מתנד אלקטרוני

מתנד אלקטרוני מייצר תנודות חשמליות, שהן בעצם עליות וירידות במתח החשמלי (למעשה מתח חילופין, בניגוד למתח ישר שנמצא בקטבים של סוללה חשמלית למשל). דוגמה מכנית למתנד היא נדנדה תלויה. כשדוחפים את הנדנדה היא תמשיך לנוע מצד לצד בקצב מסוים, אך יש צורך לתת לה דחיפה קלה מדי פעם, כדי לפצות על ההפסדים הנגרמים מחיכוך והתנגדות האוויר.

במתנד אלקטרוני קיים רכיב כגון טרנזיסטור שתפקידו לפצות על ההפסדים שונים (לדוגמה פליטת חום שנגרמת מהתנגדויות או פליטת גל רדיו). באופן דומה לנדנדה המכנית, הטרנזיסטור נותן דחיפה חשמלית כדי שהתנודות לא ידעכו.

התדירות של המתנד נקבעת על ידי רכיב או רכיבים במעגל כמו קבלים, נגדים וסלילים (סלילים הם משרנים). במתנדים מדויקים נעשה שימוש בגבישי קוורץ או אף בהתקנים הכוללים אטומי צסיום לקביעת תדר התנודות.

מתנדים מצויים כמעט בכל מערכת אלקטרונית, פרט למעגלים אנלוגיים או ספרתיים פשוטים.

במעגלים ספרתיים, למשל, מתנדים יכולים לקבוע קצב פעולות. בכל פעימה של המתנד (או ה"שעון") מתבצעת פעולה אחת או מספר פעולות.

סוגים של מתנדים אלקטרוניים

יש שני סוגים עיקריים של מתנדים אלקטרוניים: מתנד הרמוני ומתנד רלקסציה (relaxation)

 מתנד הרמוני (סינוסואידי) 
שמאל|ממוזער|150px|אות סינוסואידי
המתנד ההרמוני יוצר גל סינוסואידי. בבסיסו הוא מגבר שמוצאו מחובר למסנן צר-סרט, שמוצאו מחובר לכניסת המגבר. כאשר מדליקים את המגבר, מופיע רעש במוצא שלו. הרעש עובר דרך המסנן כך שרק תדרים שהם בתחום הצר שמעביר המסנן מועברים בחזרה אל כניסת המגבר, ואלו מוגברים יותר ויותר כיוון שהתהליך חוזר על עצמו. תוך מספר מחזורים קטן מתייצב המתנד ומגיע למצב עמיד. אז מתקבל במוצא המגבר אות שמורכב מתחום צר של תדרים, שמרכזו הוא התדר המרכזי של המסנן, ורוחבו הספקטרלי נקבע על ידי רוחב המסנן.

ניתן לצמד אל המסנן גביש פיאזואלקטרי (לרוב מקוורץ) כדי לייצב את תדר התנודה. תכנון כזה מכונה מתנד גבישי.

את ההגברה והסינון ניתן להשיג במגוון של דרכים, ולכן ישנן גישות שונות לתכנון מתנדים הרמוניים, ביניהן מתנד הארטלי, מתנד קולפיטס ומתנד קלאפ.

מתנד רלקסציה
במתנדי רלקסציה משתמשים ליצירת גל שאינו סינוסי, כגון גל מרובע או "שן מסור". המתנד מכיל רכיב לא ליניארי, למשל טרנזיסטור או משוון, שפורק באופן מחזורי את האנרגיה הטעונה בקבל או במשרן, וכך גורם לשינויים מהירים במוצא.

במתנדי רלקסציה לגל מרובע אפשר להשתמש ליצירת אות שעון הדרוש למעגלים ספרתיים מסוימים, למשל מונים או טיימרים, אך מתנדים גבישיים עדיפים עליהם בגלל יציבותם.

במתנדי גל משולש או שן מסור משתמשים במעגלי תזמון לאותות הסריקה האופקית בצגי שק"ק של אוסצילוסקופים וטלוויזיות. במחוללי דפקים ניתן להשתמש בגל המשולש כדי ליצור קירוב של גל סינוס. סוג אחר של מתנד רלקסציה הוא הרב-רטט (מולטי-ויברטור).

חוג נעול מופע (PLL)
למתנדים במעגלים שונים, לדוגמה במערכות תקשורת, קיים רכיב הנקרא PLL, או בעברית חוג נעול מופע - מעגל בעל משוב שתפקידו לעקוב אחרי תדר אחר.

דוגמאות לשימוש ב PLL:

כאשר יש לנו אות בעל תדר לא רציף (שהוא מקוטע מדי פעם), PLL יכול לייצר אות באותו תדר אך רצוף.

משתמשים ב PLL גם כדי להכפיל או לחלק תדר במספר מסוים.

במקרה שיש אות שהתדירות שלו משתנה (אות מאופנן תדר), PLL יכול לחלץ את האות המאפנן, כלומר לייצר את האות שלפיו משתנה התדר של האות (ב PLL אנלוגי קיים מתנד מבוקר מתח (VCO) - המתח המוזן ל- VCO הוא האות המאפנן).

ראו גם
 טריודה
 מתנד מבוקר מתח

קישורים חיצוניים

 הסבר על פעולת מתנדים באתר howstuffworks.com

קטגוריה:מעגלים חשמליים
קטגוריה:רכיבים אלקטרוניים

fr:Oscillateur