ما هو مذبذب تحول الطور RC

تستعمل مذبذبات تحول الطور “RC” شبكة مكثف المقاوم “RC” لتوفير تحول الطور الذي تحتاجه إشارة التغذية المرتدة، حيث يكون متوفر فيها استقرار تردد ممتاز ويمكن أن ينتج عنه موجة جيبية نقية لمجموعة واسعة من الأحمال.

ما هو مذبذب تحول الطور RC؟

مذبذبات تحول الطور “RC”: هي المذبذبات التي تولد إشارة جيبية مستقرة عند الناتج، حيث في الأساس تحتوي الدائرة على وحدة مضخم، مثل الترانزستور أو المرجع أمبير جنباً إلى جنب مع شبكة ردود الفعل التي تتكون من المقاومات والمكثفات.

توجد شبكة “RC” في مسار التغذية المرتدة وهي متصلة بطريقة سلم وبالتالي تُعرف أيضاً باسم مذبذب تحول طور “RC”، كما أنّه في دائرة “RC” يقود جهد الناتج المدخلات لشكل موجة جيبية.

• “RC” هي اختصار لـ “Resistor Capacitor Circuit”.

أساسيات مذبذب تحول الطور RC:

من الناحية المثالية من المتوقع أن يكون لشبكة “RC” البسيطة مخرج يقود الإدخال بمقدار “90 درجة” ومع ذلك في الواقع سيكون فرق الطور أقل من هذا؛ لأنّ المكثف المستعمل في الدائرة لا يمكن أن يكون مثالياً، ورياضياً يتم التعبير عن زاوية الطور لشبكة “RC” كـ:

 tan^-1 XC/R = φ

حيث أنّ “XC = 1 / (2π f C)” هو مفاعلة المكثف “C” و”R” هو المقاوم، أمّا في المذبذبات يمكن لهذا النوع من شبكات إزاحة الطور “RC”، والتي تقدم كل منها تحويل طور محدد أن تندفع من أجل تلبية حالة تغيير الطور التي يقودها معيار “باركهاوزن”.

أحد الأمثلة على ذلك هو الحالة التي يتم فيها تشكيل مذبذب تحول الطور “RC” عن طريق تسلسل ثلاث شبكات لتحويل الطور “RC”، وكل منها يقدم تحول طور بمقدار “60 درجة”، كما هو موضح في التالي:

كما يحد المقاوم المجمع “RC” من تيار المجمع للترانزستور وتشكل المقاومات “R1″ و”R” أي الأقرب إلى الترانزستور شبكة مقسم الجهد، بينما يعمل المقاوم الباعث “RE” على تحسين الاستقرار، وبعد ذلك المكثفات “CE” و”Co”، وهي مكثف تمرير عن طريق الباعث ومكثف فصل التيار المباشر الناتج على التوالي، وعلاوةً على ذلك تُظهر الدائرة أيضاً ثلاث شبكات “RC” مستخدمة في مسار التغذية الراجعة.

يتسبب هذا الترتيب في إزاحة شكل الموجة الناتج بمقدار “180 درجة” أثناء انتقاله من محطة الناتج إلى قاعدة الترانزستور، وبعد ذلك سيتم تحويل هذه الإشارة مرة أخرى بمقدار “180 درجة” بواسطة الترانزستور، حيث في الدائرة ونظراً لحقيقة أنّ فرق الطور بين المدخلات والمخرجات سيكون “180 درجة” في حالة تكوين الباعث المشترك، وهذا يجعل فرق الطور الصافي “360 درجة”، ممّا يفي بشرط فرق الطور.

هناك طريقة أخرى للوصول إلى فرق الطور وهي استخدام أربع شبكات “RC”، حيث تقدم كل منها تحولاً في الطور بمقدار “45 درجة”، ومن ثم يمكن استنتاج أنّ مذبذبات تحول الطور “RC” يمكن تصميمها بعدة طرق، حيث أنّ عدد شبكات “RC” فيها غير ثابت.

ومع ذلك تجدر الإشارة إلى أنّه على الرغم من أنّ الزيادة في عدد المراحل تعمل على الزيادة من ثبات تردد الدائرة، إلّا أنّها تؤثر أيضاً سلباً على تردد ناتج المذبذب بسبب تأثير التحميل، كما يتم إعطاء التعبير المعمم عن تواتر التذبذبات التي ينتجها مذبذب إزاحة الطور “RC” بواسطة:

F= 1 / 2Πrc (2N)

حيث أنّ “N” هو عدد مراحل “RC” التي شكلتها المقاومات “R” والمكثفات “C”، وعلاوةً على ذلك كما هو الحال بالنسبة لمعظم أنواع المذبذبات، يمكن تصميم حتى مذبذبات تحول الطور “RC” باستخدام “Op – Amp” كجزء من قسم مكبر الصوت، ومع ذلك يبقى وضع العمل كما هو، بينما تجدر الإشارة إلى أنّه يتم تقديم التحول الطوري المطلوب بمقدار “360 درجة” بشكل جماعي من خلال شبكات تغيير الطور “RC” و”Op-Amp” الذي يعمل في التكوين المقلوب.

علاوةً على ذلك تجدر الإشارة إلى أنّ تواتر مذبذبات تحول الطور “RC” يمكن أن يتغير عن طريق تغيير المقاومات أو المكثفات، ومع ذلك بشكل عام يتم الاحتفاظ بالمقاومات ثابتة بينما يتم ضبط المكثفات بشكل جماعي، وبعد ذلك من خلال مقارنة مذبذبات تحول الطور “RC” مع مذبذبات “LC”، يمكن للمرء أن يلاحظ أنّ الأول يستخدم عدداً من مكونات الدائرة أكثر من الأخير.

وبالتالي فإنّ التردد الناتج من مذبذبات “RC” يمكن أن ينتقل بعيداً كثيراً عن القيمة المحسوبة وليس في حالة مذبذبات “LC”، ومع ذلك يتم استخدامها كمذبذبات محلية لأجهزة الاستقبال المتزامنة والآلات الموسيقية وكمولدات منخفضة التردد أو الصوت.

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

• “Op-Amp” هي اختصار لـ “Operational Amplifier”.

مزايا مذبذب تحول الطور RC:

• دائرة هذا المذبذب بسيطة للغاية، لذلك لا يوجد أي تعقيد أثناء استخدام هذا المذبذب.

• التكلفة أيضاً أقل بكثير لأنّها تشتمل على مقاومات ومكثفات ليست باهظة الثمن.

• استقرار التردد في مذبذب تحول الطور “RC” جيد جداً.

• نظراً لأنّ الناتج جيبي، فلا يوجد تشويه في النواتج.

• ليست هناك حاجة إلى ترتيبات التثبيت وردود الفعل السلبية في مذبذبات تحول طور “RC”.

• ميزة أخرى مهمة لمذبذب تحول الطور “RC” هي وجود نطاق واسع من الترددات، أي من عدد قليل من هرتز إلى عدة مئات من كيلوهرتز.

• هذه مناسبة تماماً لنطاق التردد المنخفض، وهذا سيوضح أنّه يمكن الحصول على الترددات باستخدام قيم “R” و”C” الكبيرة.

عيوب مذبذب تحول الطور RC:

• نظراً لردود الفعل الأصغر يكون الناتج صغيراً جداً، وهذا هو أحد أكبر عيوب مذبذبات تحول الطور “RC”.

• عندما يكون ثبات تردد هذا المذبذب مقارنة بمذبذب جسر فيينا، فإنّه يكون منخفضاً جداً.

• نظراً لأنّ التغذية الراجعة صغيرة، فمن الصعب نوعاً ما على الدائرة أن تبدأ بالذبذبات.

• هناك حاجة إلى بطارية عالية الجهد لتطوير جهد تغذية مرتد كبير وكافٍ، ولتبسيطه هناك حاجة إلى “Vcc” عالية للحصول على تعليقات كبيرة.

تطبيقات مذبذب تحول الطور RC:

• يستخدم هذا المذبذب لتوليد الإشارات عبر نطاق واسع من الترددات، كما يستخدم هذا المذبذب في تركيب الصوت والآلات الموسيقية ووحدات “GPS“، وهذه المذبذبات قادرة على العمل على جميع الترددات الصوتية.

• يستخدم مع مذبذب إزاحة الطور “FET” والقادر على توليد إشارة لمدى تردد واسع، كما يمكن أن يختلف التردد من بضع هرتز إلى “200 هرتز” باستخدام مجموعة من المقاومات والمكثفات معًا للتنوع على مدى بنسبة “1:10” وبالمثل يمكن الحصول على نطاق مختلف للترددات من “200 هرتز” إلى “2 كيلو هرتز” ومن “2 كيلو هرتز” إلى “20 كيلو هرتز” ومن “20 كيلو هرتز” إلى “200 كيلو هرتز” باستخدام مقاومات أخرى أو متنوعة.

ملاحظة:“FET” هي اختصار لـ “Field Effect Transistors”.

ملاحظة:“GPS” هي اختصار لـ “Global Positioning System”.