دارة مذبذب ارمسترونج Armstrong Oscillator Circuit

مذبذب “Armstrong” و”Colpitts” و”Clapp” و”Hartley” والمذبذبات التي يتم التحكم فيها بالكريستال هي عدة أنواع من مذبذبات “LC” الرنانة أي مذبذب إلكتروني “LC”.

ما هو مذبذب Armstrong؟

مذبذب “Armstrong”: هو المذبذب المعروف أيضاً باسم مذبذب “Meissner”، هو في الواقع مذبذب “LC” الارتجاعي الذي يستخدم المكثفات والمحاثات في شبكة التغذية الراجعة الخاصة به.

تم تسمية مذبذب “Armstrong” على اسم مخترعها المهندس الكهربائي “Edwin Armstrong”، كما يُطلق عليه أحياناً مذبذب دغدغة “tickler”؛ لأنّ التغذية الراجعة اللازمة لإنتاج التذبذبات يتم توفيرها باستخدام ملف دغدغة عبر اقتران مغناطيسي بين الملف “L” والملف “T”.

وبافتراض أنّ أداة التوصيل ضعيفة، ولكنها كافية للحفاظ على التذبذب يتم تحديد التردد بشكل أساسي بواسطة دارة الخزان “L” و”C”، وفي الدائرة العملية سيكون تردد التذبذب الفعلي مختلفاً قليلاً عن القيمة التي توفرها هذه الصيغة بسبب السعة الشاردة والحث والخسائر الداخلية أي المقاومة وتحميل دارة الخزان بواسطة ملف دغدغة.

هذه الدائرة هي أساس المستقبل المتجدد للإشارات الراديوية المشكّلة الاتساع، وفي هذا التطبيق يتم توصيل هوائي بملف دغدغة إضافي، ويتم تقليل التغذية المرتدة، فعلى سبيل المثال عن طريق زيادة المسافة بين الملفين “T” و”L” بشكل طفيف، وبالتالي فإنّ الدائرة تكون قصيرة التذبذب، والنتيجةً هي مرشح ومضخم التردد الراديوي ضيق النطاق، كما توفر الخاصية غير الخطية للترانزستور أو الأنبوب إشارة صوتية تمت إزالتها.

يمكن إنشاء وتصميم دائرة مذبذب “Armstrong” من ترانزستور “transistor” أو مضخم تشغيلي أو أنبوب أو بعض الأجهزة النشطة أي المكبرة الأخرى، كما تتكون المذبذبات من ثلاثة أجزاء أساسية:

• مكبر للصوت هذا عادةً ما يكون مضخماً للجهد، وقد يكون متحيزاً في الفئة “A” أو “B” أو “C”.

• شبكة تشكيل الموجة تتكون من مكونات سلبية، مثل دوائر الترشيح المسؤولة عن تشكيل الموجة وتردد الموجة المنتجة.

• مسار ردود الفعل الإيجابية يتم إرجاع جزء من إشارة الناتج إلى إدخال مكبر الصوت بطريقة يتم فيها إعادة توليد إشارة التغذية المرتدة وإعادة تضخيمها، كما يتم تغذية هذه الإشارة مرة أخرى للحفاظ على إشارة ناتج ثابتة دون الحاجة إلى أي إشارة إدخال خارجية.

ملاحظة:“LC” هي اختصار لـ “Inductance Capacitance”.

شروط عمل التذبذبات المناسبة في المذبذب:

• يجب أن تحدث التذبذبات بتردد واحد معين، كما يتم تحديد تردد التذبذب “f” بواسطة دائرة الخزان “L” و”C” ويعطى تقريباً بواسطة: “F = 1 / (2 π √LC )”.

• يجب أن تكون سعة التذبذبات ثابتة.

عمل دائرة مذبذب ارمسترونج:

يستخدم مذبذب “Armstrong” لإنتاج ناتج موجة جيبية بسعة ثابتة وتردد ثابت إلى حد ما ضمن نطاق التردد الراديوي المحدد، كما يتم استخدامه عموماً كمذبذب محلي في أجهزة الاستقبال، ويمكن استخدامه كمصدر في مولدات الإشارة وكمذبذب للترددات الراديوية في نطاق التردد المتوسط ​​والعالي.

الخصائص المميزة لمذبذب ارمسترونج:

• يستخدم دارة “LC” مضبوطة لتحديد تردد التذبذب.

• يتم تحقيق التغذية الراجعة عن طريق الاقتران الاستقرائي المتبادل بين ملف الدغدغة “tickler” والدائرة المضبوطة “LC”.

• تردده مستقر إلى حد ما، وسعة الناتج ثابتة نسبياً.

يوضح الشكل السابق دائرة أرمسترونج النموذجية باستخدام ترانزستور “NPN BJT”، كما يُطلق على المحث “L2” اسم ملف “tickler”، وهذا ستقدم تغذية مرتدة أي تجديد لمدخلات “BJT” عن طريق الاقتران بـ “L1” بشكل فردي، كما تقترن بعض الإشارات في دائرة النواتج بشكل حثي بدائرة الإدخال بواسطة “L2″، وتتضمن الدائرة الأساسية للترانزستور على دائرة خزان متوازية مع “L1” و”C1″، كما تعين دائرة الخزان هذه تردد التذبذب لدائرة المذبذب.

كما أنّ “C1” هو مكثف متغير لتبديل وتيرة التذبذب، ويوفر المقاوم “Rb foe = r” المقدار الصحيح من تيار التحيز، كما يتدفق تيار متنشط للتيار المستمر من الأرض إلى الباعث عبر “Re”، من القاعدة عبر “Rb” ثم يعود إلى الموجب، كما تعين قيمة “Rb” و”Re” مقدار التيار النشط وبشكل عام “Rb> Re”، ويوفر المقاوم “Re” استقرار الباعث لمنع الهروب الحراري والمكثف “CE” هو مكثف تجاوز المرسل.

من الشكل السابق للدائرة “A”، يتم تحديد مقدار التيار المتحيز للتيار المستمر بقيمة المقاوم “Rb’، كما أنّ المكثف “C” المتسلسل مع القاعدة “B” هو مكثف مانع للتيار المستمر، حيث سيعمل هذا إلى منع تيار متنشط للتيار المستمر من التدفق إلى “L1″، ولكنّه يسمح للإشارة القادمة من “L1-C1” بالمرور إلى القاعدة، ويوضح الشكل “B” تيار مجمع باعث لناتج التيار المستمر.

كما يكون الترانزستور متقدماً للأمام في دائرة قاعدة الباعث، وبعد ذلك سوف يتدفق تيار الباعث والمجمع من خلاله، لذلك من الدوائر السابقة “A” و”B” يحدث تيار الإشارة عندما تتأرجح الدائرة، لذلك إذا تم إيقاف التذبذبات، فهذا يعني عن طريق فتح ملف دغدغة “tickler”، وعندها سيكون هناك فقط التيارات “DC” الموضحة، ويوضح الشكل “B” السابق تيار مجمع باعث ناتج التيار المستمر، كما يكون الترانزستور متقدماً للأمام في دائرة قاعدة الباعث.

يوضح المخطط السايق مكان تدفق الإشارات في هذا المذبذب، كما أنّ المذبذب يهدف إلى إنتاج موجة جيبية على “1 ميجاهرتز”، وستكون هذه موجة جيبية لتغيير التيار المستمر وليس التيار المتردد، ولأنّ معظم الأجهزة النشطة لا تعمل على المكيفات، وعندما يتم تشغيل مذبذب “Armstrong” يبدأ “L1″ و”C1” في إنتاج تذبذبات على “1 ميحاهيرتز”.

عادةً ما يقل ​​هذا التذبذب بسبب الخسائر في دائرة الخزان “L1” و”C1″، كما يتم فرض الجهد المتذبذب عبر “L1″ و”C1” على الجزء العلوي من تيار التحيز المستمر في الدائرة الأساسية، لذا فإنّ تيار إشارة “1 ميجاهرتز” يتدفق في الدائرة الأساسية كما هو موضح سابقاً بالخط الأخضر.

ويكون التيار من خلال المقاوم “Re” لا يكاد يذكر أي المقاومة السعوية لـ “CE” عند “1 ميجاهرتز” ستكون “1/10” من قيمة “RE”، وهذه الإشارة “1 ميجاهرتز” في الدائرة الأساسية تسبب إشارة “1 ميجاهرتز” في دائرة المجمع أي باللون الأزرق المائي، كما يتجاوز المكثف عبر البطارية الإشارة حول العرض، وتتدفق الإشارة المضخمة في ملف دغدغة “tickler”، وملف الدغدغة “L2” يقترن حثياً بـ “L1″ و”L3” في وقت واحد حتى يتم أخذ إشارة ناتج مضخمة من “L3”.

• “NPN” هي اختصار لـ “Negative, Positive, Negative”.

• “BJT” هي اختصار لـ “Bipolar Junction Transistor”.

مميزات وعيوب مذبذبات Armstrong:

• الميزة الرئيسية هي أنّ بناء مذبذبات أنبوب من نوع “Armstrong” باستخدام مكثف ضبط، حيث يتم تأريض جانب واحد، كما إنّه ينتج تردداً ثابتاً وشكل موجة ناتج مضخم بشكل ثابت.

• العيب الرئيسي لهذه الدائرة هو أنّ الاهتزازات الكهرومغناطيسية الناتجة قد تحتوي على توافقيات متداخلة خفيفة للغاية، وهي غير مرغوب فيها في معظم الحالات.

تطبيقات مذبذب Armstrong:

• يتم استخدامه لتوليد إشارات النواتج الجيبية بتردد عالٍ جداً.

• يستخدم بشكل عام كمذبذب محلي في أجهزة الاستقبال.

• يتم استخدامه في الاتصالات اللاسلكيةوالمحمولة.

• يستخدم كمصدر في مولدات الإشارة وكمذبذب للترددات الراديوية في نطاق التردد المتوسط ​​والعالي.