2 :
מצב זה אינו רצוי כי במצב זה אנו מאבדים האות.
עכשו נבדוק המצב שבו
ΙАβΙ קטן ככל האפשר מאחד .
השנה ערכי הנגדים :
R2=1KHZ
R1=2.2KHZ
A=1.454
תוצאה מספר 3 :
במצב זה רואים שהאות הקטן הקטן עד שהו נעלם .
(ראה איור מספר 14 )
איור מספר 14
מסקנה מספר 3 :
מצב זה לא רצוי כי בסופו של דבר האות נעלם עם העברת הזמן .
אין תגובות:
הוסף רשומת תגובה