الفيزياء

التحكّم في التردّد

2013 تبسيط علم الإلكترونيات

ستان جيبيليسكو

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

الفيزياء

عندما يكون ديودٌ ما في حالة انحياز معكوس، تمتلك منطقةُ النضوب عند الوصلة N-P خصائصَ عازلة كهربائياً تجعل من الصمام الثنائي يسلك سلوك مكثّفة. يعتمد مقدار عرض هذه المنطقة على عدة عوامل، تتضمَّن فولطيّة الانحياز المعكوس.

طالما بقي الانحياز المعكوس أقلّ من فولطيّة الانهيار، فإنه من الممكن تغيير مقدار عرض منطقة النضوب من طريق تغيير الانحياز، وهذا يؤدّي إلى تغييرٍ في سعة مكثّفة الوصلة.

وهذه السعة –التي نادراً ما تصل قيمتها إلى أكثر من بضعة بيكوفارادات- تتغيَّر بشكلٍ متناسبٍ عكسياً مع الجذر التربيعي لفولطيّة الانحياز المعكوس.

يجد صمام فاراكتور الثنائي – والذي ذكرناه سابقاً في هذا الفصل – "موقعه المفضل Niche" في دارة تُدعى الهزّاز المُتحكَّم فيه بواسطة الفولطيّة  (VCO).

 

يوضِّح الشكل 5-13 دارة ذاتية – مكثّفة (محث – سعة LC) مولَّفة بالفولطيّة على التوازي تستعمل فاراكتوراً واحداً. مع تأرجح فولطيّة الانحياز المعكوس عبر الفاراكتور، تقوم سعة مكثّفة الوصلة بنفس الشيء.

وهذه الظاهرة تؤثِّر على التردّد الطنيني للدارة ذاتية – مكثّفة، ونتيجةً لذلك على التردّد الذي يولِّد وفقه الهزّاز خرجَه. تمنع المكثّفةُ الثابتةُ – والتي يجب أن تتجاوز قيمةُ سعتها بكثير قيمةَ سعة الفاراكتور – وشيعة المحث من "قصر" مصدر فولطيّة التحكّم.

فكرة مفيدة: الرمز الترسيمي لصمام الفاراكتور الثنائي فيه خطّان اثنان – وليس خطّاً واحداً – من جهة المهبط. وهذا للتأكيد على حقيقة أنّ التأثير التكثيفي لمنطقة النضوب هو الذي يُستعمَل، وليس خاصّية "التيّار وحيد الاتجاه" للوصلة N-P.

 

مسألة 5-3

لنفترض أننا طبَّقنا إشارتين -الأولى تردّدها 3500 ميغا هرتز والأخرى تردّدها 12500 ميغا هرتز- على دخل خلاّط إشارات. ما هي تردّدات إشارة الخرج التي سوف نحصل عليها، مع إهمال أيّ دخل يقوم "بالتسرّب"؟

الحل:

تساوي تردّدات الخرج إمّا مجموع أو الفارق بين تردّدي إشارتَي الدخل.

وفي مثالنا هذا، لتكُن f1 = 3500 ميغا هرتز و f2 = 12500 ميغا هرتز، عندها يكون لدينا:

f_ = f2f1

=12500-3500

=9000 MHz

f+ = f2 + f1

=12500+3500

=16000 MHz

 

مسألة 5-4:

تصوَّر أننا نريد أن نصمِّم دارةَ خلاّطٍ سوف تسمح باستقبال الإشارات الراديوية على امتداد حيز متواصل من 3500 ميغا هرتز إلى 4000 ميغا هرتز. ما هو حيز التردّدات التي يجب أن تكون للهزّاز المحلي إذا كنّا نريد أن نولِّد إشارةَ تردّد-فارق قيمتُه ثابتةٌ عند 9000 ميغا هرتز؟

الحل:

يجب أن نحصل على إشاراتِ دخلٍ يكون الفارقُ بين تردّداتها f2f1 يساوي دائماً 9000. لنفترض أنّ f1 يمثِّل تردّد الإشارة التي نريد أن "نسمعها".

يمكن لهذا التردّد أن يأخذ قيمةً ما بين 3500 ميغا هرتز و4000 ميغا هرتز. يجب على تردّد الهزّاز المحلي f2 أن يزيد على f1 دائماً بمقدار 9000 ميغا هرتز، إذا كنّا نريد أن نحصل على خرج فارق عند 9000 ميغا هرتز.

لذلك يجب أن يكون حيز الهزّاز المحلي القابل للتوليف محصوراً بين قيمة دنيا هي 9000 + 3500 = 12500 ميغا هرتز وقيمة أعظمية هي 9000 + 4000 = 13000 ميغا هرتز.

اظهر المزيد

مقالات ذات صلة

زر الذهاب إلى الأعلى
Loading cart ⌛️ ...
إغلاق
إغلاق