ما هي مذبذبات ميسنر Meissner Oscillators

المذبذبات عبارة عن دوائر إلكترونية تصنع إشارة إلكترونية خاصة بها عموماً الموجة الجيبية والموجة المربعة، كما إنّه مهم جداً في أنواع أخرى من المعدات الإلكترونية، مثل الكوارتز الذي يستخدم كمذبذب بلوري، حيث تستخدم أجهزة الإرسال الراديوية لتعديل الاتساع للتذبذب لتوليد شكل الموجة الحاملة، كما يستعمل جهاز استقبال راديو “AM” مذبذباً خاصاً يُطلق عليه اسم مرنان لضبط المحطة، والمذبذبات متوفرة في أجهزة الكمبيوتر وأجهزة الكشف عن المعادن.

ما هي مذبذبات ميسنر Meissner Oscillators؟

مذبذب “Meissner”: أو أحياناً يُشار إليه أكثر على أنّه مذبذب “Armstrong”، وهو نوع غريب جداً من المذبذب، حيث يعتمد كل نوع آخر من المذبذبات تقريباً على نوع من التغذية الراجعة الجلفانية ومباشرة من المخرجات إلى المدخلات، بينما يفصل هذا المذبذب الإدخال تماماً عن المخرجات عبر محول صغير.

• “AM” هي اختصار لـ “Amplitude Modulation”.

مبدأ عمل مذبذبات ميسنر Meissner Oscillators:

يتم وضع اللفات في الطور المضاد بحيث تكون الإشارة المرتجعة عبارة عن إزاحة طورية بمقدار “180 درجة” ويمنحك الترانزستور ردود فعل أخرى بمقدار “180 درجة”، لأنّها في هيكل باعث شائع يبلغ مجموع ردود الفعل الإيجابية الكاملة “360 درجة”، كما تقوم المقاومات “47k” بتعيين التحيز جنباً إلى جنب مع المقاوم “100k” الذي يعمل أيضاً كمحدد لمستوى التيار المتردد، ممّا يحد إلى حد ما من إجمالي الإشارة في ردود الفعل الإيجابية، وممّا يتيح لك الضبط الدقيق للحصول على ناتج أنظف.

يمكنك أيضاً تغيير الكسب والتذبذبات باستخدام المقاوم “6.8k” ممّا يجعله مفيداً عند تبديل الأحمال، أمّا المقاوم “1k” هو رد فعل سلبي لانحطاط الباعث، حيث يقلل بشكل أكبر من القطع الصعب ويحسن الاستقرار ويتم تحديد تردد التذبذب من خلال تردد الرنين لدائرة الخزان، كما تقطع الملاحظات الناتج بقوة شديدة إلى قطع وكما أنّ ما يحدث عندما تقوم فجأة بقطع مصدر الطاقة عن محث.

كما إنّها تخلق ارتفاعاً في الجهد من تلقاء نفسها لتفريغ التيار الزائد، وقبل أن ينهار المجال المغناطيسي يتم التحكم في العملية قبل أن تخرج عن نطاق السيطرة، ممّا يؤدي إلى تذبذب موجة جيبية متناسقة.

أساسيات مذبذبات ميسنر Meissner Oscillators:

يركز التحليل على مذبذبات “Meissner” المتصاعدة بناءً على المحولات المغناطيسية الأساسية التي تعمل بجهد دخل يصل إلى “100 ملي فولت”، فعلى سبيل المثال من المولدات الكهروحرارية، وكنقطة رئيسية يتم تحديد تأثير الخسائر الأساسية ومحثات التسرب على متطلبات بدء التشغيل التي تم الحصول عليها باستخدام معيار “Barkhausen” الكلاسيكي، وتوضح الحد الأدنى من الموصلية التحويلية لحدوث التذبذبات.

ولأغراض التحقق من الصحة تم تصنيع مذبذب تصاعدي “IC” في تقنية “STMicroelectronics” كـ “0.32 ميكرومتر” ومتصل بمحولين صغيرين من الأسلاك الرابطة، على التوالي مع نواة من الفريت “1:38 MnZn” ومع درجة حرارة منخفضة مغنطيسية ذات درجة حرارة منخفضة تبلغ “1:52” قلب السيراميك “LTCC” وبشكل متماسك مع النموذج المقترح، كما تُظهر القياسات التجريبية جهد بدء تشغيل أدنى قدره “228 مللي فولت” لنواة الفريت “MnZn” و”104 مللي فولت” لنواة “LTCC”.

• “MnZn” هي اختصار لـ “Manganese-zinc ferrite”.

• “LTCC” هي اختصار لـ “Low Temperature Co-fired Ceramic”.

آلية عمل مذبذب Meissner:

يستعمل مذبذب “Meissner” المعروف أيضاً باسم مذبذب “Armstrong” لتكوين ناتج موجة جيبية بسعة ثابتة وتردد ثابت إلى حد ما، كما تُستخدم الدائرة عموماً كمذبذب محلي في أجهزة الاستقبال وكمصدر إشارة في مولدات الإشارة وكمذبذب متغير التردد على نطاقات التردد المتوسطة والعالية.

يستخدم مذبذب أرمسترونج دائرة “LC” متوازية الضبط لتحديد وتيرة التذبذب مع توفير التغذية المرتدة بواسطة ملف “tickle” منفصل ذو قطبية مناسبة للحفاظ على التذبذب، كما إنّه يعمل من الفئة “C” مع انحياز مستقر للتطبيقات التي لا يكون فيها شكل الموجة مهماً، والفئة “A” حيث يكون شكل الموجة مهماً.

تحدد دائرة “LC” والتي تسمى عادةً “دائرة الخزان” تردد التذبذب، ويمكن أن توجد دائرة الخزان في دارات القاعدة أو المجمع لإنتاج نسختين من هذه الدائرة، وتعرفان بدوائر القاعدة المضبوطة والمجمعة المضبوطة على التوالي، وعلى الرغم من أنّه يمكن استخدام التكوينات الأساسية الثلاثة للترانزستور، وبشكل عام يتم استخدام اثنين فقط وهما الباعث المشترك والقاعدة المشتركة في الممارسة العملية.

يُفضل استخدام تكوين الباعث المشترك عن التكوينات الأخرى، حيث إنّه يحتوي على ممانعات مدخلات ومخرجات يمكن مطابقتها بسهولة أكبر، ونظراً لأنّ المدخلات والمخرجات هي “180 درجة” خارج الطور في دائرة الباعث الشائعة فمن الضروري توفير تحول طور “180 درجة” لجلب الإنتاج في الطور بحيث يمكن استمرار التذبذب، وفي القاعدة المشتركة وترتيبات المجمع المشترك يكون المدخلات والمخرجات بالفعل في المرحلة وبالتالي لا يلزم تغيير الطور.

ومع ذلك فإنّ الميزة الأساسية لمذبذب “Armstrong” هي أنّه نظراً لأنّ التغذية المرتدة يتم تطويرها بواسطة ملف منفصل “tickler”، يمكن ضبط كمية وقطبية ردود الفعل بسهولة في وقت التصنيع عن طريق تغيير عدد الدورات أو اتجاه لف.

يظهر التكوين الأساسي لدائرة مذبذب “Armstrong” في الشكل السابق، وهذا هو تكوين الباعث المشترك الذي يوفر تحولاً في الطور بمقدار “180 درجة” بين القاعدة والمجمع، كما تتكون دائرة الخزان من محث “L2” ومكثف “C” وهي تقع في الدائرة الأساسية، كما تستخدم شبكة التغذية الراجعة “L1″ حمولة المجمع كمحور أساسي و”L2” كملف ثانوي لمحول اقتران لتوفير تحول طور “180 درجة”، ويتم حذف ترتيبات الانحياز ووصلات المكثف من أجل البساطة.

• “LC” هي اختصار لـ “Inductance Capacitance”.

كيف تعمل دارة المذبذب Meissner؟

تكون عملية دارة المذبذب على النحو التالي:

• عند تشغيل المذبذب يتدفق التيار عبر الترانزستور على النحو الذي تحدده دائرة التحيز.

• تتسبب دائرة التحيز في تدفق تيار المجمع عبر “L1”.

• يطور هذا التيار عبر “L1” مجالاً مغناطيسياً يحفز الجهد إلى “L2” من خلال الحث المتبادل بين “L1″ و”L2”.

• في هذا الوقت يشحن مكثف الخزان الرنان إلى هذا الجهد ودائرة الخزان الآن تخزن الطاقة.

• مع وجود إشارة متزايدة على قاعدتها، فإنّ “Q” تؤدي بشكل أكثر صعوبة.

• مع توصيل “Q” بقوة أكبر يتم إحداث جهد أكبر في “L2″، ويتم ربط إشارة أكبر مرة أخرى بقاعدة “Q”، وسيستمر الترانزستور في الزيادة في التوصيل حتى يصل إلى التشبع.

• عند التشبع يكون تيار المجمع “Q” عند قيمة قصوى ولا يمكن زيادته أكثر من ذلك.

• في هذا الوقت يبدأ “C” في العمل كمصدر للجهد والتفريغ، وعندما ينخفض ​​الجهد عبر “C” تنتقل طاقته إلى المجال المغناطيسي لـ “L2”.

• ينخفض ​​تيار المجمع والذي ينتج عن تناقص الجهد عند قاعدة “Q”، حيث يؤدي انخفاض تيار المجمع إلى انخفاض الجهد إلى “L2” ويجعل قاعدة “Q” أكثر سلبية، وهذا هو العمل التجديدي.

• يستمر حتى يتم قطع “Q”، وعندما يتم قطع “Q” تستمر دائرة الخزان في الدوران أو التأرجح.

• لا ينتج تأثير دولاب الموازنة إشارة موجة جيبية فحسب، بل يساعد في الحفاظ على قطع “Q” وبدون تغذية مرتدة ستقل تذبذبات “L2″ و”C” بعد عدة دورات.