Fantastron (Phantastron)
Resim 1: Ekran-ızgarası bağlaşık fantastron devresi
Fantastron (Phantastron)
Fantastron (Phantastron), kararsız multivibratörün zaman ayarını çok hassas yapılabilen bir özel şeklidir. Fantastron, işlevi multivibratöre benzeyen gevşeme osilatörleri (relaxation oscillator) arasında kabul edilir. Bu devre analog radarların zamanlama işlevinde özel bir öneme sahipti. Doğrusallık ve anahtarlama zamanlarını düzenlemek için iki veya üç diyotlu bir devrede genellikle pentot veya heptot kullanıldı. Fantastron, 1942 yılında İkinci Dünya Savaşı sırasında radar için yapılan çalışmaların bir parçası olarak İngiliz mühendis Alan Dower Blumlein tarafından geliştirildi ve 1946 yılında patenti alındı.[1][2]
Bir multivibratör, zamanda doğrusal testere-dişli darbe üretmek için çıkış darbelerinin süresi sırasında bir R-C birleşimini kullanırken, fantastron ise multivibratör tarafından kullanılan R-C birleşiminin üstel (exponential) karakterli dolma- boşaltma eğrisi yerine bir dâhili bir temel Miller-tümleyici (Miller integrator) kullanır. Bu önlemler zamanda akış kararlılığını oldukça iyileştirir. Çıkış dalgaları, uzaktan kumanda sağlayabilen ayarlanabilir bir DC giriş geriliminin bir işlevidir.
İki temel tip fantastron devresi kullanılmaktadır:
- Ekran-ızgara bağlaşık (screen-grid coupled) tip devre çalışmaya başlamasını takiben ekran ızgarası tarafından dâhili olarak üretilen bir gerilim bastırıcı-ızgaraya (suppressor grid) kumanda etmek için bir kısa süreli pozitif tetikleme darbesi kullanır.
- Başlatmayı takiben, katot-bağlaşık (cathode-coupled) tip devre ise, devredeki kontrol sürecini denetlemek için katot direnci üzerindeki dâhili üretilmiş gerilim düşümünü kullanır.
Her iki tip devrenin toparlanma süresi (recovery time) yavaştır, buna karşın anahtarlama süreleri hayli hızlıdır. Daha kısa süreli toparlanma için bir ayrı empedans dönüştürücü gerekir, bu sayede hem anahtarlama hızı artar ve hem de toparlanma süresi kısalır.[3]
Ekran-ızgara bağlaşık fantastron ile katot-bağlaşık fantastron arasındaki fark, ilkinin zamanlama hassasiyetinin çok iyi olmasıdır. Katot-bağlaşık fantastronun ise başka üstünlükleri bulunmaktadır. Örneğin, bir negatif ön gerilim (bias voltage) besleme gerektirmez ve çıkış işaretleri pozitif ve negatif olabilmektedir. Bu devrenin, darbe süresinin çok daha kısa olduğu bölgede daha iyi bir doğrusallığa sahip olduğu da bilinmektedir.
Resim 2: Bir transistör devresi olarak fantastron
Fantastron devresi, süresi neredeyse kontrol gerilimine doğrudan orantılı olan dikdörtgen ya da doğrusal testere dişi darbeler üretmek için kullanılır. Aşırı doğrusallığı ve doğruluğu nedeniyle bu tür darbe süresini uzatma özelliği, örneğin analog radar ekranlarında tetikleme darbesini tanımlanmış değer kadar geciktirmek için kullanılır. Bu devre keza saptırma gerilimini ve saptırma süresini aynı anda üretilebilir. Darbe uzunluğu modülasyonu için de kullanılabilen bu devre, çalışma modu yakın ve uzak bölge olarak ayrılmış ve biri anahtarlanarak seçilebilen eski radarlarda (ağırlıklı olarak Rus radarlarında) parazit koruma sisteminin kumandasında bir kapı darbesi üretmek için kullanıldı.
Bir Miller-tümleyiciyi tek kararlı-multivibratörde (monostable multivibrator) zaman-belirleyen eleman olarak kullanma prensibi keza bir transistörlü devrede de uygulanabilir. Analog zamanlama işlevlerinin yerini çok kararlı saat darbeli sayıcıların alması nedeniyle radar teknolojisinde artık bir önemi kalmamışsa da, bu devreyi işlemsel yükselteçlerle (operational amplifier) yapmak mümkündür.
Kaynaklar:
- T. K. Sarkar, Robert Mailloux, Arthur A. Oliner, M. Salazar-Palma, Dipak L. Sengupta: ”History of Wireless“ Wiley-IEEE Press, 2006, ISBN 978-0-471-71814-7, S.142
- Alan Dower Blumlein, ”Improvements in or relating to electrical circuit arrangements for effecting integration and applications thereof“, Patent GB580527-A, Application date: June 5, 1942
- Electronics Installations and Maintenance Book - Electronic Circuits, formerly manual NAVSHIPS 900,000.102 Part 8 und Part 20 (online at www.navy-radio.com)