נושא :מתנד מבוסס גשר ווין

בס"ד‏ ‏יום ראשון 09 יוני 2024

הקדמה

אז במאמר קודם דיברנו על גשר ווין ועיקרון הפעולה שלו (ניתן לקרוא בהרחבה פה) היום נדבר על אחד השימושים החשובים שלו והוא מתנד המבוסס על גשר ווין המתנד הוא מכשיר אלקטרוני המייצר גלי סינוס. בשנת 1891 מקס וויין פיתח את גשר ווין למדידת העכבות והממציא וויליאם היולט עיצב את מתנד המבוסס על גשר ווין ומגבר דיפרנציאלי ,הגשר מחובר בלולאת משוב חיובי בין יציאת המגבר לכניסות דיפרנציאליות. מעגל הגשר מורכב מארבעה נגדים ושני קבלים, הגשר מאוזן בתדר ובעל יחס העברה נמוך מאוד.

תמונה מספר 1 :שרטוט מתנד המבוסס על גשר ווין

עיקרון הפעולה של גשר מתנד מבוסס גשר ווין

מתנד גשר ווין הוא מתנד סינוסואידלי הניזון ממתח ישר ובאות המוצא מתקבל מתח חילופין בעל תדר ואמפליטודה ניתנים לכוונון. לגשר מגבר דו שלבי בעל אות משוב ,לולאת משוב עם 2 מסננים המחוברים בטור למעגל מסנן לתדרים נמוכים ובשלב השני לסינון תדרים גבוהים, חיבור זה יוצר מסנן פס-פס (כלומר מסנן את כל האות למעט תדר מסוים) סלקטיבי מסדר שני תלוי תדר.

גשר ווין נוצר על ידי הרכיבים R1,C1,R2,C2,R3,R4 במעגל ההגברה 2 מגברים נמצאים בשימוש.
בהגברה דו-שלבית, המוצא של המגבר הראשון נמצא הפוך בזווית ב180 הפוך ביחס לאות הכניסה ואילו המוצא של המגבר השני נמצא באותה הזווית של אות הכניסה.
המוצא של מגבר 2 מחובר כאות משוב למעגל גשר ווין והמתח על פני הנגד והקבל במקביל של R1, C1 נמצא בכניסה של מגבר 1 ואז זה נותן אות בפאזה שכן המשוב חיובי והמתח על פני R3 הוא המשוב השלילי המשמש ליציבות המגבר.
תדר המוצא של מעגל זה ניתן על ידי משוואת הגשר

יתרונות מתנד מבוסס גשר ווין

1. ההגבר הכולל של המתנד גבוה מכיוון שהוא משתמש במגבר דו-שלבי.
2. מכיוון שלא נעשה שימוש במשרנים במעגל, אין בעיה של הפרעות משדות מגנטיים חיצוניים.
3. מתנד זה מייצר גל סינוס יציב ללא כל עיוותים משמעותיים.
4. ניתן לשנות את תדירות התנודות על ידי שינוי ערכי קבלים או על ידי שימוש בנגד משתנה במעגל.

חסרונות מתנד מבוסס גשר ווין

1. מתנד דו-שלבי דורש מערכת אלקטרונית מורכבת יותר ועל כן אמינות המערכת עלולה להיפגע (יותר רכיבים שיכולים להתקלקל).
2. מתנד זה אינו יכול לייצר תדרים גבוהים מאוד, בגלל המגבלות המוטלות על ערכי המשרעת והסטת הפאזה של המגבר (ולא תמיד נדרש לכן כל הערכים בתחומי הקול קלים לביצוע)

יישומים אופייניים

1. אלה משמשים מאוד לבדיקת שמע ומעגלי שמע בשל תחום התדרים של המתנד המכסה באופן מוחלט את כל תחום השמע 20 הרץ עד 20 קילוהרץ .
2. ניתן להפיק אותות שעון לבדיקת מעגלי סינון על ידי מתנד זה.
3. משמש בבדיקת עיוותים של מגברי הספק.
4. אלה משמשים גם כעירור עבור גשרים בעלי מתח עבודה חילופין.
5. מקורות מתח חילופין למערכות בקרה וחיישנים.

בהצלחה