الهندسةهندسة الاتصالات

مولد قاعدة الوقت في الاتصالات Time Base Generator

اقرأ في هذا المقال
  • ما هو مولد قاعدة الوقت؟
  • مبدأ العمل لمولد قاعدة الوقت
  • ميزات إشارة قاعدة الوقت
  • أنواع مولدات قاعدة الوقت
  • متطلبات القاعدة الزمنية لمولد قاعدة الوقت
  • تطبيقات مولد القاعدة الزمنية

لاختبار أو إصلاح الدوائر التماثلية، يتم استعمال مولدات الوظائف ومعدات الاختبار الإلكترونية كمصدر إشارة، أمّا بالنسبة للدوائر الرقمية يتم استخدام مولدات النبض، كما يمكن لمولدات الوظائف إنتاج أشكال موجية أحادية الزاوية أو أشكال موجية متكررة على نطاق واسع من الترددات، ولتوليد أنواع مختلفة من أشكال الموجة الإلكترونية تتطلب مولدات الناتج مصدراً داخلياً أو خارجياً.

 

ما هو مولد قاعدة الوقت؟

 

مولد قاعدة الوقت “Time Base Generator”: هو مولد وظيفة إلكترونية مصمم خصيصاً لإنتاج إشارات قاعدة زمنية مختلفة عن طريق توليد جهد أو تيار متغير، كما تُستخدم هذه الفولتية الخطية المتغيرة بمرور الوقت في أنبوب أشعة الكاثود لتحريف حزمة الإلكترون في اتجاه أفقي، ويستخدم هذا بشكل كبير في راسمات الذبذبات لتوليد أشكال موجية لأسنان المنشار.

 

لإنتاج نوع موجة سن المنشار، يجب أن يكون للجهد سرعة أفقية محددة، ويسمى هذا الجهد منحدر الجهد، حيث عندما يميل هذا الجهد بسرعة إلى الصفر، يتشكل شكل موجة سن المنشار، وفي شكل موجة سن المنشار يكون وقت الاجتياح “Ts”، وهو المدة الزمنية للارتفاع الخطي للجهد ووقت الارتداد “Tr” هو الوقت الذي تستخدمه الموجة للعودة إلى حالتها الأولية.

 

وخلال شاشة “CRT”، يتحرك شكل الموجة من اليسار إلى اليمين، ولمثل هذا الانحراف الأفقي يتم توصيل مولد قاعدة الوقت بألواح الانحراف، ولإنتاج أشكال موجية لأسنان المنشار عالية التردد، يتم استخدام نوع خاص من مولد الوظيفة يسمى مولد قاعدة الوقت، كما ينتج عن هذا أيضاً جهد خطي متغير بمرور الوقت أو إشارات تيار، وبصرف النظر عن إشارات القاعدة الزمنية ينتج هذا المولد أيضاً أنواعاً مختلفة من أشكال الموجة.

 

  • “CRT” هي اختصار لـ “Cathode Ray Tube”.

 

مخطط الرسم البياني لدارة مولد قاعدة الوقت:

 

تتكون دارة مولد قاعدة الوقت من المقاوم المتغير “R”، والذي يشحن المكثف “C” ويطلق الشحنات بشكل دوري من خلال الترانزستور “Q1″، ولإنتاج أشكال موجية ذات سن المنشار يجب أن يكون معدل المسح أكبر من وقت الارتداد، كما يتم التحكم في وقت مسح شكل الموجة بواسطة المقاوم الموجود في الدائرة.

 

 

  • “R” هي اختصار لـ “Resister”.

 

  • “C” هي اختصار لـ “Capacitor”.

 

مبدأ العمل لمولد قاعدة الوقت:

 

يتم تطبيق الجهد “Vcc” عبر المقاوم “R”، ويبدأ المكثف “C” في الشحن، حيث تقوم إشارة الإدخال “Vi” بتشغيل الترانزستور “Q1″، كما يعطي هذا الترانزستور مقاومة قليلة يتم من خلالها تفريغ المكثف، حيث إذا لم يتم تشغيل الترانزستور، فسيتم شحن المكثف بشكل أسي إلى جهد الإمداد” Vcc”، وهذا الشحن والتفريغ المتحكم فيهما للمكثف يولد شكل موجة سن المنشار.

 

يستخدم مولد قاعدة الوقت في “CRO” لإنتاج أشكال موجة سن المنشار، كما تُعرف هذه أيضاً باسم مولدات المسح، حيث يتكون “CRT” من مسدس إلكتروني لإنتاج شعاع إلكتروني وشاشة مغطاة بالفوسفور لعرض لوحات الانحراف لتحريف الحزمة، وأمّا في أنظمة الرادار يتم استخدام مولد قاعدة الوقت مع “CRT” لاكتساح الموقع المستهدف عبر الشاشة ومعرفة الموقع المستهدف، حيث يستخدم نظام رادار الإنذار المبكر مولد قاعدة الوقت، كما يبدأ المسح عندما تنتهي إشارة البث، وتنحرف الحزمة كلما تم اكتشاف صدى.

 

تحتوي أجهزة التلفاز التماثلية على مولدين بقاعدة زمنية، أحدهما لتحويل الشعاع أفقياً والآخر لسحب ذلك الشعاع لأسفل الشاشة، كما يستخدم راسم الذبذبات العديد من مولدات قاعدة الوقت لعرض إشارات القاعدة الزمنية المختلفة.

 

  • “CRO” هي اختصار لـ “Cathode Ray Oscilloscope”.

 

لماذا يسمى مولد الاجتياح مولد قاعدة الوقت؟

 

تحتاج أشكال الموجة المعتمدة طوال الوقت إلى معايرة المحور السيني كمحور زمني، حيث ينتج مولد الاجتياح حركة البقعة على الشاشة، بحيث تعمل كمحور زمني أو قاعدة زمنية لأشكال الموجة المراد عرضها، ومن ثم يُطلق على مولد المسح أيضاً اسم مولد قاعدة الوقت، كما إنّ عنصري التحكم في اللوحة الأمامية اللذين يتم استخدامهما للتحكم في معدل ومدة شكل الموجة الأساسي للوقت هما التحكم في متغير الوقت أو الانقسام والوقت.

 

ملاحظة: تضمن دائرة الزناد أن يبدأ المسح الأفقي عند نفس نقطة إشارة الإدخال الرأسية.

 

ميزات إشارة قاعدة الوقت:

 

لتوليد شكل موجة قاعدة زمنية في “CRO” أو أنبوب صورة، يزداد جهد الانحراف خطياً بمرور الوقت، كما يتم استخدام مولد قاعدة زمنية، حيث تنحرف الحزمة فوق الشاشة خطياً وتعود إلى نقطة البداية، كما يحدث هذا أثناء عملية المسح، ويعمل أنبوب أشعة الكاثود وأنبوب الصورة أيضاً على نفس المبدأ، حيث تنحرف الحزمة فوق الشاشة من جانب إلى آخر، وبشكل عام من اليسار إلى اليمين وتعود إلى نفس النقطة.

 

هذه الظاهرة تسمى التتبع، كما يُطلق على انحراف الحزمة فوق الشاشة من اليسار إلى اليمين اسم “Trace”، بينما يُطلق على عودة الحزمة من اليمين إلى اليسار اسم “Retrace” أو “Fly” للخلف، حيث عادةً ما يكون هذا الاسترداد غير مرئي، كما تتم هذه العملية بمساعدة مولد موجة سن المنشار الذي يحدد الفترة الزمنية للانحراف بمساعدة مكونات “RC” المستخدمة.

 

أنواع مولدات قاعدة الوقت:

 

أولاً: مولدات قاعدة وقت الجهد:

 

يُطلق على مولد قاعدة الوقت الذي يوفر شكل موجة لجهد الناتج الذي يتغير خطياً بمرور الوقت باسم مولد قاعدة وقت الجهد.

 

ثانياً: مولد قاعدة الوقت الحالي:

 

يُطلق على منشئ قاعدة الوقت الذي يوفر شكل موجة تيار ناتج والذي يتغير خطياً بمرور الوقت اسم “المولد الأساسي للوقت الحالي”.

 

ثالثاً: مولد قاعدة وقت جهد بسيط:

 

يتكون العنصر الأساسي، وهو مولد قاعدة زمنية بسيطة “RC” أو مولد منحدر أو دائرة مسح من مكثف “C” يشحن عبر “Vcc” وعبر المقاوم المتصل في السلسلة “R2″، كما يحتوي على “BJT” الذي تتصل قاعدته من خلال المقاوم “R1″، حيث يتم شحن المكثف من خلال المقاومة والتفريغ عبر الترانزستور.

 

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

 

رابعاً: مولد قاعدة الوقت الحالي البسيط:

 

مولد قاعدة زمنية أساسية بسيطة “RC” تتكون دائرة المنحدر أو الاجتياح من ترانزستور بتكوين أساسي مشترك ومقاومين، أحدهما كباعث والآخر كمجمع، كما يتم إعطاء “Vcc” لمجمع الترانزستور.

 

متطلبات القاعدة الزمنية لمولد قاعدة الوقت:

 

  • تغيرات وقت المسح من “10 ثوانٍ” إلى “5 ثوانٍ” لكل قسم.

 

  • دقة الوقت أفضل من “3%”.

 

  • الخطية أفضل من “1%” عبر أنبوب أشعة الكاثود.

 

  • تمدد عشرة أضعاف في مكبر الصوت الأفقي الذي يسمح بعرض “1 نانوثانية” لكل قسم لعابرات عالية السرعة.

 

  • يجب أن تكون سرعة البقعة ثابتة عبر الشاشة بأكملها.

 

  • يجب أن تكون البقعة غير مرئية أثناء التتبع من اليمين إلى اليسار ويجب أن تكون مرئية فقط من اليسار إلى اليمين.

 

تطبيقات مولد القاعدة الزمنية:

 

  • يتم استخدامه في “CRO” لقياس وعرض الكمية المتبدلة مع مرور الوقت.

 

  • تستخدم مولدات قاعدة الوقت في نظام الرادار من أجل الحصول على المدى المستهدف.

 

 

  • يستخدم نظام التحكم التلقائي والتماثلي للمحولات الرقمية هذه الدوائر للتحكم في التطبيقات وتحويلها حسب اختلاف الوقت.

 

المصدر
Introduction to Analog and Digital Communications/ Simon HaykinData Communication and Computer NetworkWIRELESS COMMUNICATIONS/ Andreas F. MolischTheory and Problems of Signals and Systems/ Hwei P. Hsu, Ph.D./ JOHN M. SENIOR Optical Fiber Communications Principles and Practice Third Edition

مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

زر الذهاب إلى الأعلى