ما هي المذبذبات Oscillators؟
 |
| ما هي المذبذبات Oscillators؟ |
حيث تعمل دوائر المذبذبات على تحويل التيار المستمر DC إلى تيار متردد AC بأشكال وترددات مختلفة جيبية أو مربعة أو مثلثة أو سلسلة من النبضات ذات العرض الثابت أو المتغير ويكون ذلك طبقا لتصميم وتركيب المذبذب والتطبيق المستخدم له.
والمذبذب عبارة عن مكبر إما ترانزستور أو مكبر عمليات يستخدم التغذية الراجعة الموجبة ( Positive Feedback ) حيث تعمل على توليد إشارة خرج (Output Signal ) بتردد محدد دون الحاجة إلى إشارة دخل ( Input Signal ) فهو يقوم علي تغذية نفسه بنفسه.
ويمكننا القول أن دوائر المذبذبات هي دوائر تعمل على توليد إشارة خرج بالتردد المحدد والمطلوب اعتمادًا على قيم الملفات والمكثفات والمقاومات والتي بدورها تكون دائرة رنين لاختيار التردد وبنفس الوقت دائرة تغذية راجعة.
تركيب المذبذب
المذبذب هو دارة الكترونية تولد إشارات كهربائية على مخرجها، وتعيد نفسها بشكل دوري، من دون اشتراط وجود إشارات على مدخلها، ويتم ذلك من دون تطبيق إشارة دخل؛ أي إنها تحول فولتية التغذية المباشرة (DC) إلى إشارة كهربائية متغيرة.من أين يحصل المذبذب على إشارة الدخل؟
 |
| من أين يحصل المذبذب على إشارة الدخل؟ |
يحصل المذبذب على إشارة الدخل عن طريق تضخيم الفولتيات الكهربائية الصغيرة جدا الناتجة من حركة الإلكترونات العشوائية داخل العناصر غير الفعالة، مثل المواسعات والمقاومات في دارة المذبذب، ومن دون مصدر دخل متناوب، ويمكن زيادة هذه الفولتية بإعادة جزء من إشارة الخرج إلى المدخل (تغذية عكسية)، علما بأن دارة المذبذب هي دارة مضخم يعتمد على التغذية العكسية الموجبة.
ما هي متطلبات الحصول على المذبذب؟
 |
| ما هي متطلبات الحصول على المذبذب؟ |
- التغذية الراجعة (تغذية عكسية موجبة).
- مضخم (ترانزستور، أو مضخم عمليات).
- دارة رنين لضبط التردد.
- مصدر فولتية مباشرة (DC).
الإشارات الكهربائية المتولدة من المذبذبات
 |
| الإشارات الكهربائية المتولدة من المذبذبات |
توجد دارات مختلفة من المذبذبات تولد أشكالا مختلفة من الإشارات، ومن أهم الإشارات في أنظمة الاتصالات:
- الإشارة الجيبية Sine Wave
- الإشارة المربعة Square Wave
- الإشارة المثلثة Triangular Wave
- إشارة سن المنشار Sawtooth Wave
مبدأ عمل المذبذب
 |
| مبدأ عمل المذبذب |
يتكون المذبذب من مضخم (ترانزستور، أو مضخم عمليات) للحصول على التضخيم المطلوب، ويعتمد عمل المذبذب بشكل رئيس على التغذية الراجعة (التغذية العكسية الموجبة) للحصول على فرق زاوية الطور المطلوبة وتوهين الإشارة تعرف التغذية الراجعة بأنها عملية انتقال جزء من إشارة خرج الدارة إلى مدخلها على نحو يجعل المذبذب يغذي نفسه بنفسه، وتتم هذه العملية بوضع دارات خاصة لهذه الغاية.
تعد التغذية الراجعة موجبة إذا كان طور الإشارة الراجعة من خرج الدارة إلى مدخلها يوافق طور الإشارة الأصلية، ونتيجة لتوافق الطور بين الإشارة الأصلية والإشارة الراجعة؛ تصبح محصلة الإشارة على مدخل المضخم أكبر من الإشارة الاصلية فتزيد بذلك إشارة التغذية الراجعة التي تعمل على زيادة محصلة الإشارة على مدخل المضخم، فتزداد إشارة الخرج مرة أخرى، وهكذا يوجد شرطان لعمل المذبذب هما:
- وجوب أن يكون الفرق في زاوية الطور بين الدخل والخرج صفرا.
- وجوب أن يكون التضخيم الكلي للفولتية ضمن المسار المغلق مساويا للواحد.
عند توصيل التغذية الكهربائية للمذبذب يبدأ المذبذب بالعمل، ونتيجة للحركة العشوائية للإلكترونات؛ تمر مجموعة قليلة تمثل تيارا ضئيلا جدا داخل المضخم، فتزداد قيمة هذه الإشارة، وتدخل في التغذية الراجعة الموجبة إلى المضخم بوصفها إشارة دخل، وتكون هي الدخل الفعلي، ثم تضخم مرة أخرى لتزداد قيمتها، وتعود دخلا، وتتكرر هذه العملية حتى تصبح إشارة الدخل كبيرة نسبيا، فتجعل المضخم في وضع تشبع، فلا يمكنه تضخيم الإشارات أكثر من ذلك، يكون خرج المذبذب تكرارا لشكل النبضة الفجائية التي بدأ العمل بها وهي نبضة مشوهة الشكل (مخمده)، نظرا إلى عمل المذبذب دائما في حالة التشبع، ويحدث هذا التشوه بسبب فقد (تلف) بعض المقاومات والملفات.
يحدد تردد الإشارة التي يولدها المذبذب باستخدام طرائق عدة، أهمها دارات الرنين العادية(resonant circuits ) التي تتكون من الملفات والمواسعات، حيث تساوي قيمة التردد المتولد قيمة تردد الرنين إذا تحققت شروط التذبذب.
من عيوب هذه الطريقة أن الترددات المتولدة غير دقيقة بسبب عدم دقة قيم المواسعات والملفات المستخدمة فيها، وكذلك تأثر قيمها بتغير درجة الحرارة، وتغير مواصفات المواد التي تدخل في تركيبها بمرور الزمن.
ولحل هذه المشكلة تستخدم البلورات (crystal) بوصفها دارات رنين في هذه المذبذبات بدلا من دارات الرنين العادية؛ فإن تردد المذبذب يتحدد من تردد البلورة الذي قيمته دقيقة جدا، ويطلق على هذا النوع اسم المذبذبات البلورية (crystal oscillators).
لما كانت ترددات أنظمة الاتصالات تغطي جميع أجزاء الطيف الراديوي الذي يمتد من صفر إلى نحو مئة ألف مليون هيرتز (مئة جيجا هيرتز)، فإن ذلك يتطلب تصميم مذبذبات تفي بحاجات مختلف أنواع أنظمة الاتصالات، وهذا يتطلب توافر ترانزستورات قادرة على العمل في جميع أجزاء الطيف الراديوي.
استخدامات المذبذبات
تستخدم مختلف أنواع المذبذبات بمختلف في تطبيقات لا حصر لها، ولكن استخدامها الأكثر في مجال أنظمة الاتصالات المختلفة؛ إذ تستخدم في أجهزة الإرسال بوصفها حاملات (carriers)لإشارات المعلومات، وفي أجهزة الاستقبال بوصفها مذبذبات محلية (local oscillators)، وتعمل على اختيار القنوات المراد استقبالها.أنواع المذبذبات Types of oscillators
هناك العديد من أنواع المذبذبات سواء كانت مذبذبات الإشارات الجيبية أو مذبذبات الإشارات غير الجيبية وهي كالتالي:
- مذبذبات فرق الطور Phase Shift Oscillators
- مذبذبات قنطرة واين Wien Bridge Oscillators
- مذبذبات توين Twin Oscillators
- مذبذبات هارتلي Hartley Oscillators
- مذبذبات كولبتس Colpitts Oscillatorsمذبذبات كلاب Clapp Oscillators
- مذبذبات ارمسترونج Armstrong Oscillators
- المذبذبات الكرستالية البلورية Crystal Oscillators
- مذبذبات الموجة المربعة Square Signal Oscillators
- مذبذبات الموجة المثلثة Triangular Signal Oscillators
- مذبذبات الاهتزاز غير المستقرة Astable Multivibrator Oscillators
- مذبذبات الاهتزاز ثنائية الاستقرار Bistable Multivibrator Oscillators
- مذبذبات الاهتزاز أحادية الاستقرار Monostable Multivibrator Oscillators
- مذبذبات المؤقت555 (555Timer Oscillators)