فصل چهارم : مولتی ویبراتورهای ترانزیستوری مقدمه: فیدبک مثبت

Transcript

1 فصل چهارم : مولتی ویبراتورهای ترانزیستوری مقدمه: فیدبک مثبت در تقویت کننده ها از فیدبک منفی استفاده می نمودیم تا بهره خیلی باال نرفته و سیستم پایدار بماند ولی در فیدبک مثبت هدف فقط باال بردن بهره است در نتیجه ممکن است سیستم ناپایدار گردد ولی این ناپایداری ممکن است در طراحی و تولید امواج مربعی یا پالسی مفید باشد. اگر مطابق شکل 2 ولتاژ را به تقویت کننده ی شکل 1 بدهیم شکل موج خروجی بصورت شکل 3 در می آیند که زمانهای گذر آن اشکال دارد و باید رفع شود. در واقع مطلوب ما شکل 5 می باشد. برای رفع اشکال میتوان V 1 و V 2 را به اندازه کافی به هم نزدیک نمود یعنی شیب یا بهره ی تقویت کننده را در ناحیه ی خطی افزایش دهیم که با متوالی کردن چند طبفه تقویت کننده امکان پذیر است ولی غیر اقتصادی است. راه دیگر آنست که با اعمال فیدبک مثبت بهره را بی نهایت نماییم )یعنی V 1 و V 2 روی هم قرار گیرد( و سرعت تغییرات را بسیار باال ببریم. 57

2 بلوک دیاگرام یک تقویت کننده با فیدبک V o = A { V 1 Af = V 1 = + βv o V o = A 1 βa فیدبک منفی A βa < 0 Af < اگر βa < 1 Af > A = Af βa = 1 فیدبک مثبت است و 3 حالت پیش می آید. 0 > βa اگر منفی میشود βa > 1 Af { حالت اول حالت دوم حالت سوم مقایسه ی حاالت فوق: 0 < βa < 1 حالت : 1 58

3 در این حالت (1 < (βa اگر تقویت کننده در نقطه ی A ناحیه ی خطی خواهیم ماند در نتیجه نقطه ی A پایدار است. باشد با افزایش یا کاهش باز هم در همان βa > 1 : حالت 3 در این حالت (1 > (βa افزایش V i باعث افزایش بیشتر خودش می شود تا به نقطه ی 'A حالت تقویت کننده به اشباع ) o2 V) می رود و 'A پایدار می شود. برسد. در این اگر V i کاهش پیدا می کند با توجه به اینکه بهره تقویت کننده ی اصلی یعنی A > o می باشد به اشباع پایین ) o1 V) رفته تا به نقطه ی ''A برسد که یک نقطه پایدار است. در نتیجه در خروجی دو سطح پتانسیل بیشتر نخواهیم داشت:( V) o1 اشباع پایین و ) o2 V) باال سرعت تغییرات در مدارات > 1 βa بسیار زیادتر از حاالت دیگر است حتی در حالت = 1 βa مدار هیچ کمکی به سوق دادن مدار به اشباع باال با پایین نمی کند. بنابراین اگر منظور تغییر ولتاژ خروجی بین دو سطح ولتاژ باال و پایین است > 1 βa برتری دارد. و هر چه βa بزرگتر از یک باشد سرعت تغییرات نیز سریع خواهد بود. به ازای 1 سه نقطه V o داریم حال می خواهیم بدانیم خروجی کدام است عمال V o نقطه ی 2 نمی تواند باشد یا 1 است یا 3 که بستگی به تغییرات ورودی قبل از رسیدن به دارد. 1 اصالح شده ی شکل فوق بصورت روبروست 59

4 مالحظه می شود که در حالت = 1 βaیک مقایسه کننده ولتاژ داریم که یک سطح آستانه )مقایسه( دارد در حالی که در حالت > 1 βa یک مقایسه کننده ولتاژ داریم که دو سطح آستانه )مقایسه( ) 1 V 2, V )دارد V 2 اگر ورودی افزایش پیدا کند و از مقداری کمتر از V 2 شروع به افزایش نماید سطح خروجی V o1 می باشد. و اگر این افزایش از V 1 بیشتر گردد سطح خروجی در V o2 خواهد بود حال اگر از ولتاژ های بزرگتر از V 1 شروع به کاهش نماید سطح مقایسه V 2 خواهد بود و مادامی که به V 2 نرسد همچنان خروجی در V o2 )اشباع باال( باقی خواهد ماند به محض کمتر شدن ولتاژ ورودی از خروجی به سطح )اشباع پایین( منتقل می شود. V o1 به سیکل نشان داده شده در شکل فوق سیکل هیسترزیس گفته می شود و مدارهایی که از این سیکل پیروی کنند اشمیت تریگر نامیده می شود. در واقع سیکل هیسترزیس دارای حافظه است. و سطح خروجی بستگی به مقادیر قبلی خواهد داشت در حالی که در مقایسه کننده ها (1 = (βa فقط ورودی ) i V) اثر دارد نه خود مدار. در صورتیکه در > 1 βa هم ورودی و هم خود مدار اثر دارند.یکی از ویژگی های اشمیت تریگر این است که به نویز حساس نیست. در واقع تغییرات خروجی را بدون حساسیت به نویز هدایت می کند. در مثال زیر این مورد نشان داده شده است. 60

5 انواع مولتی ویبراتورهای ترانزیستوری بطور کلی مولتی ویبراتورها را می توان به 3 دسته تقسیم کرد. 1 بی استابل :B-Stable )دو حالته( دو حالت پایدار دارد و وقتی که در یک حالت پایدار قرار می گیرد تا زمانی که تحریک نشود در همان وضعیت باقی می ماند و پس از تحریک به حالت پایدار دیگر می رود. برای مثال T-FF یک بی استابل است. 2 -مونواستابل Mono Stable )تک حالته(: یک حالت پایدار دارد و وقتی تحریک شود به حالت ناپایدار رفته و پس از مدتی مانند T دوباره به حالت پایدار بر می گردد. مانند تایمر الکترونیکی. 61

6 3- آ استابل :A-Stable حالت پایدار ندارد و دائما با فرکانس خاصی در حالت نوسان است مانند پالس ساعت مدارهای دیجیتال تحریک الزم ندارد. بلوک دیاگرام کلی مولتی و یبراتورهای ترانزیستوری: در طراحی مولتی ویبراتورها باید از فیدیک مثبت قوی استفاده نمود تا ضمن آنکه ضریب تقویت خیلی زیاد شود خود مدار نیز به تغییر حالت کمک نماید. در فیدیک مثبت > 1 βa می باشد. بنابراین بسته به مقدار A و عالمت آن مقدار β تعیین می شود. مثال در تقویت کننده ی امیتر مشترک بهره ی ولتاژ A بزرگتر از یک بوده ولی عالمت آن منفی است. برای داشتن > 1 βa الزم به افزایش β نمی باشد تنها کافی است عالمت β را منفی کنیم. در بیس مشترک )که جریان را تقویت می کند( بهره ی تقویت جریان A کوچکتر از 1 می باشد. بنابراین باید β را زیاد کنیم ولی الزم به تغییر عالمت آن نیست. همچنین در کلکتور مشترک fallower) (Emiter بهره ی ولتاژ یک می باشد (1=A) و باید β را افزایش دهیم. این تقویت یا تغییر عالمت می تواند توسط ترانسفومر انجام شود که به آن Blocking oscillator )نوسان ساز قفل شونده( گفته می شود. کوپالژ بین تقویت کننده ها بسته به نوع مولتی و پیراتور می تواند AC یا DC باشد وجود کوپالژ AC 62

7 باعث می شود خازنها شارژ یا شارژ شده و بایاس ترانزستور را تغییر دهد و حالت پایدار عوض شده و از حالتی به حالت دیگر برود. این کوپالژها می توانند به 2 صورت زیر استفاده شوند: 1- زوج تزویج شده با کلکتور( Pairs(CCP Collector Couple 2- زوج تزویج شده با امیتر( Pairs(ECP Emitter Coupled 63