دارة كولبيتس

2013 تبسيط علم الإلكترونيات

ستان جيبيليسكو

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

الفيزياء

تتضمّن طريقةٌ أخرى للحصول على تغذية راجعة بتردّد راديوي RF وَصْلاً تفريعيّاً للمكثّفة عوضاً عن ذاتية الحث في دارة ذاتية-مكثّفة LC مُولَّفة موضوعة على التوازي.

يُبيّن الشكل 8-4 دارتَي هزّاز كولبيتس(Colpitts Oscillator)، واحدة ذات ترانزستور ثنائي القطبية من النوع NPN (عند A) وأخرى ذات ترانزستور JFET بقناة N (عند B).

نتحكّم في نُظُم كولبيتس بمقدار التغذية الراجعة عبر ضبط نسبة المكثّفات على التسلسل والتي تظهر عبر الملفّ الوشيعي.

يعتمد التردّد الاهتزازي على القيمة الصافية C للمكثّفات على التسلسل، وكذلك على ذاتيّة الحث L للملفّ الوشيعي المتغيّر. تظلّ العبارة العامة لحساب التردّد الطنيني صالحةً كما في حال هزّازات آرمسترونغ وهارتلي.

 

إذا مثّلت C₁ وC₂ قيمتَي المكثّفتَين على التسلسل الموصولتين عبر المُحث المتغيّر فيمكن عندها حساب المكثّفة الصافية C لضمّ المكثّفتَين بالعلاقة:

إذا أردنا أن تكون هذه العبارةُ صالحةً فعلينا عندها تقدير جميع المكثّفات بالوحدات نفسها (عادةً بالبيكوفاراد في دارة هزّاز RF).

سوف نجد أنه من الأفضل في دارة كولبيتس تغييرُ ذاتية الحث -بدلاً من سعة المكثّفة- من أجل ضبط تردّد الاهتزاز.

يمكن أن نغيِّر ذاتيّة الملفّ اللولبيّ عبر زلق قضيبٍ من الحديد المسحوق يُدعى بـ الرصاصة (Slug) داخل وخارج الوشيعة الملفوفة حول شكلٍ مُجوَّفٍ لدائني أو سيراميكي. تؤمّن دارة كولبيتس المُصمّمة بشكل جيّد مقداراً استثنائياً من الاستقرار والوثوقيّة.

 

– مسألة 7-1   

ما هو الهدف من السعة الثابتة للمكثّفة بين دارة الطنين المُولَّفة LC وبوّابة JFET في دارة هزّاز كولبيتس في الشكل 8-4B؟

الحلّ: 

تسمح المكثّفة بوضع انحياز التيار المستمرّ DC عند البوّابة وذلك عبر الوصل بمقاومة بين البوّابة والأرضيّ.

لو لم تكن المكثّفة الثابتة موجودةً لَقُصِرت البوّابة بالأرضي من أجل تيّار مستمرّ عبر ملفّ الحث في الدارة المُولَّفة، ممّا يجعل JFET يعمل تحت شرط الانحياز المعدوم.

 

– فكرة مفيدة:  علينا -كما في حالة دارة هارتلي- أن نبقي مقدار التغذية الراجعة الضروريّة للحصول على اهتزازٍ في هزّاز كولبيتس أصغريّاً.

يعتمد مقدار التغذية الراجعة على نسبة المكثُّفات على التسلسل عبر المحث المتغيّر. عندما نجعل مكثّفةَ القاعدة-الطرف أو البوّابة-الطرف أصغرَ، ومكثّفةَ الأرضي-الطرف أكبر فإننا نقوم بإنقاص التغذية الراجعة.

عندما نكبِّر مكثّفة القاعدة-الطرف أو البوّابة-الطرف ونُصغِّر مكثّفة الأرضي-الطرف فإن التغذية الراجعة تزداد. تحدث التغذية الراجعة -كما في حالة دارة هارتلي- بين الباعِث والقاعدة (في الترانزستور ثنائي القطبيّة)، أو بين المصدر والبوّابة (في ترانزستور الأثر الحقلي).  

 

– ألا تزال تكافح؟

ألا تزال تتساءل عن سبب أخذنا للخرج من دارة الباعِث أو المصدر -بدلاً من دارة المُجمِّع أو المصرِف- في دارتَي هارتلي وكولبيتس المُبيَّنتَين في الشكلَين 8-3 و8-4.

في الحقيقة، يمكننا أن نأخذ الخرج من المجمِّع أو المصرِف، وربّما سوف تعمل الدارةُ عندها "إلى حدّ ما". مع ذلك، إذا قمنا بهذا الأمر فإننا نُزيد خطرَ أن يكون لدينا في النهاية هزاز بمُميّزات استقرارٍ سيّئة.

وبشكل خاص، قد يكون الهزاز غيرَ موثوقٍ. سوف نعرِّف عوامِل الاستقرار ونتفحّصها قريباً.    

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]