المتذبذب غير المستقر، المعروف أيضًا باسم المتذبذب الحر، هو دائرة أساسية في الإلكترونيات تُولّد إشارة خرج مستمرة على شكل موجة مربعة دون أي تنشيط خارجي. إنه في الأساس مذبذب ذاتي الدعم، وهو كتلة بناء أساسية لمختلف التطبيقات مثل أجهزة ضبط الوقت، ومولدات الساعة، وقواسم التردد.
جوهر المتذبذب غير المستقر يكمن في نظام التغذية المرتدة المغلق. يتكون هذا النظام من مضخمين متطابقين عاليي الكسب مترابطين عبر دوائر اقتران تحتوي على عناصر تفاعلية. هذه العناصر التفاعلية، عادةً المكثفات أو الملفات، تُدخِل تحول طورًا ضروريًا لعمل الدائرة.
مبدأ العمل
حلقة التغذية المرتدة: يتم ترتيب المضخمين بحيث يُغذي خرج أحد المضخمين مدخل الآخر، مما يُشكل حلقة مغلقة. تُمكن هذه الحلقة من تضخيم الإشارة وإعادة تغذيتها بشكل متكرر.
دور التفاعل: تُدخِل دوائر الاقتران، التي تكون عادةً دوائر RC أو RL، تحول طورًا في الإشارة أثناء مرورها عبر الحلقة. هذا التحول في الطور هو مفتاح التذبذب الذاتي.
دورة التذبذب: تبدأ الدائرة بتقلب جهد أولي صغير. يتم تضخيم هذا التقلب بواسطة المضخم الأول ثم يتم إدخاله إلى المضخم الثاني، حيث يتم تضخيمه أكثر. ثم يتم إعادة تغذية خرج المضخم الثاني إلى المضخم الأول، مما يُعزز التقلب الأولي بشكل أكبر.
التغذية المرتدة الإيجابية: تضمن حلقة التغذية المرتدة الإيجابية استمرار نمو الإشارة حتى تصل إلى نقطة التشبع للمضخمين. عند هذه النقطة، يُبدل خرج كل مضخم بسرعة بين حالاته العالية والمنخفضة، مما يُشكل موجة مربعة.
أنواع متذبذب غير مستقر شائعة
متذبذبات RC ذات تشغيل حر: هذا هو النوع الأكثر شيوعًا، حيث يستخدم دوائر اقتران RC. تُعد هذه الدوائر بسيطة نسبيًا في التنفيذ وتوفر مرونة في ضبط تردد التذبذب.
متذبذبات متصلة بالباعث: يستخدم هذا النوع الترانزستورات ثنائية الوصلات (BJTs) كمضخمات، وهو معروف بِاستقراره وكفاءته العاليتين.
متذبذبات مغناطيسية: تستخدم هذه المتذبذبات ملفات المحولات للاقتران، مما يسمح بتطبيقات ذات طاقة أعلى. تُعد هذه المتذبذبات مفيدة بشكل خاص في توليد نبضات ذات جهد عالٍ.
تطبيقات متذبذبات غير مستقرة
الاستنتاج
المتذبذب غير المستقر هو دائرة متعددة الاستخدامات تلعب دورًا مهمًا في مختلف الأنظمة الإلكترونية. قدرته على توليد إشارة موجة مربعة ذاتية الدعم يجعلها كتلة بناء أساسية لمجموعة واسعة من التطبيقات، من دوائر التوقيت البسيطة إلى الأنظمة الرقمية المعقدة. فهم حلقة التغذية المرتدة، ودور التفاعل، وأنواع متذبذبات غير مستقرة المختلفة يُمكّن من التصميم والتنفيذ الفعال في مختلف التطبيقات الإلكترونية.
Instructions: Choose the best answer for each question.
1. What is the main characteristic of an astable multivibrator? a) Generates a continuous sine wave output. b) Requires external triggering to start oscillation. c) Generates a continuous square wave output. d) Generates a single pulse output.
c) Generates a continuous square wave output.
2. Which of the following is NOT a key component of an astable multivibrator? a) Two amplifiers. b) Coupling circuits with reactance elements. c) A crystal oscillator. d) A closed-loop regenerative system.
c) A crystal oscillator.
3. What is the role of reactance elements in an astable multivibrator? a) To amplify the signal. b) To introduce a phase shift into the signal. c) To provide a stable reference frequency. d) To suppress unwanted noise.
b) To introduce a phase shift into the signal.
4. Which of the following is a common type of astable multivibrator? a) Free-running RC-Multivibrator. b) Transistor-Coupled Multivibrator. c) Op-Amp-Based Multivibrator. d) All of the above.
d) All of the above.
5. What is a common application of an astable multivibrator? a) Amplifying audio signals. b) Generating timing signals for digital circuits. c) Storing digital data. d) Converting AC to DC.
b) Generating timing signals for digital circuits.
Task: Design a simple free-running RC-based astable multivibrator using two NPN transistors (e.g., 2N2222) and standard electronic components.
Instructions:
The circuit diagram should consist of two NPN transistors in a common-emitter configuration, each with a 1kΩ resistor in its collector leg and a 10nF capacitor connected between the collector and base of the other transistor. The power supply should be connected to the positive terminals of both transistors, and the negative terminals of the transistors should be connected to ground.
When the circuit is powered, one transistor will initially turn on, which will cause the other transistor to turn off. This process will then reverse, creating a square wave output signal. The output frequency can be adjusted by changing the value of the capacitors. Increasing the capacitance will decrease the frequency, and decreasing the capacitance will increase the frequency.
The frequency can be measured using a multimeter in frequency mode. To achieve an output frequency of approximately 1 kHz, it may be necessary to adjust the value of the capacitors. For example, if the frequency is too high, the value of the capacitors can be increased to lower the frequency. Conversely, if the frequency is too low, the value of the capacitors can be decreased to increase the frequency.
Comments